Некоторые следствия из гипотезы.Следствие №1.Из нашей гипотезы о возможности транформирования работы космологического расширения в поток излучения из областей с высоким давлением вещества следует, что закон сохранения энергии для материи выполняется лишь приближённо. Это не удивительно, поскольку этот закон глубоко связан со свойством однородности времени - с неизменностью законов физических процессов в разные моменты времени. С однородностью времени связана его обратимость. В современной физике почти все уравнения выполняются как при прямом, так и при обратном течении времени. Интуитивно ясно, что такая обратимость времени фактически отсутствует. "Что-то" происходит, когда время идёт в одном направлении - что-то такое, чего нет, когда время идёт в обратном направлении. Это "что-то" отсутствует в формулах, которыми мы пользуемся. Очевидным образом время необратимо, но законы физики инвариантны при замене направления времени t -> - t. Отсюда проблема, которая остаётся загадкой по сей день, несмотря на бесконечные дебаты, посвящённные этой теме - как согласовать инвариантность физических законов относительно обращения времени с очевидной необратимостью реального времени. Обычно для "решения" этой загадки привлекают второе начало термодинамики, постулируя, что необратимость есть не что иное как статистический феномен, результат того, что неупорядоченные, дезорганизованные состояния всегда намного вероятнее, чем высоко-организованные и упорядоченные состояния. Что этот переход от исходной упорядоченности к беспорядку - это и придаёт видимость направленности и необратимости явлениям, которые на микроуровне обратимы во времени. Вот что на эту тему писал известный физик Ричард Фейнман в своей книге "Характер физических законов"
http://vivovoco.rsl.ru/VV/Q_PROJECT/FEYNMAN/CONT.HTMЦитата:
Каждому ясно. что события, происходящие в нашем мире, явно необратимы. Другими словами, все происходит так, а не наоборот. Роняешь чашку, она разбивается, и сколько ни жди, черепки не соберутся снова и чашка не прыгнет обратно тебе в руки. А на берегу моря, где разбиваются волны, можно долго стоять и напрасно ждать того великого момента, когда пена соберется в волну, встанет над морем и покатится все дальше и дальше от берега - вот было бы зрелище!
На лекциях такие штуки обычно показывают при помощи кино: вырезают кусок кинопленки, на котором снята какая-то последовательность событий, и показывают его в обратном направлении, заранее рассчитывая на взрыв смеха. Этот смех свидетельствует о том, что в реальной жизни такого не бывает. Впрочем, на самом деле это довольно примитивный способ выражения столь очевидного и столь глубокого факта, как различие прошлого и будущего. Мы помним прошлое, но не помним будущего. Наша осведомленность о том, что может произойти, совсем другого рода, чем о том, что, вероятно, уже произошло. Прошлое и настоящее совсем по-разному воспринимаются психологически: для прошлого у нас есть такое реальное понятие, как память, а для будущего - понятие кажущейся свободы воли. Мы уверены, что каким-то образом можем влиять на будущее, но никто из нас, за исключением, быть может, одиночек, не думает, что можно изменить прошлое. Раскаяние, сожаление и надежда - это все слова, которые совершенно очевидным образом проводят грань между прошлым и будущим.
Но если все в этом мире сделано из атомов и мы тоже состоим из атомов и подчиняемся физическим законам, то наиболее естественно это очевидное различие между прошлым и будущим, эта необратимость всех явлений объяснялась бы тем, что у некоторых законов движения атомов только одно направление - что атомные законы не одинаковы по отношению к прошлому и будущему. Где-то должен существовать принцип вроде: "Из елки можно сделать палку, а из палки не сделаешь елки", в связи с чем наш мир постоянно меняет свой характер с елочного на палочный, - и эта необратимость взаимодействий должна быть причиной необратимости всех явлений нашей жизни.
То есть должно быть "что-то", что ЕСТЬ при правильном течении времени и чего НЕТ при обратном течении времени. Фейнман ясно говорит, что в глубоком смысле эффект необратимости времени должен быть связан именно с этим самым неуловимым "что-то" - с возможностью делать из ёлок палки и невозможностью превращения палок в ёлки.
Цитата:
Однако такой принцип пока еще не найден. То есть во всех законах физики, обнаруженных до сих пор, не наблюдается никакого различия между прошлым и настоящим. Кинолента должна показывать одно и то же в обе стороны, и физик, который увидит ее, не имеет никаких оснований для смеха.
Отвлечёмся немного от лекции Ричарда Фейнмана и посмотрим на нашу гипотезу с этой точки зрения.
