Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Косарєв Олександр Володимирович, інженер-теплоенергетик

Введення

Проблема часу викликала інтерес з глибокої давнини. У всякому випадку з античних часів по сьогоднішній день дослідники практично всіх напрямків приділяли поняття часу найпильнішу увагу.

Пригожин І. у [Л-16] пише: "Чи можна якимось чином встановити зв'язок між настільки різними розуміннями часу - часом як рухом в динаміці, часом, пов'язаних з необоротністю, в термодинаміці, часом як історією в біології і соціології?" В [Л-15] Пригожин І., Стенгерс І. зазначають: "Час - фундаментальне вимір нашого буття. ... У тому вигляді як воно входить у фундаментальні закони фізики від класичної динаміки до теорії відносності й квантової фізики, час не містить в собі відмінності між минулим і майбутнім! Для багатьох фізиків нині це питання віри: до тих пір і оскільки мова йде про фундаментальному рівні опису, стріли часу не існує. Тим не менш у всіх явищах, з якими нам доводиться мати справу, чи то явища з області макроскопічної фізики, хімії, біології, геології, гуманітарних наук, майбутнє і минуле відіграють різні ролі. Існування стріли часу тут очевидно. Яким чином може виникнути стріла часу з фундаментальної концептуальної схеми фізики? Яким чином вона може виникнути з симетричного за часом світу? Чи, може, сприймається нами час не більше ніж ілюзія? Ці питання призводять до парадоксу часу - центральної теми нашої книги. "

Як вважає автор цієї статті ні якого парадоксу тут немає, а є змішання понять проміжок часу, який використовується динамікою і момент часу, використовуваний еволюційними теоріями. Час в динаміці процесів і в еволюції подій - зовсім різні поняття. Саме поєднання разом цих різних понять і дає нам стрілу часу або числову вісь часу.

У статті: "Стріла часу і незворотність, виникнення хаосу з порядку і порядку з хаосу як наслідок фундаментального детермінізму", розміщеної за адресою http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5117.html зроблена спроба відповісти на поставлені вище питання. Була запропонована трактування часу як інтелектуальної категорії, введеної людиною для кількісного опису швидкості зміни протікають в природі процесів, тобто швидкості зміни різних величин, що характеризують перебіг процесу. В якості міри часу розглядалася швидкість рівномірного періодичного процесу, прийнята в якості еталона. Тоді проміжок часу визначався як кратна швидкостей досліджуваного процесу і еталонного процесу. При такому трактуванні протягом часу без відносно протікають в природі процесів не має сенсу, тому що незрозуміло, що ж тече. Втрачає сенс саме поняття абсолютного часу. Часу в природі як такого, як деякої субстанції не існує, є тільки процеси та їх швидкості, потоки енергії та їх перетворююча потужність (див. [Л-3 і 6]). Саме сукупність потоків кінетичної енергії і сил, як градієнтів потенційної енергії, визначають перебіг процесів і настання подій. А дисипація потоків кінетичної енергії через ефект виродження результуючого імпульсу, призводить до незворотності процесів у макросередовищі (багаточасткових середовищі) і як наслідок до незворотності подій, що трактується як необоротність часу, як стріла часу. Залишаючись на тих же принципових позиціях, спробую усунути логічну похибка, допущену при викладі матеріалу в першій статті, на яку мені вказав один з опонентів.

Час в динаміці процесів

Основне завдання динаміки, що диктується її основним законом, полягає в описі руху маси під дією сили. Рух характеризується, в числі іншого, швидкістю руху і саме для визначення величини швидкості і введено поняття часу (проміжку часу) в динаміці. А ось саме поняття часу (проміжку часу) в динаміці виникає з порівняння швидкостей різних, не залежних один від одного, процесів. Суть логічної похибки в тому, що я визначав час через співвідношення швидкостей різних процесів, а швидкості для свого визначення у свою чергу вимагають вимірювання часу і відповідно його попереднього визначення. У продовження своїх думок опонент додав, що час у фізиці сприймається інтуїтивно. З останнім не можна погодитися з принципових положень. Інтуїція - один з методів пізнання, вона допомагає передбачити, осмислити явище, але обгрунтовуватися фізика може лише спостереженнями за навколишнім світом, спостереженням за свідомо поставленими експериментами, виробленими при цьому вимірами. Як пише автор [Л-18]: ... "фізика, як, втім, будь-яка інша наука, грунтується на спостереженнях. Можна навіть сказати, що розвиток фізичних наук до їх сучасного рівня у величезній мірі залежало від фактів, заснованих на кількісних спостереженнях. Тільки за допомогою кількісних спостережень можна отримати кількісні співвідношення - серце сучасної фізики ". Будь-які найбільш привабливі і з часом плідні ідеї вимагають величезної праці і часу по логічному обгрунтуванню і практичної перевірки. Тільки після цього ідея стає теорією. Навіть сама логіка є не що інше, як результат спостережень і досвіду. Теорія це акумулятор фактів. І чим більше фактів охоплює, пояснює, передбачає теорія, тим на більшу спільність і значимість вона претендує. Саме на таких підходах повинно бути введено поняття часу, яке багатьма сприймається на інтуїтивному, чуттєвому рівні.

"У широкому сенсі слова рух матерії є всяке зміна її". [Л-17]. Саме для кількісного визначення швидкості руху (зміни), тобто визначення швидкості руху (зміни) і введено поняття часу. "Як і будь-яка фізична величина, час кількісно характеризується деякими числами. Завдання перш за все полягає в тому, щоб з'ясувати, за допомогою яких принципових вимірювальних операцій ці числа можуть бути отримані. Тим самим встановлюється і точний сенс самих цих чисел ". [Л-17].

Тепер усунемо логічну похибка, допущену при трактуванні часу як величини кратної швидкостям процесів. Перш за все, відзначимо, що швидкість будь-якого процесу є кількісна величина швидкості руху (зміни) цього процесу. Це величина, що піддається виміру і виражена деяким числом. Будемо спостерігати за процесами руху двох автомобілів з пункту А в пункт Б. Автомобілі починають рух одночасно і рухаються паралельними курсами. У нас немає мірної лінійки, немає годин, і ми не маємо уявлення про час. Що ми можемо з'ясувати, спостерігаючи процеси руху автомобілів у таких умовах? По-перше, ми можемо визначити, що один автомобіль рухається швидше за інше або автомобілі рухаються з однаковою швидкістю. Спостерігаючи весь процес руху, ми можемо сказати, що тривалість руху одного автомобіля з пункту А в пункт Б більше ніж іншого або тривалість процесів руху автомобілів однакова. По-друге, ми зауважимо, що швидкість процесу та його тривалість знаходяться у зворотній залежності.

Швидкість процесу = 1/длітельность процесу (1)

Якщо ми будемо спостерігати періодичні процеси, скажімо за хитанням двох маятників або за обертанням двох дзиг, то прийдемо до таких же висновків. Для періодичних процесів в теорії коливань залежність (1) приводиться у вигляді: Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій . Частота (швидкість) коливань обернено пропорційна періоду (тривалості) коливання.

З (1) видно, що швидкість процесу та його тривалість - величини взаємозалежні, значення однієї величини однозначно визначає значення іншої. Однак при заданих фізичних умовах, що викликають процес, швидкість процесу визначає його тривалість, а не навпаки. Швидкість первинна, а тривалість вторинна. Поняття тієї чи іншої тривалості (проміжку часу в кількісній формі) виникає з співвідношення швидкість (швидкостей в кількісній формі), що спостерігаються. Ось що я маю на увазі, коли говорю про час як величиною кратною швидкостям процесів.

В якості вимірювання проміжку часу, тобто подання тривалості (або однозначно визначається з неї швидкості процесу) числом приймається періодичний процес. "Один із способів виміряти час - це використовувати щось регулярно повторюване, щось періодичне". [Л-18]. "Під годинами розуміють будь-яке тіло або систему тіл, у яких вчиняється періодичний процес, службовець для виміру часу". [Л-17]. "Відлік часу пов'язаний з періодичними процесами". [Л-19]. Першим це відзначив ще Аристотель. Чому саме періодичний процес? Та з тієї простої причини, що періодичний процес піддається рахунку. Для того щоб виміряти будь-яку величину (представити її числом) необхідно ввести міру цієї величини: метр для довжини, кілограм для маси і т.д. В якості міри тривалості (проміжку часу) вводиться тривалість одного періоду будь-якого періодичного процесу прийнятого за еталон порівняння, за одиницю тривалості (а отже, і за одиницю швидкості згідно (1)). Тепер для вимірювання тривалості будь-якого процесу, що вивчається і подання цієї тривалості (проміжку часу) числом необхідно порахувати кількість періодів паралельно протікає еталонного періодичного процесу. Причому до якості еталонного можна приймати будь-який періодичний процес. Це не принципово. Інша справа, що для більшої точності вимірів необхідний по можливості більш рівномірне періодичний процес і з можливо меншою тривалістю періоду (можливо більшою швидкістю), з можливо меншою ціною поділки. Ця умова зменшує похибки вимірів при варіаціях швидкості.

Знову розглянемо процес руху автомобіля з пункту А в пункт Б. Нехай тепер у нас є мірна лінійка - одиниця довжини і еталонний періодичний процес (години, наприклад маятник) - одиниця тривалості. У процесі руху автомобіля будемо виробляти процес виміру пройденого шляху за допомогою мірної лінійки і тривалість руху, підраховуючи кількість періодів паралельно поточного періодичного процесу. Отримаємо: Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подійСтріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подійСтріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій (2); Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій (3); де: Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій - Пройдена відстань з пункту А в пункт Б, яка дорівнює кількості Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій мірних лінійок; Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій - Тривалість (проміжок часу) процесу руху автомобіля (процесу виміру мірною лінійкою) дорівнює числу Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій періодів (одиниць тривалості) паралельно поточного еталонного процесу.

