А.І. Сомсіков
"Час - це одне з понять, яке визначити неможливо"
Р. Фейнман
Порівняти між собою два рухи, значить визначити координати одного руху, відповідні заданими координатами іншого руху.
Припустимо, що таке взаємна відповідність координат у вигляді таблиці або формули може бути встановлено дослідним шляхом для будь-якої пари цікавлять нас рухів.
Нас можуть цікавити безліч пар і, крім того, безліч комбінацій різних пар.
Іншими словами знадобиться визначити безліч різних відповідностей, виконавши безліч різних дослідів.
І все ж, скільки б ми не порівнювали між собою різних рухів, порівняння довільної, наперед заданої пари рухів не може бути виконано без звернення до досвіду, якщо тільки кожне з цих рухів не порівнювати попередньо з одним і тим же рухом.
Навпаки, якщо всі рухи порівнювати кожного разу з одним і тим же рухом, то після такого порівняння будь-яку пару досліджуваних рухів можна порівняти між собою вже без звернення до досвіду.
Більше того, будь-яке цікавить нас рух достатньо єдиний раз дослідити дослідним шляхом для того, щоб його можна було порівняти з будь-яким іншим досліджуваним рухом вже без звернення до досвіду, якщо тільки порівнювати всі рухи кожного разу з одним і тим же рухом.
У цьому і полягає необхідність і причина виділення серед всіляких рухів одного еталонного, яке і називається часом.
Отже, часом називається еталонне рух ЕД, з яким порівнюються всі інші рухи.
Саме ЕД, за визначенням, вже ні з чим більше не порівнюється (навпроти, з ним все порівнюється).
Тому до нього не застосовне поняття "рівномірності" або "нерівномірності" руху.
Так звана "рівномірність ходу часу" означає лише те, що саме ЕД розбивається на рівні частини, інші ж рухи виявляються рівномірними або нерівномірними, залежно від того, пропорційні або не пропорційні їх частини частинам ЕД.
Властивості ЕД
Не всяке рух може служити в якості еталонного, а лише має певні властивості.
За визначенням, ЕД має бути одним і тим же (однаковим) для всіх досліджуваних рухів.
З необхідністю це означає, що виділяється ЕД не повинно залежати від досліджуваних рухів, іншими словами будь-які зміни в досліджуваних рухах не повинні змінювати саме ЕД.
В іншому випадку кожний новий рух буде по-своєму впливати на ЕД. І тому порівняння між собою різних рухів після порівняння їх з таким ЕД без звернення до досвіду виявиться неможливим.
Отже, не всяке рух може служити як ЕД, але тільки не залежне від розглянутих рухів (умова незалежності ЕД).
Хоча ми і називаємо функцію S = f (t) "залежністю", це треба розуміти умовно, лише як взаємна відповідність.
Незалежність досягається ізольованістю ЕД від силового впливу з боку інших рухів.
Необхідною властивістю ЕД є також його непрериваемость або нескінченна тривалість, іменована вічним рухом. Цим забезпечується його постійна готовність для виконання порівняння з будь-яким цікавлять нас рухом.
За визначенням, зазначеними властивостями володіє інерційний рух ВД.
У статті [1] показано, що ВД є круговим, вічних і просторово обмеженим.
Вибір ЕД
Цим пояснюється причина, по якій в якості ЕД використовуються кругові рухи. Просторовий масштаб кругового ЕД може бути різним - від макро до мікросвіту.
Природними круговими ЕД в земних умовах є - добове земне обертання, місячне рух Місяця і річний рух Землі. Використання цих рухів в якості ЕД пояснюється не тільки тим, що при цьому вирішується проблема доступності таких ЕД (оскільки таким еталоном відразу всі володіють), але також і тим, що всякий рух нас самих або доступних нам об'єктів ніяк не відбивається на переміщеннях подібних тіл ( умова незалежності ЕД).
Надмалі внутріатомні руху в звичайних умовах також задовольняють умові незалежності.
Круговий рух може розглядатися як лінійне або кутове, спрямоване з центру руху на зовнішній репер, не пов'язаний з цим рухом.
Кутовими є, наприклад, кругові рухи стрілок годинника, що мають декількох зовнішніх реперів, що утворюють циферблат.
В якості зовнішніх реперів добового земного обертання можуть служити Сонце, Місяць і зірки.
Умови спостереження таких природних реперів не ідеальні. Воно ведеться не з центру, а з точки земної поверхні, зміщеною щодо нього на відстань земного радіуса.
За досягнутої похибки ці репери не рівноцінні. Місяць протягом добового обертання має власне кутовий рух на 1 / 29 частину добового циклу, що відповідає 12.4о або 49.6 тимчасовим хвилинах. Такий буде похибка одного вимірювання добового циклу з допомогою місячного репера, причому вона безперервно накопичується. Точніше є використання сонячного або зоряного репера, який теж зміщується протягом добового циклу, але на величину, що не перевищує 1 / 365 цього циклу. У кутовій мірі це відповідає приблизно 1о або 1 / 15 години або 4 тимчасовим хвилинах. Ця похибка звичайно теж накопичується. Недоліком сонячного репера є його надмірна яскравість, потребує застосування послаблюють фільтрів. Однак у найпростішому варіанті закопчених стекол вони були доступні вже в епоху середньовіччя. Зоряний репер доступний прямому спостереженню, маючи до того ж точкові розміри, що підвищують точність наведення. Проте його добове зсув той же, що й у сонячного репера, оскільки викликається тим же самим рухом Землі відносно Сонця. Тому похибка вимірювання добового циклу за допомогою зоряного репера, теж складає приблизно 4 тимчасові хвилини і теж накопичується, вимагаючи постійного використання поправок.
