Меняем пространство и время местами
Ролик из интернета. Родина должна знать своих героев. Толковый физик из него Нобелевскую премию сделает. Чую рептильным мозгом.
Ролик из интернета. Родина должна знать своих героев. Толковый физик из него Нобелевскую премию сделает. Чую рептильным мозгом.
Есть ли какие либо работы по этому вопросу? В русскоязычном интернете я не нашел что то подобное.
Есть мысль, что наше измерение ограничено константой скорости света, в двухмерном пространстве скорость света приближается или равна нулю - примерно то, что мы видим на фото, а в четырехмерном она увеличена. И увеличение размерности пространства будет до тех пор, пока скорость не покроет его всю, а потом время может пойти вспять и так до бесконечности.
Если кто что знает по этому поводу, маякните плиз.
Все в нашей вселенной, абсолютно, от строения атома до координации движения приматов существует так, как это возможно только в трехмерном пространстве. То есть речь идёт не только о геометрических формах, движении и физических процессах - даже наш разум устроен таким образом, что мы мыслим только так, как нам позволяют мерности.
Многие считают, что человеческая фантазия безгранична, что мы можем вообразить все, что угодно. Но, это далеко не так. Мы способны себе что-то представлять только в рамках трёхмерного пространства. То есть представлять себе объекты из других пространств такими, какими они действительно являются мы не можем. Конечно, люди уже научились математически описывать эти объекты, даже строить модели, но нашему мозгу они не понятны. Вот 4-х мерный куб, но в трехмерной проекции, а теперь представьте как бы выглядел такой, например, диван. Тяжело?
Просто тяжело, при том, что это трехмерная интерпретация. Смышлёные воскликнут, что объекты из двумерного и одномерного пространства мы-то можем представить. В двумерном это обычная плоская фигура, тот же диван только вид сверху или сбоку, определён двумя измерениями, а в одномерном вообще просто отрезки. Но, нет. Это только мы, существа из трехмерного так себе эти объекты представляем. В двумерном мы смотрим на диван сбоку, а бока то там нет, то же самое если сверху. А как они выглядят глазами существ из тех пространств? А вот тут-то возможности нашей фантазии заканчиваются. (Вопрос о существовании пространств с другими мерностями и возможными их жителями тут не обсуждается, это другая большая тема)
Глаза существ из трехмерного пространства (наши глаза) видят трехмерный мир только в виде двумерной проекции. Да, наш мозг создаёт некий эффект объема, но как не крути мы видим картинку, объёмную, но картинку на плоскости. Нарисуй на листке куб, вместо квадрата, но от того он не выйдет из листа. Существа из двумерного тоже видят проекцию своего мира, но только уже одномерную.
Эти существа, проще говоря, видят бесконечно тонкую линию. Можно ли линию в голове представить? Представьте. Что-то вроде этого?
Мы представляем ее в каком-то пространстве, то есть имеется какой-то фон вокруг. Это значит, что это уже не одномерное пространство, а двумерное, а это противоречит условию.
Сложность в том что надо представить эту линию и ничего кроме. Фона нет, есть только линия, а это, хоть убей, нам представить не возможно. Бесконечно тонкая линия и ничего кроме. Я повторяю как бы вы не пытались в голове представить бесконечно тонкую линию и ничего кроме, ваш мозг все равно нарисует эту линию в каком то пространстве, а этого пространства не должно быть. Это фундаментальное ограничение, мы не можем представить и 4-х мерное пространство и выше.
Существа в одномерном пространстве видят точку, бесконечно малую и ничего кроме, никакого пространства вокруг. Не представишь, хоть застрелись.
Как бы мы не пытались это представить наша фантазия ограничена, мы все представляем в двумерной проекции, то есть как мы видим этот мир так мы все и представляем в голове.
Данная статья относится к Категории: Научные парадигмы
«Любая разумная научная теория, касается ли она времени или любого другого предмета, должна, по моему мнению, основываться на наиболее работоспособной философии науки - позитивистском подходе, который был разработан Карлом Поппером и другими.
Согласно этому образу мысли научная теория - это математическая модель, которая описывает и систематизирует производимые нами наблюдения. Хорошая теория описывает широкий круг явлений на базе нескольких простых постулатов и даёт ясные предсказания, которые можно проверить.