Что говорит гипотеза? Она говорит, что при правильном течении времени масштабный фактор увеличивается, имеет место космологическое расширение, которое в мире реальных наблюдателей, захваченных процессом этого космологического расширения - трансформируется в излучение из областей вселенной с высоким давлением (из недр звёзд). Звёзды высвечивают положительную работу которая совершается в процессе космологического расширения. Но что будет происходить при обратном течении времени. Уравнения общей теории относительности инвариантны относительно обращения времени и поэтому наряду с решениями-расширениями есть также решения-сжатия, в которых масштабный фактор уменьшается. Наблюдения указывают, что именно решения-расширения соответствуют реальности. Поэтому мы моделируем наш мир решением ОТО с растущим масштабным фактором. И только в этом "расширяющемся мире" работа космологического расширения положительна и поэтому звёзды излучают, а не поглощают энергию. Замена направления течения времени даст нам решение типа "сжимающейся" вселенной, решение с уменьшающимся масштабным фактором. Но для такой вселенной работа космологического сжатия будет отрицательной и энергия будет не высвечиваться вовне а поглощаться вовнутрь. Вместо неба, усеянного сияющими звёздами, мир с понижающимся масштабным фактором - чёрен и мёртв. звёзды в таком мире постоянно поглощают энергию материи из окружающей среды, напоминая этим чёрные дыры.
То есть при правильном течении времени мы имеем процессы излучения энергии, благодаря которым вселенная постоянно подпитывается этими потоками энергии и остаётся постоянно вдали от термодинамического равновесия. Энергия, генерируемая в процессе космологического расширения, препятствует наступлению состояния тепловой смерти. За счёт этой энергии все тела во вселенной постоянно удерживаются в состояниях далёких от термодинамического равновесия. Вселенная оказывается неравновесной системой в смысле идей Ильи Пригожина, в которой могут идти и реально происходят процессы повышения уровня организации и упорядоченности формы существования материи - то есть идёт процесс эволюции. Это мы и наблюдаем повсеместно в удивительно высокой гармоничности мироустройства, в явлениях жизни. Это - наш мир. Мир с правильным течением времени. Такой мир был бы невозможен, если бы время текло в обратном направлении.
Таким образом, наша гипотеза объясняет, чем течение времени в одном направлении отличается от течения времени в противоположном направлении. То "что-то", о котором говорил Ричард Фейнман, отличающее правильное и обратное течение времени, - это эффект излучения энергии при "расширении" (правильном течении времени), которого нет при обратном течении времени. Мир несимметричен относительно обращения времени. В мире с правильным течением времени все материальные тела излучают энергию, в мире с обратным течением времени тела поглощают энергию окружающей материи. Мир с правильным течением времени постоянно усложняется и эволюционирует. В нём жизнь - это закономерное следствие. Мир с обратным течением времени - это чёрный, мёртвый, разлагающийся мир, из которого уходит энергия, в котором звёзды не светят, а эволюция невозможна.
В мире с растущим масштабным фактором все тела излучают энергию. Но это излучение настолько мало, что в нашей обычной жизни мы его практически не замечаем. Это излучение становится заметно лишь когда мы имеем дело с телами огромных масс и давлений - со звёздами и планетами.
Интересно посмотреть, какую энергию генерирует наша планета. Николай Александрович в статье "О внутреннем строении больших планет" писал:
Цитата:
Температура ... планет не может поддерживаться ядерными превращениями... Высокая температура внутри больших планет подтверждает... вывод о том, что свечение небесных тел имеет совершенно особую природу и не связано с ядерными реакциями. Вероятно, и внутренняя энергия Земли не исчерпывается радиоактивностью пород или механизмом гравитационной дифференциации О. Ю. Шмидта, а в основном имеет ту же звёздную природу.
Проведём оценку энергии, которая согласно нашей гипотезе, должна высвобождаться в процессе космологического расширения в области Земли.
Из условия равновесия прихода энергии и её расходования в процессе излучения вовне находим.
(1)
Здесь p с чертой - среднее давление, которое равно:
(2)
Получаем условие баланса:
Постоянные Стефана-Больцмана и Хаббла имеют значения:
(3)
Подставляя среднюю плотность
(4)
получаем:
(5)
Левая часть формулы (5) для Земли равна 1,4 * 10^29.
