Определение роли "времени", критика некорректных математических абстракций и т.п. Предисловие.
НЕ-субстанциональный подход к определению физической сущности понятия "время".
Новый взгляд на старые уравнения.
автор: Пименов Валерий Владимирович, специалист по теории систем автоматического управления;
замечание от 12 августа 2010: читайте изданную книгу:
http://www.lattice-space.net
Предисловие.
Автор придерживается "НЕ-субстанциональной" концепции объяснения физической сущности понятия "время". Это означает, что автор утверждает, что никакого "времени", как самостоятельной физической сущности НЕТ. А чему-же тогда соответствует это понятие? Ответ прост, очевиден и совсем не нов. Одним из первых более-менее внятный ответ дал еще Тит Лукреций (99 - 55 гг. до н.э.) :
Также и времени НЕТ самого по себе, но предметы
Сами ведут к ощущенью того, что в веках совершалось...
И неизбежно признать, что никем ощущаться не может
Время само по себе, вне ДВИЖЕНИЯ тел и покоя.
Достаточно внятный ответ дал Авиценна (Ибн Сина) (990 - 1037 гг. н.э.).
Пространство, время и ДВИЖЕНИЕ - неразделимы... С той или иной степенью внятности на него отвечали Лаплас, Декарт и Мах.
Из наших современников наиболее убедительные формулировки я обнаружил у профессора философии Лолаева Т.П. :
http://www.chronos.msu.ru/RREPORTS/lolayev_prostranstv-vrem_structura.htm
Остаётся только гадать, почему, при всей очевидности ответа, - до сих пор господствуют те или иные "мистические" варианты определения физической сущности "времени". Не-тривиальное объяснение этого "феномена" скорее всего в том, что ВСЕ макро-процессы базируются (состоят из) ОДИНАКОВЫХ микро-процессов, темп которых УСРЕДНЯЕТСЯ по огромному числу "экземпляров". И в этом смысле подсознательно полагают, что у всех макро-процессов ОДИН "источник" (базис, эталон, мера) "темпа". Вот почему люди обычно склонны считать "время" - "глобальным" и почти никогда НЕ идентифицируют его с конкретными локальными процессами.
Даже те, кто обычно соглашается, что "время" это "что-то связанное с изменениями" - очень часто не могут сделать последний шаг и СОВСЕМ отказаться от "времени" как физической сущности. "Всеобщность взаимодействий" и "единая структурность" дают подсознательное ощущение, что есть что-то "заставляющее всё это синхронно изменяться".
Я даже не могу настаивать, что Минковский со своим единственным универсальным "проявляющим процессом" был не прав. Если где-то там "на дне колодца структурности" лежит ОДИН И ТОТ-ЖЕ БАЗОВЫЙ ПРОЦЕСС, участвующий ВО ВСЕХ процессах ВСЕХ элементарных частиц и ВСЕГДА идущий С ОДНОЙ И ТОЙ-ЖЕ СКОРОСТЬЮ - то тогда Минковский "может спать спокойно" (извините за кощунство). Т.е. это означало-бы, что "абсолютное время" - "как-бы есть".
К счастью, такой "немыслимой неизменностью" ни один реальный процесс скорее всего НЕ обладает. Атомные часы подвержены влиянию гравитации и скорости перемещения - что уж говорить про другие "эталоны" (ну, разьве что, про какие-нибудь "планкионные часы" :O)
Во втором разделе я попытаюсь как-то объяснить причины, по которым эта проблема обычно "затуманивается" (смотрите абзац о подходе Минковского). Видимо причина ещё и в нечётком разграничении математической МОДЕЛИ и соответствующей ей РЕАЛЬНОСТИ, в представлении что "время" математических моделей это "и есть реальное время", - а отсюда и попытки "изменить знак времени на противоположный" и тому подобные попытки "пожить внутри математической модели". Если говорить о соотношении математической модели и реальности, то нужно обязательно упомянуть и о проблеме "локального последовательно-процедурного подхода" для реализации корректных моделей. Пожалуй первым эту проблему явно сформулировал Стивен Вольфрам ("реальность напоминает совокупность клеточных автоматов с одинаковой программой и ограниченных только связями с ближайшими 3-мя клетками, дальнодействие запрещено.") - об этом тоже во 2-м разделе. Там же приводятся некоторые соображения Карло Ровелли о "порождении пространства-времени само(взаимо)действующими процессами квантования гравитационного поля". Хорошо уже то, что этот известный физик уже НЕ настаивает, что кривое пространство-время существует "само по себе" - а "локально-порождается" ПРОЦЕССАМИ, происходящими при квантовании гравитации.
