Текст книги "Теория пространства и времени. Наука доступна всем"

ГЛАВА 3

ИСЧИСЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ

История вопроса

Изначальный вариант концепции абсолютного пространства предложил древнегреческий мыслитель Аристотель в своём труде «Физика».

Аристотель

Он утверждал, что нет времени без движения, а без времени никакое движение не может быть определено. Таким образом, вытекает теория вечности движения и времени.

Более в полной мере теорию абсолютного времени и пространства представил английский ученый Исаак Ньютон.

В его концепции:

– Пространство и время существуют сами по себе.

– Пространство – пустое вместилище тел. Тела, находясь в пространстве и двигаясь в нем, не взаимодействуют с ним. Пространство является абсолютной системой отсчета и остается всегда неподвижным, однородным, обладает всюду, во всех точках и направлениях и является неподвижным.

– Время – чистая длительность. Свойства времени не зависят от материальных объектов и протекающих процессов. Это положение лежит в основе классической механики Ньютона.

Время является абсолютной системой отсчета, благодаря чему якобы становится возможным измерение во времени тех или иных реальных процессов, происходящих в пустом пространстве.

Но эти реальные процессы, происходящие во времени, не взаимодействуют с абсолютным временем. Время и пространство лишь прикладываются к материальным объектам, а сами существуют независимо.

Время идет сразу везде во Вселенной единообразно и синхронно. Причина времени – божественна и абсолютна. В видимом материальном мире этой причины нет, нам даётся здесь лишь его бледное отражение в виде относительного земного времени. Безусловное, истинное математическое время протекает равномерно и иначе называется длительностью.

Таким образом, до начала XX века люди верили в абсолютное время.

Альберт Эйнштейн. Теория времени

Альберт Эйнштейн в своей специальной теории относительности установил, что законы физики одинаковы для всех неускоряющихся наблюдателей, и показал, что скорость света в вакууме одинакова, независимо от скорости, с которой движется наблюдатель.

В результате он обнаружил, что пространство и время переплетены в единый континуум, известный как пространство-время. Время стало более субъективным понятием, связанным с наблюдателем, который его измеряет.

Попытки объединить гравитацию с квантовой механикой привели к понятию мнимого времени. Мнимое время ничем не отличается от направления в пространстве. Это означает, что между противоположными направлениями мнимого времени нет существенной разницы.

Прошлое и будущее одинаковы и не имеют границ. Но в реальном времени мы помним прошлое, но не помним будущее. Почему так? Ответ на это дает Второй Закон Термодинамики.

Второй Закон Термодинамики – в любой замкнутой системе беспорядок, или энтропия, всегда растет со временем.

Классически в данном вопросе приводится событие с чашкой, которая падает со стола и разбивается. Целая чашка на столе – это состояние высокого порядка, а разбитая, лежащая на полу, находится в состоянии беспорядка. Обратный порядок действий для чашки недоступен. Именно это и позволяет отличить прошлое от будущего, увидеть направление стрелы времени через увеличение энтропии, беспорядка.

Различаются три стрелы времени:

– Стрела термодинамическая – указывает направление времени, в котором возрастает беспорядок, или энтропия.

– Стрела психологическая – это направление, в котором мы ощущаем ход времени, направление, при котором мы помним прошлое, но не будущее.

– Стрела космологическая – это направление времени, в котором Вселенная расширяется, а не сжимается.

Профессор Стивен Хокинг в своём труде «Краткая история времени», рассматривая все три стрелы времени, применяя к ним слабый антропный принцип, приходит к интересному выводу:

«Законы физики не делают различия между направлениями «вперед» и «назад» во времени. Но существуют, по крайней мере, три стрелы времени, которые отличают будущее от прошлого.

Исаак Ньютон

Из условия отсутствия границ Вселенной вытекает существование четко определенной термодинамической стрелы времени, потому что Вселенная должна была возникнуть в упорядоченном состоянии.

Другие измерения

В современной квантовой физике понятия о других измерениях совсем иные от тех дополнительных измерений, вымышленных метавселенных, где путешествуют супергерои. А если мы говорим о времени как об одном из пространственных измерений (и наоборот), то, к сожалению, хочу вас заверить, что путешествия во времени и между измерениями невозможны для обычного человека. И сейчас мы с вами разберёмся, почему.

