И так… Представьте шар. Представили. У него есть центр. Назовем его ЦЕНТР ВСЕГО (ЦВ). Представим сферу (поверхность этого шара). Назовем её ПРОСТРАНСТВО. И так на сфере у нас находится пространство. Где то там мы. Где то там солнце и другие галактики. Все они на плоскости сферы живут крутятся в своём плоском трехмерном пространстве. Но нам это не особо важно. Для нас это плоскость шара.
Представьте объем шара — назовем его ВРЕМЯ. Т.е. ВРЕМЯ летит от точки ЦВ во все стороны, задавая при этом расширение пространства (плоскости сферы) во все стороны с некой скоростью расширения. Возраст нашей вселенной это радиус шара R.
Шар постоянно увеличивается (надувается), при этом увеличивается площадь сферы. И вот мы стоим на плоскости сферы и время как слои у луковицы, накладываются один на другой.
Площадь сферы зависит от радиуса по формуле: S = 4*pi*(R^2). При огромном R шара, и маленьком размере куска площади, можно приближенно считать что площадь сферы представляет собой квадрат. Но так как квадрат на плоскости сферы представляет собой куб в нашем трехмерном пространстве, то напрашивается вывод, что скорость расширения пространства постоянно увеличивается (так как зависимость от радиуса (ВРЕМЕНИ) квадтратичная).
Если долго предстаять это… то некоторые выводы напрашиваются сами собой.
Почему ничто не может двигаться быстрее скорости света (быстрее скорости расширения сферы)?
Пусть Ссф — скорость расширения сферы, X,Y,Z — векторы движения в нашем трехмерном пространстве. Тогад Ссф = Xmax+Ymax+Zmax.
Т.е. чтобы лететь со скоростью расширения сферы, необходимо лететь с максимальной скоростью во всех направлениях одновременно! Но мы всегда движемся больше или меньше в сторону одного из векторов. Наше X+Y+Z всегда будет меньше Ссф. Только электромагнитные волны растпространяются во все стороны с максимальной скоростью, достигая Ссф.
Другой подход это представить точку которая двигается на сфере быстрее скорости расширения сферы. Но у нашей двумерной сферы нет центра расширения! Т.е. двигаясь со скоростью расширения сферы, точка с одной стороны будет двигаться в два раза быстрее Ссф, но с другой стороны она будет стоять на месте и станет центром расширения сферы… Хорошо что сегодня пятница.
Свет как система координат
Давайте теперь забудем все что было сказано выше и рассмотрим модель в которой свет является системой координат. Что такое свет — это фотон. Википедия нам говорит что фотон это безмассовая частица. Представим теперь что фотон не привязан к нашей сфере и шару, и находится как бы сам по себе. Т.е. фотон — это часть четырехмерной системы координат с центром в ЦВ.
И так… Пусть на сфере есть точка — наше солнце к примеру. Возьмем два момента времени Т1 и Т2. Представив теперь свет как систему координат, что будет происходить со светом между точками Т1 и Т2. Точнее даже так — как изменится положение солнца в нашей системе координат относительно фотона? А изменится оно следующим образом:
1) Оно сдвинется как бы наверх вдоль радиуса R (времени) так как шар расширяется
2) И в какую-то сторону на плоскости сферы со скоростью расширения сферы Ссф
Улавливаете связь? Т.е. свет (система координат) относительно солнца останется в прошлом.
Так как любая точка на плоскости сферы является и центром расширения, то в нашем трехмерном мире мы видим что свет от солнца исходит во все направления одновременно и… уносится в прошлое относительно нас. Но на самом деле это мы уносимся от света в будущее!
Такие размышления наводят на мысль, что абсолютная скорость света вовсе не константа, так как скорость расширения сферы увеличивается со временем, увеличивая скорость движения относительно системы координат (фотонов к примеру)
Так почему нельзя вернуть время вспять?
