О движении тел в модели 4D материи

Графический пакет geogebra позволяет создавать анимационные рисунки и взаимозависимые графики, которыми, в частности, как я понял, очень удобно демонстрировать идеи, лежащие в основе модели 4D материи. Здесь я нарисовал то, как я в этой модели представляю некоторые эффекты самой знаменитой современной теории, теории относительности, точнее, ее первой части, СТО. Надеюсь, что станет более ясной механика движения тел, как я ее понимаю. В модели предполагается, что материя имеет четыре, а не три измерения, и представляет собой 4D среду (или 4D флюид) находящейся в некой замкнутой области пространства. Благодаря действию сил поверхностного натяжения форма таких областей, которым мы дадим название вселенных, близка к сферической. Рассмотрим одну из них, например, нашу Вселенную.

На этом рисунке горизонтальная зеленая линия олицетворяет наш родной трехмерный Мир или, иначе говоря, гиперповерхность, которая отделяет Вселенную (то, что ниже зеленой линии) от пустоты (то, что выше). Эта линия прямая, потому что радиус Вселенной очень велик. Точка x на гиперповерхности находится ближе, чем отрезок ct. В СТО такую ситуацию называют времениподобным интервалом.

Точка x будет может попасть за пределы круга радиусом ct, который обозначен желтым цветом. Для этого в геогебре достаточно мышкой потянуть за точку А. Свет за время t еще не успеет дойти до точки x. Такая картина соответствует т.н.пространственноподобному интервалу. Светоподобный интервал получится, когда точка х находится на световом конусе, т.е. когда ее расстояние до начала системы координат равно ct.

Желтая окружность здесь не обозначает фронт световой волны, как можно было бы подумать. Это просто дополнительное построение. Свет может распространяться лишь по границе, отделяющей материю, 4D флюид, от пустоты, 4D вакуума. Поэтому он может распространяться не только по горизотально обозначенной гиперповерхности, но и по стенкам т.н. 4D вихря, которые по сути также есть такая же граница. Поэтому мы обозначили вихрь зеленым отрезком со стрелками и конец отрезка обозначили ct. Предполагается, что свет за время t проходит по стенкам вихря расстояние ct до выхода на базисную гиперповерхность, на границу Вселенной.

Конечно, такие картинки не очень интересны. Вихрь на них неподвижен. Потоки флюида со всех сторон относительно оси вихря одинаковы. Поле скоростей окружающей вихрь среды осесимметрично. Ситуация изменится, когда эта симметрия нарушится. Вихрь придет в движение. В геогебре это легко сделать, наклонив ось вихря. Мы видим, что наряду с увеличением угла поворота происходит перемещение вихря вдоль оси гиперповерхности и что также увеличивается угол наклона вихря по отношению к этой гиперповерхности. Движение верхнего конца вихря, как можно заметить, ускоренное. Повторить анимацию можно нажав клавишу F5.

Движению тела на нашей картинке соответствует перемещение точки, обозначенной Vt, по базисной гиперповерхности, иначе говоря,в нашем Мире. Это место выхода (или входа) потоков флюида из недр (или в недра) Вселенной в наш Мир. На языке СТО движение тела заменяют т.н. бустом, по сути гиперболическим поворотом системы координат, из рассмотрения которого следует знаменитое преобразование Лоренца (ПЛ). В нашем представлении используется обычный ортогональный поворот, поскольку рассмотрение ведется в обычном евклидовом пространстве R⁴, а не псевдоевклидовом пространстве-времени Минковского R^3,1.

Также легко можно продемонстрировать,что происходит, когда изменяется время t при фиксированном наклоне вихря. Наклонная линия под углом α соответствует системе координат, связанной с вихрем поскольку между движущимся вихрем и этой линией прямой угол. Прямой угол,отсутствие наклона, как было видно на первых] рисунках, не приводит к перемещению вихря. Лишь нарушение симметрии может вызвать наклон вихря.

Красным цветом на рисунке обозначены формулы, следующие из данного рассмотрения, синим – из СТО. Легко проверить, что вторые являются производными от первых, результатом простых алгебраических преобразований. Символом s обозначен интервал. Картина мало изменится, если взять пространственно подобный интервал

В последнем случае вектор H лежит на биссектрисе угла между осью дополнительного измерения и наклоненной гиперплоскостью.

Ясно, однако, что полученные таким образом ПЛ не отвечают физической реальности, которая предполагается в модели 4D материи. Вихрь не перемещается, хотя есть формальные основания утверждать, что он должен двигаться. Действительно, с исходной системой координат в четырехмерном пространстве мы может связать неподвижную трехмерную систему отсчета, просто отбросив дополнительное измерение. Это будет неподвижная ИСО. Вихрь, если покоится, занимает в исходной системе координат строго вертикальное положение.

