Внеземной разум (англ. Extraterrestrial intelligence, ETI) это один из спекулятивных вопросов науки. Но даже Стивен Хокинг считал мало вероятным, что разумная жизнь не появилась где-то в космосе, если учесть масштабы Вселенной. По программе SETI долгое время делались попытки обнаружить сигналы от внеземных цивилизаций, и даже передать сообщение внеземному разуму (программа METI). В фантастике и популярной культуре тема весьма популярна. Как-то установилось, что инопланетяне выглядят как серые или зелёные человечки, а в фантастических произведениях это самые разнообразные существа экстравагантного вида.

Теперь давайте представим, что этот самый инопланетный разум развился не на какой-либо планете, а прямо в открытом космосе. Не будем пока обсуждать их вид и процессы жизнедеятельности. Примем, что они свободно перемещаются в пространстве, отдыхая иногда, двигаясь по инерции по замкнутым геодезическим линиям пространства-времени.

Нас интересует пока их физика. Если уж они разумны, они изучают окружающий мир и устанавливают его закономерности.

Вполне возможно, что их физики обратили внимание на движение планет, и они создавали какие-то средства передвижения, возможно, на реактивном принципе.

Конечно, одни из первых законов, которые они обнаружили, это законы орбитального движения и закон инерции.

Для того чтобы изучать мир, им потребовалось создать систему единиц измерений физических величин.

Они обратили внимание на то, что существует максимальная скорость V распространения сигнала в свободном пространстве C, и приняли её величину за единицу.

Конечно, им потребовалась мера длины L. Трудно сказать, что могло стать эталоном длины, но примем, что совершенно случайно их единица длины совпала с метром.

Для измерения времени T они создали производную единицу равную интервалу времени необходимого для преодоления светом длины в 1 метр.

Для удобства вычислений они стали обозначать размерность физических величин двумя числами соответствующими степени единицы длины и скорости в виде [V L]. То есть размерность скорости [1 0], размерность длины [0 1], размерность времени [-1 1], размерность ускорения [2 -1].

Постепенно у них возникла необходимость определить единицу для выражения инерционных и гравитационных свойств объектов – единицу массы μ, которой дали название «грап» (от гравитационный параметр).

Внеземные учёные вывели закономерность, связывающую орбитальную скорость малых спутников вокруг больших центральных тел (звёзд, планет), расстояние от спутника до центрального тела, и большую полуось орбиты.

\frac{V^2}{2} - \frac{\mu}{r}=-\frac{\mu}{2a}

Для того чтобы определить единицу массы, они проводили эксперименты с круговыми орбитами, где V^2 r= \mu [2 1].

Осознавая, что единица массы очень велика они определяли только 10-8 грапа (1,34659092150*1019 kg), что соответствовало скорости на орбите 10-6 [1 0] (2997,92458 m/s), и радиусу орбиты 104 [0 1] (10000 m).

Совершенствуя эксперименты они стали применять соотношение T=2 \pi\sqrt{\frac{a^3}{\mu_1 +\mu_2}}.

Это позволило им создавать орбитальные системы из двух одинаковых пробных тел и измерять параметры орбиты и период взаимного обращения, что давало значительно лучшую точность определения внеземной единицы массы.

Два объекта по 7,426-28 [2 1] (соответствует 1 кг) в системе с большой полуосью равной один метр имели период обращения 163035699681416 [-1 1] (соответствует 6,294 часа).

Изучая инерцию, они создали единицу силы F=μ*A [4 0], где A ускорение.

При этом никаких коэффициентов им применять не пришлось, просто не возникало такой необходимости.

Земляне в соответствующих закономерностях применяют гравитационную постоянную, и говорят, что это очень важная величина имеющая значение даже в космологии и квантовой механике. А инопланетный разум даже не представляет себе, о какой «важной» постоянной он не знает.

Для того чтобы представить себе единицы физики внеземного разума можно сделать несложные вычисления. Единицы землян пометим индексом SI, а единицы внеземного разума индексом ETI.

Единица длины совпадает с земной L_{ETI}=L_{SI}.

Единица скорости равна скорости света V_{ETI}=V_{SI}/C_{SI}.

Единица времени равна 3,33564E-09 секунды \Delta T_{ETI}=\Delta t_{SI}/C_{SI}.

Единица внеземной массы соответствует 1,34659*1027 килограмма, что примерно в 1000 раз меньше массы Солнца \mu_{ETI}=m_{SI}*C_{SI}^2/G_{SI}.

Единица силы равна 2,00090*10-2 Ньютона F_{ETI}=m_{SI}*C_{SI}^4/G_{SI}.

Единица ускорения 1,11265*10-17 m/s2A_{ETI}=A_{SI}C_{SI}^2.

Точность перевода единиц из системы СИ ограничена точностью гравитационной постоянной определённой нашими физиками (см. https://habr.com/ru/company/golovanov_net/blog/430016/). Прямое определение единиц, как это делали представители внеземного разума, не содержит такой погрешности.

Итак, внеземной разум с иными чем у землян бытовыми понятиями не обнаружил необходимости в применении гравитационной постоянной. Их система единиц измерения оказалась жёстко связанной с произвольно выбранной мерой длины и скоростью света (две основные единицы).

Конечно, описана фантастическая ситуация. Но она показывает, что возможна система единиц измерения физических величин, где гравитационная постоянная отсутствует. А это значит, что она не так уж фундаментальна в отличие от постоянной Планка или постоянной тонкой структуры. Последняя вообще у внеземного разума совпала с известным на земле значением в пределах точности измерений.

