При­клад­ная Тео­рия Вре­ме­ни

При­клад­ная Тео­рия Вре­ме­ни

По­че­му при­клад­ная? Да по­то­му, что при­ме­ня­ет­ся время везде — но нигде не хотят при­зна­вать пер­вич­ность Вре­ме­ни.

Время есть по­сле­до­ва­тель­ность со­бы­тий, из­ме­не­ний. При­чин и след­ствий. Самое пер­вое след­ствие ос­нов­но­го за­ко­на при­ро­ды — за­ко­на причинно-​следственных свя­зей.

Ос­нов­ной закон при­ро­ды.

Пер­вый закон при­ро­ды – закон причинно-​следственной связи. Иначе го­во­ря - прин­цип при­чин­но­сти. Всё имеет при­чи­ну и так же всё имеет след­ствия. Это не столь­ко ак­си­о­ма, это оче­вид­ный факт. За­ко­ны при­ро­ды неру­ши­мы.

Из пер­во­го за­ко­на сле­ду­ет Время как по­сле­до­ва­тель­ность при­чин и след­ствий.

Время это по­сле­до­ва­тель­ность со­бы­тий или из­ме­не­ний. Время не из­ме­ре­ние! Из­ме­ре­ния не за­ви­сят от вре­ме­ни. В боль­шей мере. По­то­му они и из­ме­ре­ния. Если бы метр за­ви­сел от вре­ме­ни суток – как им ме­рить?

Вто­рое след­ствие за­ко­на причинно-​следственных свя­зей есть за­ко­ны со­хра­не­ния (Ломоносова-​Лавуазье и др.)

Це­лост­ность при­ро­ды

Для при­ро­ды нашей свой­ствен­но це­лост­ное рас­смот­ре­ние. Это из­вест­ный с древ­но­сти прин­цип ато­миз­ма. По гре­че­ски — атом - зна­чит неде­ли­мый. Не бы­ва­ет пол-​звезды, не бы­ва­ет пол-​планеты, пол-​человека, пол-​атома. Су­ще­ству­ют толь­ко целые объ­ек­ты. Если они те­ря­ют це­лост­ность, это уже дру­гие объ­ек­ты и к ним дру­гое от­но­ше­ние — но они не пе­ре­ста­ют су­ще­ство­вать.

Этот же от­но­сит­ся и к Вре­ме­ни. Каж­дое из­ме­не­ние це­лост­но и еди­нич­но.

По­сле­до­ва­тель­ность связ­ных из­ме­не­ний, при­чин и след­ствий и есть Время. Иначе го­во­ря, на­уч­ным язы­ком, Время кван­то­ва­но и каж­дый квант Вре­ме­ни можно про­ну­ме­ро­вать целым чис­лом на­ту­раль­но­го ряда. Ряд на­ту­раль­ных чисел бес­ко­не­чен. Как и Время.

Для любой си­сте­мы мы рас­смат­ри­ва­ем несколь­ко зна­че­ний Вре­ме­ни:

1. Мак­си­маль­ное время. Время су­ще­ство­ва­ния (жизни) си­сте­мы. От воз­ник­но­ве­ния (рож­де­ния) до конца (смер­ти).
2. Ми­ни­маль­ное время. Ми­ни­маль­ное время из­ме­не­ния си­сте­мы.
3. Время от­кли­ка си­сте­мы. Ми­ни­маль­ное ин­те­ре­су­ю­щее нас время от­ве­та си­сте­мы на из­ме­не­ние (сиг­нал, при­каз, ко­ман­ду).
4. Время ра­бо­ты. Время, в те­че­ние ко­то­ро­го си­сте­ма со­хра­ня­ет нуж­ное нам со­сто­я­ние или на­хо­дит­ся внут­ри ин­тер­ва­лов за­дан­ных па­ра­мет­ра­ми. Или время, необ­хо­ди­мое нам чтобы вы­пол­нить за­дан­ную ра­бо­ту.

Из­ме­ре­ния

За из­ме­ре­ни­я­ми мы об­ра­тим­ся к ма­те­ма­ти­ке как науке о чис­лах и их об­ра­бот­ке.