Імітатори ЕД
Відкриттям нового часу, пов'язаних з ім'ям Галілея, є можливість використання як імітаторів ЕД коливальних рухів замість обертальних. Масштаб коливальних рухів може бути порівнянним з масштабами людини, тобто є проміжним між великими космічними і малими внутріатомної рухами.
Коливальні рухи не є інерційними. У них відбувається незбалансоване силову взаємодію переміщаються частин, що утворюють енергосистему ЕС в стані коливального енергообміну ЕО. Сама коливальна ЕС як ціле може бути ізольованою від інших тіл і рухів, а її коливальний ЕО - незалежним від зовнішніх рухів, тобто цілком внутрішнім. Що означає необмежене (нескінченне) збереження процесу внутрішнього коливального ЕО, здійснюваного між частинами ЕС.
Практично ізольованість не є ідеальною, а коливальні рухи - незатухающими. Можна проте використовувати можливість відновлення зменшуваного енергозапаси ЕЗ.
Порушення ізольованості може контролюватися щодо зменшення амплітуди коливання (загасання) з відновленням вихідного її значення з допомогою компенсуючого періодичного зовнішнього силового впливу. Ця компенсація не є нескінченною, але може бути цілком достатньою для практичних цілей.
Можливі й інші (не коливальні) імітатори ЕД типу витратомірів (наприклад, пісочний годинник), що є похідними щодо коливальних або обертальних і градуйованих за допомогою їх.
Зіставлення обертального і коливального рухів.
Можливість використання коливальних рухів КД як імітаторів обертальних ВД легко пояснюється тим, що саме ВД представимо як різновид КД.
Дійсно, ВД математично виражається двома прямолінійними взаємно перпендикулярними КД, з фазовим зсувом на чверть періоду:
x = R sin t,
y = R cos t,
де х, у - декартівського координати КД,
R - амплітуда КД, рівна радіусу ВД,
- параметр КД, рівний кутовий частоті ВД.
У зазначеній формі запису ВД відповідає КД за двома координатним осям з внутрішнім коливальним ЕО.
Оскільки далі:
Fx = max = mR 2 sin t = m 2x,
Fy = may = mR 2 cos t = m 2y,
звідси випливає, що закон всесвітнього тяжіння насправді є законом пружності Гука. Ньютонівська ж формулювання визначає всього лише масштаб амплітуди mR 2 КД.
Чим пояснюється частково нелюбов Ньютона навіть до портретів Гука.
Умова ізольованості ЕД
Частота розглянутого кругового руху визначається числом його циклів відповідним одному циклу в зіставлюваних ЕД.
Частота визначається співвідношенням просторового масштабу зіставляються рухів. Незалежність ЕД визначається відмінністю від одиниці частот всіх інших зіставляються з ним рухів. Близькості або рівності одиниці частоти кругового руху, зіставляється з ЕД, відповідає умова резонансу.
Це супроводжується порушенням ізольованості ЕД з виникненням взаємодії з зіставляються рухом.
Взаємодія може бути оборотним коливальним ЕО між двома ЕС, що утворюють кругові рухи, або незворотнім, супроводжуваним енергетичними переходами обох ЕС з одного вихідного стану в інший. При цьому в одній ЕС внутрішній ЕЗ і радіус кругового руху зростають, а частота внутрішнього ЕО - знижується, в іншій же навпаки внутрішній ЕЗ і радіус кругового руху зменшуються, а частота внутрішнього ЕО - зростає. Внаслідок цього вихідне рівність частот і просторових масштабів обох взаємодіючих ЕС порушується і взаємодія між ними припиняється.
Внаслідок виникає зміни власної частоти резонансну взаємодію з ЕД неприпустимо. При цьому однак ніякий рух прийняте в якості ЕД не може бути гарантована від можливого існування іншого руху такі ж габарити і частоти, автоматично означає можливість резонансної взаємодії між ними. Тому необхідна ізольованість будь-якого руху, прийнятого за еталонне, завжди є не абсолютною, а відносною. Внаслідок цього природно мати не одне ЕД, а певний їх набір, що розрізняються за габаритами і частоті. Цим досягається можливість використання одного з них, найбільш оптимального в даних умовах згідно з вимогою ізольованості. Крім того можливе також використання незалежних не резонують рухів, приклад яких дає пристрій, заснований на закінчення струменів (пісочний годинник). Звичайно, такі пристрої повинні бути попередньо прокалибровать по ЕД.
Інший приклад дає ЕД атомарних розмірів.