Давайте условимся, что когда мы двигаемся в этом пространстве-времени, движение разбивается на два вектора:
1) В пространстве (на сфере) — вектор Ссф
2) И во времени в сторону ЦЕНТРА ВСЕГО — вектор Cr
И мы не можем выбирать в сторону какого вектора нам двигаться. Т.е. когда мы движемся, мы движемся одновременно и на плоскости сферы и в её объеме.
Собщ = Ссф + Сr.
Как это выглядит в нашем модели шара? Двигаясь достаточно быстро, мы начинаем как бы нырять в глубь шара, так как величина вектора Сr становится все больше и больше.
В итоге наступит момент, когда мы полетим почти вниз к ЦЕНТРУ ВСЕГО. Двигаясь вглубь шара мы будем попадать на внутреннии слои нашей луковицы, где пространство сжато относительно предыдущего момента времени (так как радиус шара становится меньше).
Чтобы угнаться за светом, нам надо будет зависнуть в нашей системе координат в одной точке. В пространстве и времени. Стать системой координат. Но как было сказано выше, двигаясь в плоскости в нашем трехмерном мире, мы не можем достичь максимальной скорости на плоскости сферы. Нас будет постоянно сносить в какую-то сторону на сфере. А чтобы ринуться прямиком вниз к ЦФ, нам надо свести к нулю вектор Ссф.
Если мы бы и могли достичь скорости света (зависнуть в одной точке системы координат), чтобы двинуться еще быстрее, нам надо было бы еще больше увеличить вектор скорости Сr, но для этого надо увеличить и вектор Ссф. Но у нас уже нет пространства так как мы двигаемся вертикально вниз к ЦВ! Нам негде увеличивать скорость.
Гравитация, черные дыры, путешествия во времени…
Черную дыру можно представить себе как объект, который притягивается к ЦВ и создает искажение пространства-вермени. Выглядит это как впадинка на поверхности шара. Двигаясь в сторону черный дыры наше разложение скорости Собщ = Ссф + Сr смещается в сторону Сr. Именно поэтому для стороннего набладателя кажется что в пространстве мы замедляемся, просто наша Ссф становится все меньше и меньше по мере приближения к центру впадины. Если прелположить что гравитация черный дыры настолько сильна, что она способна пробить впадину вплость до ЦВ, то в итоге мы должны будем попасть в момент зарождения вселенной. В сингулярность. Чем и является, по некоторым данным, центр сверхмасивной черной дыры.
Всех с пятницей!
Комментарии (55)
Nuwen
15.04.2016 17:32Давно об этом размышлял, подобная модель объясняет, почему реликтовое излучение исходит ОТОВСЮДУ (на самом деле оно исходит из центра Вселенной, совпадающего с точкой БВ, но трёхмерным созданиям на поверхности четырёхмерной сферы кажется что излучение идёт со всех сторон)
Кроме того, ведь противоположная точка при расширении четырёхмерной сферы движется относительно нас назад во времени, а вещество движущееся назад во времени, как известно, неотличимо от антивещества, так что… WAIT! Это объясняет барионную ассиметрию, всё антивещество просто с другой стороны сферы, а ведь учёные говорят, что где-то должна быть область Вселенной, состоящая из антивещества, точно как учёные прошлых веков говорили, что на другой стороне Земли антиподы ходят вниз головой.
alexzzam
15.04.2016 18:17Неплохо! То есть, собственно, обычное искривлённое пространство-время в варианте положительной выпуклости.
Один момент только: когда говорят об ускоренном росте вселенной, имеют в виду, что ускоренно растут расстояния между точками. При равномерном росте радиуса сферы выходит, что и расстояние между точками на сфере растёт линейно, не ускоренно. Причём это для любой размерности сферы.
zim32
15.04.2016 18:20Почему? Расстояние на сфере не растет линейно от радиуса. В статье есть об этом. Зависимость как минимум квадратичная. Ну т.е. СКОРОСТЬ роста линейная возможно.
alexzzam
15.04.2016 19:18Площадь куска сферы растёт квадратично и в посте есть об этом. А расстояние между двумя точками растёт линейно, сорри.
Возьмите просто не формулу для площади [куска] сферы, а формулу для длины окружности, поскольку расстояние между точками на сфере это длина дуги окружности с центром в центре сферы и проходящей через эти две точки.
