Строение и законы Вселенной

Граничные условия физического мира

В общем случае под граничными условиями нашей Вселенной подразумеваются следующие наблюдаемые и фиксируемые параметры.

1. Реальное время, в котором мы фиксируем все происходящее, текущее в одном направлении. Существующая в математических моделях многовекторность времени пока никак не подтверждается.

2. Скорость передвижения наблюдаемого объекта. Нижняя граница скорости V = 0 соответствует отсутствию у объекта энергии и определяется как минимальная температура (- 273,15˚С). Такие условия создать практичес-ки невозможно, так как Вселенная наполнена полями, содержащими определенные запасы энергии.

Верхняя граница скорости соответствует скорости света (фотона) в вакууме и равна примерно 300 000 км/с. Внутри наблюдаемой Вселенной скорость всегда имеет положительное направление. Это определяется тем, что перемещение реальных объектов происходит в реальных координатах и времени, то есть температура (мера скорости) не может быть ниже абсолютной для нас минимальной температуры.

Вопрос о конечности величины скорости света и наличии абсолютного нулевого порога температуры до сих пор вызывает определенную неудовлетворенность у ученых и неосознанный протест у людей, задумывающихся надданной проблемой. Это вполне объяснимо, так как в обыденной жизни и при решении наиболее частых прикладных механических задач мы находимся в довольно узком диапазоне скоростей и температур, выход за границы которых всегда возможен и теоретически, и практически.

Наиболее понятно можно описать явление конечности скорости и температуры на основе аналогового представления электромагнитных полевых структур при следующих граничных условиях.

1. Скорость передачи информации (для удобства восприятия назовем ее скоростью света в абсолютном вакууме — С) является константой в наблюдаемой нами области Вселенной.

2. Деление вещества на материю и поле достаточно условно и отражает только наше, человеческое, восприятие окружающего мира.

Вопрос о численном значении скорости света (С) по большому счету совершенно не важен. Первоначальные постулаты об этой физической величине базировались на так называемых мысленных экспериментах, без возможности реального приближения к скорости С и без надежного приборного обеспечения, то есть с точки зрения «стороннего» независимого наблюдателя в рамках «мысленного эксперимента». Но такое представление не могло и не может гарантировать достаточно точного выполнения граничных условий явления. В действительности «наблюдатель» находится либо на неподвижном объекте, либо на подвижном. Таким образом экспериментатор гарантирует выполнение лишь граничных условий своего положения. Если же он попытается совместить граничные условия для обоих случаев, то без точного понимания физических основ и интерпретации обоих явлений и возможного их влияния друг на друга (решение систем пересекающихся и, вероятнее всего, взаимодействующих множеств) может быть получен неверный результат или толкование. Плюсом «мысленного эксперимента» является отсутствие дорогостоящих и уникальных технических средств и большого числа привлекаемых сотрудников (помощников), так что проведение таких экспериментов можно только приветствовать. Однако не следует забывать, что подобный эксперимент на практике представляет собой в чистом виде аналоговую модель и участники его должны абсолютно четко составить систему аналогий и наборы граничных условий. В противном случае получатся весьма экстравагантные, но не имеющие практического развития теории.

Другой подстерегающей исследователя опасностью является то, что он абсолютно отделяет себя от исследуемого процесса. В практической жизни это соответствует информационной блокаде наблюдателя, так как носителем информации является какая-либо физическая субстанция, без нее информации не существует. Отделивший сам себя наблюдатель «выпадает» из той физической сущности (Вселенной), которую он пытается исследовать, понять и описать. Данный вопрос, несмот-ря на его кажущуюся незначительность, пока не получил достаточного объяснения.

Если мы примем (что не противоречит современным теоретическим и практическим представлениям) постоянство величины С в нашей системе множеств (Вселенной), то, если С, с точки зрения стороннего наблюдателя, будет меняться любым образом (0 < С < ∞) или не изменится вообще, мы данного изменения (постоянства) никак заметить не сможем и на нашем представлении о Вселенной это никак не отразится.