Ответ на эти вопросы даёт Теория Струн, которая решает вопрос супергравитации, которая, в свою очередь, возникает при объединении общей теории относительности с принципом неопределённости из квантовой физики. Как вы видите, ответы на вопросы только рождают новые вопросы и теории.

Вернемся к главному вопросу:

– Почему невозможны путешествия в другие пространства, измерения и во времени для обычного человека?

Они невозможны по двум причинам:

– Современная наука еще не в состоянии определять количество измерений.

– Дополнительные измерения свернуты в очень малые пространства, которые мы не можем наблюдать, а если бы одновременно было более «определенного количества» пространств, то мы не смогли бы существовать, именно об этом говорит слабый антропный принцип.

То есть описанные в научной фантастике путешествия сквозь пространство и время не применимы в реальной жизни, т.к. это несовместимая среда с человеческим организмом обычного человека, если выразиться мягко и примитивно. (К примеру, как суша с воздушной средой для рыбы будет являться дополнительным измерением.)

И возможно, скоро человечество получит ответ на популярный вопрос «Есть ли жизнь на Марсе?». Но ответить на вопрос «Есть ли жизнь в восьмимерном пространстве»? современная наука нескоро сможет. Вероятно, существуют такие области Вселенной или другие Вселенные, в которых либо все измерения сжаты (искривлены), или распрямлены (развернуты) более четырех измерений. Но мы и представить не можем условия существования в таких пространствах разумной жизни.

ГЛАВА 4

ЧЕЛОВЕК В ПОИСКАХ СМЫСЛА

В данной, заключительной, главе я хотел бы вас ознакомить с некоторыми мыслителями и изобретателями, которые своим примером доказывают, что, обладая колоссальным стремлением изменить жизнь человечества к лучшему, последнего можно достигнуть, невзирая на любые тяготы и невзгоды. Зачастую это может выглядеть даже как самопожертвование.

КОНСТАНТИН ЭДУАРДОВИЧ ЦИОЛКОВСКИЙ. РУССКИЙ КОСМИЗМ

Первый, о ком хотелось бы рассказать, это Константин Эдуардович Циолковский (1857—1935) – русский и советский ученый-самоучка, разрабатывающий теоретические вопросы космонавтики, мыслитель эзотерического направления, занимавшийся философскими проблемами космоса.

К. Э. Циолковский

Почти оглохнув в детстве от скарлатины, Циолковский не полу-

чил системного образования, проучившись четыре года в Вятской

гимназии, и три года занимался самообразованием. Конечно, в первую очередь К. Э. Циолковский был мыслителем и «человеком идеи».

Наряду с постоянной работой учителем и преподавателем, Константин Эдуардович изучал и развивал несколько десятков проектов в различных областях науки.

– Воздухоплавание.

Занимался разработкой и проектированием аэроплана и цельнометаллического дирижабля.

– Аэродинамика.

– Космонавтика. Предложил идею «Космического лифта» на орбиту. Разрабатывал варианты колонизации пригодных для жизни планет. Предложил идею многоступенчатой ракеты «Ракетный поезд». В 1903 г. предложил формулу для расчета скорости летательного аппарата под воздействием тяги ракетного двигателя, в том числе для многоступенчатых ракет. Формула стала известна как «Формула Циолковского».

– Философия. Наиболее известно философское учение К. Э. Циолковского, которое получило название «Русский космизм». Он признавал существование Бога как творца, называл его «первопричиной». Космос представлял как бесконечный в пространстве и времени для человека.

– Кинематограф. Был научным советником немого фильма 1936 года «Космический рейс», который показывал освоение космоса.

– Автор множества научных работ и научно-просветительских книг.

Следующий ученый, о котором хотелось бы рассказать как о человеке, изучающем несколько дисциплин, – сподвижник К. Э. Циолковского. Представитель философского направления «Русский космизм» – Александр Леонидович Чижевский.

Александр Леонидович Чижевский (1897—1964)

– советский ученый, биофизик, один из основоположников космического естествознания и космической экологии, представитель русского космизма. Более двадцати лет тесно сотрудничал с К. Э. Циолковским.

А. Л. Чижевский

Александр Леонидович изучал влияние космических факторов на процессы в живой природе, в частности, влияние циклов активности Солнца на явления в биосфере, в том числе на социально-исторические процессы, применил искусственную аэронизацию (люстра Чижевского) в медицине, сельском хозяйстве, промышленности и т. д.