Длина окружности, кстати, 2?R.
walker
15.04.2016 20:08Вы тоже оказались неправы :), длина окружности на гиперсфере S3(а именно она рассматривается в статье) равна производной от ее площади(2*pi2*R3) = 6*pi*R2
Следовательно, расстояние между двумя точками на ней имеет квадратичную зависимость от радиуса.alexzzam
16.04.2016 01:22А и верно!
То есть автор некорректным рассуждением пришёл к верному результату. :)
ttt_ttt
18.04.2016 02:07расстояние между двумя точками на окружности линейно зависит от радиуса l=2*pi*r, на двумерной сфере трехмерного шара тоже: l=r*arccos(косинусы-синусы углов), а на трехмерной будет квадратичная зависимость?
walker
25.04.2016 09:49Да, на S3-сфере будет квадратичная зависимость:
http://www.pm298.ru/riman12.php
ttt_ttt
18.04.2016 03:12описка: расстояние на окружности равно l=r*угол.
А в целом пишут, что зависимость линейная для сферы любой размерности
Alexdesinger
15.04.2016 18:19Да все проще — пространство трехмерно, а времени не существует.
Nuwen
15.04.2016 18:28И когда вы переходите улицу, вас сбивают сразу все машины, проезжавшие по ней с начала истории.
Alexdesinger
15.04.2016 19:01Нет, просто в этот момент вы летите на самолете с кривой головой и криворукий пилот промазав мимо кривой взлетной полосы расшибает вас в лепешку из-за искривлений пространства.
magalex
16.04.2016 02:02+1Когда нет времени — нет понятия «переходите», т.е. нет процесса растянутого во времени, т.к. нет самого времени :)
Alexdesinger
18.04.2016 11:58Я имею ввиду что времени не существует как объекта или одной из мерностей пространства. Есть только пространство и возможность перемещения объектов в этом пространстве. Перемещаться в пространстве предоставляет возможность само пространство предоставляя три измерения. А время это только возможность синхронизировать или сравнивать с чем-то это перемещение человеку.
mirwide
17.04.2016 18:14Изменение пространства требует энергии, не равномерность этой энергии порождает не равномерные изменения. Сравнивая эти изменения мы получаем время, не то что бы его нет, оно просто не отделимо от 3-х(или более) мерного пространства. Это свойство пространства — изменяться. С таким подходом очень просто объясняется не возможность его обернуть вспядь, сколько бы энергии и в каком направлении вы бы не приложили, вы просто будете менять пространство(двигать время вперед).
KyHTEP
17.04.2016 19:44И все таки времени нет ). Есть скорость изменения состояния, которое мы взяли за эталон. И сравниваем относительной этой скорости остальные скорости. Ну и назвали эту пропорцию потехи ради — время.
И вот с таким подходом нам время вообще не нужно для объяснения невозможности по нему ходить. Мы просто будем менять состояние пространства. С какой то скоростью )zim32
17.04.2016 20:24Дело в том что мы движемся во времени-пространстве. Можно конечно назвать его как угодно. Но у него есть координата.
KyHTEP
17.04.2016 20:51Нет не движемся. Это абстракция и модель. Координата эта ввелась потому, что удобно считать систему вектором параметров. Вот у парней из подмножества теории супер струн этих параметров вообще завались. Они даже их «сворачивают» )
Есть состояние энергий и их положение в пространстве. И меняется вот именно это состояние. Например, из одной точки пространства в другую перешло какое-то кол-во энергии. Мы сразу туда и скорость впиндюриваем, и время, чтобы нам было проще считать и понимать. Но такие вещи за собой тянут ложные аналогии. Отсюда термины типа искривление пространства-время понимаются буквально.