Теперь попробуем представить, почему скорость света и температура так называемого абсолютного нуля температуры являются непреодолимыми для нас величинами и имеют в нашей системе измерений конечное значение.

Видимая и исследуемая нами Вселенная представляет собой, с нашей точки зрения, большой объем пространства, образованного электромагнитными полями. В определенном диапазоне пакеты этих электромагнитных полей ощущаются нашими органами чувств или техническими устройствами и составляют окружающий нас мир. Поскольку электромагнитные поля распространяются со скоростью света в данной среде (вакууме или материи), то все пространство заполнено системами подобных полей. Тут несущественна динамика Вселенной — она может сжиматься, расширяться или находиться в квазистатическом состоянии, все равно в ее основе находится система полей с максимальной длиной волны L = С (рис. 1).

Здесь опять следует подчеркнуть относительность значения С ≈ 300 000 км/с, так как пространство и время мы измеряем совершенно условными единицами. Более логичным было бы измерять время по атомным часам, нотам слишком мелкое единичное значение (одно колебание в системе, и нет единого мнения, какой атом брать за эталон). Также за единицу длины можно взять расстояние, которое преодолевает сигнал, сообщающий о длительности эталона времени. Но для практических целей нас вполне устраивают существующие эталоны. Из рис. 1 следует, что существует поле электромагнитной природы, образованное некой основной частотой. Узнать ее значение крайне интересно и важно, но для рассматриваемого вопроса это несущественно. В данном поле при самых благоприятных условиях сигнал о каких-либо изменениях поля за 1 с проходит L = С/1. Интересной проблемой также является происхождение самого поля; наиболее важный вопрос о появлении и взаимосвязи времени и пространства и их численном значении. Поле могло образоваться при первоначальном толчке (взрыве), определиться скоростью перетекания структуры через «черную дыру» — пульсар, появиться от отраженных по границам Вселенной стоячих волн и т. д. Этот вопрос частный и требует специального расширенного исследования, выходящего за рамки настоящей работы. Поэтому дальнейшее изложение будет вестись с максимально возможными упрощениями.

Если в первоначальном поле (рис. 1) появляется еще какой-либо движущийся источник волн — «пакет» (в частности, материальное тело), то неизбежно происходит их взаимодействие, определяемое их относительными скоростями.

Для простоты ограничимся длиной L = С. Если первоначальное поле образуется каким-то числом полуволн N/(eDL), а на него накладывается поле с одной полуволной на L, то для каждого участка такого поля приращение от взаимодействия первоначального I и поля источника «пакета» II определится суммой (с учетом знака) полей в каждой точке поля (рис. 2). На малых скоростях перемещения источника «пакета» взаимное влияние первоначального поля и «пакета» относительно мало. При увеличении скорости источника «пакета» информация о его передвижении на несущей частоте основного поля увеличивается для каждого волнового участка (рис. 3).

В предельном случае (рис. 4), когда скорости распространения основного поля и источника «пакета» совпадают, образуется стоячая (замороженная) система волн, в которой информация о передвижении источника «пакета» распространяется вместе с основным полем. Любая дополнительная энергия, подводимая к источнику или вырабатываемая в нем самом, лишь увеличивает амплитуду поля источника (линия III на рис. 4), так как не может превзойти ограничение (С), с которым эта энергия подается в систему «поле — источник».

Данную картину можно представить в виде векторов, где основное поле и поле источника «пакета» раскладываются по двум осям, а за единицу измерения берутся отрезки С. Если построить такую систему с рядом последовательных положений для изменения скорости движения источника от 0 до С, то можно видеть, что ни при каких условиях вектор информации о скорости и соответственно скорость движения источника «пакета» не могут превзойти скорости распространения основного поля.

Появляющиеся сообщения о том, что когерентные лазеры «чувствуют» изменения параметров луча мгновенно, независимо от расстояния между ними, не имеют физического объяснения и, вероятно, являются математической абстракцией или не совсем точным экспериментом.

