§3. О пространстве.

        Что такое пространство мы все представляем, поскольку существуем и перемещаемся в нем, занимая определенный объем  его. И все тела в природе тоже существуют в пространстве, занимая каждое свое место. Мы воспринимаем пространство как некое вместилище, в котором расположено все, что существует в природе, и в котором все может двигаться, так как пространство само по себе не мешает движению, это как бы пустое место. Недаром И. Ньютон дал такое определение пространства [ 20,.с.30 ]: “Абсолютное пространство по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему остается всегда одинаковым и неподвижным”. И далее: “Место есть часть пространства, занимаемая телом, и по отношению к пространству бывает или абсолютным, или относительным”.
Относительное же пространство по Ньютону определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное.
Однако, в свете наших сегодняшних знаний можно утверждать, что пустого пространства быть не может, что оно должно содержать какую-то материальную среду. На роль такой среды может претендовать только физический вакуум, о котором мы уже говорили и который, по сути дела, является одним из основных видов материи, так как все другие материальные объекты занимают ничтожную часть его объема. Поскольку пространство заполнено материей, можно утверждать, что оно является способом существования материи. Однако, такое определение пространства имеет слишком общий характер. Можно ведь и сказать, что пространство есть некое свойство материального мира. Но какое? Несомненно, что таким свойством может быть протяженность, характеризующая размеры тел, расстояния между ними и их взаимное расположение. Очевидно также, что это есть геометрическое свойство, не имеющее материального содержания. Действительно, если пространство было бы материально, то мы говорили бы о нем, как об одном из видов материальной субстанции, наряду с дискретными телами, сплошными средами и физическим вакуумом. Очевидно, что это не так.
Но может быть пространство кроме геометрического имеет еще какие-нибудь свойства? Ответ на этот вопрос, возможно, можно будет дать после анализа современных представлений о пространстве. Если в классической физике под пространством понималось пустое вместилище или арена, на фоне которой развивались события материального мира, то в последующем представления о пространстве претерпели существенные изменения.
В специальной теории относительности А. Эйнштейна для описания движения объектов к трем пространственным координатам добавляется еще и временная координата, в результате чего появляется объединенное пространство – время. Г.Минковским объявляется, что отныне пространство и время не могут существовать отдельно сами по себе, а только в их совокупности. Такое объединение можно было сделать только не представляя себе физической сущности ни пространства, ни времени. Поскольку мы доказали, что время является движением, получается в единое целое объединятся пространство и движение, которое представляет собой процесс перемещения объектов в пространстве. Если же вместо времени говорить о длительности, которая представляет собой число единиц движения, то объединение ее с пространством вообще представляется абсурдным. Так что в физическом отношении такое объединение невозможно. Включение же времени в физико-математическую модель движения вполне возможно, что, между прочим, и имело всегда место.
В общей теории относительности пространство наделяется физическими свойствами, так как тяготение, взаимное притяжение тел осуществляется за счет “искривления” пространства под влиянием массы тел. Понятие кривизны пространства введенное А.Эйнштейном,. это довольно необычное, трудно представимое понятие. Это не привычная нам геометрическая кривизна линии или поверхности, но кривизна какого-то материального объема, что вообще не имеет никакого физического смысла.
Таким образом, на наш взгляд, понимание сущности пространства А.Эйнштейном представляется неверным, а значит, будет неверна и физическая трактовка, физическое обоснование его теорий.
В квантовой механике оказалось, что пространственные перемещения микрообъектов не имеют траекторий, а это значит, что их движение не происходит непрерывно от одной точки пространства к другой его точке, то есть пространство и движение не будут иметь непрерывный характер. Отсюда вытекает и вероятностное описание движения микрообъектов и их взаимодействий, нарушение принципа причинности и детерминизма.
В квантовой теории поля предполагается квантование пространства-времени, то есть представление его в виде каких-то элементарных дискретных величин, значительное увеличение размерности пространства вместо трех пространственных координат, и как следствие этого появления гипотезы о неприменимости понятий пространства и времени вообще к исследованию микромира. Такие толкования сущности пространства и времени, в свете уже сделанных замечаний, конечно, не представляются убедительными, тем более полный отказ от них.
Необходимо также отметить, что еще в классической механике была установлена связь между определенными свойствами пространства и законами сохранения. Так закон сохранения импульса объяснялся однородностью пространства, закон сохранения момента количества движения – изотропностью пространства.. В специальной теории относительности эта связь обобщается на четырехмерное пространство-время. По этому поводу следует сказать, что такие свойства пространства как однородность, то есть одинаковость его во всех точках, и изотропность, то есть независимость от направления, являются характеристиками материальной среды и не могут относиться к нематериальному пространству.