Если вы считаете, что время как уникальная физическая величина есть, то скажите что же это такое?
sune357
16.04.2016 02:02Исходя из этой модели также можно сказать, что вектор в сторону Цетра Всего является общей энергией объекта. Массивный объект (много потенциальной энергии) движется как-бы медленнее от ЦВ относительно других объектов, отсюда искривление пространства. И у объекта, обладающего большей скоростью (кинетическая энергия) будет также больший вектор в сторону ЦВ. А по итогу и один и второй вид энергии выливается в массу. Т.е. Cr является показателем массы. Сюда же можно, думаю, завязать и объяснение гравитации, т.к. Ссф везде одинакова, а Cr напрямую зависит от общего количества энергии объекта. Получается, что массивный объект только кажется, что что-то притягивает, однако гравитация — это просто следствие расширения пространства и как-бы его «бугристости» относительно ЦВ. А так да, всех с пятницей!
gena_glot
16.04.2016 02:02-2Что такое сфера? И что такое вселенная? Если мы говорим о звездочках и планетках и карликах и всяких интересных штучках дрючках, то у нас кроме скорости света есть и гравитационные силы. Вот гравитационные волны только открыли, а они распространяться должны быстрее — мне об этом говорил зам. зав. кафедрой, когда я работал ассистентом на кафедре физической математики.
Shkaff
16.04.2016 10:12они распространяться должны быстрее
Ну и с чего бы им распространяться быстрее скорости света вдруг?
Mii
16.04.2016 03:12//Возраст нашей вселенной это радиус шара R.
Ну, если возраст в какой-то неопределенной единице измерений, да еще и не из области самозамкнутых измерений, тогда, да, пусть будет R, пусть будет еще один бесполезный пост о её строении, набитый фигней
lostmsu
16.04.2016 12:19Уже трижды перечитал, но всё равно не понял объяснение предельности скорости света.
Barafu
16.04.2016 12:46Согласен. То ли это отсылка к чему-то, что мы, читатели, не знаем. То ли автор не донёс мысль, то ли не умеет векторы.
zim32
16.04.2016 13:38Чтобы двигаться с максимальной скоростью (коей является скорость расширения сферы), нужно двигаться максимально быстро во всех трех направлениях в трехмерном пространстве (т.к. проскость сферы является проекцией трехмерного пространства) ну а это невозможно для обычного тела, вектор скорости которого Собщ = X + Y + Z где X или Y или Z одновременно всегда меньше Xmax, Ymax, Zmax соотв.
zim32
16.04.2016 15:45Поправил статью. Почитайте начиная с «Свет как система координат». Надеюсь это прояснит ситуацию
4sadas4
16.04.2016 13:34А что если Вселенная не расширяется, а просто мы получаем больше информации о ней, которая к нам долетает повсеместно? Может что-то и расширяется, но истинных объемов мы просто не можем знать. Это как если замедлить скорость света до скорости таракана, и вот мы включили свет, начали наблюдать люстру, потом увидели шкаф, оказалось что мы имеем диван и вот он, — потерявшийся носок!
ksolotl
17.04.2016 00:06Не, не катит.
Мы больше информации не получаем со временем, скорее даже меньше из за того, что часть далёких областей вселенной могли уже удалится за горизонт событий относительно нашей области вселенной.
А то, что вселенная расширяется следует не из того, что до нас больше информации со временем доходит, а из того, что далёкие галактики «краснее» близких из за эффекта Доплера.
ksolotl
17.04.2016 00:07Но по поводу «истинных объемов мы просто не можем знать», всё правильно, не можем,
именно поэтому всегда речь идёт не о «размере вселенной», а только о «размере видимой части вселенной».
saboteur_kiev
16.04.2016 15:02Время это просто скорость прохождения физических и химических реакций.
Мы его меряем, но это не какое-то очередное измерение, это просто то, что мы придумали для себя для удобства, и естественно время не является идеальным, как числа в математике.
Время изменчиво и непостоянно, так как и химические и физические процессы зависят от внешних (гравитация/давление, температура) и внутренних условий (структура веществ, наличие зарядов).
Из-за сложности различных процессов, можно с высокой вероятностью считать, что условия по-разному влияют на скорость прохождения разных реакций, поэтому нельзя прямо говорить, что электронные часы, механические часы и например биологический организм в таких разных местах будет замедлен и ли ускорен одинаково — вполне возможно что что-то из них будет показывать бОльшее или меньшее ускорение.
