Физическое время и теории относительности

   Туманность в созвездии Цефей.


 За многие годы своего увлечения темой ФВ - ни, я не мало прочитал различных материалов. Но, главным образом, я знакомился с философскими работами посвящёнными этой теме. Это были докторские и кандидатские диссертации с обширными анализами истории развития представлений о времени за все её 2500 лет. В основном, это были формальные работы не содержащие никакого личного вклада самих авторов. В связи с этим, я пришёл к самоочевидному (что называется, лежащему на поверхности) выводу, что время - это не та проблема, которая нуждается в серьёзных научных исследованиях и построении физико-математической теории. О нём, казалось бы, уже сказано всё, что только можно было сказать за все 2500 лет человеческой истории. Это различные мистические, философские  и фантастические гипотезы и теории. Однако, к сожалению, до сих пор всё ещё нет канонического определения времени, выражающего его объективную физическую сущность.
Сейчас, когда я имею достаточно полное представление о всех наиболее известных и часто цитируемых работах о времени, у меня есть основания утверждать, что уже ничего принципиально нового о времени сказать невозможно - проблема времени полностью исчерпана и должна быть уже закрыта.

И сейчас, в 21 - ом веке, проблема времени - это всего лишь конвенциальная проблема, требующая общественного признания научной общественностью как <самоочевидного> факта, что ФВ - мя это естественный и индивидуальный для каждого объекта Вселенной эволюционный процесс необратимых и нелинейных вещественных изменений их фазовых состояний, исключая обратимые изменения микрообъектов.
Вот ссылка, которую даёт Захаров В.Д., как физик - теоретик, в своей книге "Физика как философия природы" на представление о времени французского философа интуитивиста Анри Бергсона, современника Эйнштейна, который развивал эволюционную концепцию времени. К эволюционной концепции времени в плотную подошёл и Илья Пригожин, физик и лауреат Нобелевской премии по химии.

"Время становления или необратимое время (Оно связано с именем Анри Бергсона). Такое время не является внешним по отношению к материальным объектам, но связано с их свойствами, с их сущностью, с "природой вещей". Такие процессы невозможно вычленить из природной ситуации и придать им тем самым геометрический характер. Это делает процесс необратимым и рождает "стрелу времени". Такое время - не априорная форма познания, а уникальный факт нашего сознания, постигаемый вообще не мышлением, а нашим внутренним опытом".[1]
И далее: "Для него (Анри Бергсона) сознание не отделено от материи, длительность не отделима от внешнего мира. Его время-длительность можно назвать естественным временем. Естественное время - время творческой эволюции, тогда как геометрическое время - время механической эволюции."

Рассуждая о геометрическом времени Минковского - Эйнштейна, Захаров пишет:" геометрическое время- время симметрий, время принципа относительности. Относительность означает некоторую степень однородности пространства...
гравитация - и только она, как универсальное взаимодействие, - управляет эволюцией Вселенной. Эта эволюция определяет космологическую стрелу времени, а эта стрела возможна только в бергсоновском времени...
Глобальное время в искривлённом пространстве - бергсоновское; локальное в любом слое - геометрическое.
...если мы ограничимся только бергсоновским временем, игнорируя локальные пространства слоёв, мы лишим себя связи с измерительной ситуацией, т.е. с опытом. Лишь полная конструкция, соединяющая в себе оба времени, даёт полноту реальности, причём познаваемой с помощью опыта. Так два времени вместе обнаруживают для нас постигаемую природную реальность." Стр.230 Захаров В.Д. ) "Физика как философия природы". А вот, что он говорит о геометрическом времени: "Такое время предстаёт перед нами , как нечто вносимое извне наблюдателем, не следующее из природы самих объектов. Последнее обеспечивает возможность операции временного обращения... в этом времени прошлое и будущее симметричны...
Геометрическое время можно назвать фиктивным временем математиков. Эйнштейн о нём так и выразился:"Время- это иллюзия". Это привело многих учёных к идее "устранённого времени", к идее о том, что "стрела времени"обусловлена явлениями сознания и памяти: она порождена не объективными процессами природы, а "антропоморфным элементом" вносимым нами в физику".

