Персональные пространственно-временные континуумы
Разумеется, не одна лишь Земля, но и каждое массивное тело располагает в абсолютном пространстве Вселенной своим персональным пространственно-временным континуумом. Имея дело с системой двух и более массивных тел, любой ПП-ВК может быть успешно использован, как мировой пространственно-временной каркас, на фоне которого справедливым будет проводить всевозможные измерения и наблюдения. В этом смысле все персональные континуумы равноправны между собой и среди них нет привилегированной системы отсчета. Решающее слово при выборе системы отсчета, в каждом конкретном случае, остается за наблюдателем. Именно местонахождение наблюдателя определяет выбор персонального пространства-времени, на уровне светонесущего ординара которого будет разворачиваться глобальная картина внешнего мира.
Например, для нас, людей живущих на планете Земля, вся информация о событиях, происходящих в окружающем космическом безбрежии, приходит и разворачивается на уровне светоносного ординара земного персонального пространства-времени. Это обстоятельство обуславливает персональность, адресную ориентированность регистрируемой земным наблюдателем глобальной картины внешнего мира. В частности, мы должны хорошо себе представлять, что центр массы нашей планеты, являясь исходной точкой земного ПП-ВК, вполне закономерно приходится для земного наблюдателя и абсолютным центром Вселенной. К обращению Земли вокруг Солнца, можно прийти только интеллектуальным путем. Зарегистрировать это движение с помощью земных экспериментов не представляется возможным, о чем свидетельствуют результаты наблюдений Майкельсона-Морли. Стало быть, наши пращуры, полагая, что мир существует так, как мы его непосредственно воспринимаем и, что Земля есть центр мироздания, вовсе не грешили против истины. Земля, вместе со своим персональным пространством-времени, действительно приходится для нас тем единственным и незыблемым мировым каркасом, на фоне которого протекают и регистрируются землянами любые события происходящие во Вселенной.
Теперь самое время вспомнить священное Писание и обратиться к пророку Моисею. По книге «Бытие», на первый день творчески-образовательных актов Божественного мироздания приходится сотворение: Неба, Земли и света. Завершаются стихотворения, посвященные первому дню возникновения мира, словами «день один». Как известно, в еврейском подлиннике формулировка «день один» несет на себе не столько порядковую, сколько количественную смысловую нагрузку. Поэтому все сообщения, связанные с первым днем Великого творения, следует воспринимать, как нераздельный творчески-образовательный акт. Здесь неуместна наша обыденная хронометрическая мера с двадцатичетырехчасовой продолжительностью земных суток. В Библии не сказано, как долго или коротко длился первый день творения мира. Важно понимать, однако, что все происходящее в этот день должно рассматриваться, как сводное одноактное действие, не допускающее независимого возникновения Неба, Земли или света в отрыве друг от друга.
Возникновение света в первый день творения мира, неоднократно подвергалось критике и ставило под сомнение логику Божественного промысла. Согласно Моисеева повествования, рождение небесных светил выпадает на четвертый день творения и об этом прямо говорится в стихах, посвященных четвертому дню. Тогда неизбежен вопрос, о каком именно свете говорит святое Писание, если в первый день творения такое движение мира все небесные светила отсутствовали?
Подозревать пророка Моисея в легкомыслии, было бы слишком наивным занятием.
В соответствии с логикой настоящего теоретического исследования, можно предположить, что повествуя о возникновении Неба, Земли и света в первый день творения, пророк заявляет о единовременном происхождении Земли, ее персонального пространственно-временного континуума и способности последнего нести на себе световолновую информацию. Наличие в абсолютном пространстве Вселенной земного ПП-ВК и его способности работать как светоносная среда, невозможно без присутствия массы Земли. Впрочем, как и невозможно существование Земли без твоего персонального пространства-времени, снабженного световыми постулатами. Эти три физические категории органично взаимообусловлены между собой. Ни одна из них не предполагает автономного присутствия во Вселенной и это было известно пророку Моисею. В Библии написано, что Бог отделил свет от тьмы. То есть, Он создал из маточной материи абсолютного пространства (являющегося тьмою — вследствие неспособности нести на себе электромагнитную информацию) светоносную пространственно-временную среду. Если бы Земля была сотворена без своего персонального пространственно-временного континуума, она оказалась бы не в состоянии подавать о себе или воспринимать из вне, какую-либо информацию. А потому, находилась, как бы в изоляции от внешнего мира — существовала, что называется, в небытия.