Это значит, что в одном месте процессы проходят быстрее, а в другом медленнее. Если поместить двух близнецов в такие разные места, один будет «жить» медленнее, другой быстрее. Но это будет исключительно относительно друг друга. Каждый из них будет видеть свою жизнь в ее нормальном течении, а не ускоренном или замедленном.
В большинстве случаев, в земных пределах условия похожи настолько, что мы пренебрегаем разницей в 99.999% случаев, но занимаясь физикой малых или больших величин, занимаясь ближайшим космосом, да даже занимаясь GPS и синхронизацией времени в разных часовых поясах, уже сталкиваешься с секундами а то и минутами расхождений.
Но это не значит что можно путешествовать во времени.
Можно предположить гипотетический эксперимент, например мега-оптический телескоп, позволяющий в деталях разглядеть поверхность другой планеты — мы будем видеть события из прошлого этой планеты, которые долетели к нам в виде фотонов. Если начать лететь к этой планете, мы будем видеть ускоренную перемотку, а летя от нее — события в обратном порядке.
Но путешествием во времени это назвать нельзя.
Я лишь восхищаюсь учеными, которые способны выдвигать _обоснованные_ гипотезы о том, что происходит на краю вселенной.
Для меня это сравнимо с тем, что взял линейку, посмотрел через нее на небо и сказал расстояние до солнца с точностью до сантиметра.
alex-khv
17.04.2016 12:45В вашей формуле «скорости», есть t?
KyHTEP
17.04.2016 17:21А в вашем «времени» есть секунда?
Палата мер и весов:
«Секунда есть время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.»
Количество периодов — это скорость. (изменения)
saboteur_kiev
18.04.2016 16:16t можеть быть очень разным, в зависимости от внешних условий и предмета изучения.
Как вам такой парадокс:
Мы измеряем скорость временем или мы время измеряем скоростью?
Учитывая, что даже расстояние мы меряем скоростью и временем (эталон метра вроде свет прошедший за xx времени).
В разных условиях — все эти величины меняются, то есть меряем мы приблизительно то, что у нас тут и сейчас, а там это уже будет иначе.
Wizard_of_light
16.04.2016 17:12Несколько сложнее, ибо четырёхмерный интервал между связанными событиями в нашем пространстве псевдоевклидовый. S2=x2+y2+z2-(ct)2.
black_semargl
18.04.2016 10:47Данная теория слегка противоречит СТО — делит системы отсчёта на неподвижные относительно гиперсферы и движущиеся с разными скоростями.
Bedal
18.04.2016 12:32Куда проще и нагляднее представить, что мы находимся внутри чёрной дыры с системой координат, где направление на центр дыры — время, а пргостранственные координаты тангенциальны. Автоматически получается однонаправленность времени, эффекты СТО и т.п.
Большой взрыв, соответственно — пересечение сферы Шварцшильда. «До того» время было двунаправленным и все законы, соответственно, другие.
Поскольку оба варианта физически ущербны — следует выбрать тот, который проще и нагляднее, то есть мой :-D
walker
Т.к. вы рассматриваете гиперсферу S3 в R4, то данная формула неверна. Площадь S3=2pi2R3
zim32
Значит она расширяется еще быстрее )
foxhole
Автор схлопнул трехмерное пространство в некое искаженное «двухмерное», представив его поверхностью трехмерной сферы. Исходя из этого формулка для трехмерной сферы верна. А вот дальнейшие расчеты с квадратами-кубами плывут. Даже если 3 измерения преобразовать в 2 «кривых» измерения (интересно), то в любом случае движение в любую сторону будет движением по поверхности сферы, а не наверх и не вглубь.
walker
Я как бы вкурил, что сделал автор :), но независимо от того, что является поверхностью S3, ее формула та, что я привел выше, ибо трехмерная она, а не 2D.
ErmIg
Что-то я попытался воспроизвести площадь четырехмерной сферы и у меня получилось 8*pi*R^3.