1.Цель исследования
До 1915 г. пространство и время воспринимались как некая жесткая арена для событий, на которую все происходящее на ней никак не влияет. Так обстояло дело даже в Специальной теории относительности. Тела двигались, силы притягивали и отталкивали, но время и пространство просто оставались самими собой, их это не касалось. И было естественно думать, что пространство и время являются бесконечными и вечными.
Представление о времени у многих ученых коренным образом изменилось после публикации А. Эйнштейном в 1915 году своей знаменитой работы, известной ныне как Общая теория относительности. Теперь «пространство и время - динамические величины: когда движется тело или действует сила, это изменяет кривизну пространства-времени, а структура пространства-времени в свою очередь влияет на то, как движутся тела и действуют силы. Пространство и время не только влияют на все, что происходит во Вселенной, но и сами изменяются под влиянием всего в ней происходящего»[1]. В итоге возникли, и стали широко использоваться новые понятия: «Собственное время наблюдателя» и «Мнимое время»[1-5]. Иногда также пользуются термином «Комплексное время»[6, 7]. Появилось новое понятие: «Стрела времени»[ 1, 6, 8-11]. Оно было введено А.С. Еддингтоном, известным астрономом и физиком, популяризатором Общей теории относительности.
Говоря о мнимом времени, имеют в виду время, стрела которого направлена противоположно стреле реального времени [1, 7].
Если под реальным временем имеют в виду время, стрела которого направлена от прошлого к будущему, то говорят, что оно представляет собой психологическое время. А если под реальным временем имеют в виду время, направленное в сторону увеличения энтропии, то говорят, что оно представляет собой термодинамическое время. Часто также говорят о космологическом времени. Под этим понимают общепризнанное реальное время.
Выяснилось, что все эти последние три понятия являются синонимами, т.е. они являются обозначениями одного и того же времени[1]. Об этом времени в дальнейшем мы будем говорить, что оно представляет собой общепризнанное космологическое время. Обозначим его через t.
Говоря о собственном времени наблюдателя, имеют в виду время, которое показывают «собственные часы наблюдателя».
В современной биологии и медицинской науке вместо собственных часов наблюдателя, говорят о «Биологических часах». Сегодня общепризнано, что каждый живой организм имеет свои собственные биологические часы[6, 12 - 15].Точнее, в каждом организме имеется столько часов, сколько в нем клеток. Дело в том, что основной механизм биологических часов находится внутри клетки. Установлено, что все эти часы работают согласованно «под общим руководством» часов, помещенных в головном мозге в супрахиазменном ядре таламуса [14].
Возникают вопросы:
1. Определимо ли вообще понятие «Время» или это понятие относится к первичным понятиям типа «Множество»?
2.Отличаются ли друг от друга биологические часы и часы наблюдателя? И если – да, то в чем это различие выражается?
3. Является ли мнимое время «достоянием» лишь живой природы и микромира неживой природы, или оно существует во всей нашей реальности?
4. Если мнимое время является «достоянием» всей нашей реальности, то проявляется ли оно одинаково в живой и неживой природе?
5. Что собой представляет Вселенная и можно ли описывать ее главные особенности?
6. Имеется ли у Вселенной определенное время возникновения и определенное время исчезновения?
7. Можно ли рассмотреть Вселенную в качестве наблюдателя?
8. Если Вселенная является одним из наблюдателей, то является ли ее собственное время равным времени t, или собственное время Вселенной и время t – два разных времени?
9. Имеются ли у наблюдателей, кроме собственных часов времени, и другие собственные измерительные приборы?
10. Если у наблюдателей имеются свои собственные измерительные приборы, то зависят ли от состояний наблюдателей единицы измерения, используемые в этих измерительных приборах?
11. Если единицы измерения, используемые в измерительных приборах наблюдателей, зависят от состояний наблюдателей, то каковы эти зависимости: - для каждого наблюдателя они свои собственные, или существует некая универсальная зависимость, общая для всех наблюдателей независимо от их природы и фактического состояния?
12. Если существует универсальная зависимость единиц измерения от состояний наблюдателей, то какая эта зависимость?
Выяснение этих вопросов - цель настоящего исследования.
