Вопрос использования широко реализованного в информатике принципа иерархичности для описания свойств пространства-времени рассматривался нами в [4]. Этот принцип существенно ограничивает действие господствующего в теоретической физике принципа геометризации, применимость которого не выходит за пределы отдельного пространственно-временного континуума в составе иерархически структурированного гиперконтинуума. Попытки отхода от принципа геометризации при описании пространства, времени и гравитации предпринимались и ранее, в частности, в трудах Р. Фейнмана и В. Тирринга по общей теории относительности (ОТО), а также А. Логунова по релятивистской теории гравитации (РТГ).
Рассматривая, следуя подходу А. Пуанкаре в [3], электромагнитное поле, как механическую систему, подчиняющуюся принципу физической относительности, Логунов в РТГ выявляет псевдоевклидову геометрию, как естественную риманову геометрию этого поля в отсутствие гравитации, и переносит в своей РТГ выявленную геометрию на мировое физическое пространство-время. При этом Логунов переформулирует принцип относительности Пуанкаре следующим образом: «Принцип относительности – это сохранение формы всех физических уравнений в любой инерциальной системе отсчета» [2], отмечая в этой связи, что «поскольку в этой формулировке используется понятие инерциальной системы отсчета, то это означает, что физический закон инерции Галилея уже заложен в эту формулировку принципа относительности. В этом и есть отличие данной формулировки от формулировок Пуанкаре и Эйнштейна» [2]. По поводу закона инерции Логунов уточняет: «… существует бесконечное множество систем координат, в которых уравнения сохраняют свою форму. Это означает, что в каждой из них имеет место закон инерции. Если в какой-либо из этих систем координат тело находится в покое или в состоянии равномерного и прямолинейного движения, то в любой другой … оно также будет находиться либо в состоянии равномерного прямолинейного движения, либо в состоянии покоя. Все такие системы координат получили название инерциальных. Принцип относительности Галилея – это сохранение формы уравнений механики в любой инерциальной системе отсчета. Следует подчеркнуть, что в определении инерциальной системы отсчета лежит закон инерции Галилея. Согласно ему движение тела в отсутствии силы описывается линейными функциями от времени» [2]. Таким образом, принцип относительности в формулировке Логунова выявляет, в частности, разную природу инерции и гравитации и, тем самым, исключает принцип эквивалентности ОТО.
Мы считаем, что принцип относительности Логунова, в целом, удобен для введения в физику принципа иерархичности, но с оговорками. Прежде всего, встает вопрос определения инерциальной системы. Механика Ньютона ответа не давала, хотя и оперировала ими. Практически в качестве такой системы выбиралась система координат с началом в центре Солнца, три оси которой направлялись на удаленные звезды, а время считалось независимым от выбора системы отсчета [2]. Взгляды Ньютона об абсолютном пространстве и абсолютном движении были подвергнуты полезной критике Э. Махом, который пришел к выводу о том, что нет необходимости связывать закон инерции с каким-то особым абсолютным пространством [2]. Правота данной критики обусловлена тем, что в классической механике не определена связь инерциальной системы с распределением материи [2]. После создания общей теории относительности могло казаться, что эта связь, наконец, была установлена через выявление единой природы инерции и гравитации. Но в РТГ данный вопрос возвращается с прежней остротой. Логунов отвечает на него в [2], анализируя принцип относительности Пуанкаре: «Объявляя этот принцип, Пуанкаре точно знал, что из него следует невозможность абсолютного движения, поскольку все инерциальные системы отсчета равноправны. Отсюда следует, что принцип относительности Пуанкаре не требует отрицания эфира вообще, он только лишает его связи с какой-либо системой отсчета. Иначе говоря, он устраняет эфир в понимании Лоренца. Само понятие эфира Пуанкаре не исключает, поскольку трудно представить себе большую нелепость, чем пустое пространство. Поэтому слово эфир, которое встречается в статьях Пуанкаре даже после формулировки им принципа относительности, имеет другой смысл, отличный от эфира Лоренца. Именно такой эфир и должен удовлетворять принципу относительности. К мысли об эфире пришел в 1920 г. и Эйнштейн. В наше время такую роль выполняет физический вакуум. Именно все это некоторые физики (не говоря уже о философах и историках физики) до сих пор не понимают и ошибочно приписывают Пуанкаре, что якобы он понимал принцип относительности как невозможность обнаружить прямолинейное равномерное движение относительно эфира. Хотя, как вы можете увидеть, в самой формулировке принципа относительности нет слова «эфир»». Так Логунов фактически возвращает в физику понятие эфира, математически определяя его, как эфир Пуанкаре, и физически интерпретируя его, как физический вакуум. Тем самым, природа инерции обнаруживается не в макромире, как в общей теории относительности, а в микромире.
Но в квантовой теории поля физический вакуум не рассматривается, как самостоятельно существующая материальная субстанция, напротив, он реализует одно из возможных значений (соответствующее минимальной энергии) амплитуды состояния любого квантованного поля. Поэтому мы считаем, что физический вакуум нельзя считать эфиром Пуанкаре. Более того, никакого эфира все же не существует, в том числе эфира Пуанкаре. Природа инерции же, тем не менее, обнаруживается в микромире через проявление геометрических свойств физического вакуума, связанного с конкретной материальной средой. Следовательно, инерциальные системы отсчета могут определяться только в зависимости от среды, с которой они связаны, причем эта зависимость определяет уровень иерархии систем и сред. Сама же инерциальность означает отсутствие внешних сил, характеризующееся отсутствием обмена квантами с внешним окружением системы. Хотя полное отсутствие такого обмена вряд ли возможно в реальности, тем не менее, теоретически это представить, как соответствующий предельный случай, легче, чем пустое пространство. Зависимость инерциальных систем отсчета от материальной среды означает, что равномерное прямолинейное движение инерциально не всегда, а только тогда, когда отвечает уровню инерциальности среды. Это может проявляться, в частности, в электромагнитном излучении электрически заряженных частиц, движущихся равномерно прямолинейно (при переходе из среды, в которой их движение инерциально, в среду, в которой их движение неинерциально ввиду несоответствия уровня инерциальности движения уровню инерциальности среды). Не только теоретические, но и экспериментальные исследования показали, что такие эффекты действительно существуют в рамках эффектов коллективного излучения электромагнитных волн [1], причем эта «коллективность» обеспечивается именно материальной средой.
Библиографическая ссылка
Дубровин А.С., Хабибулина С.Ю. ПРИНЦИП ИЕРАРХИЧНОСТИ В ИНФОРМАТИКЕ И ПРИНЦИПЫ ФИЗИЧЕСКОЙ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ГАЛИЛЕЯ, ПУАНКАРЕ, ЛОГУНОВА // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 5-2. – С. 137-139;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=5758 (дата обращения: 21.11.2024).