В начале 2000-х годов в России широкое применение в быту получили «люстры Чижевского», как полезные для здоровья приборы. В возрасте 21 года будущий ученый стал доктором исторических наук. Хорошо владел четырьмя иностранными языками, автор нескольких сборников стихов, создатель около 2000 живописных картин (в основном пейзажи).

Лев Сергеевич Термен (1896—1993)

Л.С.Термен

Следующий ученый, пожалуй, один из самых интересных изобретателей 20 века России. Я удивлен, почему еще не сняли художественный фильм о жизни, изобретениях и приключениях этого человека.

Вот несколько фактов о нем:

– Годы жизни (1896—1993) (97 лет). Да, он наблюдал, как сформироЛев Термен вался и распался СССР. Был знаком с В. И. Лениным, Чарли Чаплином, Альбертом Эйнштейном, Джоном Рокфеллером, Дуайтом Эйзенхауэром, Генри Фордом, Сергеем Королевым.

– В 1931—1938 гг. основал в США несколько компаний, стал миллионером.

– Разработал сигнализацию для тюрьмы Алькатрас.

– – В 1920 году изобрел музыкальный инструмент «терменвокс», презентовал В. И. Ленину.

– Был женат на Лавинии Уильямс, танцовщице первого американского негритянского балета.

– В 1939 году был сослан в ссылку, в город Магадан.

– – В 1947 году удостоен Сталинской премии I степени за разработку подслушивающих систем.

– – В марте 1991 г., в возрасте 95 лет, вступил в КПСС, потому что «обещал Ленину».

Побиск Георгиевич Кузнецов (1924—2000)

– Отец дал будущему ученому имя-акроним, раскрывающийся как «Поколение борцов и строителей коммунизма». Был дважды репрессирован, что, можно сказать, не помешало ему заниматься научной деятельностью.

П. Г. Кузнецов

– Окончив танковое училище в Сызрани, Побиск попал в 30-ю армию, в 10-ю гвардейскую танковую бригаду. С декабря 1942 года командовал взводом разведки, в 1943 году за боевой подвиг награжден орденом «Красной звезды».

– Получив ранение в 1943 году, в госпитале хотел создать студенческое Побиск Кузнецов общество для изучения вопросов тепловой смерти Вселен ной и происхождения жизни, после знакомства с трудами Энгельса.

– 11 сентября 1943 года был арестован за создание антикомсомольской группы и приговорен к десяти годам исправительно-трудовых лагерей. В 1954 году был освобожден от заключения, а в 1956 году реабилитирован. Весь этот период времени вёл научную деятельность. В 1959 году защитил дипломную работу по теме «Разделение редких земель». Далее, до 1970 года занимался научной работой. Сетевым планированием – разработкой с внедрением СПУ в различных отраслях народного хозяйства.

– В 1970 году лаборатория была ликвидирована. Против П. Г. Кузнецова было возбуждено уголовное дело по обвинению «в хищениях в особо крупных размерах и даче взяток», вскоре поместили в институт им. Сербского. В 1971 году, благодаря ходатайствам коллег, был восстановлен в МГПИ им. Ленина.

– С 1976 по 1986 гг. работал в НИИАА (научно-исследовательский институт автоматической аппаратуры). С 1986 по 1990 гг. был начальником лаборатории информатики издательства «Правда». С 1990 года вышел на пенсию. С 1993 года читал курс лекций в ФРТК МФТИ под названием «Естественно-научные основы социально-экономических процессов».

– Побиск Кузнецов известен как один из основоположников альтернативного монетаристскому физического подхода к экономическим системам (физической экономики) Линдона Ларуша, с которым был знаком лично.

– Побиск Кузнецов также являлся:

– Главным конструктором по разработке систем «Спутник» в целях управления научно-исследовательскими коллективами при разработке систем жизнеобеспечения.

– Автором универсальной системы общих законов природы и инвариантов исторического развития.

– Трудно в двух словах ознакомить вас с трудами и вкладом в науку этого ученого, системного аналитика. Подробно ознакомиться с трудами П. Г. Кузнецова вы можете на сайте, посвященном его жизни: http://побиск.рф.