Казалось бы, откуда знать Моисею о таких тонкостях функционирования мироздания. Однако в этом и состоит великая мистерия, исключительная боговдохновенность священного Писания. Пророкам были открыты, по благодати Божией, такие сокровенные глубины бытия, которые мы ценой невероятных усилий, по крупицам выспрашиваем у природы. Одной из таких тайн, подвластных пророкам, было умение воспринимать нашу Землю и ее персональное светоносное пространство-время, как нераздельную физическую систему. Кроме того, пророки знали, что возникновение подобной физической системы в маточном пространстве Вселенной происходило единовременно, так как это подразумевается формулировкой «день один».
Впрочем, разве только один Моисей повествует в священном Писании о тайнах пролегания световых магистралей! Вспомним книгу Иова, ее 38-ю главу. Когда Всевышний экзаменует Иова на знание сокровенных пружин, регулирующих жизнь мироздания. В стихе 19-м, Господь прямо вопрошает Иова: «Где путь к жилищу света, и где место тьмы?» И далее по тексту, в стихе 24-м: «По какому пути разливается свет и разносится восточный ветер по земле?»
Задумаемся, разве в вопросе «По какому пути разливается свет?» не заключена центральная проблема эйнштейновских световых постулатов, составляющих самую непостижимую сторону теории относительности. Ведь одно дело выступить с декларацией, что скорость света одинакова в любых координатных системах и одинакова по всем направлениям, в какой угодно области данной координатной системы. Но совсем иное дело, уметь дать физическое обоснование такому заявлению. Эйнштейн в своей теории относительности даже не пытается отвечать на вопросы, вытекающие из световых постулатов. Хотя все его мировоззрение построено на признании абсолютности скорости света.
Фактор постоянства скорости света (на первых порах только в инерциальных координатных системах) играет ключевую роль в теории относительности и является ее физическим обоснованием. Нет сомнения, что успехи электромагнитной теории Максвелла-Лоренца внушили Эйнштейну веру в истинность утверждения, что свет распространяется в пространстве с постоянной скоростью. Эксперименты по выявлению эфирного ветра только укрепили эту убежденность. Заслуга Эйнштейна состояла в том, что он распространил, как принцип, закон постоянства скорости света на все инерциаль-ные системы отсчета.
Еще до теории относительности было известно, что уравнения Максвелла, а стало быть, и закон постоянства распространения света в пустоте, инвариантны по отношению к преобразованиям Лоренца. Это позволило Эйнштейну прийти к заключению, что переход от одной инерциальной системы отсчета к другой также должен осуществляться согласно преобразованиям Лоренца, применяемым к трем пространственным координатам и одной временной.
Далее, основываясь на очевидном требовании, что законы физики должны быть одинаковыми во всех инерциальных системах, Эйнштейн нашел необходимым провозгласить инвариантность относительно преобразований Лоренца всех физических уравнений, выражающих общие законы природы. Таким образом, содержание специальной теории относительности может быть сформулировано одним предложением: все физические законы и следующие за ними уравнения должны быть выражены так, чтобы они были ковариантными относительно преобразований Лоренца.
Позже, Эйнштейн решил распространить фактор постоянства скорости света на любые координатные системы, в том числе и на ускоренные. Это означало, что нет никакого резона возводить в фундаментальный принцип эквивалентность только инерциальных систем. Мы должны согласиться, что нелинейные преобразования координат Х{, Х2, Х}, Х4 также считаются эквивалентными. Если произвести такое преобразование прямолинейных координат специальной теории относительности, то метрика становится общей римановой. Эйнштейном была подобрана особая группа непрерывных преобразований координат, выполняющая функцию преобразований Лоренца в частной теории, которая обеспечивала относительную ковариантность основных уравнений физики при переходе от одной ускоренной координатной системы к другой.
Это позволило сделать широкое обобщение, по которому в природе не существует никакого физически выделенного состояния движения. Следовательно, не может быть каких-либо привилегированных систем отсчета, а уравнения физики должны быть ковариантными относительно любых точечных преобразований четырехмерного пространственно-временного континуума. Настоящее положение у автора теории относительности становится общим принципом ковариантности, представляющим единственно возможный прочный фундамент, на котором должно быть возведено все здание физической науки.
Спору нет, общий принцип относительности, указывающий, что законы физики должны быть ковариантными относительно любых преобразований координатных систем, является справедливым ограничительным принципом. Может быть наподобие того, который лежит в основе термодинамики и запрещает конструирование вечного двигателя. Этот общий принцип относительности требует, чтобы физические законы природы оставались неизменными для наблюдателя, связанного с любой координатной системой. Надо полагать, что принцип общей ковариантности существует независимо от теории относительности — он заложен в самой природе вещей. А вот содержат ли эйнштейновские уравнения реальные ограничения для физических законов, или они есть сугубо математические комбинации, работающие сами на себя, это еще очень большой и критически важный вопрос.