Есть ещё самостоятельная проблема "времени" как "движителя изменений". В самом деле, если "времени как движителя изменений" нет - то что тогда "заставляет всё это изменяться"? На сегодняшний день автор в качестве единственного серьёзного "кандидата в движители" видит только ОБОБЩЁННУЮ ИНЕРЦИЮ. Не только механическую. Просто пока нет общепринятого термина, обозначающего "стремление к сохранению текущего состояния" по ВСЕМ параметрам взаимодействий (этими взаимодействиями и обусловленное). В теории систем такое поведение называют "мерой устойчивости системы к внешним возмущениям". Любой "микро-объект" тоже является "системой", в которой есть внутренние обратные связи ("само-действие") и внешние обратные связи (взаимодействия) - и в этом смысле для него тоже существует некая "мера устойчивости". Находясь практически постоянно в "переходном процессе", микро-объекты "стремятся" перейти в наиболее устойчивое состояние в данных условиях само-и-взаимо-действий. То есть "внутренний движитель" - это "естественный" ПЕРЕХОДНЫЙ ПРОЦЕСС в любой системе, идущий потому что система обладает "инерцией возврата к устойчивому состоянию" (обратите внимание что здесь речь не о механической инерции, а как раз об "обобщённой инерции"). Завершение ВСЕХ переходных процессов и будет "термодинамической смертью" вселенной. Но физики обычно теорию систем не вспоминают и количественную характеристику того-же "всеобщего переходного процесса" формулируют как принцип "наименьшего действия" (Гамильтону было простительно - в его времена "теории систем" не было). Это вариационный (интегральный) принцип, утверждающий, что среди всех возможных вариантов протекания процесса (на отрезке между любыми двумя состояниями) природа выбирает такой, для которого "интеграл действия" будет минимальным. Размерность "действия" = [Энергия]x[время] это площадь под кривой графика избыточной кинетической энергии. То есть из состояния с большей избыточной кинетической энергией система возвращается в устойчивое состояние более "быстрым темпом" (кривая круче идёт вниз), чем из состояния с небольшой избыточной кинетической энергией - так, что площади обоих кривых одинаковые. При этом переходный процесс может быть как ассимптотическим, так и колебательным - площадь берётся по абсолютной величине. Поскольку всей структуры исследуемой системы гамильтониан "не знает", то он минимизирует интеграл по времени от некоего Лиагранжиана ("свободная энергия", избыток кинетической энергии над потенциальной). Причём время "не варьируется", что можно понимать как рассмотрение "между двумя фиксированными состояниями системы". Разумеется этот принцип (Гамильтона) в каком-то смысле "шире" чем понятие "мера устойчивости системы в переходном процессе", но для меня второе "более конструктивно", так как предполагает, что есть СИСТЕМА, обладающая определённой СТРУКТУРОЙ, внутренними ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ и известными ВНЕШНИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ. И тогда все характеристики переходных процессов "естественным образом" выводятся из этих характеристик системы. Никакой мистики. А главное не нужно пытаться определить характеристики системы по графику ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА. В теории систем уже давно применяют более удобные методы - спектральную характеристику (Фурье-отображение графика переходного процесса на единичный скачок) или отображение Лапласа (в более сложных случаях).
Поскольку в современной физике поиски Лагранжианов для различных микро-систем являются "чашей Грааля" - автор собирается посвятить этому отдельную статью. А здесь мы ограничимся "наглой" констатацией, что рассмотрение с точки зрения "показателей устойчивости системы" практически эквивалентно "Эрлангенской программе". А иногда и более результативно...
Философские категории в математических уравнениях "обычно не используют" - поэтому надо пытаться найти новые (или пере-осмыслить старые) "математические формализмы", в которых ЯВНО использован "принцип локально-процедурной причинности" (Вольфрама) и принцип независимого влияния локальных базисных процессов на скорость не-взаимодействующих "надстроек" (для краткости "принцип локального времени") . Кроме самого Стивена Вольфрама, в явном виде корректный "формализм" автору обнаружить почти не удалось (может кто-то подскажет ссылки на работы(?)). Попытки нащупать новые математические формализмы или, хотя-бы дать физическую интерпретацию существующим - собраны в главе 3.
