Содержание
Физики сделали шокирующее заявление — времени не существует.
Для человека время определённо существует: мы просыпаемся утром, двигаемся вперёд во времени в течение дня и в какой-то момент ложимся спать, а во сне тоже продолжаем двигаться вперёд во времени.
Старая пословица «время не ждёт» кажется вполне справедливой, не так ли?
Проблемы начались, когда общая теория относительности Эйнштейна, описывающая законы физики в больших масштабах, столкнулась с квантовой физикой — областью, которая пытается описать мельчайшие частицы во Вселенной, и теория корпускулярно-волнового дуализма, утверждающая, что свет одновременно является и волнами, и частицами, впервые подверглась проверке.
В течение долгих лет физики пытались объединить две несоответствующие друг другу области путём составления Великого Объединяющего Уравнения, полагая, что, несмотря на масштаб, всё во Вселенной должно быть связано между собой — от частиц до галактик.
Брайс-Де Витт (второй слева)
Чуть больше 40 лет назад два гениальных физика Джон Уилер и Брайс-Де Витт разработали такое уравнение. Тем не менее, их открытие сразу показалось спорным, потому что если уравнение правильное, то такого понятия, как время, вообще не существует на самом фундаментальном уровне материи.
Хотя концепция сбивает с толку, она, кажется, может быть правдой, и то, что мы субъективно воспринимаем как «время», на самом деле является измеримым эффектом глобальных изменений мира вокруг нас. И чем больше мы углубляемся в мир атомов, протонов и фотонов, тем менее актуальным становится понятие времени.
Это мнение подтверждается Национальным институтом стандартов и технологий. НИСТ — хранитель самых точных в мире атомных часов, по которым сверяются все остальные часы во всём мире. Учёные из НИСТ утверждают, что их сверхточные часы не измеряют время вообще: время определяется отметками на часах. По сути, время позволяет нам создать порядок в жизни: не придумай мы такое понятие, как «время», вокруг был бы полный хаос.
Физика вроде с этим согласна.
Учёные из научно-исследовательского центра Бистра в Птю, Словения, выдвинули теорию, что ньютоновская идея времени как абсолютной меры, которая движется сама по себе, а также что время является четвёртым существующим измерением – неверны. Они предложили заменить эти концепции времени новым взглядом, который лучше соотносится с физическим миром: время – это всего лишь нумерологический порядок физических изменений. Вот тут эта статья подробнее …
Но давайте еще копнем глубже в этом направлении …
Современная философская наука определяет пространство и время как всеобщие формы существования, координации объектов. Пространство имеет три измерения: длину, ширину и высоту, а время лишь одно — направление от прошлого через настоящее к будущему. Пространство и время существуют объективно, вне и независимо от сознания.
По этому определению время — ещё одна форма существования объектов. Вторая форма.
Но может ли быть вторая форма существования? Может ли существовать кусок древесины и в форме стула и вместе с тем в форме стола?
Не проясняет вопроса и формулировка: время имеет лишь одно измерение — это направление от прошлого через настоящее к будущему.
Что такое будущее? Будущее ирреально, оно не существует в реальности, это образ.
Настоящее тоже условно, и может находиться где-то на стыке между будущим и прошлым, с нулевыми координатами.
Прошлое — это то, чего уже нет, это скорее символ, тот же образ. Все эти понятия не имеют физического смысла, что ставит под сомнение и само понятие времени как формы существования материи.
В науке главным аргументом является опыт. Кто и когда ставил эксперименты, доказывающие существование времени в природе?
Похоже, никто не делал этого, боясь оказаться в роли человека ищущего чёрную кошку в тёмной комнате, где её может и не быть. На некоторых примерах мы попытаемся прояснить эту проблему.
Движение Земли во времени
В природе всё движется и постоянно изменяется. Планета Земля, пройдя отрезок пути по своей орбите, не только изменяет свои координаты в пространстве, но и изменяется сама. Она становится другой.
Мысленно зафиксировав Землю в какой-либо точке, мы не получим её такой же в любой другой точке. Поэтому можно ли говорить о том, что Земля прошла такой-то отрезок пути за такое-то время когда «той» Земли уже нет?
Мы не можем вернуться «во вчера» Земли не потому, что время имеет одно направление, а потому, что «вчерашней» Земли уже нет. Она, как и всё в природе меняется постоянно.
День и ночь. Времена года.
Наблюдатель, находящийся в средних широтах на Земле видит день и знает, что несколько часов назад была ночь. Из своего опыта он делает логичное заключение, что по прошествии нескольких часов ночь наступит снова.
Отсюда он делает вывод о периодичности происходящих событий, и что они существуют во времени. Также для него периодически существуют во времени лето и весна, зима и осень.
Но если этого наблюдателя поместить в космический корабль, летящий по орбите вокруг Солнца, то смены дня и ночи он наблюдать не будет. День у него всегда будет со стороны корабля, обращённой к Солнцу, и ночь на противоположной стороне. Периодичность в таком случае пропадает.
Находясь на экваторе Земли, наблюдатель не сможет определить смены времен года. На экваторе их нет.
Отсюда следует, что периодичность смены дня и ночи, а так же времён года не могут служить подтверждением объективно существующего времени.
Звук
Очень убедительным подтверждением существования абсолютного времени является звук. Он существует продолжительно, от возникновения до угасания. Из чего делается вывод, что звук существует во времени.
Появляется звук при вибрации вещества (струна и тому подобное) и распространяется в волновых колебаниях воздуха.
Звук существует в газовой среде, воде и твёрдых веществах в виде слабых механических возмущений. Субъективно оценивая продолжительность процесса звучания, мы отождествляем его со временем.
На ближайшей соседке Земли, Луне нет воздуха, нет там и звука. Звука нет нигде во Вселенной. Поэтому, услышав звук, в воздухе находясь на Земле, делать вывод, что звук существует во времени логично, но субъективно.
Живая природа
Общеизвестно, что всё живое на Земле живёт и развивается во времени. Всё имеет своё начало и конец. Зерно, посаженное в землю, прорастает и развивается. За какой промежуток времени росток достиг своей зрелости?
Природа не ставит так вопрос. Всё живое растёт и развивается, сообразуясь с законами живой природы. Нельзя отрывать период с момента посадки зерна до его созревания от общего процесса жизни и полагать, что этот период и есть время.
Этот период является частью общего процесса развития Земли, созревания почвы, посадки зерна, его созревания. Зерно затем упадёт в землю и даст новую жизнь, и так без конца.
И здесь понятие времени выглядит субъективным. Заблуждение состоит в том, что процесс развития обосабливается и отождествляется со временем.
Часы
Ричард Фейнман (1918-1988), американский физик-теоретик, один из основателей квантовой электродинамики придерживался определения: время — это просто часы.
Московское время 12 часов, — слышим мы по радио, — в Новосибирске 16 часов, во Владивостоке 19.
У японцев в Токио разница с Москвой всего пять часов. Им так удобнее.
Что же это за такое абсолютное понятие Время, с которым можно так вольно обращаться?
Поищем ответ на этот вопрос. Для этого произведём эксперимент. Мысленно.
Представим, что мы на стадионе и видим, как спортсмен пробежал стометровку за 11 секунд. Во втором забеге он улучшил свой результат до 10,5 секунд. Что же произошло?
Произошло вот что: второй раз спортсмен бежал быстрее, и время его забега сократилось. Время величина вторичная, время зависит от того, как быстро бежал спортсмен и расстояния.
Оставим пока понятие абсолютного времени в покое, а сами вернёмся к удобному для понимания бытовому времени. Возникновение его в сознании человека уходит в глубь веков, с ним удобно, и человечество всегда старалось держать его под контролем.
Изобретали и строили всевозможные приборы: солнечные, водяные и песочные часы, маятниковые часы с гирей. Изобрели пружинные часы, хронометр, секундомер и, наконец, электронные и атомные часы. И все они заменяют нам то, чего нет в природе.
На Руси не было понятия времени. Говорили так: встретимся на два лаптя. Это когда твоя тень будет равна длине двух твоих лаптей. Причём у людей разного роста и длина лаптя разная, но пропорциональна его росту. Получалось довольно точно, но лишь в солнечную погоду.