2. Принцип неопределенности Гейзенберга
Немецкий ученый Макс Планк в 1900 г. принял гипотезу, согласно которой свет, рентгеновские лучи и другие волны не могут испускаться с произвольной интенсивностью, а должны испускаться только некими порциями, которые Планк назвал квантами. Кроме того, Планк предположил, что каждый квант излучения несет определенное количество энергии, которое тем больше, чем выше частота волн. Таким образом, при достаточно высокой частоте энергия одного кванта может превышать имеющееся количество энергии и, следовательно, высокочастотное излучение окажется подавленным, а интенсивность, с которой тело теряет энергию, будет конечной.
Гипотеза квантов прекрасно согласовалась с наблюдаемыми значениями интенсивности излучения горячих тел. Однако, эта гипотеза привлекла особое внимание по следующей причине.
В 1926 году другой немецкий ученый, Вернер Гейзенберг, сформулировал знаменитый Принцип неопределенности. Чтобы предсказать, каким будет положение и скорость частицы, нужно уметь производить точные измерения ее положения и скорости в настоящий момент. Очевидно, что для этого надо направить на частицу свет. Часть световых волн на ней рассеется, и таким образом мы определим положение частицы в пространстве. Однако точность этого измерения будет не выше, чем расстояние между гребнями двух соседних волн, и поэтому для точного измерения положения частицы необходим коротковолновый свет. Согласно же гипотезе Планка, свет невозможно использовать произвольно малыми порциями, и не бывает меньшей порции, чем один квант. Этот квант света внесет возмущение в движение частицы и непредсказуемо изменит ее скорость. Кроме того, чем точнее измеряется положение, тем короче должны быть длины световых волн, а следовательно, тем больше будет энергия одного кванта. Это значит, что возмущение скорости частицы станет больше. Иными словами, чем точнее вы пытаетесь измерить положение частицы, тем менее точными будут измерения ее скорости, и наоборот. Гейзенберг показал, что неопределенность в положении частицы, умноженная на неопределенность в её скорости и на её массу, не может быть меньше некоторого числа, которое называется сейчас постоянной Планка. Это число не зависит ни от способа, которым измеряется положение или скорость частицы, ни от типа этой частицы, т. е. Принцип неопределенности Гейзенберга, является фундаментальным, обязательным свойством нашего мира.
3. Предмет Общей физической теории природы. Теория целостности
Под событием (явлением) обычно понимают все то, что вообще может происходить при осуществлении определенной совокупности условий A. Событие представляет собой факт реализации некого варианта b из полного множества вариантов B. Таков смысл понятия события, например, в предложение: «Вчера произошло большое событие: - наконец - то, после долгих лет ремонта был открыть Большой театр».
Множество вариантов может быть полным в одних условиях и не может быть таким в других условиях. Следовательно, то, что множество B является полным, это, прежде всего, означает что, вполне определенной является соответствующая совокупность условий A.
Если при заданной совокупности условий A множество B состоит всего-навсего из одного варианта b, то вероятность реализации этого варианта равна 1. В этом случае говорят, что событие является достоверным. А если множество B состоит из двух и более вариантов, то вероятность реализации каждого из этих вариантов будет равна или меньше 0.5. В этом случае говорят, что событие является случайным.
Реализация события всегда происходит вполне в определенный момент времени. Ввиду этого для определения события необходимо задание не только пространства, в котором совокупность условий A может быть реализована, но и момента времени, когда эта совокупность условий будет реализована.
Достоверное событие, в отличие от точки пространства, является точкой пространства - времени. Следовательно. Его можно считать заданным, если задана соответствующая точка пространства - времени.
По С. Хокингу Специальная теория относительности привела к необходимости изучения событий, происходящих в макроскопической физической природе [1]. Говоря о событии, он имеет в виду нечто, происходящее в определенной точке пространства в определенный момент времени, т.е. это «нечто» представляет собой достоверное событие.
Общая теория относительности привела к необходимости рассматривать пространство и время, как динамические величины, которые зависят не только друг от друга, а от всего того, что вокруг происходит. В итоге, потеряло смысл говорить о точке задания события в пространстве - времени. Вместо этого стали говорить о задании множества возможных реализаций случайного события.
Итак, Специальная теория относительности привела к необходимости изучения достоверных событий, а Общая теория относительности – случайных событий. Но и те и другие события являются событиями, происходящими в макроскопической физической природе.
Согласно Принципу неопределенности Гейзенберга, в Квантовой механике потеряло смысл говорить о задании конкретных координат физического тела. Вместе этого, стали говорить о случайном событии и задании его возможных реализаций и вероятностей этих реализаций [1, 3].
Таким образом, Принцип неопределенности Гейзенберга привёл к необходимости изучения случайных событий, происходящих в микроскопической физической природе.