О том же говорит и английский космолог Джеральд Уитроу:  "Главная цель глубоких исследований Эйнштейна о силах природы хорошо выражена  термином "геометризация физики"; время полностью растворяется в геометрии многомерного пространства... Несмотря на многие попытки отделить понятие времени от понятия Вселенной, с давних пор предполагалось, что эти два понятия находятся в особо тесной связи друг с другом, независимо от того, имеется или нет единственное естественное начало течения времени...".

Именно об этом времени Эйнштейн сказал: "Время - это иллюзия" и это существенно усложнило понимание реальной природы ФВ - ни. И вот пример такого путаного понимания времени итальянским физиком теоретиком, занимавшимся петлевой квантовой гравитацией.  "Время, - утверждает Карло Ровелли, -  не универсальная истина, а иллюзия, это просто наше ощущение последовательности событий, их причинно-следственных связей. Время есть форма нашего взаимодействия с миром. Тайна времени, вероятно, в большей степени связана с тем, что такое мы сами, чем с тем, что такое космос". И это несмотря на то, что как сам он об этом говорит: "Природа времени оставалась в центре всех моих исследований по теоретической физике всю мою жизнь".

Пространственно-временной континуум или  пространство-время Минковского - Эйнштейна это умозрительная физическая модель, представляющая собой множество синхронизированных часов связанных с континуальным множеством точек пространства, которая была использована Эйнштейном для построения общей теории относительности ОТО.
 В 1908 году немецкий математик Герман Минковский, выступая на коллоквиуме перед естествоиспытателями в Кёльне, в категоричной форме заявил, что "Отныне время само по себе и пространство само по себе становятся пустой фикцией, и только единение их сохраняет шанс на реальность". И с тех пор это категоричное утверждение воспринимается буквально и до сих пор поддерживается всем научным сообществом. При этом, утверждается, что "Время, одна из координат в современной четырёхмерной геометрии мира... Время рассматривается как некий континуум...Время не может существовать в отрыве от пространства...".

            Однако, попробуем прояснить физический смысл "единения" "времени" с
            пространством в неразрывно связанный пространственно-временной
            континуум, предложенный Минковским.   

Во-первых, в 19 - ом и начале 20 - го века, "время" воспринималось не иначе как равномерно текущая длительность инструментально измеряемая с помощью часов, но которая до сих пор воспринимается как метрологическое время, несмотря на то, что представляет собой не более чем искусственное эвристическое средство для  измерения произвольных длительностей, приняв условно выбранную м е р у длительности, равной 1 - ой секунде, составляющей 1/86400 часть средних солнечных суток. С 1967 года секунда точно определяется как продолжительность
9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Во-вторых, метрологическое время физически не связано с самими  эволюционирующими объектами и является внешним по отношению к ним. Оно функционально связано только с часами, представляющими собой физический объект, и извне переносится наблюдателями на исследуемые объекты и приписывается им как внешний параметр - t, представляющий длительность.            

В-третьих, метрологическое время физически связано только с часами, и поэтому говорить о пространственно временном континууме как неразрывной связи времени с координатами точек пространства, можно только, предположив, что в каждой точке пространства находятся условно воображаемые часы точечных размеров. Но поскольку точки не имеют собственных размеров, то говорить о точечных часах, не имеющих размеров, абсолютно бессмысленно, а если нет часов, то значит нет и времени, а следовательно нет и пространственно временного континуума. Но если предположить, что часы имеют собственный размер, то тогда разрывается континуальное единство "времени" с пространством, поскольку во множестве точек не будет часов, а следовательно и времени.
Однако, неразрывное единство времени всё же существует, но только у естественного и реального Физического Времени с физическими объектами(!), а не с пустым пространством.
 Во Вселенной не может быть континуального единства времени, поскольку у каждого эволюционирующего объекта Вселенной своё собственное Физическое Время, разрывающее единство.   
Таким образом, пространственно временной континуум представляет собой всего лишь  искусственное образование, которое не имеет ни какого отношения к объективной реальности, а следовательно должен восприниматься не более чем как абстрактная физико-математическая модель, представляющая собой всего лишь вспомогательное средство-строительные леса и поэтому пространственно временной континуум не может входить в определение времени. Как известно, после строительства здания все строительные леса убираются.
В определение, представляющее результат исследования, должны входить исключительно только реальные физические объекты со своими реальными физическими свойствами.

В-четвёртых, всё, что существует во Вселенной несомненно связано с пространством, но эта связь не функциональная, а экзистенциальная. Все объекты представляют собой пространственные образования. Во Вселенной не существует внепространственных объектов(!). А утверждение о том, что время не может существовать "в отрыве от пространства" требует пояснения.

