<<
>>

4.1. Исходные представления о пространстве-времени в модели шаровойрасширяющейся Вселенной

В космологической модели Эйнштейна-Фридмана представление о времени вводилось априори, а полученное решение в общем случае не было линейным во времени. Линейный рост во времени радиуса кривизны Вселенной в предложенной модели приводит нас к догадке, что, собственно говоря, течение физического времени и проявляется в каждой ее точке именно как изменение величины этого радиуса, что именно поэтому измерение времени разными средствами и способами должно давать принципиально согласованные результаты, и что, наконец, никакого иного времени как универсального физического феномена (относительно которого было бы возможно неравномерное изменение радиуса кривизны) просто не существует. Если эта догадка верна, то ход времени - это не фон, на котором тем или иным образом происходит расширение Вселенной, а само содержание этого процесса.

Развивая эту основополагающую для данной работы идею, будем исходить теперь из того, что положенный в основу математических построений космологических теорий 4-мерный шар следует рассматривать как объективно существующий; наша Вселенная расширяется в 4-мерном евклидовом пространстве и представляет собой 3-мерную гиперповерхность этого шара (подчеркнем,что мы полагаем это 4-мерное пространство совершенно одинаковым по всем четырем измерениям, которые ничем не отличаются между собой).

Живущие в 3-мерном мире существа и не подозревали бы о наличии 4-мерного суперпространства, если бы не процесс расширения шара. Этот процесс объективно выделяет в каждой точке гиперповерхности шара направление, нормальное к ней и не принадлежащее ей самой. Вот это направление (4-е измерение) в каждой точке 3-мерной Вселенной и представляет собой истинное время.

В силу расширения шара последовательная совокупность экземпляров его внешней гиперсферы, подобно годичным кольцам на срезе ствола дерева, отмечает последовательность моментов времени существования Вселенной. Иными словами, "вектор" времени направлен от центра шара вдоль его радиуса и не принадлежит самой гиперповерхности шара. Напротив, оставшиеся три пространственных вектора 4-мерного ортогонального базиса всегда принадлежат самой текущей гиперсфере, характеризующейся внутренней неевклидовой (сферической) геометрией. Таким образом, в каждый отдельный момент времени наша Вселенная трехмерна и отличается конкретным значением радиуса кривизны (радиуса 4-сферы). Течению времени отвечает возастание этого радиуса. Заметить течение времени мы можем, выявляя косвенные признаки непостоянства радиуса кривизны.

Рис. 4.1. Изохроны, соответствующие увеличивающемуся возрасту Вселенной

Исходная идея теории шаровой расширяющейся Вселенной (ТТТТРВ) состоит в обусловленности течения времени феноменом расширения Вселенной. Поэтому одновременными должны считаться 4-мерные события, чьи образы-точки являются точками пересечения множества мировых линий с одной и той же текущей гиперсферой. Собственно, каждая такая гиперсфера, будучи внешней оболочкой 4-шара в текущий момент времени,

19 Псевдоевклидоость возникает в дальнейшем как артефакт.

4. Модель шаровой расширяющейся Вселенной

67

представляет собой как бы мгновенную фотографию Вселенной, поэтому мы будем называть ее изохроной.

Изменение возраста Вселенной однозначно ассоциируется с 4-мерным расстоянием между изохронами. Поэтому естественно ввести понятие абсолютного времени, отождествив его с этим расстоянием (деленным на скорость света с), которое должно отсчитываться вдоль 4-мерного радиуса.

С другой стороны, если разным моментам возраста Вселенной отвечают различные изохроны, то говорить о (3-мерных) пространственных промежутках в ТШРВ можно лишь применительно к различным точкам одной и той же изохроны.

Такое определение времени, вообще говоря, интуитивно прозрачно и, как оказывается, исключительно плодотворно. Оно позволяет объяснить само понятие движения, а также постигнуть истинный смысл мира Эйнштейна - Минковского и преобразований Лоренца.Однако для этого придется пересмотреть некоторые привычные представления. Так, мы откажемся оперировать с 3-мерными образами "частиц" и иных объектов, с которыми имеет дело современная физика. Для нее понятие "мировой линии" частицы является скорее метафорой, и характерно "наблюдение" за частицами в пределах ограниченных отрезков времени. В противоположность этому следует принять, что исходными и объективно существующими объектами изучения являются как раз мировые линии, которые наше "3-мерное" сознание воспринимает как фрагменты в малой области пространства-времени. Именно мировые линии, с моей точки зрения, обладают теми объективными свойствами, которые должны быть положены в основу нового научного подхода, и эти свойства носят фундаментально глобальный (по отношению к размерам 4-мерного шара) характер.

С этой новой точки зрения не существует бесконечного множества независимых механических движений. Существуют мировые линии "движущихся" тел, направленные под тем или иным углом к линии времени - нормали к гиперповерхности 4-шара. Угол наклона и определяет скорость пространственного движения. При увеличении радиуса шара точка пересечения мировой линии с текущей гиперповерхностью "перемещается" в точности так, как это предсказывается для движущейся материальной частицы современной физикой.

В частности, покоящиеся в пространстве объекты (например, галактики), у которых угол отклонения от нормали равен (точнее, близок к) нулю, т.е. мировые линии совпадают с нормалью к гиперсфере, "удаляются" друг от друга, как мы увидим в следующем подразделе, по закону Хаббла. Скорость их взаимного удаления пропорциональна расстоянию между ними. Для объектов, у которых угол отклонения мировой линии от нормали отличен от нуля, он не может превысить 90 градусов, поэтому естественным образом возникает предельная скорость механического движения (скорость света).

Рис. 4.2. Эффект "перемещения" точек на поверхности гиперсферы для неподвижных в пространстве объектов (слева), движущихся по инерции (в центре) и ускоренно (справа)

Три варианта движения показаны на рис. 4.2. Левая фигура иллюстрирует эффект Хаббла (увеличение расстояний между покоящимися объектами). Центральная фигура отвечает инерциальному движению, т.е. прямолинейной мировой линии (т.е. с постоянной скоростью). При таком характере мировой линии по мере возрастания радиуса Вселенной пропорционально изменяется и величина пути движущейся частицы. Таким образом, инерциалъное движение не постулируется, а также возникает в качестве естественного следствия модели. На правой фигуре показана мировая линия при неинерциальном движении.

68

4. Модель шаровой расширяющейся Вселенной

<< | >>
Источник: М. X. Шульман. ПАРАДОКСЫ, ЛОГИКА И ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ВРЕМЕНИ Москва 2006-2011. 2011

Скачать готовые ответы к экзамену, шпаргалки и другие учебные материалы в формате Word Вы можете в основной библиотеке Sci.House

Воспользуйтесь формой поиска

4.1. Исходные представления о пространстве-времени в модели шаровойрасширяющейся Вселенной

релевантные научные источники: