12 фев 2022 в 19:30

Модель восприятия наблюдателем физической реальности

Алгоритмы * АстрономияЗанимательные задачкиНаучно-популярноеФизика

Ожидает приглашения

В жизни нет ничего сложного. Это мы сложны. Жизнь – простая штука, и в ней что проще, тем правильнее.
Письма. Оскар Уайльд

Физика удивительно проста если смотреть на мир с правильно выбранной точки зрения. Выбор точки зрения не всегда прост. Автор выбирал эту точку зрения восемь лет.

Каждый раз, когда математика требовала введения необъяснимых физических величин, точка зрения отвергалась. Необходимо было найти такую точку зрения, когда математика описывающая физические явления была максимально простой, а в самих явлениях был необходимый минимум физических величин.

Простым объяснениям сопутствуют простые формулы. Формула показывает математическую связь между физическими величинами, но сами величины она не создаёт. Физические величины это то, что понимает наблюдатель изучая физическое явление.

Есть одна сложность в понимании сути реальных процессов и событий. Мы подвержены своим привычкам, житейскому опыту, традициям, мнению авторитетов. Например, мы используем понятие «время», а из литературы и из уст окружающих слышим, что оно течёт. Мы представляем время как нечто, существующее само по себе. Но стоит углубиться в размышления, да почитать «Исповедь» Фомы Аквинского, сущность этого понятия ускользает от нашего сознания. Всему виной традиция и житейский опыт.

В основе предлагаемой модели строгое соблюдение принципа причинности. Как бы нас не убеждали некоторые современные физики, для всего есть причина. Не всегда причина может быть выявлена аналитически. Реальные процессы имеют фрактальный характер, в процессе жизни Вселенной происходило множество бифуркаций, что позволяет события прошлого описывать лишь с точки зрения вероятности их происхождения. В таких случаях достоверную информацию из прошлого можно получить только по «фотографиям» этого прошлого, если их можно обнаружить.

Ещё один соблюдаемый принцип, это принцип наименьшего действия. Траектории орбит это линии наименьшего действия. Свет тоже распространяется по линии наименьшего действия.

Главное действующее лицо в модели Медиосо наблюдатель. Иногда дополнительную информацию наблюдатель может получить от участника событий, если он сохранил протоколы измерений и наблюдений. Нельзя в таком ответственном деле как познание мира ориентироваться на пустые слова. Только факты.

И ещё один важный момент. И наблюдатель, участник и респондент для которого наблюдатель готовит отчёты должны говорить на одном языке. Поэтому при описании нашей модели будем по возможности строго определять все понятия, чтобы не могло возникнуть никаких разночтений.

Приступим к созданию модели. В основе модели четырёхмерное пространство фракций Медиосо. Это пространство описывать сейчас не будем, а только воспользуемся его свойствами. Отметим только, что само метрическое пространство это следствие из модели.

Четырёхмерный шар пространства потенциалов

Модель Медиосо

Каждая созданная людьми модель, как в физике, так и в математике опирается некоторые принципы, постулаты и допущения не требующие доказательств.

Допустим, что существует некая среда (не эфир, не физический вакуум, не пустота) состоящая из трёх фракций. Приведём их названия.

Космологическая фракция.
Метрическая фракция.
Кинетическая фракция.
Гравитационная фракция.
Электрическая фракция.

Электрическая фракция имеет особенность. Она состоит из двух частей. Эти части можно условно обозначить как первую и вторую.

Количество каждой фракции определить невозможно. Но каждой фракции можно сопоставить линейную плотность (из чего бы она не состояла). Эти линейные плотности представим как потенциалы с соответствующими названиями. Определим дополнительный признак материальности для групп потенциалов.

Нематериальные потенциалы

1. Космологический потенциал χ.

2. Метрический потенциал Ψ.

Материальные потенциалы

3. Кинетический потенциал K.

4. Гравитационный потенциал Φ.

5. Электрический потенциал U.