Если это Мировое пространство, то с ним, принципиально, ничего "связать" невозможно, поскольку ВСЕ космические объекты: астероиды, кометы, планеты, звезды, галактики... непрерывно движутся в нём относительно друг друга.
И поэтому в Мировом пространстве не может быть фиксированных точек, с которыми можно было бы что-то "связать". Корректно говорить можно только о пространстве гравитационного поля какого-то конкретного космического объекта, которое неразрывно связано с ним и движется вместе с ним. Поэтому только в пространстве гравитационного поля космического объекта, (допустим,планеты Земля), мы можем выделить фиксированную точку пространства с соответствующим ей потенциалом - G, и только тогда можно будет корректно говорить о функциональной связи этого потенциала, с естественным физическим временем какого-то пробного точечного физического объекта, находящегося в выделенной нами точке пространства гравитационного поля.
 
Таким образом, непосредственная и неразрывная функциональная связь естественного физического времени существует только с гравитационным потенциалом G, и только опосредованно оно связано с эквипотенциальной поверхностью пространства гравитационного поля, а следовательно, не корректно говорить о непосредственной и "неразрывной" связи времени с пространством.
          [[ Часы, будучи физическими объектами, темп своего
             равномерного хода будут так же изменять в зависимости
             от потенциала гравитационного поля - G, как и все
             физические объекты ]]

В-пятых, чрезмерная формализация, определения времени, включающая в него элементы абстрактной модели в виде "пространственно временного континуума", только вносит путаницу, которая усложняет, и без того не простое и не однозначное понимание сущности естественного физического времени.       

И оставаясь на позициях объективного реализма, следует признать, что человек, как познающий субъект, находясь в практически инерциальной системе Земли и доверяя своим чувственным восприятиям, удостоверенным практическим жизненным опытом, воспринимает время как длительность изменения состояний объектов независимо от их положения в пространстве биосферы, но осознавая при этом, что темп изменений объектов, как экспериментально установлено, зависит от потенциала гравитационного поля, а так же от их неинерциального движения, когда Vi < Vi+1 ==> (dv/dt > 0) или Vi > Vi+1 ==> (dv/dt < 0).
               
               
                ***
      
            Основные положения теории Эйнштейна и её следствия

1. Скорость света - мировая константа которая не зависит от
   скорости источника или приёмника.
2. Свет в вакууме при отсутствии гравитационных полей
   распространяется прямолинейно. Гравитационные поля
   изменяют направление света.
3. Из уравнений Максвелла следует, что скорость 
   электромагнитных волн равна скорости света. Свет - это
   электромагнитная волна.
4. Разноместные события одновременные в одной ИС будут не
   одновременными в других ИС, однако, Причина и следствие не
   могут поменяться местами.
5. В СТО и ОТО используется метрологическое ("геометрическое")
   время, как равномерно текущая длительность отсчитываемая
   часами. СТО и ОТО не раскрывают сущности физического
   времени эволюционирующих объектов, но они открывают его
   зависимость от неинерциального движения объекта и от
   величины гравитационного потенциала поля в локальной
   области пространства занятого объектом. 

                Исходные данные               
Часы - это прибор равномерно отсчитывающий условно выбранную эталонную меру длительности в одну секунду и предназначен для измерения продолжительностей всех возможных изменений физических объектов и исторических событий.



                Уточняющие замечания постфактум.

1. Длительность измеряемую с помощью часов принято считать метрологическим временем.

Метрологическое время - это инструментальное <эвристическое> средство представляющее собой условно выбранную эталонную <<длительность>> в одну секунду, которая <равномерно> отсчитывается часовым механизмом и используется ПС-ми в качестве <м е р ы> для измерения длительностей различных процессов как обратимых так и необратимых.

2. Часы, принципиально, не могут быть связаны с точками свободного пространства Вселенной, поскольку точки пространства даже умозрительно не могут быть зафиксированы как неподвижные относительно СО связанной с каким - либо космическим объектом, так как все космические объекты непрерывно движутся в мировом пространстве относительно друг друга. Можно только говорить о связи часов с координатой точки гравитационного поля планеты или звезды, поскольку поле физически неразрывно связано с планетой и звездой и движется вместе с ними.