Новый взгляд на старые уравнения.
автор: Пименов Валерий Владимирович, специалист по теории систем автоматического управления;
замечание от 12 августа 2010: читайте изданную книгу:
http://www.lattice-space.net
Предисловие.
Автор придерживается "НЕ-субстанциональной" концепции объяснения физической сущности понятия "время". Это означает, что автор утверждает, что никакого "времени", как самостоятельной физической сущности НЕТ. А чему-же тогда соответствует это понятие? Ответ прост, очевиден и совсем не нов. Одним из первых более-менее внятный ответ дал еще Тит Лукреций (99 - 55 гг. до н.э.) :
Также и времени НЕТ самого по себе, но предметы
Сами ведут к ощущенью того, что в веках совершалось...
И неизбежно признать, что никем ощущаться не может
Время само по себе, вне ДВИЖЕНИЯ тел и покоя.
Достаточно внятный ответ дал Авиценна (Ибн Сина) (990 - 1037 гг. н.э.).
Пространство, время и ДВИЖЕНИЕ - неразделимы... С той или иной степенью внятности на него отвечали Лаплас, Декарт и Мах.
Из наших современников наиболее убедительные формулировки я обнаружил у профессора философии Лолаева Т.П. :
http://www.chronos.msu.ru/RREPORTS/lolayev_prostranstv-vrem_structura.htm
Остаётся только гадать, почему, при всей очевидности ответа, - до сих пор господствуют те или иные "мистические" варианты определения физической сущности "времени". Не-тривиальное объяснение этого "феномена" скорее всего в том, что ВСЕ макро-процессы базируются (состоят из) ОДИНАКОВЫХ микро-процессов, темп которых УСРЕДНЯЕТСЯ по огромному числу "экземпляров". И в этом смысле подсознательно полагают, что у всех макро-процессов ОДИН "источник" (базис, эталон, мера) "темпа". Вот почему люди обычно склонны считать "время" - "глобальным" и почти никогда НЕ идентифицируют его с конкретными локальными процессами.
Даже те, кто обычно соглашается, что "время" это "что-то связанное с изменениями" - очень часто не могут сделать последний шаг и СОВСЕМ отказаться от "времени" как физической сущности. "Всеобщность взаимодействий" и "единая структурность" дают подсознательное ощущение, что есть что-то "заставляющее всё это синхронно изменяться".
Я даже не могу настаивать, что Минковский со своим единственным универсальным "проявляющим процессом" был не прав. Если где-то там "на дне колодца структурности" лежит ОДИН И ТОТ-ЖЕ БАЗОВЫЙ ПРОЦЕСС, участвующий ВО ВСЕХ процессах ВСЕХ элементарных частиц и ВСЕГДА идущий С ОДНОЙ И ТОЙ-ЖЕ СКОРОСТЬЮ - то тогда Минковский "может спать спокойно" (извините за кощунство). Т.е. это означало-бы, что "абсолютное время" - "как-бы есть".
К счастью, такой "немыслимой неизменностью" ни один реальный процесс скорее всего НЕ обладает. Атомные часы подвержены влиянию гравитации и скорости перемещения - что уж говорить про другие "эталоны" (ну, разьве что, про какие-нибудь "планкионные часы" :O)
Во втором разделе я попытаюсь как-то объяснить причины, по которым эта проблема обычно "затуманивается" (смотрите абзац о подходе Минковского). Видимо причина ещё и в нечётком разграничении математической МОДЕЛИ и соответствующей ей РЕАЛЬНОСТИ, в представлении что "время" математических моделей это "и есть реальное время", - а отсюда и попытки "изменить знак времени на противоположный" и тому подобные попытки "пожить внутри математической модели". Если говорить о соотношении математической модели и реальности, то нужно обязательно упомянуть и о проблеме "локального последовательно-процедурного подхода" для реализации корректных моделей. Пожалуй первым эту проблему явно сформулировал Стивен Вольфрам ("реальность напоминает совокупность клеточных автоматов с одинаковой программой и ограниченных только связями с ближайшими 3-мя клетками, дальнодействие запрещено.") - об этом тоже во 2-м разделе. Там же приводятся некоторые соображения Карло Ровелли о "порождении пространства-времени само(взаимо)действующими процессами квантования гравитационного поля". Хорошо уже то, что этот известный физик уже НЕ настаивает, что кривое пространство-время существует "само по себе" - а "локально-порождается" ПРОЦЕССАМИ, происходящими при квантовании гравитации.