Плотность фракции отличается от потенциала тем, что всегда положительна.

Теперь запишем соотношение между этими плотностями (1).

$\chi=\Psi+K+|\Phi|+|U|\quad1)$

Максимальное значение любой плотности численно равно половине максимальной скорости распространения информации.

Для абсолютных значений всех материальных потенциалов введём обозначение Π.

Тогда можно записать следующее соотношение в котором добавим символ Γ для обозначения его результата (2).

$1-\frac{2\Pi}{C^2}=\frac{2\Psi}{C^2}=\Gamma^2\quad2)$

Сразу отметим, что подставив в это выражение вместо общего потенциала кинетический, получим знакомую многим формулу (3).

$\sqrt{1-\frac{V^2}{C^2}}=\Gamma\quad3)$

Скорость в модели Медиосо абсолютна. Относительными можно рассматривать только малые скорости, когда Γ≈1.

В среде Медиосо нелинейные процессы по координате Z можно рассматривать как сжатие - растяжение первой части фракции, а нелинейные процессы по угловой координате во второй части, как кручение второй части фракции. В то же время фракции равноправны и их роли могут меняться местами.

Подробнее о времени и пространстве

Немного философии. В модели Медиосо, да и не только в ней, процесс измерения это сравнение двух величин. Человеческая жизнь, как процесс, имеет один период. Величина этого периода может быть определена в сравнении с периодом циклической смены сезонов на Земле (год). Нет глобальной шкалы времени, но может быть построена система координат с осями протяжённость и продолжительность. Нет необходимости решать загадку сущьности "время". Есть только сравнение продолжительностей. В упомянутом ранее потенциальном пространстве вообще нет ни времени, ни метрического пространства. И время и пространство лишь свойства материи. Не материя существует во времени и пространстве, а длительность и протяжённость существуют как параметры материи.

Система единиц измерения физических величин VLQ

Также для описания модели восприятия реальности наблюдателем нам потребуется система единиц измерений физических величин. Существует множество таких систем, это и СИ и СГС (СГСМ, СГСЕ), система планковских единиц, есть и другие не настолько известные. Система которую мы будем рассматривать отличается от всех известных. В ней есть две основных меры. Мера скорости C, мера длины Cs. Для обозначения размерностей физических величин будем применять выражение вида [C Cs], где вместо символов будут стоять степени основных единиц измерения. Например, скорость V имеет размерность [1 0], протяжённость (длина) L имеет размерность [0 1], продолжительность (время) L/C имеет размерность [-1 1].

Мера скорости равна скорости света C=1. Мера протяжённости может быть выбрана произвольно, но примем её равной известному метру. Единица протяжённости равна 1 метр.

Ещё есть несколько постоянных. Постоянная тонкой структуры α, которая не зависит от выбора системы единиц и всегда равна 7,297352569300E-03. Размерности у этой постоянной нет [0 0].

Элементарный заряд. Это заряд электрона e= 4,894377743697E-36 [2 1 1]. Здесь в размерности появляется третье число, которое указывает на то, что величина имеет отношение к электричеству. Квадрат элементарного заряда e² имеет размерность [4 2 2].

Квант действия (постоянная Планка) h. Эта постоянная может быть определена из величины элементарного заряда, постоянной тонкой структуры и скорости света $h=\frac{e^2}{2 \alpha C}$

Исходя из тех значений, которые уже были показаны определяем что h=1,641344122441E-69. Размерность этой постоянной [3 2 2]. По размерности видно, что она имеет отношение к электрическим процессам.

Для согласования величин из механики и электричества есть ещё электрический коэффициент ε=1 с размерностью [0 0 2]. Пример применения этого коэффициента в законе Кулона. Сила взаимодействия двух единичных зарядов $F=\frac{q_1q_2}{4 \pi \varepsilon R^2}$ . Единца силы имеет размерность [4 0]. Получить эту размерность из формулы просто. Надо сложить все размерности в числителе и вычесть из них все размерности в знаменателе.