В чём же тогда смысл гравитационной постоянной? По сути она нужна для согласования произвольно выбранной единицы массы с другими единицами измерения. Если массу выразить через длину и скорость (или через длину и время), то гравитационная постоянная исчезает.

Комментарии (9)


  1. kichrot
    03.04.2022 11:53
    +1

    ...

    В чём же тогда смысл гравитационной постоянной? По сути она нужна для согласования произвольно выбранной единицы массы с другими единицами измерения. Если массу выразить через длину и скорость (или через длину и время), то гравитационная постоянная исчезает.

    Ваш вывод всем хорош, кроме того, что противоречит представлениям современной науки и СТО. :)

    Современная наука и логика СТО определяют, что измеряемая величина массы не зависит от относительной скорости движения ИСО.

    Что бы масса зависела от относительной скорости, масса должна быть векторной величиной. Но, увы, это не так. :)


    1. Beard-56 Автор
      03.04.2022 12:49
      +1

      Современная наука и логика СТО определяют, что измеряемая величина массы не зависит от относительной скорости движения ИСО.
      Так здесь и нет зависимости от скорости. Квадрат скорости в размерности не приводит к векторности. Кроме того, если глубже посмотреть на определение, используется квадрат орбитальной скорости, которая может быть заменена произведением квадрата угловой скорости на квадрат радиуса.
      Ну и более того. Я рассматривал с описанной точки зрения СТО. Никаких противоречий не возникает.
      И ещё. Зависит не масса от какой-либо скорости, а квадрат орбитальной скорости от массы центрального тела. Приведённые мной формулы достаточно известны в небесной механике, теории орбитального движения.


  1. TiesP
    03.04.2022 13:19
    +2

    Всё верно, гравитационная постоянная — это просто коэффициент для перевода из естественных единиц измерения расстояния и времени (периода обращения) в производную единицу измерения массы. Это следует ещё из таблицы физических величин известного советского авиаконструктора Роберто Ороско ди Бартини… и инопланетяне тут ни причем)


    1. Beard-56 Автор
      03.04.2022 14:42

      и инопланетяне тут ни причем
      Это вам известны такие таблицы, а многие не верят такой возможности выразить массу через расстояние и время. А внеземной разум только для создания умозрительной ситуации, когда бытовой опыт на поверхности планеты не имеет значения.


  1. phaggi
    03.04.2022 14:30
    +2

    Любопытно, как именно пришельцы определили меру длины? Учитывая, что длина - штука довольно относительная, и в разных условиях оно может заметно отличаться и меняться… гравитационные волны, градиенты полей, ускорения, всё это, как мне кажется, не даёт возможности опереться на длину.

    Возможно, я ошибаюсь.


    1. Beard-56 Автор
      03.04.2022 14:44
      +2

      Любопытно, как именно пришельцы определили меру длины?
      Они её определили примерно также как земляне. Наверное щупальца у их предводителя были такой длины. Позднее они узнали об относительности и прочих радостях физики, но щупальце осталось :). Как и у людей метр остался.


      1. mordo445
        04.04.2022 10:09

        А я соглашусь с @phaggi,и выдвину предположение:

        Существо зародившееся в пространстве, не на планете, кроме доступного нам набора чувств имеет "рецепторы" скорости времени и гравитационного градиента, как жизненно необходимые и эволюционно положительные. Тогда они сразу могли перейти к интуитивному восприятию принципов, описанных в обеих ТО, подобно тому, как человек интуитивно использует описанные лишь в 17 A.D. законы тяготения, что бы точно швырнуть в цель камень - многократное наблюдение с изменением начальных условий, без возможности описать процесс математикой, но практически применимый результат. Они вполне могут использовать абсолютно другие меры для определения расстояний, или вовсе не пользоваться понятием "расстояние", так важным для быта человека. Может важно только время, а оно зависит от плотности вещества в измеряемом объеме. Я тут не про ваши рассуждение о гравитационной постоянной, я про то как далеко можно зайти в мысленном эксперименте и как далеко могут оказаться правильные ответы от наших предположений.


  1. ksbes
    04.04.2022 10:37

    Конечно, им потребовалась мера длины L. Трудно сказать, что могло стать эталоном длины, но примем, что совершенно случайно их единица длины совпала с метром.

    Для измерения времени T они создали производную единицу равную интервалу времени необходимого для преодоления светом длины в 1 метр.
    Для «неземного» разума логичнее было бы наоборот: взять длительность кого-нибудь космического процесса за единицу времени (ну там пульсар какой-нибудь или галактический год) и выразить через него (и скорость света) длину. Т.к. расстояния в космосе — это самая непостоянная вещь (ввиду «однозарядности» гравитации).
    Можно за единицу длины принимать, например, размер какой-нибудь конкретной чёрной дыры или нейтронной звезды — но ты поди ещё сумей померять их с нужной точностью. Со временем намного проще: сиди (лети) и смотри.


  1. Ilya81
    04.04.2022 11:19

    На нашей планете, насколько знаю, недавно решили наоборот, постоянную Планка с какого-то там знака установить ровно целым его числом, этим и обозначив, чему равен килограмм. У какой-то другой цивилизации частота излучения при изменении спина электрона атома цезия целому количеству герц могла б не равняться, а для их единицы времени мог б быть выбран какой-то другой эталон.