Правая часть зависит от абсолютной температуры в области контакта с окружающей средой. Поверхность Земли хорошо термостатирована атмосферным слоем. Эффективный контакт с космическим пространством начинается в средних слоях атмосферы, где температура опускается примерно до -80 и даже - 100 градусов Цельсия.
http://www.astronet.ru/db/msg/1190725http://space555.narod.ru/zeml.htmlВзяв в качестве оценки температуры в области контакта с внешним космосом величину T = - 100 градуса Цельсия, находим, что правая часть формулы (5) равна примерно 3,2 * 10^29. То есть наша гипотеза даже в этом предельно упрощённом расчёте даёт верный порядок величины энергии, отдаваемой Землёй во внешнюю среду за счёт тепловых потерь. Эта энергия, как показывает наш расчёт, по порядку величины равна энергии, которую тело со средней плотностью Земли и радиусом и массой Земли будет генерировать за счёт космологического расширения.
(P.S. Уточнённый расчёт энергобаланса Земли, с учётом энергии, получаемой от Солнца, энергии, излучаемой в космическое пространство и работы, которая совершается в области планеты - смотри в следующем сообщении этой темы).
Следовательно, наша гипотеза объясняет происхождение внутренней энергии Земли и даёт верный порядок для величины этой энергии. Земля является неравновесной системой, которая постоянно генерирует энергию, создавая на поверхности планеты постоянный энергетический поток, который удерживает все формы земной материи в состоянии далёком от термодинамического равновесия. Земля - это источник жизни не только в переносном, но и самом прямом смысле этого слова. Благодаря энергии, сочащейся из земных недр, все материальные формы нашей планеты поддерживаются в состоянии, при котором возможны становятся и постоянно происходят процессы спонтанного усложнения этих материальных форм - процессы эволюции и жизни.
Вернёмся к лекции Ричарда Фейнмана. Проблему необратимости реального времени можно совместить с инвариантностью физических законов относительно инверсии (обращения) времени, если предположить, что наша Вселенная постоянно деградирует, переходит от более упорядоченных и сложных форм к формам менее упорядоченным, более хаотичным и менее организованным. Это единственный путь ввести необратимость в физику, где все законы инвариантны относительно обращения времени. Необратимость реального времени покупается слишком высокой ценой - ценой отказа от универсального закона эволюции мироздания. При таком понимании время необратимо, потому что всякий процесс сопровождается повышением энтропии, процессами диссипации, распада, деградации и дегенерации. Исходные упорядоченные формы со временем превращаются в конгломераты, лишённые порядка. Сложные структуры становятся проще.... Эволюция, в такой картине мира предстаёт как удачный случай, как странное стечение обстоятельств. Вот что пишет Ричард Фейнман:
Цитата:
События нашего мира необратимы в том смысле, что их развитие в одну сторону весьма вероятно, а в другую - хотя и возможно, хотя и не противоречит законам физики, но случается один раз в миллион лет....
...кажущаяся необратимость природы не следует из необратимости основных законов физики. Она связана с тем, что если вы начинаете с некоторой упорядоченной системы и подвергаете ее случайностям, происходящим в природе, столкновению молекул например, то все происходит необратимым образом, только в одну сторону.
В связи с этим возникает следующий вопрос: а чем объяснить существование исходного порядка? Другими словами, почему удается начать с упорядоченной системы? Трудность здесь заключается в том, что мы начинаем всегда с упорядоченного состояния, но никогда не приходим к такому же состоянию. Один из законов природы состоит в том, что все меняется от порядка к беспорядочности. В этом случае слово "порядок", так же как слово "беспорядок", является еще одним примером того, как повседневные слова меняют свой обыденный смысл, когда ими начинают пользоваться физики. Порядок в физическом смысле вовсе не должен быть полезным для нас, людей; это слово просто указывает на существование какой-то определенности....
Таким образом, вопрос состоит в том, как же достигается первоначальный порядок и почему, когда мы смотрим на любую обычную ситуацию, которая упорядочена только частично, мы можем заключить, что, вероятнее всего, она возникла из другой, еще более упорядоченной.
Если я смотрю на резервуар с водой, которая с одной стороны темно-синяя, с другой - бледно-голубая, а посредине - промежуточного синего цвета, и я знаю, что в течение последних 20 или 30 мин к этому резервуару никто не прикасался, я легко догадаюсь - такая расцветка возникла потому, что раньше разделение было гораздо более полным. Если подождать еще, то прозрачная и синяя вода перемешаются еще больше, и если я знаю, что в течение достаточно долгого времени с ней ничего не делали, то смогу сделать некоторые заключения о ее первоначальном состоянии. Тот факт, что по краям цвет воды "ровный", указывает на то, что в прошлом эти цвета были разделены гораздо резче. В противном случае за прошедшее время они перемешались бы в гораздо большей степени. Таким образом, наблюдая настоящее, мы можем узнать кое-что о прошлом.