3. Часы, умозрительно могут быть связаны не со свободным  пространством Вселенной, а с локальным безразрывным пространством гравитационного поля вокруг какого-либо массивного космического объекта: планеты или звезды, представляющих тело отсчёта и СО. 

4. Часы, будучи связанными с координатой точки гравитационного поля, фиксируют изменение метрологического времени в данной точке, что и свидетельствует доказательством наличия гравитационного поля в данной точке. Однако, метрологическое время не связано функционально с координатой точки, но функционально связано с потенциалом эквипотенциальной поверхности гравитационного поля. 
         
                Не корректное определение времени в
                Большой Российской Энциклопедии

"ВРЕМЯ, одна из координат в совр. четырёхмерной геометрии мира. В механике Ньютона предполагается, что между пространством и В. никакой связи не существует. Пространство считается плоским (не искривлённым); положение тел в таком пространстве может быть определено в трёхмерной, напр. декартовой, системе координат. В. имеет одно измерение и является абсолютным в том смысле, что не зависит от положения часов в пространстве. В более широком смысле В. рассматривается как некий континуум, внутри которого существует бесконечная Вселенная. В соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна В, не может существовать в отрыве от пространства, причём искривление пространства и изменение течения времени зависят от скопления масс вещества и создаваемого ими гравитационного поля".

                не корректные высказывания и мои возражения
 
 а).   "ВРЕМЯ, одна из координат в совр. четырёхмерной геометрии мира".
       
        Геометрическую интерпретацию теории относительности нельзя
        выдавать как раскрывающую сущность времени. На графике
        каждому моменту времени соответствует координата в виде точки,
        но это уже не само время, а только его графическая проекция.
 
 б).   "В соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна Время, не
        может существовать в отрыве от пространства".
      
        Время, как объективное физическое явление, не может быть
        связано с пустым пространством. Пустое пространство -
        неизменно, в нём нечему меняться, а без изменений нет времени!
        Но объективное естественное физическое время неразрывно
        связано с вещественными объектами, но не с пустым
        пространством. В связи с этим, выражения: "пространство
       -время" и "пространственно-временной континуум" утрачивают
         свой физический смысл. 

                Предлагаемое мной каноническое определение ФВ - ни

Объективное, естественное, физическое время - это индивидуальный для каждого объекта Вселенной, (исключая молекулы, атомы и элементарные частицы), необратимый и нелинейный эволюционный процесс вещественных изменений их фазовых состояний - F(i) первопричиной которых  являются фундаментальные физические взаимодействия: электромагнитные - E, сильные - S, слабые - W и  гравитационные – G.
Физическое время, как абсолютная характеристика эволюционирующих объектов, представляет их возраст, который отсчитывается не мерой длительности, а мерой вещественных изменений фазовых состояний - F(i), как этапов их эволюционной истории.
Темп естественного физического времени эволюционирующего объекта зависит обратно пропорционально от  потенциала гравитационного поля, в локальной области пространства занимаемого этим объектом, а так же от его неинерциального движения. 
               
                Выводы:

ФВ - мя как эволюционный процесс - это нелинейное естественное время, которое субъективно может оцениваться по фазовым состояниям эволюционирующих объектов, как определённым этапам их эволюционной истории.
Нелинейная длительность ФВ - ни может быть усреднённо измерена с помощью равномерного хода часов.
1. ФВ - мя эволюционирующих объектов можно искусственно
    изменять (ускорять и замедлять) с помощью создаваемых
    условий в которых находится эволюционирующий объект
   (животные, растения и органические вещества).
2. Все обратимые изменения не эволюционирующих объектов
   характеризуются длительностью (линейной или  нелинейной),
   которая может быть измерена с помощью часов,
   использующих условную меру длительности.
               
                Следствие из СТО

3. ФВ - мя замедляется в результате ускорения объекта от V0 ==> V,
    где V>>V0 и в результате торможения от V ==>Vк , где  V>>Vк
               
                Следствие из ОТО

4. ФВ - мя замедляется прямо пропорционально потенциалу
    гравитационного поля и ускоряется обратно пропорционально
    его потенциалу.

    
-----------------------------------------------------
                Литература
1. "Физика как философия природы" Захаров В.Д.
2. "Краткая история времени" Карло Ровелли.
3. "Срок времени" Карло Ровелли.
4. "Естественная философия времени" Джеральд Уитроу.