Таким образом, единственным не материальным объяснением сущности пространства может быть только его геометрическое толкование, то есть пространство должно быть чисто геометрическим свойством материи. Эти свойства можно представить как метрические, характеризующие протяженность, и как топологические, характеризующие размерность, непрерывность и связность пространства.
Очевидно, что все свойства пространства могут описываться существующими геометриями – Евклидовой и неевклидовыми. Сейчас считается в соответствии с общей теорией относительности, что Евклидову геометрию можно использовать только вдали от крупных тяготеющих масс, так как они сильно искривляют близлежащее пространство. В качестве доказательства этого утверждения используется определение расстояний между точками, находящимися на поверхности сферы. В этом случае кратчайшие расстояния между точками будут являться дугами окружностей, а не прямыми линиями. Но кто сказал, что поверхность сферы является пространством? И почему нельзя выйти за пределы сферы? По этому поводу можно сказать следующее: если пространство нематериально, то можно применить любую геометрию для описания движения тел и любые системы координат, от этого будет зависеть только простота или сложность математического описания движения, физических процессов и явлений.
Однако, в настоящее время существует и другая классификация геометрий [30,с.15]: “Первая – математическая геометрия, предмет которой – исследование свойств пространств безотносительно к физической реальности.Вторую можно условно назвать физико-математической геометрией. В ее рамках геометрические методы используются для устранения незамкнутости, непоследовательности уравнений, описывающих квантовую теорию поля. Физико-математическая геометрия непосредственно не соприкасается с физической реальностью, однако имеет существенное значение для построения единой последовательной картины мира.
И, наконец, последняя – физическая геометрия, которая является фоном для эволюции материи и ее непосредственного описания”.
Как видно из приведенной цитаты наличие трех видов геометрий обусловлено существующими физическими теориями.
По мнению автора книги [30, с.6] имеет место “парадоксальная ситуация: самая точная и, по-видимому, самая наглядная наука – геометрия – базируется на понятиях, неподдающихся точным определениям”. Так, “ интуитивные понятия “точки” и “прямой” в значительной степени условны” [30, с.12]. Далее он пишет [30, с.12-13]: “Из этого вывода следует естественный вопрос: как самая точная наука – математика (точнее одна из ее областей – геометрия) может базироваться на системе не вполне определенных понятий? Ответ на поставленный вопрос несложен, пока он относится к чистой математике…
Высшим критерием математической истины является логическая замкнутость, непротиворечивость системы аксиом и следующих из нее теорем, Чеканная логика – основной критерий истины в математике.
Соответствие данной математической конструкции эмпирическим наблюдениям или простым интуитивным представлениям является критерием менее важным, чем логическая завершенность.
Крупнейший математик Д.Гильберт посвятил значительную часть своей жизни совершенствованию аксиоматики геометрии. Ему принадлежит известное основополагающее определение: “Мы мыслим три различные системы вещей: вещи первой системы мы называем точками и обозначаем A,B,C…; вещи второй системы называем прямыми и обозначаем a, b, c…”
Для нас исключительно важно, что в этом фундаментальном определении…автор и не пытается представить наглядный образ точки или линии. Он постулирует и уточняет лишь отношение между этими объектами. Из этих отношений и следует определенная геометрическая конструкция.
“Точкой” может быть идеализированный объект, лишенный протяженности во всех измерениях или в части измерений (линия или плоскость). Нулевые размеры точки не мешают ей обладать внутренней структурой…”
Из приведенной цитаты следует, что математики не понимают, что такое точка и придают ей расширительное толкование. Представление материальных объектов в виде точки является просто физико-математической моделью.
Цитируем дальше [30, с.20–21]: “Аналитическая геометрия сводит понятие точки к набору чисел координат”.
“Преимущества аналитических методов при отображении многомерных пространств проявляются в отсутствии необходимости наглядно себе их представлять или моделировать реально в нашем пространстве – особенностях, обусловленных в первую очередь нашей психологической ограниченностью. Человек привычно представляет фигуры с размерностью N≤3 ,но не способен вообразить объект большей размерности… Неизменность свойств пространства при перемещениях и вращениях отражает основные свойства евклидова пространства – однородность и изотропию”.
“Точка в расслоенном пространстве эквивалентна автономному пространству. Иначе говоря, можно наглядно представить, что точка в расслоенном пространстве эквивалентна точке в смысле Евклида (объект, лишенный протяжения), к которой “прикреплено” (или лучше: которой соответствует) свое пространство”.Данные цитаты подтверждают сделанный нами вывод о непонимании математиками сущности точки, об излишней формализации математических понятий. Кроме того, они и не стремятся к наглядности и выяснению физической сущности геометрии. Что же касается размерности пространства, равной 3, то это представление – не наша ограниченность, а такова физическая реальность. Трудно поверить, что у человека не было бы какого-нибудь органа чувств, реагирующего на другие измерения, если бы они существовали. Иначе человек, да и все другие живые существа просто не выжили бы в многомерном мире.