Некоторые полагают, что наш мир стал упорядоченным следующим образом. Сначала вся наша Вселенная находилась в состоянии абсолютно неупорядоченного движения, совсем как полностью перемешанная вода. Но мы видим, что если ждать достаточно долго и если число атомов очень невелико, то чисто случайным образом в один из моментов времени вода оказывается разделенной. Некоторые физики (в прошлом веке) высказали предположение, что с нашей Вселенной случилось лишь вот что: в нашем мире, где беспорядочное движение все шло и шло своим чередом, произошла флуктуация. (Именно этим термином пользуются каждый раз, когда наблюдается некоторое отклонение от обычной равномерности.) Итак, произошла флуктуация, а теперь мы наблюдаем, как все потихоньку возвращается к хаосу....
Правда, лично мне такая теория кажется неверной. Она мне кажется нелепой, и вот по каким причинам.
Предположим, что наш мир очень большой, что в первоначальном состоянии атомы были хаотически разбросаны по всему миру и что я могу наблюдать за любой его частью, выбирая ее совершенно случайным образом. Тогда если вдруг окажется, что атомы наблюдаемой мною части каким-то образом упорядочены, у меня не будет никаких оснований предполагать аналогичную упорядоченность атомов в других участках нашего мира. В самом деле, если здесь, у нас, произошла флуктуация и мы видим здесь что-то необычное, то, вероятнее всего, она появилась здесь за счет того, что в другом месте не стало ничего необычного. Другими словами, для того чтобы добиться отклонения от нормы в одном месте, необходимо, так сказать, призанять со стороны, но занимать нужно не очень много.
В нашем опыте с подкрашенной и чистой водой в тот момент, когда наши несколько молекул вдруг разделятся, вся остальная вода, вероятнее всего, будет перемешана. А поэтому, хотя каждый раз, когда мы смотрим на звезды и на мир в целом, мы замечаем, что все упорядочено, мы должны были бы считать, что коль скоро это - флуктуация, то дальше, куда мы еще не заглядывали, все должно быть в беспорядке и состоянии полного хаоса. Хотя разделение материи на горячие звезды и холодный космос, которое мы наблюдаем, и может быть результатом некоторой флуктуации, в других местах, которые мы не можем наблюдать сегодня, мы не имели бы никаких оснований ожидать разделения на звезды и космос. Тем не менее мы всегда предсказываем, что вне пределов нашей досягаемости находятся звезды такого же типа...
"Статистическая" гипотеза необратимости времени порождает проблему ИСХОДНОГО порядка в мире. Объяснять происхождение этого исходного упорядоченного состояния (которое теперь постепенно деградирует) флюктуацией - как правильно пишет Ричард Фейнман, нелепо. Такое "объяснение" на самом деле ничего не объясняет и является попыткой ухода от фундаментального вопроса о происхождении высоко-упорядоченных форм и структур во Вселенной.
Так что удовлетворительного решения проблемы необратимости времени до сих пор нет. Ричард Фейнман предложил просто постулировать дополнительную гипотезу о том, что мир в прошлом был более упорядочен, но по сути это лишь другая формулировка гипотезы "статистической необратимости".
Цитата:
Успех ... научных предсказаний свидетельствует о том, что наш мир не появился на свет в результате флуктуации, а, наоборот, развился из другого, более организованного. Поэтому мне кажется необходимым добавить к известным физическим законам гипотезу о том, что в прошлом Вселенная была более упорядоченной (в физическом смысле этого слова), чем сегодня. Я думаю, именно этого дополнительного утверждения нам не хватает для того. чтобы поставить все на свои места, чтобы до конца разобраться в явлениях необратимости.
Конечно, это утверждение несимметрично относительно времени само по себе: ведь из него следует, что прошлое чем-то отличается от будущего. Но оно выходит за рамки того, что принято обычно считать физическими законами, так как мы сегодня стараемся проводить резкую грань между законами физики, управляющими развитием Вселенной, и высказываниями о том, в каком состоянии находился наш мир в прошлом. Последние относят к астрономической истории, хотя вполне может быть, что в один прекрасный день она и станет разделом физики.