Из прошлого в будущее
Говоря о времени неплохо вспомнить слова из песни: «…Есть только миг, между прошлым и будущим…» — миг это ничто. Строго говоря, настоящего нет, оно не существует. Будущее постоянно перетекает в прошлое. В настоящем, в этом миге, в этом ничто и находится время, точнее иллюзия существования времени.
Если определить время как понятие, охватывающее прошлое и будущее, то оно состоит из прошлого, которого уже нет и будущего, которого ещё нет. В таком случае время состоит из двух величин, которых нет. Следовательно, нет и целого.
Время рядом?
Время существует всегда и везде. Созданное человеческим разумом время обступает нас со всех сторон: в повседневной жизни, в науке, искусстве, философии.
В философском осмыслении бытия материи мы соглашаемся с тем, что одна из мельчайших частиц вещества — атом, медленно движется в пространстве и что движение и пространство, быстрота и расстояние определяют время.
Но тут же из подсознания возникает контраргумент: всё существует во времени! Время существует всегда! И неосознанно время делается каким-то надпространственным образованием, время становится неким всепоглощающим монстром и только потому, что временем переполнено подсознание.
Предположить, что время существует параллельно с пространством тоже нельзя потому, что пространство бесконечно. Ничто, в том числе и время не может существовать «рядом» с пространством.
Самолёт
В небе с рёвом пролетел самолёт. Наблюдатель на земле полагает, что пока самолёт летел из одной точки неба в другую, прошло время. Такова нормальная повседневная оценка события.
Первопричиной этого события был Разум, создавший самолёт, аэродромы и наземные службы. Самолёт был создан для перевозок. Пока он стоит на земле время для него отсутствует.
Когда же самолёт наберёт скорость и взлетит то, так называемое, полётное время будет зависеть от скорости и проделанного самолётом пути. Время величина производная. Сначала была скорость, быстрота.
Большой взрыв
Если рассматривать гипотезу о Большом взрыве, в результате которого появилась Вселенная, то возникает вопрос: когда появилось время? До взрыва, в момент взрыва или когда появился хомо сапиенс, человек думающий? Создатели гипотезы ответа не дают.
Человек думающий задаёт вопрос: если Время когда-то появилось, то в виде чего? И с какими свойствами?
Нам могут ответить, что Время — это промежуток между двумя событиями. Но этот промежуток появляется только в результате осмысливания его человеком. Если мы не фиксируем их в нашем сознании, то объективно события разнесены в пространстве с необратимым движением материи.
Время возникает в нашем сознании. И наше сознание подменяет необратимость движения материи — течением времени, полагая, что это и есть свойство Времени.
Не менее интересна теория анизотропной Вселенной, по которой материя сжимается и расширяется в разных частях Вселенной.
Подтверждением сжимающейся материи могут служить чёрные дыры, в которых пространство и время сжимаются. Как следствие появляется тезис об изменении направления времени: в чёрной дыре оно становится обратным.
Во времени с изменённым направлением последующее событие должно произойти раньше предыдущего. Образно говоря, под влиянием времени в чёрной дыре можно увидеть, как оживает умерший человек, как он молодеет и возвращается туда, откуда родился.
Тем самым можно поставить под сомнение всю стройную теорию анизотропной Вселенной, если не принять во внимание иллюзорность существования времени.
Маятник Фуко
Маятник, совершая колебательные движения, очень наглядно иллюстрирует наличие объективно существующего времени. Находясь в крайней точке, он как бы замирает, и затем движется к другой своей крайней точке.
Маятник Фуко
Если маятник Фуко там будет висеть неподвижно, мы увидим, что время остановилось.
Он перемещается в пространстве и времени. Для прохождения из одной крайней точки до другой маятнику нужно время.
Более того, если посмотреть на маятник Фуко, мы увидим и графическое изображение времени в виде полос оставленных на песке металлическим стержнем, укреплённом на шаре маятника.
Каждая последующая полоса несколько повернута по отношению к предыдущей полосе. Концы этих полос располагаются на некотором расстоянии друг от друга. Это хорошо видно любому наблюдателю.
Но если этот наблюдатель захочет поделиться с нами своим открытием и пошлёт за нами в Москву, то когда мы приедем в Исаакиевский собор в Санкт-Петербурге, где находится маятник, то маятник там будет висеть неподвижно, и мы увидим, что время-то остановилось!
Если маятник поместить на любом космическом теле, эффект будет тот же: маятник будет останавливаться и не только потому, что существует сопротивление воздуха на Земле, но и потому что существует трение, гравитация и не может существовать вечный двигатель.
На бытовом уровне
Сел человек на диван, посмотрел телевизор и встал с дивана. Между «сел» и «встал» прошло время, полагает человек. Он вышел на улицу и перешёл на другую сторону. Пока он переходил улицу, прошло время, рассуждает человек.
Непрерывный процесс жизни человек неосознанно дробит на отдельные события и промежуток между ними воспринимает как время.
Все процессы, от мельчайших, происходящих в жизни человека, до глобальных, таких как вспышки на Солнце, существуют независимо от времени. Обнаружив две вспышки на Солнце, мы воспринимаем промежуток между ними как время.
Неосознанно выделяя промежуток между вспышками из всего процесса существования Солнца, мы впадаем в иллюзию существования времени.
От части к целому
Наши мыслительные процессы невольно расставляют вехи, ориентиры. Человек не может охватить всё сразу. Мы видим большое здание, и наш взгляд начинает скользить по его деталям. По этим деталям мы судим о здании в целом. И вот здесь кроется возможность ошибки.
При ближайшем рассмотрении здание может оказаться бутафорией, сделанной на кинофабрике. В этом макете нельзя жить. Сделав обобщение по деталям, можно сделать ошибочные выводы о целом.
В мировом пространстве обнаружены сжимающиеся и разбегающиеся Галактики. После сжатия, вероятно, происходит взрыв и появляется новая звезда, идёт процесс расширения. В другом месте появляется ещё одна, и мы делаем вывод, что одна звезда появилась раньше, а другая позднее во времени.
На самом деле процессы сжатия и расширения происходят постоянно. Они многочисленны и не совпадают по амплитуде. В противном случае Вселенная была бы однородной.
Поставив вехи в моменты обнаружения новых звёзд, мы поддаёмся, иллюзии времени, в котором разнесено их появление и, обобщая, говорим, что и сами звёзды и Галактики существуют во времени.
Труба
В Сибири построили нефтяной трубопровод длиной несколько сотен километров. В него стали закачивать нефть. На другом конце нефтепровода нефть будет нескоро. Мы говорим, что должно пройти время, пока нефть появится у потребителя. Вот аргумент, говорящий в пользу существования времени. Но не будем спешить.
Время в нашем случае характеризуется задержкой между моментом включения насоса и появлением нефти на другом конце трубы. Что послужило причиной такой задержки?
Сначала ответим на вопрос, что послужило причиной перекачки нефти. Первопричиной был Разум, создавший насос для перекачки, трубы и сопутствующее оборудование. Когда начал работать насос, нефть в силу своей вязкости, не могла сразу появиться на другом конце трубы.
Если бы в такую же трубу стали закачивать газ, он прошёл бы это же расстояние быстрее. В стекловолоконном кабеле свет преодолел бы это расстояние почти мгновенно. Задержку нефти вызывают вязкость, трение в трубе, турбулентность и тому подобные объективные причины.
При равных прочих условиях время прохождения для разных веществ по нашей трубе различно, но добавим, что время — измеренное, а не абсолютное.
Процесс перекачки нефти существует объективно, но если мысленно из этого процесса убрать трубу, исчезнет мотивация ожидания, а с ней и время.
Ньютон о времени
Исаак Ньютон в своих «Математических началах» 1687 года различает:
1. Абсолютное, истинное, математическое время, иначе называемое длительностью.
2. Относительное, кажущееся или обыденное, время — это мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни: час, день, месяц, год.