Если предсказания согласуются с наблюдениями, теория выдерживает испытание, хотя никогда нельзя будет доказать её правильность. С другой стороны, если наблюдения не соответствуют предсказаниям, придется либо отбросить, либо модифицировать теорию. (По крайней мере, предполагается, что так должно быть. На практике люди часто задаются вопросом о точности наблюдений, а также надёжности и моральном облике тех, кто их выполнял.)
Если принимать позитивистские принципы, как это делаю я, то невозможно сказать, что в действительности представляет собой время. В наших силах лишь описать то, что, как мы знаем, является очень хорошей математической моделью для времени, и перечислить, какие предсказания она позволяет сделать.
Исаак Ньютон дал нам первую математическую модель времени и пространства в своем труде «Principia Mathematical («Математические начала натуральной философии»), опубликованном в 1687 г. Ньютон занимал в Кембридже кресло Лукасовского профессора математики, которое ныне занимаю я, правда, в его время оно не имело электронного управления. (Речь идёт о кафедре математики, основанной в 1663 году Генри Лукасом / Henry Lucas с условием, что занимающий её профессор не должен участвовать в деятельности церкви – Прим. И.Л. Викентьева).
В ньютоновской модели время и пространство были тем фоном, на котором события разворачивались, но который они не затрагивали.
Время было отделено от пространства и рассматривалось как единственная линия, железнодорожная колея, бесконечная в обоих направлениях. Само время считалось вечным в том смысле, что оно существовало и будет существовать всегда. В противоположность этому большинство людей полагало, что физический мир был создан в более или менее современном виде всего несколько тысяч лет назад.
Это беспокоило философов, таких как немецкий мыслитель Иммануил Кант. Если Вселенная действительно создана, то зачем нужно было ждать целую вечность перед её созданием? С другой стороны, если Вселенная существует вечно, то почему все, что должно произойти, ещё не случилось, иначе говоря, почему история ещё не закончилась? И в частности, почему Вселенная ещё не достигла термодинамического равновесия с повсеместно одинаковой температурой? Кант назвал эту проблему «антиномией чистого разума», поскольку она казалась ему логическим противоречием; она не имела решения.
Но это было противоречием только в контексте ньютоновской математической модели, в которой время представляло собой бесконечную линию, не зависящую от того, что случается во Вселенной.
Между тем, Эйнштейн в 1915 году выдвинул совершенно новую математическую модель - общую теорию относительности. За годы, прошедшие с появления статьи Эйнштейна, мы добавили к ней кое-какие детали, но в целом наша модель по-прежнему основана на том, что предложил Эйнштейн. В этой и последующих главах будет описано, как развивались наши представления после публикации революционной статьи Эйнштейна. Это была история успешной работы большого числа людей, и я горжусь, что смог внести в неё свой небольшой вклад.
Общая теория относительности объединяет временное измерение с тремя измерениями пространства и образует то, что мы называем пространством-временем. Теория включает действие гравитации, утверждая, что наполняющие Вселенную вещество и энергия искривляют и деформируют пространство-время так, что оно перестает быть плоским. Объекты в пространстве-времени стремятся двигаться по прямым линиям, но поскольку оно само искривлено, их пути выглядят изогнутыми. Они движутся так, будто на них действует гравитационное поле. В качестве грубой аналогии, которую не следует воспринимать буквально, представьте себе лист резины. Можно положить на него большой мяч, который будет изображать Солнце. Вес мяча продавит лист и вызовет его искривление вблизи Солнца. Если теперь запустить по листу маленький шарик, тот не будет катиться прямо от одного края к другому, а вместо этого станет двигаться вокруг большой массы, подобно тому как планеты обращаются вокруг Солнца.
Эта аналогия неполна, поскольку в ней искривляется только двумерное сечение пространства (поверхность резинового листа), а время остается вовсе незатронутым, как в ньютоновской механике. Тем не менее, в теории относительности, которая согласуется с большим числом экспериментов, время и пространство неразрывно связаны друг с другом.
Нельзя добиться искривления пространства, не вовлекая также и время.
Получается, что время имеет форму. Благодаря искривлениям пространство и время в общей теории относительности превращаются из пассивного фона, на котором развиваются события, в динамических участников происходящего».
