Перейти к содержанию

Как дать определение термину «Секунда», чтобы создать теорию относительности. Концепция абсолютного времени и вселенной в целом

Аннотация

Теория относительности дает широкий спектр ответов хорошо согласующихся с реальностью, но не может объяснить и предсказать поведение всего во вселенной. Если проанализировать текущее определение термина секунда, то станет понятна причина необходимости использования теории относительности. Теория относительности фактически порождена термином секунда общепринятым на данный момент. Однако объяснить происходящее можно не только средствами теории относительности. Если предположить, что на релятивистских скоростях замедляется не время, а увеличивается период процессов (в том числе, в атомных часах), то можно прийти к концепции абсолютного времени. И, как следствие, абсолютной вселенной. Для этого необходимо немного скорректировать определение термина секунда. Благодаря этому можно будет значительно упростить понимание вселенной и приблизиться к истине.

На мой взгляд, имеющиеся результаты всех экспериментов подтверждают концепцию абсолютного времени и вселенной в целом. Однако можно провести специализированные эксперименты для проверки этого предположения.

Данная работа это маленький шаг по созданию теории для наилучшего соответствия с реальностью, которая является альтернативой для теории относительности Эйнштейна.

Введение

Теория относительности дает широкий спектр ответов хорошо согласующихся с реальностью [1-28]. Однако эта теория не может объяснить всего во вселенной [29-35], что указывает как минимум на ее ограниченность определенными рамками, а как максимум она в корне ошибочна.

Рассмотрим ключевую причину по которой от теории относительности практически невозможно отказаться. Более того, именно эта причина порождает теорию относительности Эйнштейна. Причина этого - текущее определение термина секунда [36,37].

Определение термина секунда

С 1967 года международная система единиц СИ определяет секунду как 9 192 631 770 периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Однако на каком основании считается, что период электромагнитного излучения ни от чего не зависит?

Примером рациональных мыслей в данном направлении является тот факт, что к вышеописанному определению секунды с 1997 года были добавлены уточнения: в покое, при температуре в 0 К и отсутствии внешних полей. Однако эти уточнения не применяются на практике, так как атомные часы не находятся при температуре в 0 К и не находятся в покое, так как поверхность Земли даже близко не является инерциальной системой отсчета (ИСО).

Эксперимент с движущимися объектами. Различные интерпретации результатов

Для дальнейшего описание необходимо ввести новое понятие.

Неподвижная система отсчета (НСО) - это ИСО связанная с объектом характеризующимся нулевым сдвигом реликтового излучения (нулевой дипольной анизотропией). НСО может быть связана с разными объектами, но их относительная скорость равна нулю. Фактически предполагается, что НСО является покоящейся в рамках концепции абсолютной вселенной.

Рассмотрим утверждение, подкрепленное экспериментальными данными:

Объект/часы №1, движущиеся с большей скоростью относительно НСО, отсчитывают меньше периодов, чем объект/часы №2, движущиеся с меньшей скоростью.

А теперь посмотрим на различные интерпретации полученные исходя из этого.

Вывод согласно теории относительности:

  1. Чем выше скорость объекта/часов, тем сильнее замедление времени (деформация времени).
  2. Время затрачиваемое на период электромагнитного излучения (время полного периода) - не меняется.

Вывод согласно концепции абсолютного времени:

  1. Чем выше скорость объекта/часов, тем длительнее период электромагнитного излучения (время каждого периода увеличивается). Течение времени неизменно (постоянно).
  2. Время затрачиваемое на период электромагнитного излучения (время полного периода) - меняется.

Обе трактовки основаны на одном и том же, но полностью противоположны.

Описанная с точки зрения теории относительности трактовка является основополагающей ключевой базой без которой невозможно ее существование.

Описанная с точки зрения абсолютного времени трактовка говорит сама за себя и свидетельствует об абсолютной природе времени и вселенной в целом.

Концепция абсолютного времени

Теперь рассмотрим концепцию абсолютного времени подробнее.

Для простоты не следует сильно изменять термин секунда. Можно лишь изменить маленькую, но ключевую деталь.

Секунда - 9 192 631 770 периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 в НСО (в абсолютном покое), при температуре в 0 К и отсутствии внешних полей (в том числе гравитационного).