Исходя из вышеизложенного, получим достаточно простую модель Вселенной.

3. Предпочтительность направлений определяется положительным (по нашему определению) направлением времени и преимущественной левосторонней закруткой большей части наблюдаемых структур — от спиралей ДНК до сомножеств галактик.

Как показывают расчеты, неупорядоченная трехмерная система, имеющая заключенный в криволинейном движении запас энергии, под влиянием внешних и внутренних возмущений будет стремиться к устойчивому состоянию.

Для планетарных и звездных систем это — эллипсоид вращения, и чем дольше система существует, тем более плоской она становится. Отсюда следует вывод о том, что структура Солнечной системы («звезда — планеты») по времени существования мало отличается от всей Галактики.

То же самое наблюдается и в микромире, но там для каждой атомной структуры существуют как минимум две системы взаимодействий — внутри- и межатомная. Поэтому в соответствии с принципом неопределенности возникает практическая сложность в исследовании одного совершенно изолированного атома.

В общем случае Вселенная математически представляется множеством полевых структур и рядом граничных условий к ним.

Следует всегда учитывать, что в нашей Вселенной время и пространство взаимосвязаны и не могут идентифицироваться по отдельности, то есть если нет возможности сравнить два проявления одной природы, то нельзя говорить об их существовании. Так, одним из свойств и определений времени является преодоление отрезка пространства, и наоборот. Одномерность течения реального времени как раз и определяет скорость преодоления пространства из одной точки в другую. Если же двигаться по пространственной оси в обратную сторону, то это не будет возвращением к исходному, а просто удлинит временной отрезок.

Изменение знака функции (здесь закономерность в самом широком смысле слова) или продолжение ее за точкой разрыва («особой точкой» и «нулем» в том числе) выглядит гладко лишь в математической модели.

В реальности это означает, что за особой точкой функция другая. Она может описываться тем же математическим аппаратом, но это иная реальность. Простой пример: линейную зависимость Х=±kу можно продолжать в обе стороны («+» или «-») от 0 бесконечно долго.

Но! Если это описание какого-либо реального процесса, а не абстракция вторичной знаковой системы (типа просмотра исторической закономерности в обратном времени), то всегда существуют точка отсчета и движение в одну сторону. Например, изменение температуры по шкале Цельсия в «+» или «-» всегда является положительной величиной в реальной шкале абсолютных температур. Это условие часто не учитывается исследователями, что делает неизбежными появления методологических ошибок и необоснованных предположений.

Другой распространенной ошибкой является неполный, или неправильный, учет граничных условий. В качестве примера рассмотрим задачу об определении на поверхности Земли провисания, имеющего вес шнура, закрепленного с одной стороны и натягиваемого через блок какой-то силой (рис. 5). Формально эта задача приводится для того, чтобы доказать невозможность натяжения шнура абсолютно прямолинейно (например, по лучу света ЛВС, независимо от величины приложенной силы Р, так как всегда будет существовать составляющая в, отклоняющая шнур вниз).

Однако для наблюдателя на земной поверхности горизонтальное расположение шнура должно соответствовать эквипотенциальной гравитационной линии АВС (радиус ~6371 км), то есть отклонению шнура вверх. По мере приближения эксперимента к центру Земли или удаления от него гравитационный радиус будет увеличиваться или уменьшаться; при соответствующем подборе радиуса, удельного веса шнура и силы F можно найти та-кое их соотношение, при котором шнур расположится по линии ABC или даже выше ее — по линии АB₁С. Но тут возникает вопрос: а прямолинеен ли проходящий вдоль массы Земли и соответственно искривляющийся луч света? Таким образом, видно, что в зависимости от набора граничных условий довольно простая (всего лишь двухмерная) задачка может иметь не менее трех решений, причем все они в каждом оговоренном случае будут правильными. Объективно подобная ситуация возникает и при попытке понять ограниченность скорости света (скорости передачи информации) для существующего набора граничных условий во Вселенной.