Ма­те­ма­ти­ка знает осо­бое число — ноль (0).

• Нуль­мер­ное про­стран­ство — точка — не имеет из­ме­ре­ния.
• Точка ле­жа­щая вне точки даёт нам гео­мет­ри­че­ское место точек — линию, в про­стей­шем слу­чае — пря­мую.
• Точка (нуль­мер­ное про­стран­ство), ле­жа­щая вне линии даёт нам гео­мет­ри­че­ское место линий (для пря­мых — пло­щадь) — дву­мер­ное про­стран­ство.
• Линия (од­но­мер­ное), ле­жа­щая вне пло­ща­ди (для пря­мых — вы­со­та) даёт нам объём — трех­мер­ное про­стран­ство.
• Пло­щадь (дву­мер­ное), ле­жа­щая вне объ­ё­ма даёт нам чет­вёр­тое из­ме­ре­ние, это масса. Масса дву­мер­на — из учеб­ни­ка фи­зи­ки мы знаем, что масса бы­ва­ет инерт­ная и гра­ви­та­ци­он­ная. Их про­из­ве­де­ние — и есть масса, вхо­дя­щая в фор­му­лы за­ко­нов Нью­то­на и осталь­ные из­вест­ные нам фор­му­лы фи­зи­ки. Масса есть чет­вёр­тое из­ме­ре­ние.
• Объём (трёх­мер­ное), ле­жа­щий вне че­ты­рёх­мер­но­го про­стран­ства, даёт нам пятое из­ме­ре­ние - заряд. Да, заряд - пятое из­ме­ре­ние - трёх­ме­рен. Ём­кость кон­ден­са­то­ра в си­сте­ме СГС (Сантиметр-​Грамм-Секунда) из­ме­ря­лась в сан­ти­мет­рах квад­рат­ных. По­нят­но, по­че­му.
• Ещё одно че­ты­рёх­мер­ное про­стран­ство, ле­жа­щее вне пя­то­го из­ме­ре­ния даёт нам ше­стое из­ме­ре­ние — маг­нит­ные яв­ле­ния. Маг­нит­ные яв­ле­ния имеют пять раз­ных неза­ви­си­мых ко­ор­ди­нат или ха­рак­те­ри­стик. Они обу­слав­ли­ва­ют мно­гие свой­ства — диа­маг­не­ти­ков, па­ра­маг­не­ти­ков и фер­ро­маг­не­ти­ков.

Для из­ме­ре­ния вре­ме­ни поль­зу­ют­ся из­вест­ным ма­те­ма­ти­че­ским ме­то­дом — от про­тив­но­го. Об­рат­ная Вре­ме­ни (то есть еди­ни­ца де­лён­ная на Время) фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на на­зы­ва­ет­ся Ча­сто­та.

Неко­то­рая Ча­сто­та при­зна­на эта­ло­ном (атом­ные часы) и стан­дарт Се­кун­ды — еди­ни­цы Вре­ме­ни при­рав­ня­ли к 9 192 631 770 пе­ри­о­дам из­лу­че­ния, со­от­вет­ству­ю­ще­го пе­ре­хо­ду между двумя сверх­тон­ки­ми уров­ня­ми энер­гии ос­нов­но­го со­сто­я­ния атома цезия-​133, на­хо­дя­ще­го­ся в покое при 0 К.

Зачем были пе­ре­чис­ле­ны из­ме­ре­ния? Про­сто – чтобы по­ка­зать – Из­ме­ре­ния не за­ви­сят от Вре­ме­ни. Никак не за­ви­сит от вре­ме­ни длина, масса или заряд. По­то­му они и из­ме­ре­ния са­мо­сто­я­тель­ные так ска­зать.

Но за­ви­сят от Вре­ме­ни – точ­нее, от ча­сто­ты, ве­ли­чи­ны об­рат­ной вре­ме­ни – ско­рость, уско­ре­ние, сила, мощ­ность, энер­гия...

Даже Тем­пе­ра­ту­ра – за­ви­сит от Вре­ме­ни – а «ско­рость» Вре­ме­ни за­ви­сит от Тем­пе­ра­ту­ры.