Вильгельм Конрад Рентген (1845—1923, Германия)

– К сожалению, немногие знают, что способ «фотографировать» кости человека специальным аппаратом, под названием «рентген», назван так в честь изобретателя и открывателя неизвестного излучения Вильгельма Конрада Рентгена.

– Примечательно, что во многих странах западного мира общепринято называть это излучение не «рентген», а «X-ray», что в дословном переводе будет звучать как «икс-излучение» – неизвестное излучение.

В. К. Рентген

– Изначально назвав так свое открытие, это название навсегда закрепилось за этим новым, еще неизвестным науке излучением.

– Удивительно, но в 1869 году ^{Вильгельм Рентген} Вильгельм выпускается из Федерального политехнического института Цюриха, со степенью доктора философии, однако, решив, что физика ему интереснее, защищает диссертацию по физике. Преподавал во многих университе тах Германии. В 1894 году избран ректором университета Вюрцбурга.

– Главное открытие своей жизни – икс-излучение – он совершил, когда ему было 50 лет. Будучи руководителем физического института, он допоздна засиживался в лаборатории и продолжал исследования. На первом снимке, сделанном 22 декабря 1895 года, просматривались кости, мягкие ткани и ясно различалось обручальное кольцо на пальце.

– Поскольку излучение во многих свойствах было подобно свету, в своём первом сообщении для Вюрцбургского физико-медицинского общества об открытии (28 декабря 1895 года) Рентген осторожно предложил, что оно является продольными, упругими колебаниями эфира, в отличие от света, который тогдашняя физика считала поперечными колебаниями эфира.

– Рентген был честным и очень скромным человеком. Когда принц-регент Баварии за достижения в науке наградил ученого высоким орденом, дававшим права на дворянский титул и, соответственно, на прибавление к фамилии частицы «фон», Рентген не счел для себя возможным претендовать на дворянское звание.

– Нобелевскую же премию по физике, которую ему, первому из физиков, присудили в 1901 году, ученый принял, но отказался приехать на церемонию вручения, сославшись на занятость. Премию ему прислали почтой.

– Когда правительство Германии во время Первой мировой войны обратилось к населению с просьбой помочь государству деньгами и ценностями, Вильгельм Рентген отдал все свои сбережения, включая Нобелевскую премию. Открытие «реликтового» излучения.

– Открытие реликтового излучения принадлежит не одному ученому. Несколько ученых из разных стран, в разное время, предлагали теоретические решения, ставили опыты, решали смежные научные задачи. И на протяжении второй половины 20 века искали ответ на один вопрос.

– В 1948 году реликтовое излучение было предсказано Георгием Гамовым, Ральфом Альфером и Робертом Херманом, на основе созданной ими первой теории Горячего Большого Взрыва.

– В 1955 году аспирант-радиоастроном Тигран Арамович Шмаков в Пулковской обсерватории экспериментально обнаружил шумовое СВЧ-излучение. Шмаков отмечал независимость интенсивности излучения от направления на небе и от времени. В 1960-х годах результаты Шмакова были подтверждены Робертом Динке и Яковом Зельдовичем. В 1964-м году коллеги Динке по Пристонскому университету Дэвид Тодд Вилкинсон и Питер Ролл создают «радиометр Динке» для измерения реликтового излучения. В 1965 году, на следующий год, сотрудники лаборатории Bell Telephone Laboratories в г. Холмдейл, Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон, построили похожий прибор для экспериментов в области радиоэлектроники и спутниковых коммуникаций. При калибровке установки выяснилось, что антенна имеет избыточную шумовую температуру в 3,5 К, которую они не могли объяснить. После совместного обсуждения группы из Принстона и Холмдейла сделали вывод, что такая температура антенны была вызвана реликтовым излучением.

– В 1978 году Пензиас и Вильсон за своё открытие получили Нобелевскую премию. Хотя к работе над этим открытием, как вы видите, причастны также и другие исследовательские группы и ученые.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

– В этом небольшом примечании и послесловии я хотел бы предупредить исследователей сохранять ясность ума, адекватность и по возможности осознанность в своих научных изысканиях и опытах.

– Постоянно подвергайте свои действия самокритике и спрашивайте себя: «Полезное ли дело я делаю?».