Подчеркнём: абсолютное математическое время в природе не существует. Математика, созданная человеческим разумом — это только отображение природы в скалярных, числовых величинах. Осмысливая первое определение Ньютона, надо не попасть в логическую ловушку: время абсолютно и…ускользает от внимания второе определение времени Ньютона. На самом деле второе определение поглощает первое.
В теоретических разработках мы всегда попадаем в «ньютонову ловушку» и рассуждаем о времени как о чём-то реально существующем.
Движение материи характеризуется быстротой. В случае необходимости сравнить быстроту движения двух тел надо определить им одинаковые отрезки пути и ввести какую-то общую условную величину сопоставимую с ритмичными природными процессами.
Обычно используют суточное вращение Земли. Одна 1440-я часть — минута. Это и есть та условная величина (время), с помощью которой можно сравнить быстроту движения наших исследуемых тел.
Для удобства мы путь делим на время и получаем скорость. Но делить путь на время — это такая же нелепость с точки зрения математики, как делить окрошку не на порции, а на велосипеды.
Философ Эммануил Кант (1724-1804) утверждал, что времени как такового вообще не существует, что оно представляет собой лишь одну из форм человеческого восприятия окружающего мира, так называемую реляцию.
Пчёлы во Вселенной
Теория относительности Эйнштейна обнаруживает тот факт, что одновременность событий не абсолютна, а относительна. Данное мгновение не может охватывать всю Вселенную. Одного и того же мгновения для всего мира не может быть. В мире нет единственного «сейчас», разделяющего все прошлые события и события будущего. Каждая система имеет своё «сейчас», своё прошлое и будущее.
Таких систем в мире должно быть необозримое множество. Но достаточно взять две системы, чтобы понять, что между ними должна быть граница существования времени. Всё мировое пространство в таком случае будет напоминать пчелиные соты, каждая со своим временем и пространством. К такому выводу нас приводит иллюзия существования времени.
В ОТО Эйнштейна утверждается, что в результате гравитации искривляются пространство и время. Трудно оспаривать великого маэстро, но указать на неточность мы обязаны.
Пространство по определению бесконечно, и бесконечность, не имеющая границ, не может искривляться. Структура пространства может под воздействием гравитации в каких-то частях уплотняться и, как следствие, разряжаться в соседних областях. Могут искривляться траектории движущихся тел, но не само пространство.
Время не может искривляться, потому что его просто нет в природе.
Кто открыл в природе время и где зарегистрировал своё открытие? Какими свойствами обладает время? Определение времени как длительность, продолжительность какого-либо процесса требует инструмента для его измерения.
Если мы начнём замерять время между какими-либо фазами состояния вещества с помощью ритмично работающего механизма, допустим, часов, то время всегда будет отличаться при разных его замерах.
Потому что следующий замер будет происходить в «другое» время. В эксперименте будет своё время, мы сами будем тоже в своём времени и тот, кто не участвует в эксперименте, тоже будет жить в своём времени.
Остаётся надеяться на какое-то Всемирное время, которого, исходя из специальной теории относительности, не может быть. Не может быть единого «сейчас» в силу того, что никакая информация не может передаваться со скоростью большей, чем скорость света. В каждой системе отсчёта будет своё время (условное), говорил Эйнштейн.
Чему учит учебник
В любом школьном учебнике физики мы находим диаграмму движущегося тела. В диаграмме в рамках евклидовой геометрии в виду невозможности изобразить на плоскости трёхмерное пространство отбрасывается аппликата, и на её месте изображается координата времени.
Если Время существует в природе, то координату времени так изображать нельзя, потому что на диаграмме время в нулевой точке координат попадает внутрь материи, или наоборот — материя находится внутри времени.
Но если мы понимаем, что Время — понятие условное, то условная координата времени имеет право быть!
На этом примере мы ещё раз убеждаемся в том, как велика иллюзия существования Времени.
Подведём предварительные итоги
На бытовом уровне существование времени очевидно и не вызывает сомнения. На основании очевидности делается логический вывод, который и укореняется в массовом сознании: Время было, есть и будет.
Этот вывод, в котором доминирует психологический фактор, не основывается на объективных данных, эксперименте, почему и даёт искажённую картину понимания сущности времени, выглядящую достоверно. Здесь и кроется иллюзия существования времени.
В этой связи нельзя не вспомнить нашего соотечественника русского философа Владимира Сергеевича Соловьёва (1853-1900).
Он определял время как основное условие всякого конечного существования и говорил, что время не допускает ни эмпирического (основанного на опыте) объяснения происхождения, ни рационального (рассудочного) определения его сущности.
И когда говорят, что время есть порядок явлений в их последовательности (читай — во времени), то определение оказывается явной тавтологией: время определяется временем .
Все философские объяснения времени, не представляющие пустого тождесловия, имеют метафизический характер и будут рассмотрены под именами философов.
Теория Фазы, или как доказать отсутствие несуществующего?
Наш разум в движении материи обычно выделяет отдельные её состояния, и промежуток между ними человек воспринимает как время. Последовательные состояния материи в сознании человека сливаются в единую «реку времени».
Аналогом этого движения может служить киноплёнка, на которой запечатлены отдельные моменты движения тела. При скорости проекции 25 кадров в секунду (правильнее сказать в одну 86400-ю часть обращения Земли вокруг своей оси) в нашем мозге движение тела становится слитным, постоянным.
На отдельных кадрах мы видим образ уже не существующего прошлого в его фазах. Зафиксировать будущее нельзя, поскольку его нет в природе.
Любое движение можно рассматривать как состоящее из отдельных фаз. Поэтому можно сказать, что материя находится в постоянном фазовом движении.
Наиболее наглядным примером являются фазы Луны, которая каждую ночь предстаёт перед нами в своей новой фазе. Процесс роста растений складывается из прорастания семян, роста стебля, появление листьев и так далее. Он наглядно иллюстрирует фазовое развитие биологических объектов. В животном мире мы также наблюдаем фазовое развитие особи.
Фазы Луны
Фазы Луны наиболее наглядно иллюстрируют фазовое развитие биологических объектов.
Понятие «фаза» настолько естественно, что о нём не принято говорить. Но в данном случае оно акцентирует внимание на том, что любое движение, кажущееся слитным, на самом деле состоит из отдельных отрезков именуемых фазами.
Теперь становится ясным, что промежуток между фазами состояния объектов надо рассматривать как расстояние между ними, а не как время.
Материя постоянно движется с определённой быстротой, а скорость — это расстояние за искусственно созданный ритмичный период.
Особое значение приобретает понятие фазового существования (движения) материи в квантовой теории.
Внесение в определение свойств материи понятия «фаза» снимает постоянно возникающую иллюзию существования времени. Становится ясным, что время — это не природное явление, а феномен человеческого разума.
Феномен времени спонтанно возникает в сознании человека всякий раз, когда он осмысливает продолжительность какого-либо явления или события.
Материя существует в трёхмерном бесконечном пространстве в постоянном относительном фазовом движении.
И, наконец
Человек приходит в мир, в общество с устоявшимися традициями и постулатами. С детских лет человек впитывает понятия, существующие в обществе. Ему психологически трудно подвергать сомнению кажущиеся очевидными истины. Но между «кажущимся» и истиной — дистанция огромного размера.
Великая иллюзия времени кроется в бытовом сознании и простирается до величайших умов науки.
τ – постоянная времени RC-цепи – это временна́я характеристика простой электрической цепи, в которой происходит изменение заряда конденсатора С за счёт его разряда через сопротивление R. Постоянная времени вычисляется как τ=R*C , что эквивалентно размерности «секунда» .
Как показано на рисунке, постоянная времени τ входит в аналитическую функцию описания процесса изменения напряжения на конденсаторе U(t) при его заряде от источника напряжения через сопротивление R. На рисунке U(0) – это начальное напряжение на конденсаторе (в момент времени t=0), а U(∞) – это напряжение источника напряжения, к которому асимтотически стремится U(t).
За время, равное τ, напряжение на конденсаторе изменяется от U(0) до U(∞) + /e, где e=2,718….
Экспоненциальный заряд конденсатора происходит для случая U(∞) > U(0), а экспоненциальный разряд – для случая U(∞) < U(0).