Дополнение современной физической картины мира гипотезой трансформирования работы космологического расширения в излучение энергии звёздами, планетами и другими космическими объектами, объясняет как направленность и необратимость течения времени, так и наблюдаемое повсеместно во Вселенной усложнение и эволюцию структурных форм вещества.
Следствие №2.О возможности экспериментальной проверки гипотезы.
Сейчас готовится к запуску большой адронный коллайдер, на котором предполагается разгонять (для лобового столкновения) частицы до энергий 14 Тераэлектронвольт (= 14 * 10^12 эв).
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0% ... 0%B5%D1%80Оценим энергию космологического расширения, которая может выделиться при таких столкновениях.
(6)
То есть на одно столкновение должна выделяться дополнительная энергия примерно в 10^(-4) эв = 0,1 мэв (милиэлектронвольт). Если бы удалось найти способ измерения энергий встречных пучков и продуктов их столкновения с точностью сотые доля милиэлектронвольт, то предскаываемое нашей гипотезой нарушение закона сохранения энергии можно было бы проверить экспериментально. Но по-видимому, мы пока не можем измерять энергии с такой точностью.
Другой путь экспериментальной проверки гипотезы состоит в измерении энергии мощных взрывов, например, термоядерной бомбы. При таких взрывах внутри области взрыва создаётся высокое давление, что при определённой массе врывающегося вещества может дать измеримый вклад в выделяемую при врыве энергию. Используя формулу (6), проведём оценку вклада дополнительной энергии от космологического расширения при термоядерном взрыве. Например, при взрыве самой мощной термоядерной бомбы 1961 года (50 мегатонн - известная как "царь-бомба") выделившаяся при этом "космологическая энергия" составила бы всего лишь 1,7 Джоуля. Эти примеры показывают, насколько малы эффекты нарушений закона сохранения энергии. В то же время эти эффекты, как показывают наши расчёты, если гипотеза наша верна, могут играть доминирующую роль в масштабах звёзд, определяя законы их свечения и образование тепловой энергии планетных недр.
Радует, что исключительная малость этого эффекта энерговыделения не позволяет использовать его для создания какой-либо очередной мерзости вроде бомбы. Поэтому можно только порадоваться что мир наш устроен так мудро, что человек при всех его амбициях и страстях не может использовать этот источник энергии себе во вред.
-------------------------------------------------------------
Выдержки из статей Николая Александровича Козырева:
[1] "Причинная механика и возможность экспериментального исследовани свойств времени".
[2] "Особенности физического строения компонент двойных звёзд"
[3] "Причинная или несимметричная механика в линейном приближении"
Цитата:
... Проблема свечения звёзд является частным случаем основной проблемы - несоответствия следствий второго начала термодинамики наблюдаемому состоянию Вселенной.. Очевидно, в самых основных свойствах материи, пространства, времени должны заключаться возможности борьбы с тепловой смертью противоположными процессами, которые могут быть названы процессами жизни. Благодаря этим процессам поддерживается вечная жизнь Вселенной....[1]
Цитата:
Если во Вселенной действует принцип недостижимости равновесных состояний, то это означает существование всегда и при всех обстоятельствах различия будущего от прошедшего. Если это различие реально,... то оно должно проявляться воздействием на материальные системы. Это воздействие будут препятствовать осуществлению равновесных состояний... Препятствуя звёздам перейти в равновесное состояние, течение времени будет источником их энергии... [2]
... Очевидно, в Мире существует некий глубокий принцип, не открытый ещё современным естествознанием.... Применяя физические законы для объяснения явлений звёздного Мира, мы неизбежно распространяем на Вселенную и все следствия второго начала термодинамики. Во Вселенной же нет никаких признаков деградации, которая вытекает из второго начала.
Мир сверкает неисчерпаемым многообразием, мы не находим в нём и следов приближения тепловой и радиоактивной смерти. По-видимому, здесь и заключается основное противоречие - противоречие очень глубокое, которое нельзя устранить ссылками на бесконечность Вселенной. Дело в том, что не только отдельные астрономические объекты, но даже целые системы в такой степени изолированы друг от друга, что их можно рассматривать как системы замкнутые. Для них тепловая смерть должна приблизиться прежде, чем придёт помощь со стороны. Такие деградировавшие состояния систем должны бы быть преимущественными, а вместе с тем они почти незаметны. [3]
P.S. На фотографии сверкания Звёздного Неба всеми цветами радуги можно полюбоваться здесь:
http://interesno.dn.ua/interesting-phot ... ki-kosmosa