Указанных условий сложно добиться. Однако, например, гравитационное поле может быть скомпенсировано если точно расположить объект в пространстве. Объект в НСО и температура 0 К, тоже в целом достижимы.

Но проще рассчитать скорость относительно НСО и используя формулу "замедления времени" (в рамках концепции абсолютного времени увеличивается время периода процессов) вычислить абсолютное время в НСО (пусть и с небольшой погрешностью).

Давайте прикинем поправочный коэффициент: \(F(v) = \sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}\), где \(v\approx\text{370 км/с}\) (скорость Солнца относительно нулевого сдвига реликтового излучения(нулевой дипольной анизотропии)). Тогда \(F\approx\text{0.99999923838}\)

То есть, например, приблизительная разница между годом на Солнце и в НСО с теми же внешними условиями: \(\text{1 год на Солнце в секундах}=365 ⋅ 24 ⋅ 60 ⋅ 60=31536000\) и \(\text{1 год в НСО в секундах}\approx365 ⋅ 24 ⋅ 60 ⋅ 60/0.99999923838\approx31536000/0.99999923838 \approx 31536024.0185\)

Итого накапливается разница примерно в 24 секунды за год.

Такая малая разница хорошо объясняет почему теория относительности хорошо работает когда точкой отсчета берется Земля. Хотя и с некоторыми погрешностями, но Земля очень близка к НСО. И когда расчеты касаются релятивистских скоростей, то получается небольшая погрешность.

Для уменьшения погрешности поправочного коэффициента необходимо рассчитать его не для Солнца, а для Земли и учесть воздействие гравитации.

В итоге согласно концепции абсолютного времени получаем, что периодичность всех процессов во всех объектах зависит от скорости их движения относительно НСО. Например, в часах (в том числе атомных). Чем выше скорость часов, тем больше времени тратиться на период электромагнитного излучения (например, атома цезия-133). В предельном случае при скорости движения часов стремящейся к скорости света период электромагнитного излучения стремится к бесконечности.

Время для всех элементарных частиц и их систем (всех объектов вселенной) течет одинаково, то есть оно абсолютно.

Концепция абсолютного времени использует абсолютные скорости (измеряются относительно единственной НСО), что приводит к концепции абсолютной вселенной. Динамика всех элементарных частиц зависит исключительно от процессов взаимодействия с другими элементарными частицами.

В целом для измерения времени можно полностью отказаться от концепции основанной на периодических процессах, однако сложно найти альтернативу, которую будет легко получать и использовать.

Итак, что мы получаем исходя из термина «Секунда» концепции абсолютного времени?

  1. Время является абсолютной величиной, как и пространство и вся вселенная в целом (включая элементарные частицы, их характеристики и системы, которые они составляют). Также получаем все вытекающие отсюда следствия.
  2. Не требуется производить преобразования при переходе между ИСО. ИСО вообще становятся не нужны. Каждый объект движется относительно единственной НСО.
  3. Нет никаких «замедлений времени», «сокращений длинны», «относительности одновременности» и теории относительности в целом.

Термин «Секунда». Теория относительности или теория абсолютной вселенной

Как можно проверить зависимость периода электромагнитного излучения атома цезия-133 (термина «Секунда») от скорости движения именно относительно НСО (концепцию абсолютного времени и, как следствие, теорию абсолютной вселенной)?

Фактически термины «Секунда» для теории относительности и для теории абсолютной вселенной (следствие концепции абсолютного времени) отличаются лишь тем что теория относительности позволяет использовать любую ИСО, а теория абсолютной вселенной - НСО (единственный специализированный вариант ИСО).

Это различие можно проверить.

Согласно теории относительности движущиеся часы в любой ИСО должны идти медленнее покоящихся. При этом можно получить, что в определенных случаях часы будут идти быстрее, а именно, когда они будут двигаться медленнее в НСО.

В этом случае мы связываем "покоящиеся" часы с ИСО быстро двигающейся относительно НСО, а "движущиеся" часы связываем с НСО. Если "движущиеся" часы связанные с НСО будут идти быстрее то это подтвердит концепцию абсолютного времени и вселенной в целом.

На мой взгляд, имеющиеся результаты всех экспериментов подтверждают концепцию абсолютного времени и вселенной в целом. Однако можно провести специализированные эксперименты (описанные выше) для проверки этого предположения.

Заключение

В результате мы стоим перед иллюзией выбора.