Геометрический смысл постоянной времени – это подкасательная к экспоненте (проекция на ось абсцисс отрезка касательной, проведённой между точкой касания и точкой пересечения с упомянутой осью).
Приводим ниже удобную таблицу для оценки доли неустановившегося значения напряжения на конденсаторе относительно конечного асимтотического значения (величина e-t/τ) в моменты времени t от t=0,001τ до t=10τ протекания экспоненциального процесса.
Понятие постоянной времени RC-цепи помогает оценить время протекания процесса при анализе эквивалентных электрических схем, содержащих RC-цепи. Заметим только, что понятие постоянной времени не применимо для частного случая заряда-разряда конденсатора постоянным током, где закон изменения напряжения и заряда на конденсаторе имеет линейный характер, а не экспоненциальный.
Постоянные времени RC-цепей (в качестве величин с прозрачным физическим смыслом) участвуют в аналитических решениях дифференциальных уравнений, описывающих не только экспоненциальные процессы в электрических схемах, содержащих RC-цепи (например, пассивные и активные RC-фильтры).
Название изображения
Чем занимается научная специальность «математическая физика», в которой соединились такие, казалось бы, разные науки – физика и математика?
Физика – это наука о структуре материи, ее основная цель – понять, из чего состоит окружающая нас действительность, а математика – это продукт человеческого ума, приложение, имеющее, тем не менее, свою собственную логику развития. Почему так тесно связаны эти две науки?
Изучая структуру материи, мы переходим с одной ступени на другую: твердое тело состоит из молекул, молекулы состоят из атомов, атомы состоят из электронов и ядер, ядра состоят из нейтронов-протонов, а нейтроны-протоны состоят из кварков, которые мы не видим. Сейчас мы находимся на этом уровне, и важно понять, будет ли следующий. Математика – это единственный язык, на котором эту действительность можно описать.
О том, как взаимодействуют эти две науки в процессе познания мира, рассказывает Людвиг Дмитриевич Фаддеев, академик, член Президиума РАН, председатель Национального комитета математиков РФ, директор Международного математического института им. Л. Эйлера.
Название видео
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:
УДК 531.314: 530.145
Б. В. Яковлев
Физический смысл принципа наименьшего действия
СВФУ им. М.К. Аммосова, г. Якутск, Россия
Аннотация. Принцип наименьшего действия используется во многих областях теоретической физики — в теоретической механике, в электродинамике, в общей теории относительности, в квантовой механике. В начале XX века М. Планк открыл квант действия. Однако до сих пор действие и принцип наименьшего действия не имеют единого физического смысла. Целью настоящей работы является интерпретация принципа наименьшего действия на примере моделирования локализации и движения свободной частицы. При моделировании использована идея проявления реальности в результате наложения систем. Движение частицы в пространстве Минковского моделировано наложением независимых подсистем. Введено однородное пространство возможных состояний (или возможных подсистем), где возможные подсистемы не пересекаются (не наложены), а расположены последовательно относительно друг друга. Показано, что движение свободной частицы в пространстве Минковского можно рассматривать как распространение плоской волны в пространстве возможных подсистем с определенной фазовой скоростью. При этом в нерелятивистском приближении волна совпадает с волной де Бройля, где фазовая скорость равна скорости частицы в пространстве Минковского. В случае учета конечной скорости распространения взаимодействия релятивистские эффекты отчетливо проявляются в пространстве возможных подсистем. На основе предложенного подхода из квантовых представлений движения частицы выведены основные уравнения релятивистской динамики. Дана интерпретация фазовой скорости движения частицы, с которой связано отрицательное значение лагранжиана свободной частицы. Выявлена связь между действием свободной частицы в релятивистской динамике и действием волны де Бройля. Рассмотрена возможность обобщения принципа наименьшего действия в пространстве возможных подсистем, из которого следуют принцип Ферма и принцип Мопертюи. Предлагаемое представление не противоречит таким популярным в настоящее время фундаментальным принципам, как квантовая запутанность и квантовая нелокальность, а, наоборот, предполагает наличие этих феноменов.
Ключевые слова: нелокальность, возможные состояния, квантовая теория, волновая функция, запутанные состояния, фазовая скорость, волна де Бройля, релятивистская динамика, лагранжиан, принцип наименьшего действия.
DOI 10.25587/SVFU.2019.70.28404
B. V. Yakovlev
The Physical Meaning of the Principle of Least Action
M.K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russia
Введение
Одним из основных принципов теоретической физики является принцип наименьшего действия. Этот принцип используется во всех разделах теоретической физики . Но до сих пор остается неясным физический смысл не только принципа наименьшего действия, но и самого понятия действия, хотя квант действия был открыт в начале хх в. М. Планком . Поэтому попытка выяснения физического смысла принципа наименьшего действия является актуальной задачей современной физики.
Эксперименты Аспека, Цайлингера показали, что квантово запутанные частицы нарушают принцип локальности . Это означает, что каждая частица связана с окружением, т. е. находится с ним в запутанном состоянии. Поэтому при моделировании локализованной частицы и ее движения, на наш взгляд, нужен подход, который учитывал бы нелокальную природу реальности. В настоящей работе используется тот подход, где реальность проявляется при наложении систем . Целью работы является интерпретация действия и принципа наименьшего действия на примере моделирования локализации и движения свободной частицы. Движение частицы в пространстве
Минковского проявляется в результате наложения (суперпозиции) независимых подсистем. Независимость подсистем обусловлена тем, что в бесконечной системе не отрицается существование замкнутых, изолированных подсистем, которые могут быть рассмотрены как независимые элементы системы .
Волна в пространстве возможных подсистем. Фазовая скорость
Рассмотрим движение свободной частицы. При моделировании движения свободной частицы получается плоская волна, представляющая волну де Бройля:
¥ = а ■ ехр = а ■ ехр
— (рх — Ш)
(1)
где к = — — волновое число, Е = —ю — энергия частицы.
—
Из (1) следует, что фазовая скорость волны равна
^ ~ ~к ~
Е_ Р
(2)
Введем пространство возможных подсистем. В этом пространстве возможные состояния частицы моделируются совокупностью независимых возможных подсистем.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Движение частицы в пространстве возможных подсистем можно представить следующим образом (рис. 1).
Рис. 1. Частица в пространстве возможных подсистем
Длина волны А — г0, поэтому скорость частицы совпадает с фазовой скоростью волны
V/ = V. (3)
А теперь будем учитывать конечную скорость распространения взаимодействий. Для этого введем воображаемую сферу с радиусом с (с — расстояние, равное распространению взаимодействий за единицу времени). Центр сферы совпадает в каждую секунду с точкой, где находится частица. Движение частицы в пространстве Минковского можно описать наложением таких сфер (рис. 2). За одну секунду поле частицы действует только внутри сферы радиуса с м.
Рис. 2. Движение частицы представлено в виде наложений подсистем
В пространстве Минковского частица со скоростью v за время / проходит расстояние с метров.
Рис. 3. Возможные состояния частицы в пространстве возможных подсистем
Введем пространство возможных подсистем — частный вид фазового пространства при p = Const. Для этого расправляем наложение, изображенное на рис. 2. То есть располагаем сферы последовательно друг за другом вдоль оси х. Тогда получаем картину, изображенную на рис. 3. За две секунды частица в пространстве Минковского смещается на 2v м. За то же время воображаемая сфера радиуса с в пространстве возможных подсистем смещается на 2с м. Количество таких переходов за время t равно n = c / 2v и t = 2n . То есть один переход в пространстве Минковского будет соответствовать 2n переходам в пространстве возможных подсистем. При этом радиус каждой подсистемы будет равен с метрам. Тогда количество переходов за время t в этом пространстве равняется N = 2n • n, а путь -X = N • 2c = 4n c . При этом количество всех возможных состояний частицы за время t равно
2n2 + n = n (2n +1) (4)
Таким образом, скорость частицы в пространстве возможных подсистем или фазовая скорость будет равна
X X 4n2c 2 2 c c2
vf = — = — =-= 2n • c = 2c—= — (5)
t 2n 2n 2v v
Из соотношения (5) видно, что чем меньше скорость частицы, тем больше фазовая скорость. Отметим, что в пространстве Минковского скорость частицы всегда меньше скорости света, а значит фазовая скорость всегда больше скорости света. Они могут быть равны только в двух случаях, если
Vf = v = с, (6)
т. е. когда рассматривается движение фотона и когда не учитывается конечность скорости взаимодействия (волна де Бройля), как в нерелятивистской квантовой теории (3). В последнем случае фазовая скорость, которая равна скорости частицы, всегда меньше скорости света. Можно сказать, что теория де Бройля и нерелятивистская квантовая механика являются частными случаями более общей фундаментальной теории, основанной на пространстве возможных подсистем.