– Если вы более подробно ознакомитесь с биографиями ученых, вы увидите, какой иногда это нелегкий труд. Однако только от вас зависит умение и стремление совместить все сферы жизни современного человека: материальный достаток, семью, научную работу и хобби.

– Особенно опасно увлечение такими «лженауками», как теория плоской Земли, различные варианты теорий альтернативной истории, эзотерические толкования, алхимия и так далее. (Хотя даже Исаак Ньютон более 40 лет работал над своим трудом «Хронология Древних Царств», на который впоследствии ссылаются в своих работах ревизионисты-историки Николай Морозов и Анатолий Фоменко.) Увлечения «лишними» знаниями могут сбить вас с верного пути.

– Храните ясность ума, и успехов вам во всех начинаниях! Дорогу осилит идущий!

ПОСЛЕСЛОВИЕ

Важность идейного изобретательства в современной России

В этой книге мы с вами ознакомились с несколькими теориями пространства и времени. И практически каждая из рассматриваемых теорий, обладает доказательной базой и фактическими, опытными доказательствами. Но, они противоречивы между собой.

Трудный вывод, к которому я пришел на основании этих данных: Большинство теорий верны и не верны, в свою очередь.

– Как такое возможно? – удивитесь вы.

– Примерно так же, как и возможен двух щелевой эксперимент. Но, скорее всего, окружающая нас Вселенная, более чем, дуальна. «Метавселенная» о которой говорят современные фантасты, стала более реальна, чем они могли себе представить. Хорошо, но даже, если это так, то что дает нам это знание, как мы можем его использовать?

– Во-первых: это необходимо принять как естественный процесс, и отбросить принцип взаимоисключения. Нескольких теорий, даже если они противоречат друг другу.

– Второе: я не исключаю синтеза теорий и открытий новых теорий и доказательств. И этому уже есть интересные примеры.

Многих исследователей привлекает таблица физических размерностей советского физика, авиаконструктора итальянского происхождения Роберта Людвиговича Бартини. Я уверен, эту таблицу еще ждет свой звездный час. Уже сегодня, достаточно вариантов ее интерпретаций. В которых вы можете встретить формулу гравитации, или формулу многомерного пространства.

В последней главе я ознакомил вас с биографиями, и пытался заинтересовать учеными, изобретателями, чья неуёмная жажда знаний и свершений позволяла делать, казалось бы, невозможные открытия и инженерные решения. Эти исследователи, не смотря на тяготы жизни, не бросали заниматься любимым делом, своим призванием.

Я призываю вас самостоятельно ознакомиться с их жизнью, творческим путем, невзгодами, через которые им пришлось пройти, оценить их достижения и успех. И сравнить их жизнь с условиями и удобствам и современного человека. Лично у меня, после таких сравнений остается только один вопрос: Что меня может остановить? Какие могут быть отговорки у меня, чтобы не заниматься любимым делом? Не быть исследователем, инженером, робототехником?

И не стоит думать, что все открытия уже сделаны и формулы придуманы. Перед наукой, в любом ее направлении существует масса неисследованных задач. И если вам нравиться какая-либо дисциплина – изучайте. Ведите дневник, блог, YouTube канал. Делитесь своими знаниями, успехами с аудиторией, находите единомышленников. Занимайтесь исследовательской работой, и вы будете удивлены, как к лучшему изменится ваша жизнь. И кто знает, к каким успехам приведет вас, ваша тяга к знаниям.

Будучи студентом, я познакомился с владельцем цеха полимерных изделий, который поделился со мной историей своего творческого пути. Оказывается, будучи подростком, он увидел у своего отца на работе небольшой штамповочный полимерный пресс, который позволял штамповать небольшие пластиковые изделия. Это настолько ему понравилось, что он многие годы изучал это и вынашивал идеи производства, что в дальнейшем это определило его бизнес и образ жизни. Что можно сказать о современных 3D принтерах, которые позволяют реализовать любую идею юного Кулибина?

Данная книга предназначена для широкого круга лиц, и любого возраста, начиная со школьной скамьи. Если вы еще не решили, или не рассматривали темы и научных дисциплины для исследований, то могу вам предложить несколько перспективных направлений:

– робототехника (в т.ч. квадрокоптеры)

– программирование

– нейробиология

– астрофизика

– квантовая физика

– наука и технологии Древнего Мира (Тибет, Египет)

– Бионикаи т. д.