Спидометр для звездолёта. Физика в рассуждениях дилетанта

По нашему представлению гравитация является составной частью пространства, а физический вакуум определяет его микроструктуру. Представление о гравитации, как искривлении пространства, введённое А. Эйнштейном, не приблизило пространство к физическому виду, а перенесло гравитацию в геометрический вид.

Пространство – свойство массы.

Это не значит, что следует перечеркнуть все другие представления физиков. Это только позволит нам получить материальное объяснение сути пространства.

Пространства всех объектов Вселенной объединены в единое пространство Вселенной.

Качественно пространство отдельного массивного объекта можно представить себе как поле. У таких полей в математике есть название – аффинные. В нашем пространстве есть точки, определяющие метрические свойства (скалярные координаты и векторные радиусы) и величины, связанные с напряжённостью (векторные) и потенциалом гравитационного поля (скалярные). У пространства одного объекта есть абсолютная точка отсчёта – центр масс этого объекта. «Зафиксировать» метрические координаты возможно либо при наличии минимум четырёх объектов, не лежащих в одной плоскости, пространства которых объединятся, либо при наличии трёх, вращающихся вокруг своих осей, массивных объектов, оси вращения которых определят оси метрических координат.

Минимально возможная вселенная в Мироздании, где условия будут похожи на условия в нашей Вселенной, должна состоять не менее чем из четырёх массивных объектов. Пространство такой вселенной будет изменять свою метрику при удалении от центра масс этих четырёх объектов. Плотность пространства будет снижаться, соответственно будет увеличиваться длина волны света направленного к окраинам вселенной. С точки зрения наблюдателей в этой вселенной, скорость света всегда останется постоянной, поскольку нет ничего, с чем её можно было бы сравнить.

В нашей Вселенной увидеть такой эффект сложно. Если только найти такую точку наблюдения, когда вся масса вселенной окажется сгруппированной в компактной области. Но в современном представлении таких выделенных точек во Вселенной нет.

Скорость света численно равна плотности пространства – гравитационному потенциалу, создаваемому всей массой Вселенной c

=|Ф

| (потенциал гравитационного поля считается отрицательным).

И это вполне логично. Гравитационный потенциал равен отношению потенциальной энергии материальной точки, помещённой в рассматриваемую точку гравитационного поля, к массе этой точки. Это значит, что при падении с расстояния, стремящегося к бесконечности, в любую точку Вселенной, пробное тело приобретёт скорость равную скорости света, то есть, максимально возможную скорость во Вселенной. Реально удалить массивное тело из Вселенной невозможно, но при аннигиляции массивного тела, его масса будет уничтожена и выделится энергия mc

. Эта ситуация аналогична удалению массы из Вселенной. Все тела, составляющие Вселенную, имеют массы заведомо меньшие массы всей Вселенной.

При этом, заметьте, при другом значении гравитационного потенциала и, казалось бы, изменении скорости света, мы это изменение не увидим. Для нас, с нашими физическими мерами и принципами их образования, всё останется, как было, даже численное значение гравитационного потенциала всей массы Вселенной. Мы не можем зафиксировать какие-либо внутренние параметры Вселенной, которые не связаны со скоростью распространения света в ней, а взглянуть на Вселенную снаружи, нам тоже не дано. Поэтому средний гравитационный потенциал Вселенной можно отнести к фундаментальным константам, как и скорость света. Только измерить гравитационный потенциал Вселенной неизмеримо сложнее, чем скорость света.

Гравитационный потенциал определяет плотность пространства, а значит и его оптические свойства. Для отдельных областей пространства гравитационный потенциал в некоторых пределах меняет свою локальную величину из-за неравномерного распределения массы в пространстве. Это приводит к появлению наблюдаемых гравитационных линз. При отсутствии гравитационного поля свет распространяться не сможет. Пустое метрическое пространство не может содержать в себе материальные объекты.

В теории относительности скорость света считается абсолютной константой. Это приводит к изменениям наблюдаемых линейных размеров движущихся объектов. В нашем случае само пространство имеет разную метрику в областях с разным значением его плотности (гравитационного потенциала). От того, в каком месте мы будем создавать наши эталонные меры длины и времени, изменится не скорость света, а другие физические величины, например, длина волны излучения электрона при переходе с одного уровня на другой в атоме конкретного элемента. Поэтому при определении меры длины необходимо зафиксировать условия, в которых она устанавливается, что и было сделано при определении мер в системе CL.