Тепер щоб визначити чисельну величину швидкості процесу руху (швидкості процесу виміру відстані) необхідно відповідно до (1) змінюється в процесі виміру величину розділити на тривалість цього процесу. Розділивши (2) на (3), отримаємо чисельне значення швидкості процесу руху автомобіля, його швидкість. Тим самим ми порівнюємо швидкість даного нас процесу (процесу виміру відстані, процесу зміни відстані) з швидкістю еталонного процесу. Так як ми прийняли тривалість еталонного процесу за одиницю, то згідно (1) і швидкість цього процесу приймається за одиницю. Коли ми ділимо (2) на (3), то отримуємо чисельне співвідношення швидкості процесу виміру довжини і швидкості еталонного процесу. Так з взаємозв'язку (1) між швидкістю і тривалістю процесу і випливає поняття чисельного значення швидкості процесу або швидкості процесу. Співвідношення швидкості різних процесів (або їх швидкостей, чисельних значень) відповідає зворотному співвідношенню тривалостей цих процесів. Але тривалості процесів набагато легше вимірювати, порівнюючи їх з тривалістю еталонного процесу, в той час як універсальних способів виміру швидкості всього різноманіття процесів немає. З цієї причини і введено поняття проміжку часу в динаміці. В основі поняття проміжку часу лежить поняття одиниці часу, відповідне тривалості еталонного процесу.

Проробивши ті ж операції з іншим рухомим автомобілем, ми можемо визначити чисельну величину його швидкості руху. І якщо ми спостерігали за обома процесами не одночасно, ми, тим не менше, можемо порівнювати їх швидкість (швидкості). Поняття часу в динаміці виникло з оцінки співвідношень швидкості різних процесів. Якщо швидкості процесів однакові (граничний релятивістський випадок) або швидкості дорівнюють нулю (процеси в класичній термодинаміці), то поняття часу стає не затребуваним. Час в динаміці викликано необхідністю оцінювати швидкість змін. Швидкість процесу обчислюють побічно, згідно (1), за його тривалості. Тривалість же піддається виміру через порівняння з тривалістю еталонного періодичного процесу. З точки зору динаміки не можна говорити, що рух відбувається у просторі і в часі. У просторі можливо, а ось час саме слідство руху (зміни), причому щодо руху (зміни) еталонного (вибраного довільно) процесу. У силу довільності вибору еталонного процесу безглуздо говорити про абсолютний світовий часу. Навіщо потрібні якісь світові годинник, якщо ми оцінюємо процеси тут і зараз. Зрозуміло, що процеси в космології вимагають відповідних підходів і масштабів, але навіщо вони потрібні при оцінці процесів кипіння у чайнику. З усього безлічі періодичних процесів деякі можуть претендувати на більшу універсальність, наприклад, так звані атомний годинник. Але з цього не випливає абсолютність часу, його самостійна сутність. У цьому сенсі час в динаміці процесів дійсно "ілюзія".

ЧАС В ЕВОЛЮЦІЇ ПОДІЙ

І вже зовсім не допустимо вкладати єдиний сенс у поняття часу як динамічної категорії і в поняття часу як еволюційної категорії. Час в динаміці виникло з спостереження та оцінки швидкості різних процесів. Час в еволюції це просто подієвий ряд, який виникає з спостереження за навколишнім світом. Це те, що було, відбувається зараз або буде відбуватися виходячи з нашого досвіду і спостережень. Ці дві категорії об'єднує в єдину тимчасову вісь те, що події настають в результаті протікання процесів. А незворотність подій, і стало бути незворотність еволюційного часу пов'язана з необоротністю динамічних процесів у багаточасткових середовищах, яким є оточуючий нас світ.

Еволюція вивчає події чи інакше видозміни, метаморфози, біфуркації, тобто якісь різкі якісні зміни спостерігається системи, об'єкта і послідовність цих подій. Спостерігаючи за подіями, ми можемо лише сказати про те яка подія сталася раніше, а яке пізніше або вони відбулися одночасно. Причому незалежно то того чи пов'язані події між собою будь-якої причинно слідчої залежністю чи ні. З простого спостереження за послідовністю подій виникають поняття минулого, сьогодення і майбутнього, виникає напрям подій. Ми можемо говорити про послідовність моментів виникнення цих подій. Але всі ці поняття самі по собі не мають ніякого відношення до поняття проміжку часу, яким користується динаміка. Причому на відміну від динаміки процесів, де в якості реальності виступають швидкості процесів, а проміжок часу це "ілюзія" відбиває співвідношення реальних швидкостей, в еволюції подій їх послідовність і момент настання сама, що ні на є реальність. Об'єднання таких різних понять як проміжок часу в динаміку процесів і моментів часу в еволюції подій в єдину числову вісь часу можливо з тієї причини, що події настають в результаті протікання фізичних процесів. Нехай маємо спостережувану послідовність подій. Між подіями протікають процеси, які породжують ці події. Заміряючи швидкості перебігу процесів за швидкістю еталонного процесу, отримуємо проміжки часу між окремими подіями в послідовності. Тепер залишилося вибрати за початок відліку яка-небудь подія (створення світу, народження Христа або заснування Риму) і числова вісь часу готова.