Ниже нами будет показано, что все физические взаимодействия (электромагнитные, тяготения, слабые и сильные) можно объяснить и не прибегая к многомерным пространствам.
Попытаемся теперь выяснить, почему размерность реального пространства равна трем, используя понятие точки, как геометрического объекта, не имеющего размеров и являющегося аналогом нуля. Такое понятие точки уже использовалось нами при рассмотрении сущности времени и движения.
С помощью анализа сущности дифференциального и интегрального исчисления было показано, что движение объектов в пространстве складывается из бесконечной суммы точек, характеризующих собой мгновенные положения движущегося объекта. Во временном же смысле точка характеризует мгновение, длительность которого равна нулю. Таким образом, можно утверждать, что физическая сущность точки нам известна. Что же касается линии и плоскости, то они получаются за счет движения в пространстве соответственно точки и линии. 
Поскольку точка есть геометрический образ нуля, то ее объем, а также объем линии и плоскости будут равны нулю. По этой причине пространство не может быть ни нулевым, ни двумерным, так как тела с нулевым объемом существовать не могут. Можно также сказать, что точка, линия и плоскость не занимают и не ограничивают пространства. Объем же ограничивает часть пространства, выделяет его, то есть это будет уже объем некоторого тела, состоящего из бесконечного множества точек.
Для наглядности с помощью рисунков 1,2,3 и 4 покажем, что мы увидим, если будем смотреть на точку, линию, плоскость и некоторый объем. На рис.1 показано, что с какой стороны мы бы ни смотрели на точку, мы ее не увидим. То же самое будет и с линией на рис.2. Правда, мы могли бы увидеть прямую, если бы она имела хоть какую-нибудь толщину, но так как ее толщина равна нулю, мы ничего не увидим. В отношении плоскости можно сказать то же самое: с боковых сторон мы ничего не увидим, а сверху или снизу плоскость будет просвечивать, словно ее и нет. Действительно, все эти фигуры получаются воображаемыми, так как в реальности они не существуют. Те же фигуры и точки, которые изображены на чертеже, не являются идеальными и занимают определенный объем в пространстве. Тогда почему же видим объемные фигуры, имеющие три измерения? На рис.4 показан выделенный в пространстве объем в виде параллелепипеда со сторонами X, Y, Z. Со стороны какой бы оси координат мы на нее ни смотрели, в направлении нашего взгляда и перпендикулярно к нему будет содержаться бесконечное число точек, входящих в состав ограниченного объема, которые суммируясь образуют непроницаемую для взгляда фигуру, которая и будет определять внешний контур и объем тела. Линии и поверхности проявляются здесь как совокупность граничных точек фигуры, то есть реальные линии и поверхности мы можем увидеть в виде составных элементов материального тела, но не в виде самостоятельных элементов, оторванных от тела.Таким образом, получается, что пространство должно быть трехмерным, так как материальные объекты ограничивают его, имея только три измерения, поэтому больше нет координат, по которым можно было бы суммировать точки. Очевидно, три координаты это и есть минимальное число, необходимое для характеристики пространственного свойства материи. Это же число должно быть и предельным, так как все точки пространства уже заняты материей, материальными объектами. Поэтому материальным объектам других измерений, если бы они существовали, негде было бы расположиться.
В связи со всем вышеизложенным можно дать следующее определение пространства: пространство – это способ существования материи, представляющее собой геометрическое свойство, характеризующее протяженность материальных объектов и их взаимное положение.
Однако, как будет показано в качестве гипотезы в главе VII, посвященной физической картине мира на механической основе, такое определение будет характеризовать только относительное пространство, определяемое взаимным положением материальных объектов, являющегося как бы ареной, на которой происходят все события. Относительное пространство можно считать одним из свойств материи. Но есть и абсолютное пространство, которое не только определяет протяженность материи, но и само, как это ни удивительно, является источником ее возникновения, ее рождения. В этом будет заключаться не только абсолютность пространства, но и его первичность по отношению к материи.
Абсолютное пространство бесконечно, для него невозможно найти абсолютную систему отсчета, “привязанную” к этому пространству, так как движение может рассматриваться только по отношению к конкретным материальным телам.
Абсолютное пространство можно ассоциировать с объемом, занимаемым физическим вакуумом, в котором находятся все другие материальные объекты, и которые, очевидно, из него состоят. Роль физического вакуума как переносчика и источника взаимодействий материальных объектов будет показана ниже.

Полезная информация

Интересные предложения
В ближайшее время планируется опубликовать первую часть научной работы Макарова Б.И. "Законы управляющие вселенной"
  • Сайдинг виниловый купить в дмитрове купить сайдинг в дмитрове.

Популярные Материалы

Теория

Гидравлический теплогенератор с КПД 120-170 % - вымысел или реальность? КПД выше единицы означает, что количество выделяемого тепла будет больше, чем потребленная электродвигателем энергия. Однако, научного объяснения это важное обстоятельство до сих пор не имеет. Позже мы опубликуем свою версию объяснения этого явления.

Последние Публикации