Принцип наименьшего действия и его физический смысл
Вся совокупность множества возможных подсистем является дискретным пространством. Рассмотрим движение свободной частицы в этом пространстве. При этом движение частицы будем рассматривать как переходы из одного состояния в другое, т. е. как переходы из одной подсистемы в другую. За время dt частица переходит через dN подсистем. Пространство возможных подсистем рассматриваем как скалярное поле, тогда субстанциональная скорость изменения количества подсистем (или состояний),
через которые переходит частица (т. е. скорость изменения состояний относительно рассматриваемой частицы, которая движется в пространстве возможных подсистем), равна
ддN ч
*=ЪЛ+в(х+7)»{х+х)- (7)
дЫ ,
где -т — изменение количества подсистем относительно неподвижной точки в
д м дИ дИ ^ дИ ,
пространстве подсистем в течение времени ш , ——d (X + х) =-dX =-dx
д(Х + х) дХ дх
— разность количества подсистем в двух точках пространства возможных подсистем,
разделенных расстоянием d(X + х), или в двух точках пространства Минковского, разделенных расстоянием dx (рис. 4). На рис. 4 представлено движение частицы в пространстве возможных подсистем, за время dt частица пробегает dN состояний подсистем. В начальный момент времени частица в пространстве возможных подсистем находится в точке 1, соответственно, эта же частица в тот же момент времени в пространстве Минковского находится в точке 2. За промежуток времени dt чица в пространстве возможных подсистем совершает путь X, т. е. проходит через -dt возможных подсистем, а в пространстве Минковского — путь X, т. е. проходит
д дЫ , через -dx состояний.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
дх
г
1 X
к_
1 дN 1 ——сгг ‘ дг 1 \ \ дх 1
/ 2 3
Рис. 4. Возможные состояния частицы в пространстве Минковского и в пространстве возможных подсистем (координаты подсистем в пространстве возможных подсистем обозначены X, координаты частицы в пространстве Минковского — х )
Умножаем соотношение (7) на квант действия И и получаем уравнение относительно функции действия
,0 дБ , дБ ч дБ , дS .
аЬ = — Ш +—-:-т а (X + х) = — Ш +—ах, (8)
дt д(Х + х) v ‘ дt дх (8)
где
5 = hN. (9)
Изменение по времени количества возможных подсистем в данной точке пространства
ды дS дИ , » ^ дм 1
есть частота -= у , поэтому — = Н-= т = Е — энергия частицы, =-= —
дt дt дt дИ h дх X
— количество подсистем в единице длины пути частицы, VS = h-= — = р — импульс
дх X
частицы (1). Подставляя эти значения энергии и импульса в (8) получаем
dS = Edt + pdx. (10)
Переходим в систему отсчета рассматриваемой подсистемы, т. е. совершаем переход в пространство Минковского (в точку 2 на рис. 4). Тогда первое слагаемое в (10) будет отрицательной величиной
или лагранжиан
dS = -Edt + pdx
т dS E +
L = — = — E + p ■ v, dt
(11)
(12)
где V = dx / dt — скорость частицы в пространстве Минковского, — = —Е.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Из однородности пространства Минковского следует, что вектор — сохраняется и
является импульсом частицы p . Поэтому
8L д (
(13)
Е с2
С учетом — = Vг = — из (13) получаем обыкновенное дифференциальное уравнение
р V
р (V) — зависимости импульса от скорости
относительно
«2М
которое решается методом разделения переменных.
2 ЛУ2
dp + c
2 v2
(* -c2)
= 0.
Решением уравнения (15) является
ln| p\ = ln |v| — ln
Отсюда
+ C.
(14)
(15)
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
(16)
P = ■
«V1 — 7
где а — константа интегрирования.
Из выражения для фазовой скорости Е = — определяем энергию частицы
р V
(17)
E = ■
ас
V’- 7
Из (18) видно, что частица имеет энергию покоя. Обозначим ее через Е0. Е0
Тогда а = —, формулы для импульса и энергии принимают вид
с
(18)
Р = ■
1 —
(19)
С
Е =
Еп
1 —
(20)
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Лагранжиан частицы согласно (12) равен
Из соотношения (12) следует
г dS
L = — = р dt
Е
—+ V
Р
Р + v),
(21)
(22)
т. е. отрицательное значение лагранжиана связано с отрицательным значением фазовой скорости частицы в пространстве Минковского. Она направлена против оси х, а значит против скорости частицы и импульса. При этом количество состояний за некоторый промежуток времени, которое испытывает частица в фазовом пространстве, 2 п раза больше, чем в пространстве Минковского (4). Поэтому лагранжиан в пространстве Минковского имеет отрицательное значение.
Рис. 5. Скорость частицы и ее фазовая скорость
В пространстве возможных подсистем, наоборот, действие согласно (7) и (10) -положительная величина. Действие прямо пропорционально количеству возможных состояний (возможных подсистем), которые испытывает частица при переходе из одного положения в другое.
Физический смысл принципа наименьшего действия можно сформулировать следующим образом: при переходе из одного положения в другое частица стремится перейти по тому пути, который содержит экстремальное количество возможных подсистем, т. е. состояний в пространстве возможных подсистем.
Если скорость частицы равняется скорости света V = с, то согласно (5) и (22) лагранжиан в пространстве Минковского равняется нулю. В этом случае принцип наименьшего действия не имеет смысла. Лагранжиан системы также равняется нулю, если не учитывается конечность скорости распространения взаимодействий, как это делается в квантовой теории. Но в пространстве возможных подсистем, как видно из (7), лагранжиан не равняется нулю и является положительной величиной.
Умножая соотношение (7) на квант действия h в пространстве возможных подсистем имеем
h h
ds = hdn = hvdt + — dx = —(ху + у )dt. Я Я
(23)
При равенстве скорости частицы к фазовой скорости Vf — Яу для действия получаем
выражение
С
dS = 2Ьу& = — X
(24)
В случае фотона получаем
£ = 12hvdt ^ тт,
(25)
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
т. е. принцип Ферма.
А в случае частицы при условии, что не учитывается конечная скорость взаимодействия, из (24) получаем выражение
что совпадает с принципом Мопертюи, т. е. эти принципы являются частными случаями более общего принципа.
Поэтому наиболее фундаментальным принципом, чем принцип наименьшего действия, можно считать принцип стационарности возможных состояний
Частица движется таким образом, чтобы количество состояний, которое она пробегает в пространстве возможных подсистем, было экстремальным.
Заключение
В классической физике, когда предполагается локализованная частица, априори вводится понятие пространства, которое согласно современной парадигме не может существовать без материи, что приводит к противоречию. Если даже мысленно представляем частицу, локализованную в одной точке, то тем самым уже вводим понятие пространства. На наш взгляд, вместе с локализацией частицы должны быть введены и понятия пространства и времени. Другими словами, при моделировании локализации и движения частицы в пространстве Минковского должен быть использован тот подход, где учитывается нелокальная природа реальности, а именно подход, основанный на наложении подсистем.