Или мы считаем, что период часов не зависит от скорости их движения относительно НСО и одинаков во всех ИСО и получаем теорию относительности.

Или соглашаемся с тем, что часы, движущиеся с разной скоростью относительно НСО, показывают разное время из-за того, что период процессов в них различен, и получаем абсолютную структуру вселенной.

Однако наука это область оперирования фактами, их последующий анализ и интерпретация. Всё это делается с целью создать теории и соответствующий практический математический аппарат для наилучшего соответствия с реальностью.

Я считаю, что факты свидетельствуют о зависимости периода всех процессов внутри объектов от скорости движения объекта/системы элементарных частиц относительно НСО. Фактически чем ближе скорость объекта/системы элементарных частиц к скорости света, тем меньше относительная скорость между её элементарными частицами и, соответственно, больше времени тратится на все процессы. В предельном случае, при стремлении скорости относительно НСО к скорости света, любые элементарные частицы объекта/системы никогда не будут взаимодействовать (например, квант гравитон движущийся от одного квант фотона к другому никогда не долетит, так как проекция скорости на нужное направление будет стремится к нулю).

Данная работа это маленький шаг по созданию теории для наилучшего соответствия с реальностью.

Список литературы

  1. Einstein, A.: Relativity: The Special and General Theory. Brian Westland (1916)
  2. Einstein, A.: Time, space, and gravitation. The Times (28 November) (1919) https://doi.org/10.1126/science.51.1305.8
  3. Hey, T., Hey, A.J.G., Walters, P.: Einstein’s Mirror. Cambridge University Press, Cambridge (1997)
  4. Taylor, E.F., Archibald, W.J.: Spacetime Physics: Introduction to Special Relativity, pp. 84–88. W.H. Freeman, New York (1992)
  5. Ashby, N.: Relativity in the global positioning system. Living Reviews in Relativity 6(1) (2003) https://doi.org/10.12942/lrr-2003-1
  6. Francis, S., Ramsey, B., Stein, S., Leitner, J., Moreau, M., Burns, R., Nelson, R., Bartholomew, T., Gifford, A.: Timekeeping and Time Dissemination in a Distributed Space-based Clock Ensemble. 34th Annual Precise Time and Time Interval Mtg., Reston, VA (2003)
  7. Castelvecchi, D., Witze, A.: Einstein’s gravitational waves found at last. Nature (2016) https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361
  8. Wald, R.M.: General Relativity. University of Chicago Press, Chicago (1984). https://doi.org/10.7208/chicago/9780226870373.001.0001
  9. Ashtekar, A., Magnon-Ashtekar, A.: Energy-momentum in general relativity. Phys. Rev. Lett. 43, 181–184 (1979) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.43.
  10. Bardeen, J.M., Carter, B., Hawking, S.W.: The four laws of black hole mechanics. Communications in Mathematical Physic 31, 161–170 (1973) https://doi.org/10.1007/BF01645742
  11. Bardeen, J.M., Press, W.H., Teukolsky, S.A.: Rotating black holes: Locally nonrotating frames, energy extraction, and scalar synchrotron radiation. Astrophysical Journal 178, 347–370 (1972) https://doi.org/10.1086/151796
  12. Abbott, B.P., et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration): Observation of gravitational waves from a binary black hole merger. Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
  13. Kennefick, D.: Astronomers test general relativity: Light-bending and the solar redshift. in Albert Einstein, Chief Engineer of the Universe: One Hundred Authors for Einstein ed., Juergen Renn, 178–181 (2005)
  14. Ohanian, H.C., Ruffini, R.: Gravitation and Spacetime. W. W. Norton and Company, - (1994)
  15. Shapiro, S.S., Davis, J.L., Lebach, D.E., Gregory, J.S.: Measurement of the solar gravitational deflection of radio waves using geodetic very-long-baseline interferometry data, 1979–1999. Phys. Rev. Lett. 92, 121101 (2004) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.92.121101
  16. Rindler, W.: Relativity. Special, General and Cosmological. Oxford University Press (2001)