Далі відбувається абстрагування від конкретної послідовності подій і моменти часу на числовій осі виходять як числа, підсумовуючі послідовність проміжків часу еталонного хронометра. А моменти часу конкретних реальних подій прив'язують до отриманої абстрактної числової осі часу і тоді ми отримуємо дати.

Таким чином рівномірний періодичний процес лежить в основі поняття часу. Без нього навіть еволюційна послідовність подій (якщо тільки вона сама не рівномірна як верстові стовпи) не дозволить визначити час (дати) як аналітичне поняття. Саме по відношенню до швидкості (тривалості) еталонного рівномірного періодичного процесу і визначаються швидкості всіх інших процесів. Якщо немає такого еталонного процесу або швидкості процесів рівні, або при описі процесів не враховують їх швидкості, то в такій ситуації параметр часу втрачає свою необхідність. Наочними прикладами є класична рівноважна термодинаміка і перетворення Лоренца. У рівноважної термодинаміки швидкості оборотних процесів приймаються нескінченно повільними, тобто з точки зору чисельного аналізу рівними нулю. А якщо дорівнюють нулю швидкості процесів, то і немає потреби в часі як такому. Перетворення Лоренца спеціально сконструйовані для того, щоб не допустити швидкості великі швидкості світла. Звідси та сама ситуація, при наближенні швидкості до швидкості світла і відповідно вирівнюванні швидкостей час зупиняється.

Час як і число - це інтелектуальна категорія, що служить для кількісного опису навколишнього світу і не більше того. Процеси і події для свого протікання і здійснення не потребують часу як такому. Їм все одно буде де-небудь гойдатися маятник чи ні. Усе визначається співвідношенням сил і енергій. Час необхідно людині для аналізу кількісних співвідношень між цими величинами, для аналізу та оцінки процесів і подій, реально протікають в природі. Час - категорія, введена людиною для пізнання дійсності. Об'єктивність часу визначається не секундами і століттями (тобто проміжками часу) і не датами (тобто моментами часу), а швидкостями процесів і фактами подій, що не залежать від суб'єкта. Час - інтелектуальне тотожність швидкостям процесів і фактами подій.

Формування стріли часу

Тепер потрібно відповісти на найголовніше і інтригуюче питання, що стосується часу - це питання про не оборотності часу.

Ми вже відзначали, що події настають в результаті протікання тих чи інших процесів. Навіть сама подія є якийсь процес зі своєю динамікою, зі своїми енерго перетвореннями. Тому щоб відповісти на питання про можливість або не можливості зворотного ланцюга подій, зворотного ходу часу, потрібно відповісти на питання про можливість або неможливість зворотного перебігу процесів. Питання оборотності або не оборотності часу - це питання оборотності або не оборотності процесів у динаміці. Остання проходить червоною лінією в дослідженнях Пригожина та його колег з даного питання. (Див. наприклад, [Л-15, 16]).

Спочатку про оборотності процесів у динаміці Ньютона, динаміці малого, рахункового числа взаємодіючих частинок.

Розглянемо один з найбільш яскравих прикладів оборотності процесів у динаміці Ньютона - це оборотність руху математичного маятника. При гойданні маятника в ту чи іншу сторону руху строго повторюються і при описі руху час можна приймати як зі знаком плюс так і зі знаком мінус. Ні з точки зору кількості, ні з точки зору якості обидва описи не будуть суперечити одна одній. Хитання в одну сторону суворо протилежно, оборотно хитанню в інший бік. Ускладнимо ситуацію. Розглянемо ланцюжок підвішених на прямій лінії досить близько одне до одного абсолютно однакових математичних маятників. Відхилив перші маятник, тобто за рахунок здійснення роботи передамо йому потенційну енергію, і відпустимо. Взаємодія будемо описувати законами центрального абсолютно пружного удару. У системі почнеться процес послідовного зіткнення і в ланцюжку виникне процес передачі імпульсу і енергії вздовж ланцюжка. При цьому кожен акт взаємодії між масами двох маятників супроводжується переходом кінетичної енергії в потенційну і навпаки і відбувається робота проти сили або силою. Цей процес буде протікати до останнього маятника. Після того як останній маятник відхилиться і енергія системи зосередиться в потенційної енергії останнього маятника, весь процес повториться, але в зворотній послідовності, у зворотному напрямку. Ми розтягнули процес у часі, але він залишився оборотним. Однак якщо ланцюжок маятників припустити нескінченної довжини, то процес передачі імпульсу і енергії по ланцюжку стане незворотним. Таким чином теоретично незворотність процесу можлива і в класичній динаміці Ньютона, але це не локалізована в просторі і в часі, гіпотетична незворотність, за рахунок незліченного числа маятників.

Тепер про незворотність процесів в термодинаміці, динаміці великого, незліченного числа частинок, яка, як показує практика, локалізована і в часі і в просторі.