[2 1 1]

[0 0 -2]

[0 -2 0]
---------

[4 0 0]

В результирующей размерности третье (электрическое) число равно нулю и его можно отбросить.

Для сравнения приведём закон Ньютона $F=\frac{\mu_1\mu_2}{R^2}$ . В этом случае никаких постоянных для вычислений не требуется.

В числителе показаны величины называемые в этой системе грап [2 1].

[2 1]

[0 -2]
---------

[4 0]

В рассматриваемой системе грап подобен массе в других системах. Но определяется грап из радиуса круговой орбиты вокруг объекта обладающего эти грапом и значения орбитальной скорости пробного малого объекта $\mu=\frac{V^2}{R}$ . Во втором законе Ньютона тоже обходимся без постоянных F=\mu a. В системе VLQ для большинства единиц измерения нет специальных наименований, вместо них можно применять размерность единицы с добавлением индекса, если необходимо. Единица силы 1 [4 0]= 2,000904802400E-02 Н. Поскольку единица длины в нашей системе совпадает с метром, то и единица энергии численно такая же. 1 [4 1]= 2,000904802400E-02 Дж.

Грап это производная величина от скорости и протяжённости.

То что выше было названо зарядом в этой системе имеет наименование электрический грап [2 1 1]. По сути грап это величина определяющая возможность взаимодействия объектов.

Для того чтобы оценить размер этой величины скажем, что грап Земли равен
0,004435 [2 1].

Для того чтобы из системы СИ перевести значение массы в значение грапа можно воспользоваться формулой $\mu=\frac{m G}{C^2}$ , где m масса, G гравитационная постоянная, С скорость света.

Для вычислений в области электричества необходимы единицы электрического тока I [3 0 1], электрического напряжения U [2 0 1], электрического сопротивления R [-1 0] и другие единицы. Для электрического сопротивления размерность указана без электрической части. Это связано с тем, что электрическое сопротивление это свойство материального объекта, которое может быть определено и без применения электрических величин. Закон Ома выглядит при этом так $I=\frac{U}{R}$ .

[2 0 1]

[+1 0 0]

----------

[3 0 1]

Единица электрического напряжения между точками A и B определяется как разность электрических потенциалов между ними. В VLQ единица потенциала равна квадрату скорости света (это в два раза превышает максимально возможный потенциал).

Единица электрического напряжения VLQ 1[2 0 1]=E*L определяется как
1[2 0 1]=8,987551787368E+16 В системы СИ.

Единица электрического сопротивления 1[-1 0] определена как 1/C 3,3356409520E-09 Ом.

Единица электрического тока определена в VLQ как 1[3 0 1]= 2,6944002417E+25 А в СИ (эта величина вдвое выше теоретически достижимой в модели Медиосо).

Единичный электрический грап в VLQ определён как 2,043160647516E+35 элементарных электрических грапов (зарядов электрона). В системе СИ Кулон равен 6 241 509 074 460 762 607,776 элементарных зарядов. Если определять электрический ток через число единичных зарядов проходящих по цепи за единицу времени, то получится также величина единицы тока в VLQ 1[3 0 1]= 2,6944002417E+25 А в СИ.

В вычислениях в области электричества применяются устройства – конденсаторы и катушки индуктивности, которые характеризуются параметрами ёмкость и индуктивность. Для простого конденсатора из двух пластин площадью S на расстоянии d, и для простого цилиндрического соленоида с площадью торцов S и длиной d, величина емкости $C=\varepsilon_r \frac{S}{d}$ [0 1 0]. Для индуктивности $L=\frac{1}{c^2}\mu_r \frac{NS}{d}$ [-2 1 0] где N число витков, c – скорость света.

Для описания электрических свойств среды применяются величины традиционно называемые проницаемостью. Есть электрическая проницаемость εr [0 0 0] (определена для электрической фракции) и магнитная проницаемость μr [0 0 0] (определена для фракции кручения). Для вакуума обе проницаемости равны единице.