В данной работе рассмотрено движение свободной частицы. При этом процесс локализации частицы и ее движения сопровождался введением однородного, изотропного пространства и однородного времени. Эти свойства связаны с параметрами системы, которые сохраняются (импульс, момент импульса и энергия системы), т. е. вводится пространство Минковского. Оно обусловлено однородностью пространства возможных подсистем. Наложение возможных подсистем локализует частицу. Если рассматривается несколько систем, то полученная составная система находится в запутанном состоянии. Хотя задача намного усложняется, но для этой системы также можно ввести волновую функцию. Поэтому предложенный подход позволяет сказать, что наложение возможных подсистем и самосогласованные переходы из одной возможной подсистемы в другую могут локализовать объекты нашего пространства посредством декогеренции. Наложением подсистем обоснованы основные принципы квантовой механики, такие, как принцип неопределенности Гейзенберга и принцип суперпозиции. В этом случае скорость частицы равна фазовой скорости волны, что предполагает нерелятивистское приближение.
Если учитывается конечная скорость взаимодействия, то фаза волны намного увеличивается, и фазовая скорость частицы интерпретируется как скорость волны в пространстве возможных подсистем. Моделирование локализации и движения частицы на основе наложения возможных подсистем позволяет из квантовых представлений о
(26)
(27)
движении свободной частицы получить основные уравнения релятивистской динамики и дать обоснование принципу наименьшего действия.
Л и т е р а т у р а
1. Полак Л. С. Вариационные принципы механики, их развитие и применение в физике. М: Либроком, 2010. — 600 с.
6. Zeilinger A. Quantum teleportation, onwards and upwards. // Nat. Phys. — 14. — 3. — 2018.
9. Яковлев Б. В. К обоснованию фундаментальных принципов квантовой механики и теории относительности (статья депонирована в ВИНИТИ № 27-B2017 от 03.03.2017).
10. Яковлев Б. В. Условие замкнутости системы // Вестник СВФУ. — 2018. — №5(67). — С. 65-71.
12. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. — Т.6. — Гидродинамика. — М.: Физматлит, 2017. — 736 с.
R e f e r e n c e s
1. Polak L. S. Variacionnye principy mekhaniki, ih razvitie i primenenie v fizike. M: Librokom, 2010. — 600 s.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
6. Zeilinger A. Quantum teleportation, onwards and upwards. // Nat. Phys. — 14. — 3. — 2018.
10. YAkovlev B. V. Uslovie zamknutosti sistemy // Vestnik SVFU. — 2018. — №5(67). — S. 65-71.
12. Landau L. D., Lifshic E. M. Teoreticheskaya fizika. — T.6. — Gidrodinamika. — M.: Fizmatlit, 2017. — 736 s.
^MSr^Sr
ООО МИП «Арктик-Бур»
Организация, которая отвечает за качественное выполнение инженерных изысканий.
В настоящее время предприятие имеет необходимый опыт, хорошую приборную и производственную базы, испытательный буровой стенд на базе бурового станка СКБ-4, климатическую камеру типа КХТВ объемом 3000 литров и лабораторию комплексного исследования грунтов и горных пород для выполнения научно-исследовательских работ и инженерных изысканий.
2. ВРЕМЯ. ДЛИТЕЛЬНОСТЬ. ДВИЖЕНИЕ
«Определяйте значения слов и вы избавите людей от половины заблуждений».
Р. Декарт
Далее будет доказано, что ВРЕМЯ — ЭТО ОТНОШЕНИЕ ЛЮБОГО ДВИЖЕНИЯ (ПРОЦЕССА) К ПОВТОРЯЮЩЕМУСЯ (СЧИТАЕМОМУ) ДВИЖЕНИЮ, КОТОРОЕ ПРИНЯТО В КАЧЕСТВЕ ЭТАЛОННОГО ДВИЖЕНИЯ. Если выделить главную суть кратко, то: время — соотношение движений!
Другими словами время — это характеристика любого процесса при помощи эталонного повторяющегося, считаемого, движения.
Будет дано и точное определение понятия «движение».
Но сначала посмотрим, как пытались решить эти вопросы ранее.
2.1. Кое-что из истории проблемы
Очень давно существует проблема времени. Точнее, проблема определения понятия «время». В этой проблеме имеется странность. С одной стороны, ни у кого не вызывает серьезных затруднений вопрос: «Сколько времени?» А вот на вопрос: «Что такое «время»?» — человек в недоумении пожимает плечами и следом за Аристотелем почти 2,5 тысячелетия называет этот вопрос «проклятым», хотя сам Аристотель, как будет видно из дальнейшего, был очень близок к точному определению понятия «время». Вот его мнение: «Время есть мера движения, и само измеряется движением небесных тел», — противоречивое определение — можно понять так, что время характеризует движение, что соответствует действительности, но тут же образуется логический круг — время якобы измеряется (характеризуется) движением!
Приведем еще несколько высказываний.
И. Ньютон: «Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по своей сущности без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью.» И еще: «Возможно, не существует такого равномерного движения, которым время могло бы измеряться с совершенной точностью».
И здесь время представляется как физический объект, подлежащий измерению, т.е. физическому воздействию.
Н.И. Лобачевский: «Время — это движение, измеряющее другое движение».
В данном случае время приравнено движению, которым измеряют другое движение. Получается, что время — это часы!
Нильс Бор: «Время — это ОТНОШЕНИЕ измеряемой длительности времени к длительности одной секунды».
А вот что стали говорить о времени в последние десятилетия.
«Каркасом мира теории относительности является пространство-время, к наглядному восприятию которого мы не приспособлены» (Эйнштейновский сборник. 1966 г. стр. 359.) — «Кроме того, возможность попятного течения времени и аномальной причинности вблизи пространственного твиста в рамках этих представлений является почти само собой разумеющимся» (там же, стр. 371.) — Откровенная материализация времени.
В журнале «Техника молодежи» № 12 за 1968 г. стр. 7 крупный физик рассказывает о своих опытах: «… когда направление вращения волчка и ход времени совпадают, возникают дополнительные силы». И еще из той же статьи: «Время — фундаментальное и, одновременно, самое загадочное свойство природы. Представление о времени подавляет наше воображение».
Статья «Дыра во времени» в газете «Труд» от 30 июля 1992 г., в которой вполне серьезно рассказывается о возможности создания машины времени, об опытах профессора Н. Козырева и его последователей.
Далее будет совершенно точно доказано, что время в этих случаях ни при чем, и будет показана ФИЗИЧЕСКАЯ ОСНОВА для некоторых странных явлений.
Если обратиться к современным справочникам, к специальным трудам, то можно обнаружить попытки успокоить человечество так называемым «операционным» определением времени, т.е. описанием процедуры, которую называют «измерением времени». Но, увы, вопрос оставался открытым.
Из всего вышесказанного пока обратим внимание на одну НЕБОЛЬШУЮ деталь, но очень БОЛЬШУЮ ОШИБКУ: практически везде говорится об «измерении времени», т.е. практически никто не сомневается, что время есть якобы чувственно воспринимаемое свойство, которое можно измерить, т.е. подвергнуть его определенной физической процедуре.. И при этом во многих случаях авторы очень близки к точному пониманию сущности времени.
Получается довольно странная ситуация: с одной стороны, мы, люди, хорошо знаем, как «измерить» время. С другой стороны — мы те же самые люди утверждаем, будто не знаем, что же мы измеряем! С одной стороны, мы, люди, и никто другой, даем наименование чему-либо. С другой — мы, те же самые люди, утверждаем, что ведать не ведаем, чему мы дали имя «время»!
2.2. Время — всего лишь призрак движения
Обратим внимание на то, что вопрос в форме: «Что такое «имярек»?» содержит два подвопроса.
Первый — нас интересует, чему мы присвоили конкретное имя, символ. По существу, мы задаем себе вопрос: что является означаемым в конкретном понятии?
Второй подвопрос — нас интересует, насколько глубоко мы проникли в сущность обозначенного данным именем.
Например, что такое электрон? Справочник дает ответ: «стабильная отрицательная частица». Означаемое и означающее здесь налицо. Второй же аспект вопроса остается открытым и отражает тот факт, что мы не знаем до конца всех свойств и особенностей означаемого — электрона.
А вот у времени, в отличие от того же электрона, а также от самых невероятных, высосанных из пальца химер, не обнаруживается носитель этого имени. Исследователи проблемы не нашли у времени означаемого!
И это несмотря на многочисленные попытки, начиная, по крайней мере, с Аристотеля, и массированные атаки наших современников!