В этих рассуждениях можно усмотреть объяснение ещё одному эффекту. Мы наблюдаем ту часть Вселенной, которая достаточно равномерно заполнена массами. Если представить себе всю Вселенную как жидкий шар, в котором есть объекты более или менее плотные, чем средняя плотность вселенной, часть объектов должна «тонуть», а другая часть «всплывать». Поскольку в искривлённом пространстве Вселенной невозможно найти центр масс, всплытие должно выглядеть, как расширение всего пространства. Это значит, что группы объектов связанных между собой их гравитацией, ведут себя как единые объекты с плотностью меньшей или большей, чем средняя плотность Вселенной. Для большинства галактик мы можем определить, что их плотность меньше средней плотности Вселенной.

§5 Кинематика

Кинематические величины в системе CL подчиняются обычным законам классической физики. Покажем только величины единиц CL.

Скорость: 1L/T = 299792458 м/с

Ускорение: 1L/T

= 11,126534557 м/с

Скорость света: C= 1L/T

Замечание

Следует понимать, что в реальном мире не может быть значений физических величин равных нулю. Если величина становится равной нулю, просто пропадает сама величина. В ваших карманах всегда может находиться нуль миллионов рублей.

Аналогично обстоит дело и с бесконечностью. Нет физических величин, значение которых может быть равно бесконечности. Это касается даже космических расстояний.

Более того, для значений физических величин существуют минимально возможные, и максимально возможные значения. Будем считать это аксиомой или постулатом нашей физики.

Кроме того, время и расстояние всегда интервальны. Для любого измерения или вычисления есть момент начала отсчёта и момент его завершения, есть начало траектории и есть конец траектории.

Для иллюстрации важности этого замечания приведём пример редко встречающегося вида движения.

Если скорость тела зависит от пройденного пути (пространственное ускорение g=dv/dl), формула определяющая время движения будет выглядеть так:

t

-t

=1/g [Ln (l

/M) – Ln (l

/M)]

M – масштабный коэффициент (единица измерения) по оси расстояний. Отсчёты времени и расстояния – t и l. Ln – натуральный логарифм.

Если М соответствует величине системной единицы измерения расстояния, в формуле при вычислениях можно этот символ опустить, но вместо l использовать символ. l с тильдой – безразмерное расстояние.

Ускорение при таком движении не постоянно и зависит от скорости движения. Чем скорость выше, тем больше ускорение.

a=?s/?l*Vт,

где Vт – текущая скорость.

В природе такой закон движения может наблюдаться в вязких средах, когда тело не может двигаться свободно, а его скорость непрерывно снижается (лодка в пруду, например).

На графике такого движения невозможно определить зависимость времени движения от пройденного пути, поскольку координата времени уходит в бесконечность. Необходимо определять интервал пути, для которого определится интервал времени.

Этот вид движения отличается тем, что если попытаться начать движение в точке l=0, движение начать не удастся никогда. Поэтому в формулу входят два значения для оси времени и два значения для оси расстояния. На этих отрезках времени и пространства, при условии, что l> 0 возможны вычисления по этой формуле. Если движение выполняется к началу координат, то оно никогда не закончится, не смотря на то, что l стремится к нулю.

В более простых видах движения требование к интервальности его параметров не вытекает из вида математических формул.

§6 Масса

Все материальные объекты обладают массой. Масса это характеристика материи. Когда говорят, что объект не имеет массы, а так говорят о фотонах, например, то это значит, что фотон не может находиться в состоянии покоя. Считается, что находясь в движении, как единственно возможном своём состоянии, фотон массой обладает, но это не совсем так.

С массой связаны несколько свойств объектов, обладающих ей.

Первое и самое известное свойство – вес. Именно вес тела пропорционален его массе. Хотя, вес это проявление силы гравитационного притяжения и, п сути, сила действующая на массу.

Каждое тело обладает свойством инерции. Для того чтобы разогнать или потом остановить уже движущееся тело, необходимо приложить силу, затратить энергию.

И ещё одно свойство массы, – это отражение полной энергии тела. Здесь мы забежали несколько вперёд, но лучше отметить эти свойства заранее.

Но главное, – масса это гравитационный заряд. Чем больше масса, тем больше плотность её пространства, тем интенсивнее притяжение к этой массе других массивных объектов.