Історично склалося так, що при розгляді процесів у нерівноважних термодинамічних системах у тіні залишається один з фундаментальних законів природи - закон збереження результуючого імпульсу. В основу термодинаміки був покладений факт існування рівноважного стану в теплових системах та неминучості його настання. Були сформульовані нульової і другий постулати, які геть заступили закон збереження результуючого імпульсу як системний закон у застосуванні до систем з незліченного числа частинок.

По-перше покажемо що результуючий імпульс всіх частинок системи, що перебуває в рівновазі, дорівнює нулю як вектор.

Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій де n-кількість частинок в системі.

Обгрунтування цього твердження легко провести за допомогою висновків статистичної фізики. Відомо, що в разі рівноважного стану в газі завжди реалізується Максвеловское розподіл за швидкостями. У статистичній фізиці показується, що для випадку Максвеловского розподілу за швидкостями середня проекція швидкості хаотичного руху на будь-який напрямок виявляється рівною нулю. А якщо дорівнює нулю проекція середньої швидкості, то дорівнює нулю і проекція середнього імпульсу на будь-який напрямок. І результуючий імпульс дорівнює нулю як вектор.

На основі послідовного застосування до термодинамічних систем (систем складається з незліченної кількості частинок) закону збереження імпульсу результуючого покажемо єдність динаміки малого числа частинок (динаміки Ньютона) і динаміки незліченного числа часток (термодинаміки).

Найбільш характерним властивістю замкнутої системи, з точки зору динаміки Ньютона, буде, поряд зі збереженням повної енергії те, що результуючий імпульс зберігається постійним по величині і напряму, скільки б частки не стикалися між собою, які б події не розвивалися в системі. Проте становище докорінно змінюється при розгляді замкнутої системи з багатьох і багатьох мільярдів частинок. Найбільш характерним властивістю цієї системи є прагнення до рівноваги, при якому як було показано вище результуючий імпульс всіх молекул дорівнює нулю як вектор, тобто спрямований рух переходить у хаотичне. Таким чином з одного боку для замкнутої механічної системи маємо Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій з іншого, при збільшенні числа частинок системи, маємо прямо протилежне властивість Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій , Спрямований рух зникає. Спробуємо з'ясувати, яким чином вирішується цей парадокс. Взаємодія молекул (куль) будемо описувати у відповідності з законами збереження енергії та імпульсу. Так як молекули мають кінцеві розміри, то удар буде нецентральних. Звернемо на це особливу увагу. Це ключ до вирішення поставленого завдання. Під молекулами (кулями) будемо розуміти силові поля, що мають форму кулі або кругові ефективні перерізи взаємодії. Причому кульові силові поля розглядаємо для спрощення моделі, що б загострити увагу на головному винуватця розсіювання кооперативної енергії - нецентральному зіткненні.

Розглянемо багаточастинкові замкнуту рівноважну механічну систему, якої одноактно переданий деякий імпульс. Цей імпульс буде для даної системи залишатися постійним по величині і по напрямку які б події не розвивалися в даній системі. Нехай події в системі після передачі імпульсу розвиваються таким чином, що маса результуючого імпульсу постійно зростає. При цьому швидкість результуючого імпульсу повинна відповідно зменшуватися (див. (4)), і кінетична енергія, пов'язана з результуючим імпульсом зменшується обернено пропорційно зростанню маси (див. (5) і (7)). І якщо маса результуючого імпульсу в (4) стає як завгодно великий, то кінетична енергія (5) стає як завгодно малою. Кінетична енергія, пов'язана з результуючим імпульсом, зникає.

Це видно і з таких простих математичних перетворень:

Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій ; (4) Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подійСтріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій ; (5)

Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій ; M-маса кулі; (6) Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій ; (7)

Розглянемо події та механізми, що приводять до реалізації вище сказаного. Що призводить до зростання маси результуючого імпульсу і куди дівається кінетична енергія? Нехай маємо замкнуту систему, що складається з однакових куль. Причому n куль спочивають, а один куля рухається і стикається з спочиваючими кулями. До зіткнення результуючий імпульс системи: Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій , Тобто дорівнює імпульсу рухається кулі, а кінетична енергія Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій рівна кінетичній енергії рухомого кулі. Причому кінетична енергія суворо спрямована за результуючою імпульсу системи, вся стерпна цим результуючим імпульсом.

Куля 1 (див. Рис.1) зіштовхується з спочиваючими кулями, причому повинні при цьому виконуватися закон збереження результуючого імпульсу і закон збереження кінетичної енергії. Пишу закон збереження кінетичної, а не повної енергії, тому що прийнято вважати, що при абсолютно-пружному зіткненні куль потенційна енергія проявляється тільки в момент безпосереднього зіткнення. Ця схема приймається мною з тим, що б найбільшою простоті розкрити механізм розсіювання кооперативної кінетичної енергії. При розгляді послідовності зіткнень будемо стежити не за траєкторіями окремих частинок, які експоненціально розбігаються, а за поведінкою результуючого імпульсу.