Її ізольованість визначається несопоставимостью атомарного просторового масштабу з масштабами людини.
Ця ізольованість теж не є абсолютною. Наявність інших рухів порівнянного з застосовуваним масштабу порушує умова ізольованості. Для птолемевского або коперниковской рухів це можуть бути інші рухи космічного масштабу. Точно так само атомарні руху може обурювати умова внутріатомної ізольованості обраного ЕД.
У загальному вигляді ізольованість забезпечується несопоставимостью розглянутих масштабів. Для людини космічний масштаб - занадто великий, атомарний ж занадто малий, тому обидва вони застосовні в якості незалежних ЕД, у відсутність взаємодії з іншими рухами порівнянного з ними масштабу.
Не ізольовані ЕД
Суворо ізольованій ЕС відповідає незгасаючі КД.
Практично застосовні і не строго ізольовані системи, представлені слабозатухающімі рухами. Рухи можуть бути круговими або коливальними, в умовах не суворої ізольованості від інших спостережуваних рухів. Часткове порушення ізольованості, супроводжуване загасанням внутрішніх коливань, технічно компенсується періодичним її підтримкою ззовні коливальної системи. Але це вже питання технічне, а не принципове.
Теоретично внутрішні коливання мислимі нескінченними, практично ж - всього лише достатніми для необхідних спостережень.
Отже, ми знаємо, що таке час і які його властивості.
Необхідні вибачення
Виділена в епіграф цитата Р. Фейнмана повністю має наступний вигляд:
"Розберемо спочатку, що ми розуміємо під словом час. Що ж це таке? Непогано було б знайти відповідне визначення поняття "час". У тлумачному словнику Вебстера, наприклад, "час" визначається як "період", а сам "період" - як "час". Однак користі від такого визначення мало. Але і у визначенні "час - це те, що змінюється, коли більше нічого не змінюється" не більше сенсу. Бути може, слід визнати той факт, що час - це одне з понять, яке визначити неможливо, і просто сказати, що це щось відоме нам: це те, що відокремлює два послідовних події!
Справа, однак, не в тому, щоб дати визначення поняття "час", а в тому, як його виміряти "[2].
Багатозначне свідоцтво. Попросту означає, що фізики не знають, що таке часом. І відповідно, які його можливі або неможливі властивості. Чи може воно, приміром, подовжуватися або скорочуватися або рухатися назад (об'єктивно, тобто незалежно від сприйняття). Про що написано гори псевдонаукової літератури. Варто оцінити картину фахівця, гортає тлумачний словник в пошуках визначення основного поняття своєї науки. Шукати його у філологів? І не знайшовши постулювати неможливість визначення? Смілива заява.
Теоретично звичайно ясно, що визначення виду: А, яке виражається через В, у свою чергу виражається через С, і т.д. призводить в кінці кінців або до дурної нескінченності, або до вираження останнього елемента такого ланцюжка через будь-який попередній, відповідному логічному колі, або нарешті до примусового вольовому обриву ланцюжка визначень, останній член якої виявляється позбавленим визначення.
Щоб уникнути спричиненої цим природної стурбованості цей останній елемент, який не має визначення, вважається "зовсім простим", як би не вимагає визначень і внаслідок чого приймається як першого в зазначеному ланцюжку визначень. Таких перевернутих ланцюжків може бути не одна, а багато, що відносяться до різних областей знання, представленим різними науками.
Всі вони починаються "невизначені" поняттями, що відносяться нібито до філософії, - мова, час, число, математичне дію, маса і сила.
Ось тільки чи дійсно вони настільки прості, щоб вважатися первинними? І як це поєднати з тим, що час, що є саме одним з таких понять, вважається навпаки надмірно складним для розуміння і вимагає постійного вивчення?
Ці поняття або не мають визначень, що вважаються вже зайвими, або навпаки мають їх у надлишку, теж свідчить про все ще не досягнутою ясності.
Відсутність визначень може замінюватися надмірністю коментарів (див., наприклад, [3]).
Анітрохи, однак, не наближають розуміння.
І це після століття міркувань на тему "Ейнштейн глибоко проаналізував природу часу". Ну і які ж результати такого аналізу?
Все це означає, що дана проблематика повинна, мабуть, вважатися досить важким. Але головною є інша трудність. Обумовлена сприйняттям (і прийняттям) можливого її рішення.
Хто може зрадіти повідомленням, що проблема, імовірно розрахована на покоління, виявляється розв'язуваної, причому чи не двома словами?
Але що поробиш, якщо розглянуті поняття дійсно відносяться до розряду вихідних або первинних. Навіть не будучи найпростішими за змістом, вони, за визначенням, не можуть бути і дуже складними, у всякому разі недоступними для розуміння. Адже це ж ми їх вигадали і ввели, чи нам не пояснити сенс власних дій.
Сім повідомляється закриття тематики часу як наукової чи філософської проблеми. Її більше не існує.
Список літератури
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8444.html.
Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сендс "Фейнмановские лекції з фізики", вид. "Світ" Москва, 1965, вип.1, с. 86.
http://www.chronos.msu.ru/.