В теории Ньютона, где время существует независимо от всего остального, можно спросить: что делал Бог до того, как Он создал Вселенную? Как говорил Августин Блаженный, не следует сводить эту тему к шуткам по примеру человека, сказавшего: «Он готовил ад для чрезмерно любопытных». Это слишком серьёзный вопрос, над которым люди размышляли веками. Согласно Блаженному Августину, перед тем как Бог создал небеса и землю, Он вообще ничего не делал.
На самом деле это очень близко к современным представлениям».
Стивен Хокинг, Мир в ореховой скорлупке, СПб, «Амфора», 2007 г., с. 39-44.
Дополнительные материалы
СТРАТЕГИИ ТВОРЧЕСТВА / КРЕАТИВА — плейлист из 13-ти видео
Изображения в статье
Сти́вен Уи́льям Хо́кинг — английский физик-теоретик, космолог и астрофизик, писатель, директор по научной работе Центра теоретической космологии Кембриджского университета. Автор ряда научных трудов по физике черных дыр и космологии / Public Domain
Изображение chenspec с сайта Pixabay
Изображение Comfreak с сайта Pixabay
Книга "Гравитация: исправляя ошибки Ньютона" Рустам Есмуханов
Ссылка на книгу: https://forms.gle/WnDYjVPgyWrMAsdz5
Добрый день господа Пикабушники и прочие которым не досталось 49,5.
Я не являюсь ученым, с физикой знаком на уровне обывателя и лекций научпопа. И есть вопрос к людям более знающим: поясните за гравитацию. Я понимаю что гравитация является слабейшим из четырех основных взаимодействий и по идее чем больше материи в том или ином виде будет сосредоточено в одном месте тем сильнее гравитация будет действовать на прочую материю и притягивать, притягивать, притягивать. Недопонимание у меня вызвали черные дыры которые чем меньше тем более "голодные" (не беру в расчет теоретическое существование микроскопических черных дыр которые исчезают в тот же момент как появляются) и у которых случаются приступы "обжорства" - поглощают много, сразу и спадают в специфическую "спячку". Ведь по идее черные дыры размером в несколько миллиардов солнечных масс должны поглощать все и постоянно за счет постоянно растущей массы и соответственно гравитации.
Просматривая лекции Сурдина и прочих на Ютуб услышал предположение что возможно так называемый "горизонт событий" попросту аннигилирует все что к нему прикасается тут додумываем, что аннигилируя материю горизонт событий тем самым уменьшает массу черной дыры, а так как радиус черной дыры и горизонта соответственно увеличивается кратно массе (для радиуса R необходима масса М, то для радиуса 2R не нужно никаких квадратов и кубов массы, достаточно 2M) имеет большую продолжительность то и масса аннигилируется в больших объемах со временем приходя к балансу и стабильному размеру. Но так как со временем по какой-то причине черные дыры теряют массу - то по достижению определенного уровня регресса вновь активируют "поедание" окружающей массы и так по кругу.
Отдельное недопонимание вызывают виртуальные частицы, которые возникают попарно с противоположными знаками, когда одна частица появляется внутри горизонта событий, а вторая снаружи. Но технически передача информации не происходит, вероятно тут как с монеткой у нее две стороны и тут либо/либо и мы не передаем информацию изнутри черной дыры что невозможно, а просто смотрим какой стороной упала монетка - вероятно трехмерный мир для таких виртуальных частиц это просто пшик.
Возникает вопрос что не так с черными дырами и из чего они состоят, являются ли они сверхплотными или существует некая сингулярность в центре черной дыры или материя становится информацией меняя свою структуру. Есть предположение что ЧД это фактически место где стандартное 4-мерное пространство теряет свои свойства. И вся масса фактически сосредоточена вокруг горизонта событий, а ЧД - аномальная зона в которой нет абсолютно ничего, образовавшаяся по причине глобальных возмущений (взрыва сверхновой). Или грубо говоря ебнуло так, что разрушило пространство и оно, в свою очередь, потеряло все свои свойства.
Косвенно это может подтвердить тот факт что для постороннего наблюдателя любой объект который дотронулся до горизонта событий останется там навечно, либо до "развоплощения" черной дыры. Тогда гравитация и время становятся не ключевым взаимодействием и измерением, а исключительно свойство трехмерного пространства по подобию светимости у звезд или тугоплавкости у металлов. Это уже личные домыслы.