  17. Misner, C.W., Thorne, K.S., Wheeler, J.A.: Gravitation. W. H. Freeman, 41 Madison Avenue, New York (1973)
  18. Schutz, B.F.: Gravity from the Ground Up. Cambridge University Press, Cambridge (2003)
  19. Narayan, R., Bartelmann, M.: Lectures on Gravitational Lensing (1997). https://doi.org/10.48550/arXiv.astro-ph/9606001
  20. Celotti, A., Miller, J.C., Sciama, D.W.: Astrophysical evidence for the existence of black holes. Classical and Quantum Gravity 16(12A), 3 (1999) https://doi.org/10.1088/0264-9381/16/12A/301
  21. Sch¨odel, R., Ott, T., Genzel, R., Eckart, Mouawad, N., Alexander, T.: Stellar dynamics in the central arcsecond of our galaxy. The Astrophysical Journal 596(2), 1015 (2003) https://doi.org/10.1086/378122
  22. Remillard, R.A., Lin, D., Cooper, R.L., Narayan, R.: The rates of type i x-ray bursts from transients observed with rxte: Evidence for black hole event horizons. The Astrophysical Journal 646(1), 407 (2006) https://doi.org/10.1086/504862
  23. Narayan, R.: Black holes in astrophysics. New Journal of Physics 7(1), 199 (2005) https://doi.org/10.1088/1367-2630/7/1/199
  24. Falcke, H., Melia, F., Agol, E.: Viewing the shadow of the black hole at the galactic center. The Astrophysical Journal 528(1), 13 (1999) https://doi.org/10.1086/312423
  25. Springel, V., White, S.D.M., Jenkins, A., Frenk, C.S., Yoshida, N., Gao, L., Navarro, J., Thacker, R., Croton, D., Helly, J., Peacock, J.A., Cole, S., Thomas, P., Couchman, H., Evrard, A., Colberg, J., Pearce, F.: Simulations of the formation, evolution and clustering of galaxies and quasars. Nature 435, 629–636 (2005) https://doi.org/10.1038/nature03597
  26. Peebles, P.J.E., Schramm, D.N., Turner, E.L., Kron, R.G.: The case for the relativistic hot big bang cosmology. Nature 352, 769–776 (1991) https://doi.org/10.1038/352769a0
  27. Bennett, C.L., Halpern, M., Hinshaw, G., Jarosik, N., Kogut, A., Limon, M., Meyer, S.S., Page, L., Spergel, D.N., Tucker, G.S., Wollack, E., Wright, E.L., Barnes, C., Greason, M.R., Hill, R.S., Komatsu, E., Nolta, M.R., Odegard, N., Peiris, H.V., Verde, L., Weiland, J.L.: First-year wilkinson microwave anisotropy probe (wmap)* observations: Preliminary maps and basic results. The Astrophysical Journal Supplement Series 148(1), 1 (2003) https://doi.org/10.1086/377253
  28. Seljak, U.b.u., Zaldarriaga, M.: Signature of gravity waves in the polarization of the microwave background. Phys. Rev. Lett. 78, 2054–2057 (1997) https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.2054
  29. Carroll, S.M.: The cosmological constant. Living Reviews in Relativity 4 (2001) https://doi.org/10.12942/lrr-2001-1
  30. Caldwell, R.R.: Dark energy. Physics World 17(5), 37 (2004) https://doi.org/10.1088/2058-7058/17/5/36
  31. Mannheim, P.D.: Alternatives to dark matter and dark energy. Progress in Particle and Nuclear Physics 56(2), 340–445 (2006) https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2005.08.001
  32. Buchert, T.: Dark energy from structure: a status report. General Relativity and Gravitation 40, 467–527 (2008) https://doi.org/10.1007/s10714-007-0554-8
  33. Hamber, H.W.: Quantum Gravitation – The Feynman Path Integral Approach. Springer, Springer Berlin, Heidelberg (2009). https://doi.org/10.1007/978-3-540-85293-3
  34. Schutz, B.: Gravity from the Ground Up - An Introductory Guide to Gravity and General Relativity. Cambridge University Press, Cambridge (2003). https://doi.org/10.1017/CBO9780511807800
  35. Penrose, R.: The Road To Reality (A Complete Guide To The Laws Of The Universe). Jonathan Cape, London (2004)
  36. Newell, D., Tiesinga, E.: The International System of Units (SI), 2019 Edition. Special Publication (NIST SP), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD (2019). https://doi.org/10.6028/NIST.SP.330-2019
  37. McCarthy, D.D., Seidelmann, K.P.: Time: From Earth Rotation to Atomic Physics. Wiley, Weinheim (2009). https://doi.org/10.1002/9783527627943