Куля 1 з імпульсом Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій після зіткнення з першим почилих кулею 2 буде мати імпульс Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій , А куля 2 придбає імпульс Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій які в сумі (геометричної) дадуть початковий імпульс Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій . Закон збереження імпульсу дотриманий. Розкладемо імпульси куль 1 і 2 після зіткнення на осі Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій і Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій . Проекції Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій і Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій дадуть в сумі початковий імпульс Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій , А проекції Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подійСтріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій , Перпендикулярні початкового результуючою імпульсу на його величину після зіткнення не впливають і в сумі дають нуль-вектор. Рівність за абсолютною величиною імпульсів Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій і Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій легко видно з векторної діаграми і випливає з закону збереження результуючого імпульсу. Проте ці два останніх урівноважених імпульсу (нуль-вектор) несуть кожен на собі певну кількість кінетичної енергії, отриманої від кінетичної енергії початкового імпульсу Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій .

Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подійСтріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій

Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій

Так як Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій і Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій

Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій

Рис. 1

Маси куль для простоти всі рівні. Якщо, як було показано вище, результуючий імпульс після зіткнення складеться з двох проекцій на вісь Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій і залишився постійним, то кінетична енергія, яка переноситься цим імпульсом після зіткнення, тобто проекціями Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій і Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подійСтріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій становитиме лише частину кінетичної енергії, яку переносять результуючим імпульсом до зіткнення. Інша частина кінетичної енергії, що переноситься взаємно врівноваженими імпульсами Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій і Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій (Нуль-вектором) Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій переходить в хаотичну форму. Після наступного зіткнення тепер уже двох рухомих куль результуючий імпульс складеться з 4-х кульок і відбудеться додаткове розсіяння спрямованої кінетичної енергії і т.д. Таким чином завдяки нецентральному соударению куль в початковий направлений імпульс лавиноподібно залучається все більше і більше число куль і відбувається лавиноподібне зростання маси результуючого імпульсу. А в міру залучення куль відбувається все більше розсіювання спочатку спрямованої кінетичної енергії. Мова йде про кінетичної енергії загального переносу (кооперативної енергії), пов'язаної з результуючим імпульсом, тобто тієї енергії, яка здійснює макроскопічну роботу. Закон збереження загальної кінетичної енергії системи не порушується, тому що адекватно збільшується хаотична складова кінетичної енергії, пов'язаної з нуль-вектором. При збільшенні маси, яка переносить результуючий імпульс, кінетична енергія, яка переноситься цим імпульсом, і що залишається у спрямованої формі, зменшується обернено пропорційно зростанню маси. І при прагненні маси результуючого імпульсу до нескінченності кінетична енергія загального переносу прагне до нуля. Результуючий імпульс, залишаючись постійним по величині і напряму, вироджується як носій кооперативної енергії, рівнозначно тому, що Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій й система приходить в рівноважний стан. Вся кооперативна енергія переходить до нуль-вектору хаосу.

Цим дозволяється парадокс, який ми відзначили на початку. Застосовуючи закон збереження імпульсу до дисипативним систем необхідно враховувати одну тонкість, яка і дозволяє зняти раніше зазначене протиріччя і примирити 2-й закон і закон збереження результуючого імпульсу. Ця тонкість є важливою властивістю дисипативних (термодинамічних) систем. Під швидкістю центру мас результуючого імпульсу Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій (Див. формулу (7)) потрібно розуміти не швидкість центру мас всієї замкнутої системи, якій передано імпульс, а швидкість центру мас частинок залучених в результаті не центрального зіткнення в перенесення початкового імпульсу (який ставився до первісного кулі). Це відкрита підсистема, активно взаємодіє з рештою незрівнянно більшою частиною всієї замкнутої системи і залучаються в початковий імпульс все більше число молекул через не центральне зіткнення. Враховуючи число часток реальних термодинамічних систем (досить згадати порядок числа Лошмідта), зрозуміло, що в частки часу і на мінімальних відстанях початкова маса частинок, з яких складався імпульс, зростає на багато і багато порядки разів. Хоча початковий імпульс залишився постійним по величині і напрямку як вектор (склавшись з величезного числа мікро імпульсів залучених частинок), він вироджується як носій кооперативної енергії, яка перейшла до нуль-вектору, який складається з пар взаємно врівноважених імпульсів. Так як швидкість центру мас відкритої системи прагне до нуля ( Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій ), То я й стверджую, що з триваючим лавиноподібним наростанням маси відкритої системи з деякого моменту наступний міліметр шляху імпульс не подолає ніколи, а це означає, що перенесення кооперативної енергії припиниться. Залишаючись постійним по величині і напрямку як вектор, імпульсу не стало як енергетичного носія кооперативної енергії. Ось що я розумію під виродженням результуючого імпульсу. Він залишився постійним по величині і напряму, але без енергії. Вся його первісна енергія перейшла до нуль вектору хаосу. Саме це я маю на увазі коли пишу Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій . Це і є механізм розсіювання, механізм незворотності через дисипацію кооперативної енергії, через виродження результуючого імпульсу при не центральному зіткненні. Більш докладно про механізм ефекту виродження результуючого імпульсу в багаточасткових середовищі можна ознайомитися в [Л-6, 7, 9].