Так вот вопрос: может быть я изобретаю довольно кривоватый велосипед? Может есть кого почитать/посмотреть/послушать на эту тему?
Многие считают, что всякие фокусы со временем - это удел научной фантастики. И мало кто знает, что банальный GPS использует временной сдвиг при расчётах вашего положения.
Я это обнаружил недавно, когда мой друг обратил моё внимание на известный подтверждённый факт: ускорение часов спутника GPS по отношению к земным часам составляет 4,4647·10.
То есть, инженеры, создавшие GPS, в расчётах учитывают сдвиг во времени спутников на 38 микросекунд в день. По факту они как бы говорят: "Окей, мы знаем, что этот спутник находится на 38 микросекунд в будущем и примем этот факт в наших расчётах". И это уже вполне конкретная практика, а не абстракция общей теории относительности.
Это практическое подтверждение правильности теоретической задачи гипотетического полёта к звёздной системе Альфа Центавра, удалённой от Земли на расстояние в 4,3 световых года.
Чтобы не утомлять, я не буду публиковать расчёты, оставим это для Geektimes и википедии (прочтите про релятивистское замедление времени).
Просто скажу, что, по результатам решения этой задачи получается , что время полёта в земной системе отсчёта составит примерно 12 лет, тогда как по часам на корабле пройдёт 7,3 года.
На этом можно было бы остановиться, оставив вас в розовых мечтах о голубых фламинго, путешествующих сквозь пространство время.
Но я тут хочу вставить свои безграмотные пять копеек.
Проблема бытового восприятия этой теории позволяет создавать фильмы вроде "Интерстеллар", где герои попадают на планету с большой гравитацией и, пробыв на ней некоторое время, они возвращаются на корабль такими же, в то время, как экипаж корабля состарился, потому что, по замыслу авторов фильма, 1 час на этой планете равен 7 годам на земле.
Здесь нужно заметить, что на самом деле релятивисткое замедление времени заключается лишь в скорости физических процессов, зависящей от скорости движения тела и силы гравитации.
Бытовое восприятие времени, дополненное абстракциями физиков, стимулирует воображение людей и их отношение к времени, как к нечто волшебному. Некоторой особой системе координат, в которой можно, например, вернуться назад.
На самом деле, я ещё раз повторю, это всего лишь скорость протекания физических процессов. Например, самые точные атомные часы используют колебания в ядре атома между окружающими его электронами. Соответственно, в спутниках GPS эти колебания будут более быстрыми, что и приводит к ускоренным показателям времени.
А теперь давайте посмотрим совсем бытовой пример. Если бегут два бегуна от старта к финишу и один из них обгоняет другого, придя к финишу раньше, скажем ли мы, что он оказался в будущем?
Нет, поскольку для них обоих таймером будут служить судейские часы. Они скажут, что первый спортсмен прибыл на 3 секунды раньше второго.
Точно также в физических процессах есть некоторый третий арбитр, выступающий в качестве объективного судьи прошедшего времени. Это выглядит банально просто. Давайте ещё раз вспомним классический пример полёта к Альфа Центавра. Напомню, что по результатам решения этой задачи получается , что время полёта в земной системе отсчёта составит примерно 12 лет, тогда как по часам на корабле пройдёт 7,3 года. В бытовом плане многие это интерпретируют, что "на земле пройдёт 12 лет, а на корабле 7,3 года". Для простоты привяжем эти показатели к возрасту. На самом деле это означает, что на земле люди постареют на 12 лет, а на корабле люди постареют на 7,3 года. Но субъективно и для тех, и для других пройдёт 12 лет.
То есть субъективно воспринимаемый нами феномен времени будет одинаков и для жителей земли, и для экипажа корабля. Просто, если бы вы были членом экипажа корабля, то старели бы гораздо медленнее. Согласитесь, такая формулировка снимает мифическую завесу времени, в котором возможны путешествия в прошлое или будущее.
Возвращаясь к примеру фильма "Итерстеллар". По сюжету космонавты спускаются на планету, а экипаж остаётся на орбите. Они проводят на планете несколько часов, а, вернувшись, обнаруживают, что тот состарился на десятки лет.