Есть ещё самостоятельная проблема "времени" как "движителя изменений". В самом деле, если "времени как движителя изменений" нет - то что тогда "заставляет всё это изменяться"? На сегодняшний день автор в качестве единственного серьёзного "кандидата в движители" видит только ОБОБЩЁННУЮ ИНЕРЦИЮ. Не только механическую. Просто пока нет общепринятого термина, обозначающего "стремление к сохранению текущего состояния" по ВСЕМ параметрам взаимодействий (этими взаимодействиями и обусловленное). В теории систем такое поведение называют "мерой устойчивости системы к внешним возмущениям". Любой "микро-объект" тоже является "системой", в которой есть внутренние обратные связи ("само-действие") и внешние обратные связи (взаимодействия) - и в этом смысле для него тоже существует некая "мера устойчивости". Находясь практически постоянно в "переходном процессе", микро-объекты "стремятся" перейти в наиболее устойчивое состояние в данных условиях само-и-взаимо-действий. То есть "внутренний движитель" - это "естественный" ПЕРЕХОДНЫЙ ПРОЦЕСС в любой системе, идущий потому что система обладает "инерцией возврата к устойчивому состоянию" (обратите внимание что здесь речь не о механической инерции, а как раз об "обобщённой инерции"). Завершение ВСЕХ переходных процессов и будет "термодинамической смертью" вселенной. Но физики обычно теорию систем не вспоминают и количественную характеристику того-же "всеобщего переходного процесса" формулируют как принцип "наименьшего действия" (Гамильтону было простительно - в его времена "теории систем" не было). Это вариационный (интегральный) принцип, утверждающий, что среди всех возможных вариантов протекания процесса (на отрезке между любыми двумя состояниями) природа выбирает такой, для которого "интеграл действия" будет минимальным. Размерность "действия" = [Энергия]x[время] это площадь под кривой графика избыточной кинетической энергии. То есть из состояния с большей избыточной кинетической энергией система возвращается в устойчивое состояние более "быстрым темпом" (кривая круче идёт вниз), чем из состояния с небольшой избыточной кинетической энергией - так, что площади обоих кривых одинаковые. При этом переходный процесс может быть как ассимптотическим, так и колебательным - площадь берётся по абсолютной величине. Поскольку всей структуры исследуемой системы гамильтониан "не знает", то он минимизирует интеграл по времени от некоего Лиагранжиана ("свободная энергия", избыток кинетической энергии над потенциальной). Причём время "не варьируется", что можно понимать как рассмотрение "между двумя фиксированными состояниями системы". Разумеется этот принцип (Гамильтона) в каком-то смысле "шире" чем понятие "мера устойчивости системы в переходном процессе", но для меня второе "более конструктивно", так как предполагает, что есть СИСТЕМА, обладающая определённой СТРУКТУРОЙ, внутренними ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ и известными ВНЕШНИМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ. И тогда все характеристики переходных процессов "естественным образом" выводятся из этих характеристик системы. Никакой мистики. А главное не нужно пытаться определить характеристики системы по графику ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА. В теории систем уже давно применяют более удобные методы - спектральную характеристику (Фурье-отображение графика переходного процесса на единичный скачок) или отображение Лапласа (в более сложных случаях).
Поскольку в современной физике поиски Лагранжианов для различных микро-систем являются "чашей Грааля" - автор собирается посвятить этому отдельную статью. А здесь мы ограничимся "наглой" констатацией, что рассмотрение с точки зрения "показателей устойчивости системы" практически эквивалентно "Эрлангенской программе". А иногда и более результативно...
Философские категории в математических уравнениях "обычно не используют" - поэтому надо пытаться найти новые (или пере-осмыслить старые) "математические формализмы", в которых ЯВНО использован "принцип локально-процедурной причинности" (Вольфрама) и принцип независимого влияния локальных базисных процессов на скорость не-взаимодействующих "надстроек" (для краткости "принцип локального времени") . Кроме самого Стивена Вольфрама, в явном виде корректный "формализм" автору обнаружить почти не удалось (может кто-то подскажет ссылки на работы(?)). Попытки нащупать новые математические формализмы или, хотя-бы дать физическую интерпретацию существующим - собраны в главе 3.