Наклоненному вихрю, как было показано на гифках, свойственно движение вдоль гиперповерхности, которую мы еще называем нашим трехмерным Миром. Наклоненная линия, соответствующая как бы наклоненной гиперповерхности, расположена по нормали к оси вихря. Поэтому эта наклоненная гиперповерхность является как бы Миром для такого вихря. В этом Мире продольное расстояние вдоль оси x’, как нетрудно показать, действительно сокращается, а время t’ действительно как бы замедляется. “Как бы” - потому что эта наклоненная гиперповерхность существует лишь в воображении. Не может вся Вселенная изменять свою форму вслед за каждым телом!
Ведь если тело действительно перемещается вдоль гиперповерхности, движется в нашем Мире, то наклонная гиперповерхность должна сопровождать вихрь, следовать за вихрем, как показано на следующем рисунке.

Тогда становится очевидным, что вектор H’, соответствующий новым координатам вихря в движущейся системе координат, отличается по величине от исходного вектора H. Следовательно, и интервал s’ в ИСО, выбранной из движущейся системы координат, не будет соответствовать исходному интервалу s в неподвижной ИСО.

Таким образом, можно было бы сказать, что интерпретация СТО в модели 4D материи приводит к выявлению неравенства , которое противоречит тому, что утверждается в релятивизме. Там интервал сохраняется при переходе от одной ИСО к другой. Поэтому любо выбранная нами модель не верна в своей основе, либо не верна сама СТО. Поскольку нами на основе одной модели удалось соединить различные разделы физики в одно целое, то более вероятным представляется второй вариант. Однако надо заметить, что СТО, как я уже заявлял (на форумах), является своеобразным ключом к разгадке тайн мироздания. Постановка самого вопроса о единстве пространства и времени, который впервые был затронут А.Пуанкаре и развит А.Эйнштейном в СТО, была несомненно революцией в физике. Но ни в СТО, ни в ОТО, ни в их распространение на пятимерное пространство-время, как в теории Калуцы,нет самого главного участника всех событий. Там нет материи. Конечно, там есть упоминание тел, но они там мало чем отличаются от точек пространства, т.е. являются по сути математическими, абстрактными понятиями. В этом смысле вызывает сомнение причисление теорию относительности к физической теории.

Однако на эту ситуацию можно посмотреть и c такой стороны. Мы, находясь в покое относительно своей системы отсчета — если она инерционная! - не можем определить есть или нет наклон 4D вихря относительно ,базисной гиперповерхности, не можем определить движемся или нет мы относительно Вселенной. По крайней мере, у нас пока нет приборов для таких экспериментов.Мы принимаем наш Мир за такую базисную гиперповерхность,но этот Мир может нам лишь казаться таким. Свет (и другие электромагнитные волны) не может идти по пустому месту и внутри Вселенной. Это поперечные волны, которые могут быть лишь на границе двух сред. В данном случае это граница Вселенной. Там лишь реальный Мир. Поэтому, естественно, скорость света лишь кажется постоянной в каждой ИСО, потому что она постоянна лишь в пределах одной ИСО, связанной со всей Вселенной, лишь в одном общем для всех обитателей Вселенной Мире, граничной гиперповерхности. Такая система отсчета может быть названа абсолютной системой отсчета (АСО).
В этом и есть, на мой взгляд, суть теории относительности, если на нее посмотреть как бы со стороны - посредством модели 4-мерной реальности. Свою ИСО в СТО принимают за АСО.

Тем не менее, названные эффекты СТО, как ни странно, можно усмотреть и в данной интерпретации. Действительно, пусть расстояние между телами равно d. Можно также предположить, что это одно тело, а d — это расстояние между его крайними точками в направлении движения. В нашем случае это означает, что таково расстояние между 4D вихрями, которыми представлены эти тела (или крайние точки одного тела). При движении тел с одинаковой скоростью нет никаких оснований полагать, что это расстояние как-то изменится. Однако расстояние между точками выхода вихрей на гиперповерхность увеличится до величины D, как это показано на рисунке ниже, причем, увеличивается именно в соответствии со знаменитым релятивистским корнем. Это можно трактовать так, что лишь в покоящейся ИСО продольное расстояние минимально. Формально полное соответствие с СТО, но на самом деле D — это не истинное расстояние между телами, если принять гипотезу о существовании 4D материи, а кажущееся.
Истинное расстояние между вихрями, движущимися в одном направлении с одинаковой скоростью, постоянно и не зависит от величины скорости.

Сложение скоростей

Однако, когда одна из скоростей приближается к т.н. релятивистской, достижение предельной скорости, как видно из графиков ниже, происходит раньше, чем по формуле в СТО - на меньших скоростях. Оно и понятно - ведь сумма углов наклона вихрей не может быть больше 90 град. Этот факт, на мой взгляд, должен вдохнуть в грудь фанатиков космических путешествий капельку оптимизма. По крайней мере, при таком сложении скоростей не может возникнуть парадоксального результата СТО, когда c+c=c.