Реактивные сопротивления определяются как $X_C=\frac{1}{\omega C} [-1 0 0] и X_L=\omega L$ [- 1 0 0].

Некоторые физические величины и их размерности в системе VLQ

Свойства фракций Медиосо

Грап фракци это её центрально симметричный концентрат. У гравитационной фракции грап μ с размерностью [2 1]. У электрической фракции электрический грап μ_q=q с размерностью [2 1 1]. Парная составляющая электрической фракции фракция кручения динамическая. Она не может иметь статический грап. Для общего обозначения грапа используем значёк μ_f.

Напряжённость фракции (градиент потенциала) $A_f=\frac{\mu_f}{l^2} [2 -1~ x]$ , x показывает принадлежность к конкретной фракции.

Примем, что скорость распространения градиента фракции для вакуума равна скорости света.

Можно говорить о токе фракции (токе градиента фракции) $I_f=\frac{d \mu_f}{dt}=c \oint_{L}{A_f}{dl}$ .

Рассматривая контур, можно говорить о плотности тока фракции через площадь контура.

$\int_{S}J_f dS=c \oint_{L}{A_f}{dl}$

Поскольку грап парных частей вследствие закона сохранения энергии не может отличаться численно, можно разделить части уравнения по частям фракции $\int_{S}J_1 dS=-c \oint_{L}{A_2}{dl}$ и $\int_{S}J_2 dS=-c \oint_{L}{A_1}{dl}$ .

Уравнения Максвелла в модели Медиосо

Из свойств фракций Медиосо можно получить уравнения Максвелла. Рассмотрим основные. Если J₁ это плотность тока проводимости (ток электрической фракции), то A₂ это напряжённость кручения.

Линейный ток электрической фракции может быть образован как током градиента фракции так и током электрического грапа. Поэтому с учётом проницаемостей среды можно уравнения переписать так

$\int_{S} I_q+J_q dS=-c\mu_r \oint_{L}{A_B}{dl}$ $\int_{S}J_B dS=-c \varepsilon_r \oint_{L}{E}{dl}$

Что представляет собой напряжённость кручения с точки зрения стандартной физики? Это аналог напряжённости магнитного поля. Что представляет собой плотность тока фракции кручения? Скорость изменения магнитной индукции. Плотность тока электрической фракции это скорость изменения электрической индукции.

В модели Медиосо нет понятия индукции, есть только напряжённости фракций.

Все напряжённости в электродинамике имеют размерность [2 -1 1]. Все токи имеют размерность [3 0 1].

Рассматривая часть уравнения $\int_{S} I_q+J_q dS=-c\mu_r \oint_{L}{A_B}{dl}$ , а именно

$I_q=-c\mu_r \oint_{L}{A_B}{dl}$ , можно вывести закон Ампера, если принять, что условный заряд фракции кручения это тонкий срез проводника с током. Такой заряд создаёт напряжённость фракции кручения обратно пропорционально расстоянию от него.

Каждый малый элемент тока I в длинном проводнике можно рассматривать как такой «плоский заряд» нулевой длины A_B с радиальным распределением потенциала, dl это участок окружности с радиусом r $I=\mu C A_B 2 \pi dr$ .

Отсюда получим $\frac{I}{C 2 \pi r}=\mu A_B$ .

Тогда I/C это заряд кручения, а $\mu A_B$ напряжённость поля кручения создаваемая им.

Как и в других законах взаимодействия необходимо умножить напряжённость на второй заряд, чтобы получить силу их взаимодействия

Для единичной длины проводника величину взаимодействия необходимо умножить на единичную длину.

$F=\frac{1}{C^2}\frac{I_1 *I_1}{ 2 \pi r} lun$ , где lun единичная длина.

Как обычно, C в системе Медиосо равна единице.

Закономерности в космосе

Современная физика описала практически все известные закономерности материального мира. По этой причине нет смысла просто переводить их на язык Медиосо. Тем не менее есть ряд закономерностей которые в физике Медиосо определяются по-своему.

