А.Б.Фащевский
Александр Болеславович Фащевский из Орла занимается инновационными технологиями в области строительства. С его достижениями можно ознакомиться на сайте http://afk-intech.ru/. Однако круг его интересов шире, и захватывает не только практически полезные инновации, но и основополагающие аспекты существования нашей Вселенной, в том числе и вопрос о том, что такое пространство и время и как они соотносятся между собой.
Для связи с автором можно использовать почту faschevsky@rambler.ru.
Графическое изображение четырёхмерного пространства
Автора статьи, как и многих увлечённых физикой людей, не устраивала распространённая сейчас в теоретической физике концепция «четырёхмерного пространства-времени» — уж слишком различаются между собой пространство и время, чтобы быть объединёнными в единую категорию. Результатом размышлений на эту тему и явилась данная статья.
Подойдя к вопросу с абстрактно-математических позиций, автор приходит к выводу, что следует говорить не о пространстве-времени, а о пространстве-энергии, поскольку именно энергия, а точнее — вращение, позволяет различить математические точки, причём вращение это должно носить зеркально-парный характер.
Со своей стороны, соглашаясь с доводами автора, я бы несколько изменил вывод. Вращение не является четвёртым измерением пространства, а является фактором, позволяющим пространству иметь мерности, отличные от нулевой, и заодно обеспечивающим феномен времени. Ибо именно вращение в этой концепции физически реализует операцию разъединения, являющуюся основополагающей для получения любого пространства с мерностью больше нулевой, а циклический характер процесса вращения позволяет получить точки отсчёта для понятий «до», «во время» и «после». В то же время свойства самого вращения слишком отличны от свойств геометрических осей пространства. Дело в том, что в общем случае оси пространства являются взаимозаменяемыми и относительными — именно поэтому в физике всегда уделялось такое огромное внимание правильному и удобному выбору системы координат, системы отсчёта в пространстве. Со временем и энергией ничего подобного не было — если отбросить умозрительные теоретические построения, в экспериментальной физике и в технической практике время и энергия всегда выступали как отдельные самостоятельные категории, и никому и в голову не приходила сама возможность спутать что-либо из них, скажем, с одной из осей пространственных координат (а вот перепутать эти оси между собой — вполне обычная ошибка, причём не только для школьников, но для многих из тех, кто в физике «собаку съел», — в сложных случаях правильно разложить взаимодействия по пространственным осям не всегда получается с первого раза). То же относится и к объёмному вращению, позволяющему различить «лево» и «право» — левое и правое вращение невзаимозаменяемы!
Вводя постулат о вращении как реализации операции разъединения математических точек, автор также постулирует следующий тезис: «Для четырёхмерного пространства проблему обеспечения самой возможности вращения противоположных энергий вокруг оси можно решить только в случае представления этих энергий в форме противоположно направленных вращающихся вихревых торов». Развёрнутого обоснования этого утверждения в статье не даётся, и на первый взгляд такой постулат выглядит достаточно искусственным. Поэтому считаю необходимым пояснить этот момент более подробно.
Дело в том, что в случае плоского движения по замкнутой траектории (в геометрически простейшем случае это движение по кругу) при перемене взгляда или перевороте оси вращения левое вращение становится правым и наоборот. В результате, строго говоря, в этом случае вообще нельзя говорить о левом или правом вращении, а только о вращении по или против часовой стрелки относительно наблюдателя! Однако как только вращение становится не плоским, а объёмным (не по кругу, а по спирали), свойство левости или правости вращения проявляется в полной мере, поскольку оно определяется СОЧЕТАНИЕМ осевой и тангенциальной компонент, причём обе должны быть ненулевыми! И как болт с правой резьбой в пространстве не крути, гайку с левой резьбой на него не навернёшь. Без перенарезки резьбы на болту или на гайке это невозможно. Таким образом, однозначную (абсолютную) направленность имеет лишь вращательно-поступательное движение. Однако траектория прямой спирали является незамкнутой, хотя из общих соображений долговременности существования такого процесса (а судя по всему, наша Вселенная существует уже достаточно долго) логично предположить замкнутость траектории вращательно-поступательного движения. Так вот, замыкая спиральную траекторию в кольцо, мы получаем тор — математически простейшую огибающую замкнутой вращательно-поступательной траектории, являющейся суперпозицией двух взаимно-ортогональных круговых движений, сочетание которых и обеспечивает однозначную идентификацию направления вращения. А для физической реализации тора (впрочем, и прямой спирали тоже) необходимо и достаточно иметь три пространственных измерения (в одномерном пространстве возможны лишь возвратно-поступательные колебания, а в двумерном максимум — это плоское вращение). Таким образом, мы получаем трёхмерное пространство как необходимое условие физической реализации операции разъединения посредством вращения — то самое трёхмерное пространство, в котором существуем мы и всё окружающее нас. А поскольку природа экономна, то скорее всего этими тремя пространственными измерениями всё и ограничивается — их вполне достаточно для существования нашей Вселенной, основанной на операции разъединения!
В дополнение хочу отметить ещё два момента. Во-первых, сама собой напрашивается аналогия вращения, реализующего операцию разъединения, с такой особенной физической категорией, как спин элементарных частиц. Во-вторых, естественно возникает вопрос: «А не известно ли современной науке каких-либо величин, носящих квантовый (то есть неделимый на дробные доли) характер, которые были бы равны по величине и противоположны по знаку? Не углубляясь в дебри квантовой теории, где нечто подобное имеется, но носит во многом умозрительный характер, на память приходят две вполне реальные величины, квантовость которых не вызывает сомнения, а стабильность их величины и взаимное соответствие в настоящее время считается подтверждёнными с точностью более десяти значащих цифр — это электрические заряды электрона и протона. Характерно, что время жизни обеих этих частиц в настоящее время принимается по сути бесконечным — на много порядков больше, чем известное время существования нашей Вселенной. Это говорит об их феноменальной стабильности, уникальной среди «кирпичиков» мироздания. В то же время их внутренняя структура до сих пор неизвестна (если не считать кварковую гипотезу, ставшую «классической» скорее за выслугу лет, нежели в силу неопровержимых экспериментальных подтверждений — подобно традиционной молекулярно-кинетической теории в термодинамике).
♦
|