Всесилля механізму розсіювання, що призводить систему до рівноваги, полягає в тому, що матерія має корпускулярне будова, тобто частинки мають кінцеві розміри, а значить зіткнення нецентральному. Частинок ж велика кількість і загасання відбувається дуже швидко. Саме завдяки цьому простому, але всесильному механізму оборотні закони механіки в додатку до багатомолекулярних системам, вироджуються в незворотні закони статистики. Адже для звернення процесу розсіяння назад необхідно, щоб в один і той же момент всі частинки системи, залучені так чи інакше в процес розсіювання, зіткнулися із законом центрального абсолютно-пружного удару з якоюсь перешкодою, щоб відлетіти з тією ж швидкістю в строго зворотному напрямі. Це неможливо в принципі. По - перше в реальності не можливий абсолютно-пружний удар. По - друге як у багатомолекулярних системі взагалі організувати впровадження цих дуже масивних, теоретично з нескінченною масою, перешкод? Причому нескінченні маси перед кожною з частинок потрібно впровадити миттєво, в один момент, і при цьому забезпечити суворо центральне зіткнення, щоб усі частки одночасно повернути назад. Як це зробити, враховуючи порядок числа Лошмідта і те, що реальні частки не кулі? Сказане і є основою незворотності процесу виродження імпульсу в термодинамічних системах. Релаксація і незворотність випливають з оборотних законів механіки при їх дії в середовищі багатомолекулярних систем. Звернемо особливу увагу на цю властивість дисипативних середовищ, їх здатність якісно вироджуватися закон збереження результуючого імпульсу і як наслідок якісно змінювати динаміку, коли детермінізм динаміки поступається місцем ймовірності статистичної механіки. Це відбувається в результаті дії ефекту виродження результуючого імпульсу, який є стрижневим властивістю багаточасткових (дисипативних) середовищ. Саме принципова незворотність ефекту виродження результуючого імпульсу в багаточасткових системах приводить до незворотності макроскопічних процесів, наслідком чого є незворотна послідовність подій, наявність стріли часу. Принципова схема еволюції, що приводить до поняття стріли часу, зображена на малюнку 2.

"Історичний розвиток фізичних уявлень про простір і час відбувалося за двома напрямками в тісному зв'язку з різними філософськими уявленнями. На початку одного з них лежали ідеї Демокріта, приписуваного порожнечі особливий рід буття. Вони знайшли найбільш повне фізичне втілення в ньютонівських поняттях абсолютного простору і абсолютного часу. Згідно з І. Ньютону, абсолютні простір і час являли собою самостійні сутності, які не залежали ні один від одного, ні від що у них матеріальних об'єктів і що протікають у них процесів. Інший напрямок розвитку уявлень про простір і час сходить до Аристотеля і було розроблено у філософських роботах німецького вченого Г.В. Лейбніца, трактував простір і час як певні типи відносин між об'єктами і їх змінами, не мають самостійного існування. У фізиці концепція Лейбніца була розвинена А. Ейнштейном в теорії відносності ". [Л-19]. Розвиток першого напряму до теперішнього часу в своїх крайніх формах призводить до висловлювань про можливість зміни напрямку часу і перехід в стану минулого чи майбутнього, про можливість взаємоперетворення простору і часу. [См. Л-1, 15, 20]. Автор даної статті дотримується другого напрямку. Ставлення до часу як про поняття витікає з нагляду за швидкостями процесів дозволило пояснити незворотність еволюційного часу, необоротністю багаточасткових процесів.

Необхідно звернути увагу і на такі найважливіші поняття філософії та методології пізнання як причина і наслідок, на їх сувору послідовність і зумовленість. Наслідком цієї строгій послідовності і обумовленості і виникає поняття стріли часу. Але сувора послідовність і зумовленість причини і наслідки існують тільки в області перебігу незворотних процесів. Якщо ми знову повернемося до класичного оборотного процесу - процесу хитання математичного маятника, то не зможемо відрізнити причину від слідства. Не можна з певністю сказати, що первинне: наявність градієнта потенційної енергії у верхніх точках рівноваги або наявність кінетичної енергії в нижній точці. У оборотних процесах причина і наслідок постійно міняються місцями. Світ оборотних процесів одноманітний і не схильний до еволюційного розвитку. В області ж необоротних процесів, завдяки незворотності ефекту виродження імпульсу причина і наслідок помітні у що спостерігається послідовності подій і явищ.

Стріла часу як сукупність принципово різних уявлень про час в динаміці процесів і в еволюції подій

Рис. 2

Таким чином саме принципова незворотність ефекту виродження результуючого імпульсу забезпечує різноманіття і еволюційний розвиток оточуючого нас світу.