Известно, что любой физический закон, справедливый для некоторой координатной системы, можно переформулировать таким образом, что новое выражение будет иметь общековари-антный вид. Всегда имеется большое количество уравнений поля, допускающих такую общековариантную формулировку. Конечно, теория относительности предлагает такие решения, которые, будучи общековариантными, кажутся еще и достаточно простыми. Но само по себе, это достоинство не может служить порукой адекватности эйнштейновских систем уравнений. Для нас, в данной ситуации, главным вопросом представляется следующий: какие физические свойства пространства и времени приняты за фундаментальную основу, позволяющую устанавливать общую ковариантность физических законов при переходе от одной координатной системы к другой? И только после этого, естественно, задаваться вопросом, какого математического характера должны быть уравнения, удовлетворяющие фундаментальным физическим свойствам пространства и времени? Иными словами, единственной твердой гарантией, обеспечивающей полное соответствие уравнений теории относительности объективной реальности, может служить ясное изложение физических процессов, стоящих за их математической фактурой. В конце концов, реальная жизнь во Вселенной протекает во взаимодействии не математических, а исключительно, только физических закономерностей.
В этом смысле, теория относительности предельно скупа, ибо ничего, кроме световых постулатов, выражающих действительно физические свойства четырехмерного пространства-времени и за счет которых осуществляется общековариант-ность эйнштейновских уравнений, она никогда не предлагала. Заявление о постоянстве и одинаковости скорости света для любых координатных систем — это всего лишь, голая декларация. Такое заявление не может удовлетворить наше естественное стремление постигнуть его действительную физическую содержательность. И потом, световые постулаты нельзя принимать, как абсолютно достоверный фактор. Они никогда никем не проверялись и имеют целиком эмпирическое происхождение. Никто, никогда не задавался целью замерять скорость света в любых координатных системах. Нельзя гарантировать, например, что скорость света на поверхности Луны, равна скорости света на поверхности Марса. Поэтому световые постулаты в их широком применении являются, на самом деле, не более чем благим пожеланием.
Вообще, рассуждать о постоянстве скорости света более или менее определенно, можно только в инерциальных системах отсчета, при отсутствии гравитационных полей. Когда сохраняется полное геодезическое совпадение траектории прохождения светового сигнала и имеется возможность сопоставлять две траектории путем наложения одной на другую. Или путем соотнесения этих траекторий с некоторыми жесткими эталонами. В ускоренных системах отсчета проведение такой процедуры сталкивается с известными трудностями. Здесь сами координатные оси невозможно интерпретировать как результат измерения с помощью твердых самоконгруэнтных стандартов и изохронно текущих часов. Стало быть, сопоставление траекторий прохождения световых сигналов и сравнение их скоростей, при переходе от одной криволинейной системы отсчета к другой, становится делом весьма проблематичным, если не сказать невозможным.
И даже если в действительности скорость света постоянна и одинакова для любых координатных систем, нам обязательно необходимо знать, отчего это происходит. Надо же, наконец, уметь ответить на сакраментальный вопрос, поставленный Всевышним еще в Ветхом Завете перед Иовом: «По каким путям разливается свет?». Без ответа на этот архиважный и архисложный вопрос, реальная физическая ценность теории относительности представляется весьма относительной.
Ни для кого не является секретом, что в недрах фундаментальной науки лежат допущения, которые не всегда вытекают из опыта. Так, допущение о постоянстве и одинаковости скорости света для любых координатных систем, яркое тому подтверждение. Происходит это оттого, что мы никогда не в состоянии до конца осмыслить физическую картину внешнего мира. На пределе наших познавательных возможностей всегда возникают такие допущения, которые позволяют приводить теоретическую систему научных представлений об окружающем мире в более или менее логически завершенную форму. В этих обстоятельствах вопрос всегда сводится к тому, насколько глубоко и, как широко охватывается предлагаемым допущением многообразный круг явлений природы. Допущение приемлемо до тех пор, пока новые опытные и теоретические наработки не позволят сформулировать еще более общее допущение, включающее предыдущее, как частный случай с ограниченной применимостью.
Считается, что экспериментальной основой для принятия световых постулатов, послужили результаты экспериментов по обнаружению эфирного ветра. Однако из результатов экспериментов Майкельсона-Морли вовсе не следует обязательность постоянства и одинаковости скорости света для любых координатных систем. Мы уже говорили, что единственный достоверный вывод, который напрямую вытекает из результатов этих экспериментов, состоит в том, что скорость света в персональном пространственно-временном континууме Земли, равна — 300000 км/сек. Но от того, что скорость света в земном ПП-ВП характеризуется некоторой постоянной величиной, вовсе не следует свободная экстраполяция этой константы на все другие пространственно-временные континуумы. Более того, у нас есть все основания полагать, что значение скорости света с величиной — 300000 км/сек имеет отношение только к земному ПП-ВК и характеризует физические свойства именно земного персонального пространства-времени.