Гра­ви­та­ция тоже свя­за­на со вре­ме­нем. Гра­ви­та­ци­ей на­зы­ва­ют при­тя­же­ние от­дель­ных масс друг к другу. Чем боль­ше ча­стиц – ато­мов в со­ста­ве объ­ек­та, тем боль­ше его масса. Каж­дое из­ме­не­ние по­ло­же­ния или со­сто­я­ния каж­дой ча­сти­цы в со­ста­ве объ­ек­та дают нам квант вре­ме­ни.

Таким об­ра­зом, чем боль­ше ча­стиц, тем боль­ше масса и тем боль­ше число из­ме­не­ний - кван­тов вре­ме­ни. Пла­не­та наша Земля со­дер­жит много ато­мов, а звез­да наша Солн­це ещё боль­ше ато­мов.

Эти вы­во­ды де­ла­ют­ся из из­вест­ных опре­де­ле­ний и фор­мул фи­зи­ки.

Опре­де­ле­ние Вре­ме­ни

Время есть по­сле­до­ва­тель­ность со­бы­тий, из­ме­не­ний, при­чин и след­ствий.

Время есть след­ствие за­ко­на причинно-​следственной связи. Об­рат­ная Вре­ме­ни – то есть еди­ни­ца де­лён­ная на Время – фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на на­зы­ва­ет­ся Ча­сто­та.

Из опре­де­ле­ния Вре­ме­ни мы по­лу­ча­ем дис­крет­ность вре­ме­ни. Да, время кван­то­ва­но, и кван­ты вре­ме­ни со­став­ля­ют непре­рыв­ную по­сле­до­ва­тель­ность, как целые на­ту­раль­ные числа.

Так же из опре­де­ле­ния сле­ду­ет аб­со­лют­ная невоз­мож­ность «од­но­вре­мен­но­сти» – любая при­ни­ма­е­мая нами од­но­вре­мен­ность от­но­си­тель­на – кван­ты вре­ме­ни, как целые числа на­ту­раль­но­го ряда, не могут иметь оди­на­ко­вый номер так ска­зать. «Па­рал­лель­ные» про­цес­сы на самом деле – псев­до­па­рал­лель­ные, то есть от­но­си­тель­но од­но­вре­мен­ные.

Ещё из за­ко­на причинно-​следственной связи сле­ду­ет невоз­мож­ность «тео­рии боль­шо­го взры­ва» и «чОр­ных дыр» и «тём­ной ма­те­рии» с «тём­ной энер­ги­ей».

Самое глав­ное, что упус­ка­ет из вни­ма­ния и рас­смот­ре­ния со­вре­мен­ная наука на фи­ло­соф­ском так ска­зать плане – это то, что из опре­де­ле­ния Вре­ме­ни сле­ду­ет, что Время – это о про­шлом и на­сто­я­щем.

Бу­ду­ще­го ещё нет, там, в бу­ду­щем – нет ещё «ну­ме­ра­ции» кван­тов Вре­ме­ни. Бу­ду­щее – это ве­ро­ят­но­сти, а тео­рия ве­ро­ят­но­стей – это к ма­те­ма­ти­ке, ца­ри­це всех наук, ин­стру­мен­ту всех наук.

Фи­зи­че­ских ве­ли­чин несколь­ко – каж­до­му из­ме­ре­нию со­от­вет­ству­ет фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на. Пер­во­му из­ме­ре­нию – рас­сто­я­ние, пе­ре­ме­ще­ние, раз­мер ли­ней­ный. Вто­ро­му из­ме­ре­нию – пло­щадь, се­че­ние, по­верх­ность. Тре­тье­му из­ме­ре­нию – объём. Чет­вёр­то­му из­ме­ре­нию – масса. Пя­то­му из­ме­ре­нию – заряд.

Тем не менее, по­ня­тие рус­ско­го языка «Время» вклю­ча­ет про­шед­шее, на­сто­я­щее и бу­ду­щее время. И мы спо­кой­но рас­суж­да­ем о со­бы­ти­ях про­шлых и на­сто­я­щих, а так же пла­ни­ру­ем или пред­по­ла­га­ем бу­ду­щие со­бы­тия.