И пока не будет обнаружено означаемое в понятии «время» споры о сущности времени будут продолжаться.
Так что же произошло? Может быть, человек, продираясь сквозь частокол веков, забыл, чему он, человек, присвоил имя «время»?
Процесс присвоения имени чему-либо — процесс реальный и должен без особых трудностей воспроизводиться хотя бы схематично.
И нам не остается ничего другого, как только попытаться восстановить историю появления этого понятия у человека.
Необходимо исследовать процесс перехода человека от состояния, без использования этого понятия в общении с себе подобными, к состоянию появления потребности в нем и к удовлетворению этой потребности.
Для облегчения восприятия дальнейшего текста постарайтесь внимательнейшим образом проследить за тем, как персонажи нижеследующей истории наткнулись на жизненно важную проблему и как они ее решили.
Итак, представим себе двух пещерных людей, живущих в прекрасных, с их точки зрения, условиях: пищи и топлива без ограничения. Проголодался — вышел из пещеры, поймал рябчика — и снова в пещеру к костру. Захотел спать — спит, проголодался — поймал рябчика и т.д.
Понятие о времени ему и ей не требуется, измерять что-то, как мы измеряем, нет необходимости — они руководствуются потребностями и тут же их удовлетворяют.
Но вот ситуация меняется: живность стала исчезать из окрестностей пещеры, и за пищей приходится уходить все дальше и дальше.
Однажды придя с добычей, охотник не застает своей подруги. Съел свою порцию, проголодался и снова ушел на охоту. Возвращается — подруги снова нет, хотя имеются признаки ее пребывания: съедена ее доля и оставлена ему порция ягод.
Так может повторяться неопределенное число раз. Наконец, случайно они встречаются. Случайность встреч их явно не устраивает.
И вот, при достаточной наблюдательности и сообразительности, заметив, что прохождение Солнца по небосводу можно считать на пальцах, как рябчиков, как гостей-приятелей, они договариваются о встрече следующим образом: «Я буду охотиться, сосчитаю три Солнца и приду в пещеру. Четвертое Солнце буду в пещере. Ты собирай ягоды и тоже считай три Солнца и приходи в пещеру».
Цель, к которой они стремились, достигнута. Теперь и не видя друг друга, без визуальной корректировки своих перемещений, они добились согласованности своих процессов так, чтобы встретиться. И добились они этого тем, что СТАЛИ ИЗМЕРЯТЬ СВОИ ПРОЦЕССЫ ДОСТУПНЫМ ИМ ОБОИМ ТРЕТЬИМ, СЧИТАЕМЫМ НА ПАЛЬЦАХ ПРОЦЕССОМ.
Как видим, здесь человек для достижения своей цели использовал СООТНОШЕНИЕ ПРОЦЕССОВ и в дальнейшем именно этому соотношению присвоил имя ВРЕМЯ! СООТНОШЕНИЮ дано имя. И это произошло еще до того, как человек создал понятие СООТНОШЕНИЕ. Видимо это обстоятельство и затруднило в дальнейшем точное понимание сущности времени.
Итак, ВРЕМЯ — ЭТО ОТНОШЕНИЕ ЛЮБОГО ДВИЖЕНИЯ (ПРОЦЕССА) К ПОВТОРЯЮЩЕМУСЯ (СЧИТАЕМОМУ) ДВИЖЕНИЮ, КОТОРОЕ ПРИНЯТО В КАЧЕСТВЕ ЭТАЛОННОГО ДВИЖЕНИЯ.
А что такое соотношение? Это же абстракция в чистом виде!
Это характеристика реального свойства при помощи так же реального, но считаемого свойства, принятого в качестве эталона!
Соотношения свойств не могут обладать какими-либо физическими свойствами! Это всего лишь характеристики свойств, их призраки, их тени! И более ничего.
Мы привыкли говорить, что измеряем время. Но измеряем мы не время. Мы измеряем какой-либо процесс другим считаемым процессом, а временем мы назвали результат этого измерения, характеристику процесса с помощью другого повторяющегося процесса (движения).
А далее — стремление к краткости сыграло с нами злую шутку: мы незаметно для себя перенесли все свойства движения на соотношение движений, на абстракцию, на характеристику движения, перенесли на ВРЕМЯ.
Время мы не измеряем — мы его определяем.
В чем различие? Дело в том, что измерение — это есть совокупность физических действий над материальным объектом или свойством, но не над абстракцией, каковым является любое соотношение.
Соотношение не есть материальный объект или материальное свойство. И поэтому измерить его невозможно. В характеристику, которой мы дали имя «время» входит число, т.е. результат измерения (счета) какого-либо движения (процесса) с помощью повторяющегося движения, и указание, каким эталонным движением мы пользовались при определении числа: 5 дней, здесь «день» — название единичного процесса — одного оборота Земли вокруг своей оси.
Точно также можно совершенно четко показать какой процесс называется «секунда» и т.д.
Например, в соответствии с резолюцией 13-ой Генеральной конференции по мерам и весам, «… секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего энергетическому переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия…»
Обратите внимание на то, что речь идет о количестве переходов, т.е. движений.
Правильность определения любого понятия легко проверить заменой этого понятия его определением.
Например, вопрос: «Сколько времени живет дуб?» равнозначен вопросу: «Каково соотношение между процессом, который называется жизнью дуба, и процессом вращения Земли вокруг Солнца?» И ответ: «Дуб живет 300 лет» равноценен ответу: «Соотношение между жизнью дуба и оборотами Земли вокруг Солнца равно 300».
У времени нет стрелы направления. Оно не «течет», не изменяет, не старит, не действует. Все эти атрибуты принадлежат движению и только движению, материальным процессам.
2.3. Длительность
И еще одно понятие, связанное с временем — длительность. Что отличает «длительность» от «времени»?
Некоторые оппоненты соглашаются с тем, ЧТО ВРЕМЯ ВСЕГО ЛИШЬ СООТНОШЕНИЕ, но НЕ ДВИЖЕНИЙ, а якобы ДЛИТЕЛЬНОСТЕЙ, обосновывая это тем, что каждый «тик-так» часов имеет длительность, не замечая того, между «тик-таками» обязательно имеется ДВИЖЕНИЕ того, что и создает «тик-таки»!
Это заблуждение легко разъясняется с помощью того же метода, задав себе вопрос: что мы назвали длительностью?
Например, Вы спрашиваете: «Какова в вашей организации длительность перерыва на обед?» Вам ответят: «Один час». Но могут ответить и так: «С 12 часов дня до 13 часов». Оба ответа правильны, но во втором случае имеется лишняя информация: ответ дан на вопрос «сообщите время перерыва на обед?», т.е. в ответе имеется не только информация о длительности, но и дана привязка к началу суток, что не интересовало спрашивающего.
Таким образом, ясно что «длительность» — это то же соотношение процессов, но началом отсчета в этом случае является начало самого характеризуемого процесса.
В этом и состоит различие понятий «время» и «длительность».
Нередко время и длительность выступают на равных, как синонимы, например, «время существования галактики» или «длительность существования галактик», и в том и в другом случаях вас поймут правильно и ответ будет по существу на второй вариант вопроса, поскольку привязки к какому-либо календарному событию мы дать не в состоянии.
Понятие «время» более общее чем «длительность» и поэтому первое может заменить второе, но не наоборот.
Некоторым оппонентам кажется, что существует «дление» По существу, это есть подмена движения, как такового, новым словом.
Подмена одного понятия другим в данном случае не столь трагична, как в случае подмены «движения» понятиями «время» или «длительность».
Следует обратить особое внимание на то, что многие попытки определения понятий делаются с позиций существа, лишенного органов чувственного восприятия мира. Об этом подробнее смотри ниже.
Именно в этом причина большой путаницы понятий и длительных словесных философских битв.
На этом можно было бы поставить точку. Однако, даже если читатель признал логичными приведенные рассуждения о времени и длительности, у него, если он знаком с историей проблемы времени, возникнут вопросы, которые никак нельзя оставить без рассмотрения.