Незворотність еволюційного часу забезпечується корпускулярним характером будови матерії, який призводить через нецентральному зіткнення до ефекту виродження результуючого імпульсу. Якщо прийняти можливим зміна напрямку еволюційного часу, то необхідно відмовитися від самих фундаментальних постулатів динаміки: закону збереження і перетворення енергії, закону збереження імпульсу результуючого і корпускулярного характеру будови матерії, які в сукупності призводять до ефекту виродження результуючого імпульсу в багаточасткових середовищі.

ВИСНОВОК

Часу як деякої субстанції, як чогось існуючого саме по собі немає. Є процеси, що протікають у фізичній реальності з притаманною їм швидкістю (швидкістю) і низка подій, що наступає як наслідок протікають у фізичній реальності процесів.

Під стрілою часу розуміється необоротна низка еволюційних подій. Незворотність подій обумовлена ​​властивостями матеріального світу, що складається з незліченної кількості рухомих корпускул кінцевих розмірів. Ці властивості породжують через нецентральному зіткнення ефект виродження результуючого імпульсу, дисипацію кооперативної енергії і принципову незворотність процесів в термодинамічних (дисипативних, статистичних) системах.

Час - це швидкість рівномірного періодичного процесу прийнята як еталон порівняння. Напрямок числової осі часу пов'язано з необоротністю процесів протікають в дисипативних середовищах, як наслідок незворотності ефекту виродження результуючого імпульсу.

Час це просто введена спостерігачем інтелектуальна категорія, що дозволяє оцінювати швидкість (швидкості) динамічних процесів і фіксувати наступ еволюційних подій.

Список літератури

1. Арушанова М.П., ​​Коротаєв С.М. Потік часу як фізичне явище (за М. А. Козирєва). http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6012.html

2. Базаров І.П. Термодинаміка. - М. Москва, з-во "Вища школа", 1991р.

3. Власов В.В. Основи векторної енергетики. М.: Буркин. 1999р. - 124с.

4. Гельфер Я.М. Історія та методологія термодинаміки і статистичної фізики. - М. Москва, з-во "Вища школа", 1981р.

5. Губський Є.Ф., Корабльова Г.В., Лутченко В.А. Філософський енциклопедичний словник. - М.: ИНФРА-М, 2003р. - 576с.

6. Косарєв А.В. Динаміка еволюції нерівноважних дисипативних середовищ. - М. Оренбург, ВПК "Оренбурггазпромпечать", 2001р. - 144 стор

7. Косарєв А.В. Ефект виродження результуючого імпульсу - ключ до розуміння динаміки кооперативних потоків. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4231.html

8. Косарєв А.В. Стріла часу і незворотність, виникнення хаосу з порядку і порядку з хаосу як наслідок фундаментального детермінізму. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5117.html

9. Косарєв А.В. Закон зростання ентропії як наслідок ефекту виродження результуючого імпульсу і подвійна природа другого закону термодинаміки. / / Вісник Оренбурзького держ. універсттета. - 2003, № 7. - С.177-181. http://vestnik.osu.ru/2003_7/39.pdf

10. Косарєв А.В. Час в динаміці процесів і в еволюції подій. / / Доповіді 6 Російської наукової конференції "Векторна енергетика в технічних, біологічних та соціальних системах", Балаково, 2003. - С.32-37.

11. Косарєв А.В. До статті "Час у динаміці процесів і в еволюції подій". / / Доповіді 7 Російської наукової конференції "Векторна енергетика в технічних, біологічних та соціальних системах", Балаково, 2004. - С.38-44.

12. Ландау Л.Д., Ліфшиц Е.М. Короткий курс теоретичної фізики. Книга 1. Механіка. Електродинаміка. - М.: Наука, 1969. - 272с.

13. Ніколіс Г., Пригожин І. Самоорганізація в нерівноважних системах. - М. Москва, з-во "Світ", 1979р.

14. Осипов О.І. Самоорганізація і хаос. - М. Москва, з-во "Знання", 1986р.

15. Пригожин І., Стенгерс І. Час, хаос, квант. М.: Прогрес, 1994. - 272с.

16. Пригожин І. Від існуючого до виникає. М.: Наука, 1985. - 326с.

17. Сивухин Д.В. Загальний курс фізики. Т-1, Механіка. М.: Наука, 1979. - 520с.

18. Фейнман Р. та ін Фейнмановские лекції з фізики. Т-1 і 2. М.: Світ, 1977р. - 440С.

19. Фізичний енциклопедичний словник. М.: Радянська енциклопедія, 1983р. - 945с.

20. Юхимець А.К. Як несуперечливо розуміти час. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7217.html

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
87.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Я-концепція як сукупність уявлень про себе
Еволюція уявлень про час
Становлення міфологічних уявлень про простір і час
Абхідхармакоша Васубандху як джерело уявлень про час простір і карму
Абхідхармакоша Васубандху як джерело уявлень про час простір і карму
Взаємозв`язок особистісних характеристик і уявлень про час в ранньому юнацькому віці
Емпіричний і теоретичний рівні наукового пізнання Розвиток уявлень про простір і час
Стратегічне управління як сукупність взаємопов`язаних процесів
Розвиток пізнавальних процесів у різних освітніх технологіях
© Усі права захищені
написати до нас