Да, такое возможно. Но не так, как это показано в фильме. Если бы вы попали в условия гравитации/скорости, при которых ваши процессы замедлились в разы, по сравнению с привычными, то ваш мозг, субъективно воспринимающий время, интерпретировал бы происходящие события примерно так: "Блядь, я пытаюсь сделать шаг уже несколько часов, а моя нога прошла лишь полпути". И тогда вы не удивлялись, вернувшись на корабль, тому, что оставшиеся члены экипажа постарели лет на двадцать. Потому что субъективно в привычном для вас понимании столько лет и прошло с того момента как вы высадились до того момента, как вернулись обратно.
Вообщем, лично я восторженный поклонник фильмов "Назад в будущее", но, чем больше я влезаю в это дерьмо, тем больше понимаю, что никакого "назад" или "вперёд" быть не может. С одной стороны это заставляет меня грустить. А, с другой стороны, меня неебически вдохновляет понимание работы нашей вселенной и относительности протекающих в ней процессов, граничащих с волшебством. Чего и вам всем желаю.
Вотъ.
Давайте попробуем разобраться.
1. Можно ли путешествовать в космосе выходя за пределы «скоростного режима» света?
Ответ однозначен – нет, это невозможно. Согласно теории относительности Эйнштейна, ничто не может двигаться быстрее скорости света. Вот только есть одна оговорка – ничто, что могло бы оказать влияние на причинно-следственную связь.
2. То есть всё-таки что-то может двигаться быстрее скорости света?
Учёные предполагают существование тахионов – частиц со скоростью движения выше скорости света. Первое отличие от обычных частиц вроде протонов или электронов: они имеют мнимую, а не действительную массу. А вот их энергия и импульс должны быть действительными. И чем ближе скорость частицы к скорости света, тем больше ее энергия.
Как обычные частицы не могут разогнаться выше скорости света, так тахионы не могут замедлиться ниже её.
При приближении к скорости света энергия тахиона стремится к бесконечности.
Под тахионами подразумеваются объекты не нарушающие принципы относительности.
Вот только тахион – гипотетическая частица. Не факт, что вообще она существует. Да и увидеть тахион невозможно, потому что он быстрее скорости света. При наблюдении в момент, когда тахион подойдёт максимально близко к точке наблюдателя, наблюдатель увидит появляющийся объект, который разделится на две части. Части продолжат движения в противоположных направлениях.
3. Причём здесь квантовая запутанность?
Эйнштейн назвал квантовую запутанность «жутким действием на расстоянии». И она также может превысить скорость света.
Мир атомов и частиц довольно удивителен. Квантовая запутанность ещё одно тому подтверждение. Когда частицы «запутываются», они обмениваются свойствами, которые делают их зависимыми друг от друга. И неважно как далеко друг от друга они находятся. Можно «спутать» два фотона и разнести их по разным уголкам вселенной. При воздействии на один фотон второй тут же откликнется. В недавнем прошлом учёные научились запутывать целые облака частиц.
4. Есть ли этому применение?
Информацию квантовой запутанностью передать не получится, и вот почему. Принцип неопределённости Гейзенберга не даёт узнать одновременно импульс и положение в пространстве частицы
До того, как вы измерите состояние первой частицы, вторая не будет содержать никакой информации. Но если вы измерите состояние первой частицы и выясните, что оно равно 1 – это означать, что состояние второй частицы равно 0. Но только с этого момента запутанность разрушается.
Таким образом, чтобы передавать информацию, нужен стандартный канал связи – а это уже будет означать, что скорость света не превысится. Никакой мгновенный ответ не будет получен.
Квантовую запутанность можно превосходно использовать для вычислительных задач – можно запутать те же квантовые облака и на их основе реализовывать квантовые вычисления.
5. Почему же так много интереса к квантовой информации?
В чем смысл многочисленных опытов по демонстрации корреляций между частицами на больших расстояниях? Кроме подтверждения квантовой механики, в которой давно уже ни один нормальный физик не сомневается, это эффектная демонстрация, производящая впечатление на публику и дилетантов-чиновников, выделяющих средства на науку (например, разработку квантовых линий связи). Для физиков это даёт дополнительные средства для улучшения техники эксперимента.
Возможно, механизм квантовой запутанности нам будет когда-то известен. Но пошатнуть принципы теории относительности пока не видится возможным. Поэтому скорость света в этом смысле непреодолима.