2.4. Движение
Что такое движение? Как выбраться из логического круга, который предъявляют некоторые оппоненты: «скажите, что такое движение, и я скажу, что такое время; скажите, что такое время, и я скажу, что такое движение». И вообще, почему, если определение понятия «время» такое простое, оно не было найдено никем до сих пор?
Как же дать определение движения, не попадая в порочный логический круг, который можно обнаружить, к сожалению, при определении многих понятий в очень солидных справочниках.
Например, длину в энциклопедических справочниках определяют как расстояние; смотрим, что такое расстояние: оказывается, это … длина!
Это еще один пример путаницы из-за того, что не признается существование естественной иерархии понятий, в основе которой простейшие, «примитивные» понятия, определение которых заключается в показе объекта для называния с присовокуплением имени.
Еще пример: сила определена как мера механического воздействия. Смотрим что такое мера. Указано, что это — конкретное единичное материальное свойство, например, килограммовая гиря. Но гиря и сила далеко не одно и тоже. (См. эти определения, например, в БСЭ или в Энциклопедическом словаре, М., 1980 г.).
Если строго придерживаться логики — сила есть характеристика механического воздействия, а любая мера ДЛЯ НАХОЖДЕНИЯ характеристики действительно есть единичное материальное свойство.
Чтобы внести большую ясность в принципы определения понятий, вернемся к нашим пещерным жителям.
Обратим внимание на то, что сначала пещерные жители образовывали понятия очень просто: показывали объект или явление, или свойство и присовокупляли слово, символ, жест. Это общеизвестное первоначальное накопление «примитивных» понятий.
Но без этих «примитивных» понятий не могло появиться никакое «фундаментальное» понятие, даже такое как время! Этому обстоятельству не придавалось должного значения.
«Примитивные» ПЕРВИЧНЫЕ понятия являются основой для многих других понятий, которые не могут быть образованы показом или аналогом показа. И эти «примитивные», первоначальные понятия не могут быть определены через другие понятия! Таких первичных понятий немало.
К ним относится и понятие «движение». Здесь означаемое, движение как таковое, дано нам через ощущения, как общее свойство материального мира Ребенку мы никак не объясним на словах, что есть движение. Только многократный показ этого свойства позволит достичь понимания.
Да, «движение» одно из фундаментальных понятий, поскольку означаемым в нем является одно из двух главных свойств реального мира (второе — «пространственность»), но требовать его определения через другие понятия … ??? Хотя в математических теориях «движение» менее «фундаментально» чем время — как такового движения там просто нет. Имеются только его характеристики! В математической теории движение невозможно описать, не используя его характеристик — время, скорость, ускорение. Отсюда и кажется, что движение без времени — ничто.
Человек выделил движение как материальное свойство в окружающем мире во всем его многообразии, во всех разновидностях и стал многократным показом с присовокуплением символа добиваться образования этого понятия в пределах конкретной общности людей. Движение дано нам через ощущения. И никак иначе. И пытаться определять его через другие понятия — это значит создавать неразрешимую проблему, создавать порочный логический круг.
Что же касается требования определять все без исключения понятия через другие понятия, без учета процесса образования понятий, без учета иерархии понятий, в основании которой «примитивные» понятия, — то это требование глубоко ошибочно.
Это требование исходит как бы от существа разумного, но лишенного способности ощущать материальный мир. Как бы от «чистого» разума, от нашего внутреннего «я», отделенного от мироощущений, исходит от существа, не признающего восприятие материального мира через ощущения в качестве первоисточника познания окружающего мира.
В угоду этому «существу» и появляются логически закольцованные определения, подобные приведенным выше.
Известны ничего не проясняющие определения: «движение это — форма существования материи»; «пространство — форма существования материи»; «пространство и время — основные формы существования материи …»
Сразу возникает вопрос: «А что мы называем «существованием»?
Нетрудно понять, что «существование» это различные варианты движения в пространстве. И обнаруживается скрытый логический круг: «движение это … движение материи».
Обнаруживается невозможность определения некоторых понятий через другие понятия, с помощью других слов.
Это действительно так. Иногда можно встретить суждение об этих понятиях как о неопределимых. Но если не забывать, что «дать определение понятию» это значит найти означаемое, соответствующее конкретному символу, то в качестве означаемых для первичных понятий всегда выступают объекты и свойства, данные нам через ощущения.
Вышеприведенное определение «движения» вносит полную ясность и нет никакого логического круга!
Когда-то были опубликованы материалы по успешному обучению слепоглухонемых детей! Это было осуществлено, поскольку у этих детей имелось осязание — единственный канал для чувственного восприятия внешнего мира, (если не считать экстрасенсорное восприятие, которое имеется далеко не у всех.) На этой основе была выработана система обмена информацией.
Если бы не было и осязания, то обмен информацией был бы невозможен.
Так вот, те кто требует объяснения понятий через другие понятия без обращения к первоначальному чувственному восприятию — это равнозначно требованию обучить существо без каких-либо органов чувств.
Иногда пытаются принизить роль «движения» утверждением о большей значимости понятия «изменение». Однако никакое изменение не может произойти, минуя движение. Это не всегда для нас очевидно, но при внимательном исследовании любого изменения всегда обнаружится, что именно движение каких-то структур привели к изменению исходного состояния.
Из всего вышесказанного видно, что существует иерархия понятий, в основе которой первичные понятия, образуемые в принципе показом с присовокуплением символа, и производные от этих первичных — понятия отличающиеся степенью «родства» с материальными свойствами и материальными объектами. Это в первую очередь — характеристики.
Данная иерархия отличается от существующей классификации понятий.
СУЩЕСТВУЮЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ПОНЯТИЙ — НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ДОСТАТОЧНО КОРРЕКТНОЙ И ПОЛНОЙ. ЭТО ЕСТЬ КЛАССИФИКАЦИЯ ТОЛЬКО СОСТАВНОЙ ЧАСТИ ПОНЯТИЯ — КЛАССИФИКАЦИЯ ТОЛЬКО ОЗНАЧАЕМЫХ.
Иерархию понятий имеет смысл рассмотреть подробнее, т.к. это позволит внести дополнительную ясность в некоторые наши представления, связанные с использованием понятия «время», а также и некоторых других понятий.
ЕЩЕ РАЗ ПОДЧЕРКНЕМ: ВРЕМЯ — ЭТО ВСЕГО ЛИШЬ СООТНОШЕНИЕ ДВИЖЕНИЙ (ПРОЦЕССОВ) И НЕ БОЛЕЕ ТОГО.
ОШИБКА В ИЗУЧЕНИИ ПОНЯТИЙ ПРОИЗОШЛА ИЗ-ЗА ТОГО, ЧТО НАМ, ЛЮДЯМ, ПРИВЫЧНО МАТЕРИАЛИЗОВАТЬ СВОИ МЫСЛЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
В дальнейшем такая ошибка закрепляется стремлением к краткости, например, эталонное движение для определения времени стали называть эталоном времени. Это удобно, но в принципе неверно, т.к. привело к переносу свойств движения на нематериальную сущность — на время. Если быть точным, то следует говорить не «эталон времени», а «эталон движения для определения времени».
Итак, время изобретено человечеством. Человек изобрел способ согласования движений, используя для этого соотношение эталонного движения и любого другого. Этому соотношению дал имя «время». Для определения соотношения необходимо производить счет повторяющихся движений. Считать на пальцах неудобно, тем более, что счет желательно вести постоянно. Поэтому к эталонному процессу пристроили устройство для счета и назвали его часами. Т.е. часы — это устройство, в котором имеется повторяющийся процесс и счетчик этих процессов (движений). В примере с пещерными жителями счетчиками являлись сами люди. Позднее появились водяные часы — клепсидры, со счетчиком в виде сосуда с делениями. А далее — смотри историю развития часов.
Все удивительно просто, если не допускать противоречий в рассуждениях.
Противоречия, парадоксы в логических построениях необходимо уничтожать, но уж никак не переносить на природу, на само мироздание, поскольку логические противоречия присущи только процессу познания, но не мирозданию, не природе.
В приведенных рассуждениях обнаружился ясный путь определения понятий. Попробуем использовать его для уточнения других «фундаментальных» и «нефундаментальных» понятий.