Закон тяготения

Гравитационный потенциал позволяет описывать гравитационные взаимодействия. Эти взаимодействия выражаются в том, что два объекта с некоторым значением грапа испытывают взаимное ускорение. При этом, рассматривая реальное пространство наполненное веществом, а может быть и тёмной невидимой материей, следует рассматривать не грапы объектов, а их плотности умноженные на занимаемый объём. Если объект (скопление галактик, например) имеет плотность меньше плотности окружающей материи, вполне возможно, что взаимное ускорение будет направлено не к центру системы объектов, а от него. Это причина разбегания далёких галактик.

Заряды, как носители электрического потенциала тоже взаимодействуют. Но в свободном пространстве не может существовать некоторая плотность заряда.

Поэтому общий закон взаимодействия двух вещественных заряженных объектом можно описать следующей формулой (3).

$a=\frac{(\rho_{\mu_1}-\rho_d)U_{\mu_1} +(\rho_{\mu_2}-\rho_d)U_{\mu_2} -sgn(q_1*q_2)(|q_1| +|q_2|)/4 \pi}{ R^2}\quad3)$

Особенности этой закономерности на языке Медиосо состоят в следующем.

В одной формуле объединено гравитационное и электрическое взаимодействие.

За счёт соответствующего выбора единиц отсутствуют гравитационная и электрическая постоянная.

Рассматривается только взаимное ускорение, поскольку в Медиосо сила может быть только контактной.

Скорости

Исходя из того, что в модели Медиосо для наблюдателя действуют практически те же исходные положения, что и в СТО и ОТО, все формулы из теории Эйнштейна верны для наблюдателя в Медиосо.

Но Модель Медиосо не устанавливает абсолютную неизменность скорости света во всех без исключения случаях. Рассматривается такая величина, как собственная скорость Vp.

Это величина скорости, которую участник путешествия на космическом корабле может измерить посредством интегрирующего акселерометра, если его не выключать от старта до финиша. В некотором смысле собственная скорость подобна фазовой скорости в электродинамике $V_p=\frac{V}{\sqrt{1- \frac{V^2}{C^2}}}$ .

Тогда становится видно, что наш коэффициент изменений при наборе скорости может быть представлен отношением наблюдаемой скорости к собственной $\Gamma=\frac{V}{V_p}$ .

Собственная скорость может расти с точки зрения путешественника неограниченно. При этом с его точки зрения окружающее пространство будет расширяться, а темп всех процессов в окружающем мире ускоряться, включая и скорость света.

Перигелий Меркурия

Меркурий и Солнце вращаются вокруг общего центра масс, который при отсутствии влияния других планет можно было бы считать неподвижным.

Средняя угловая скорость $\omega^2=\frac{\mu}{a^3}$ .

Меркурий имеет эллиптическую орбиту и расстояние до центра масс меняется по периодическому закону.

Движение и потенциал П=(K+Φ) вызывают сокращение участков орбиты, но средняя угловая скорость при этом не меняется.

Орбита Меркурия в собственном пространстве короче чем длина орбиты в пространстве наблюдателя. Завершив полный цикл движения по орбите, Меркурий переходит в новый цикл изменений потенциала. И это происходит несколько раньше, чем по классическому расчёту наблюдателя. Потенциал начинает уменьшаться, и кривизна орбиты увеличивается, происходит поворот орбиты, прецессия. Этот поворот и наблюдается как опережение точкой перигелия расчётного по классике значения по углу. Только в реальности этот процесс размазан по всей орбите, нет конкретной точки перегиба.

В модели Медиосо применяются разные значения физических величин для внешнего наблюдателя и для объекта наблюдения. Для объекта наблюдения применяются так называемые собственные значения величин. Это делается потому, что нет общего пространства для всех объектов Вселенной. Каждый объект имеет собственное метрическое пространство. Так и Меркурий имеет собственное метрическое пространство. Движение Меркурия в поле тяготения приводит к сокращению собственного эталона длины по сравнению с эталоном наблюдателя.