Так, если локальное земное гравитационное поле рассматривать, согласно принципа эквивалентности, как равноускоренную систему отсчета, можно позволить себе следующее рассуждение. Ускорение — есть изменение скорости движения контрольного тела относительно внешней системы отсчета, или относительно начальных условий эксперимента. Ведь ускорение поддается регистрации безотносительно к каким-либо внешним ориентирам. Кроме того, известно, что, согласно принципа эквивалентности, изолированный наблюдатель не в состоянии отличить ускорение от наличия гравитационного поля. В таком случае, изолированный в земном гравитационном поле классический наблюдатель (пусть закрытый в пустом лифте), может в любой момент текущего времени включить измерительные приборы и определить свое состояние, как постоянное наращивание собственной скорости относительно начальных условий эксперимента, с характеристикой, 9,8 м/сек2. В этом нет никакого противоречия, принцип эквивалентности позволяет изолированному в земном гравитационном поле наблюдателю рассматривать свое собственное состояние, как равномерное ускорение с характеристикой — 9,8 м/сек2. Несмотря на внешнее положение покоя наблюдателя относительно поверхности Земли.
Теперь возникает вопрос, как долго изолированный наблюдатель может регистрировать свое ускорение, если из теории относительности следует — ничто не может двигаться быстрее скорости света. Ведь рано или поздно классический наблюдатель, основываясь на показаниях своих приборов, зарегистрирует достижение и превышение скорости света относительно начальных условий эксперимента.
В этой связи выясним, через какой период времени классический наблюдатель зарегистрирует достижение скорости света. Полученное значение, окажется равным лунному магометанскому календарному году.
I — период времени, содержащий двенадцать лунных, или синодических месяцев (каждый синодический месяц включает 29 суток, 12 часов, 44 минуты и 2,9 секунды); с — скорость света в вакууме; § — ускорение свободного падения у поверхности Земли.
Известно, что магометанский год привязан к лунному циклу и соответствует периоду времени, после которого Луна возвращается на исходную позицию. Если наблюдатель синхронизирует начало эксперимента с положением Луны на небесном своде, то по достижении скорости света он обнаружит, что Луна вернулась на свое прежнее место. Подобная ситуация очень напоминает положение путника, пытающегося достигнуть края Земли. Усилия его неизменно завершаются возвращением в исходную точку, как бы в начальные условия эксперимента.
Луна является естественным спутником Земли и пролегание траектории ее движения существенно обусловлено силой земного гравитационного поля. Едва ли случайным является то обстоятельство, что достижение скорости света, изолированным в земном гравитационном поле наблюдателем, согласно принципа эквивалентности, приходится на период, равный (с большой точностью) лунному календарному году. Это обстоятельство, указывает на существование пока еще неизвестной нам глубокой взаимосвязи между пространственно-временной топологией земного гравитационного поля и характеристикой скорости прохождения светового сигнала в нем. Очень может быть, что значение скорости света в вакууме — 300000 км/сек не есть нечто абсолютное и универсальное для всей Вселенной. Весьма вероятно, что это значение выражает персональные метрические свойства только земного ПП-ВК и актуально исключительно для земного гравитационного поля.
Разумеется, это пока что свободное предположение, требующее серьезной проработки, однако для нас критически важно научится объяснять происхождение . Слишком точно и убедительно это равенство, чтобы быть обыкновенным совпадением случайностей. И самое главное, если по Эйнштейну физические свойства четырехмерного пространства-времени обусловливаются световыми постулатами, в их неприложной формулировке, то действительность может оказаться совершенно иной. Вовсе не исключено, что регистрируемая скорость света, в вакууме, является на самом деле выражением метрической структуры конкретного гравитационного поля, то есть конкретной ускоренной системой отсчета.
Уникальность равенства состоит в том, что оно позволяет выводить известное нам значение скорости света, в вакууме, с помощью гравитационного потенциала земного персонального пространства-времени.
Может случиться так, что нам придется отказаться от эйнштейновских световых постулатов в их всеобщей категорической формулировке. За этим последует создание новой теории относительности, в которой общековариантность основных уравнений физики будет выполняться не за счет постоянства и одинаковости скорости света в любых координатных системах, а наоборот — через изменение этой скорости. Во всяком случае, проблема скорости света, как опорное звено теории относительности, требует к себе самого пристального внимания.
Пока же нам ничего не остается, как строить свое мировоззрение на основе эйнштейновских световых постулатов. Тем более, что земной персональный пространственно-временной континуум, в полной мере, отвечает их требованиям и позволяет полноценно описывать общую картину окружающего мира.
Борис Дмитриев