Клас­си­че­ские науки - и фи­зи­ка, и химия – на­чи­на­ют­ся с изу­че­ния ста­биль­ных, рав­но­вес­ных со­сто­я­ний. Таких со­сто­я­ний, где раз­ни­ца между со­сто­я­ни­я­ми внут­ри неко­то­рой вы­бор­ки «со­сед­них» свя­зан­ных со­сто­я­ний в сред­нем стре­мит­ся к нулю. Тогда клас­си­че­ские хи­ми­че­ские ре­ак­ции и фи­зи­че­ские опыты по­вто­ря­ют­ся ста­биль­но с оди­на­ко­вы­ми ре­зуль­та­та­ми. Для по­вто­ря­е­мо­сти ре­зуль­та­тов тре­бу­ет­ся по­вто­ре­ние «нор­маль­ных усло­вий» (н.у.), иначе – ре­зуль­тат ре­ак­ций и опы­тов не обя­за­тель­но будет срав­ни­мым.

Но­ми­наль­ные зна­че­ния наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ных нор­маль­ных вли­я­ю­щих ве­ли­чин: тем­пе­ра­ту­ра 20 °C, ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние 101,325 кПа (760мм.рт.ст.), от­но­си­тель­ная влаж­ность 60%. Н. у. долж­ны со­блю­дать­ся в ра­бо­чем про­стран­стве – части про­стран­ства во­круг сред­ства из­ме­ре­ний и объ­ек­та из­ме­ре­ний, в ко­то­ром нор­маль­ная об­ласть зна­че­ний вли­я­ю­щих ве­ли­чин на­хо­дит­ся в уста­нов­лен­ных пре­де­лах. (из Боль­шой Рос­сий­ской Эн­цик­ло­пе­дии https://old.bigenc.ru/physics/text/2671675)

Для чего это нужно? Для упро­ще­ния, для по­ни­ма­ния основ на­ше­го мира.

«Нужно ком­плекс­но об­но­вить про­грам­мы по ма­те­ма­ти­ке и естественно-​ на­уч­ным дис­ци­пли­нам, сба­лан­си­ро­вать объём учеб­но­го ма­те­ри­а­ла, сде­лать его до­ступ­ным, по­нят­ным и, что самое глав­ное, ин­те­рес­ным для школь­ни­ка.»©В.В.Путин

Мыс­лен­ные экс­пе­ри­мен­ты

Про­ве­дём мыс­лен­ный экс­пе­ри­мент. Пред­ста­вим себе ча­сти­цу, дви­жу­щу­ю­ся рав­но­мер­но и пря­мо­ли­ней­но из цен­тра Солн­ца. В цен­тре Солн­ца дру­гих ча­стиц, кроме нашей, много, из­ме­не­ний их со­сто­я­ний или ко­ор­ди­нат много - кван­тов вре­ме­ни много. А время в фор­му­ле ско­ро­сти в зна­ме­на­те­ле.

Из цен­тра Солн­ца на­прав­ле­ние толь­ко одно - к краю Солн­ца, наша ча­сти­ца до­стиг­ла края Солн­ца - а там ча­стиц дру­гих - мень­ше, кван­тов вре­ме­ни - тоже мень­ше, а время - в зна­ме­на­те­ле ско­ро­сти - по­лу­ча­ет­ся, ча­сти­ца наша уско­ри­лась!

Дви­жет­ся ча­сти­ца наша даль­ше, от Солн­ца уда­ли­лась - ча­стиц дру­гих рядом ещё мень­ше, кван­тов вре­ме­ни - тоже, ещё наша ча­сти­ца уско­ри­лась. Очень да­ле­ко от Солн­ца уле­те­ла наша ча­сти­ца - нет рядом и да­ле­ко дру­гих ча­стиц. Пе­ре­ле­та­ет ча­сти­ца наша из од­но­го кван­та про­стран­ства в дру­гой, со­сед­ний квант про­стран­ства - про­ис­хо­дит квант вре­ме­ни - со­бы­тие.

И по­лу­ча­ет­ся, до­стиг­ла ча­сти­ца наша самой боль­шой ско­ро­сти, пре­дель­ной - один квант про­стран­ства за один квант вре­ме­ни. Ведь если ча­сти­ца наша про­ле­тит два кван­та про­стран­ства, про­изой­дёт два кван­та вре­ме­ни - а два делим на два - снова по­лу­чим - один квант про­стран­ства за один квант вре­ме­ни!

В фи­зи­ке есть такая пре­дель­ная ско­рость, на­зы­ва­ет­ся - ско­рость света. Нашим мыс­лен­ным экс­пе­ри­мен­том мы объ­яс­ни­ли ис­тин­ную при­чи­ну её пре­дель­но­сти. Ни­че­го не может быст­рее ско­ро­сти света пе­ре­ме­щать­ся.

Дру­гой мыс­лен­ный экс­пе­ри­мент объ­яс­нит нам при­ро­ду гра­ви­та­ции. Любое тело со­сто­ит из ча­стиц - возь­мём про­стые ве­ще­ства - из ато­мов. Атомы имеют массу, раз­лич­ные эле­мен­ты хи­ми­че­ские имеют атомы раз­лич­ной атом­ной массы. Чем боль­ше ато­мов, тем боль­ше масса тела. Ведь масса тела есть сумма масс ато­мов, его со­став­ля­ю­щих.

Пла­не­та наша род­ная Земля очень много ато­мов со­дер­жит. Со­сто­я­ния и ко­ор­ди­на­ты этих ато­мов из­ме­ня­ют­ся, кван­тов вре­ме­ни очень много. Спут­ник есте­ствен­ный пла­не­ты Земли на­зы­ва­ет­ся нами Луной. Луна тоже много ато­мов со­дер­жит. Тоже атомы, со­став­ля­ю­щие Луну, из­ме­ня­ют со­сто­я­ния свои и ко­ор­ди­на­ты - ещё кван­ты вре­ме­ни.

И при оди­на­ко­вой сред­ней тем­пе­ра­ту­ре – число кван­тов вре­ме­ни между Зем­лёй и Луной с учё­том их раз­ме­ров боль­ше слу­ча­ет­ся, чем на той же во­об­ра­жа­е­мой пря­мой линии, со­еди­ня­ю­щей цен­тры Земли и Луны, толь­ко с внеш­ней сто­ро­ны - за Зем­лёй и/или Луной.

Этим про­стым мыс­лен­ным экс­пе­ри­мен­том мы объ­яс­ня­ем воз­ник­но­ве­ние «цен­тро­стре­ми­тель­но­го уско­ре­ния» Луны на её ор­би­те – во­об­ра­жа­е­мом пути во­круг Земли. Ча­сти­цы Луны, об­ра­щён­ные к Земле, дви­жут­ся чуть «мед­лен­нее» тех ча­стиц Луны, ко­то­рые да­ле­ко от Земли. Это про­ис­хо­дит по­то­му, что кван­ты вре­ме­ни от Земли «ве­се­лее» вли­я­ют на ближ­ние к ним ча­сти­цы – и типа «за­мед­ля­ют» их – ведь время-​то в зна­ме­на­те­ле фор­му­лы ско­ро­сти!

Вывод от­сю­да такой — масса дву­мер­на, есть про­из­ве­де­ние массы гра­ви­та­ци­он­ной на массу инерт­ную. И сле­до­ва­тель­но, гра­ви­та­ция про­пор­ци­о­наль­на корню квад­рат­но­му из массы — масса же про­пор­ци­о­наль­на ко­ли­че­ству ча­стиц (масс), её со­став­ля­ю­щих!

Ин­фор­ма­ция же — вне вре­ме­ни, от вре­ме­ни не за­ви­сит. «Ру­ко­пи­си не горят»©Бул­га­ков

А вот время за­ви­сит и от ин­фор­ма­ции — точ­нее, от ско­ро­сти её из­ме­не­ния так ска­зать. Ведь из­ме­не­ние ин­фор­ма­ции — это тоже типа как квант вре­ме­ни!

Но с па­ра­док­са­ми ин­фор­ма­ции раз­бе­рём­ся позже.