Собственная длина орбиты для Меркурия короче, чем длина этой же орбиты для системы Солнце – Меркурий с точки зрения земного наблюдателя.

Это сокращение приближённо составляет $\frac{L_{sm}}{L}\approx\sqrt{1- \frac{\mu_s}{C^2 R}}$ без учёта того, что среднее значение потенциала Меркурия на его орбите незначительно отличается от значения принятого нами для радиуса равного длине большой полуоси $\Pi=\frac{\mu_s}{C^2 R}$ .

В системе единиц Медиосо грап Солнца μ_s=2,38659906700283E+035 [2 1], большая полуось орбиты Меркурия a=1158708504,07572 [0 1].

Соответствующая разность углов в радианах на оборот орбиты составляет

$\Delta \varphi \approx 2 \pi \left(\sqrt{1- \frac{\mu}{C^2 R}}-1 \right)=-8,018E-08$ радиан на оборот.

Угол получился отрицательным, то есть Меркурий запаздывает, отстаёт от перигелия.

По Эйнштейну эта разность углов составляет \Delta \varphi=7,987E-08 радиан на оборот.

$\Delta \varphi \approx \frac{6 \pi G M_s}{c^2 A (1- \varepsilon^2)}$

GM в СИ это гравитационный параметр Солнца (не путать с грапом) равный 132712440018 000 000 000 м3с-2

Большая полуось орбиты Меркурия A=57909227000 м, эксцентриситет орбиты 0,20563593.

Погрешность наших приблизительных вычислений по сравнению с приблизительным результатом Эйнштейна составляет 0,39 %. Для столетних 43-х угловых секунд это 0,17 угловой секунды.

Как бы не было на первый взгляд странно представление о разных метрических пространствах для разных объектов, вычисления показывают жизнеспособность такого представления.

Формула получена на основе представлений модели Медиосо и не может быть объяснена с точки зрения классической механики, СТО и ОТО.

Об отклонении луча света в поле гравитации

С учётом собственной скорости легко также выводится угол отклонения луча света гравитационным полем массивного объекта. Все траектории объектов в космосе соответствуют линиям наименьшего действия. Это может быть прямая, гипербола или эллипс.

Для света возможна прямая или гипербола. Во втором случае угол отклонения это угол между директрисами гиперболы.

Приведу сразу результат вычислений для прохождения света вблизи Солнца.

$\gamma=\frac{2}{e}=\frac{4 \mu}{q c^2}=0.00000849rad=1,751"$ , где e — эксцентриситет гиперболы, q -минимальный радиус орбиты.

Результат совпадает с результатом Эйнштейна как численно так и формально. Только формула получена для гиперболы.

Получен результат по предположению, что независимо от природы объекта, он движется по орбитальным траекториям. Для света эта траектория гипербола. Отличие собственной скорости света от стандартного значения вблизи Солнца 0,16 %. Для наблюдателя это никак не отражается на результатах измерений. Более того, наблюдатель не может определить отклонение скорости света от стандартного значения на участках орбиты. Он видит исходную точку, радиус прохождения и конечную точку (свой глаз). Невозможно определить экспериментально нахождение фотона в какой-либо точке траектории.

Заключение

Из этого короткого обзора должно быть понятно, что на основе модели Медиосо можно исследовать механику, гравитацию и электродинамику. Все выводы не противоречат исходным положениям модели, а результаты вычислений не противоречат результатам полученным из современных теорий и практики.

Некоторые отклонения от представлений существующих теорий, например сокращение длин объектов в зависимости от их скорости и действующих на них потенциалов происходящее по всем трём измерениям сегодня проверить невозможно. Как невозможно проверить и утверждение СТО и ОТО о том что такое сокращение происходит только под влиянием скорости и только в направлении движения.

Хабы: