Размышляя о пространстве и времени, я каждый раз испытывал ощущение, что хожу по замкнутому кругу. Общая и специальная теории относительности подарили нам замечательные математические формулы, с помощью которых мы можем производить расчет механических систем, но они не только не добавили ясности в понимание того, чем все-таки является пространство и время, но даже еще больше запутали нас, фактически смешав эти понятия в кучу. Лозунг релятивизма: "нельзя полагаться на здравый смысл, надо верить формуле", очень хорошо отражает нынешнее положение в теории гравитации. Да, теория работает, хотя осознать ее основные положения невозможно, опираясь на "здравый смысл". (Это же можно в полной мере сказать и о квантовой механике, но это - отдельная тема.)
То есть, опираясь на формулы ОТО, невозможно понять суть гравитации. Знание формальностей не дает понимания физической сущности явления. Формула может оказаться удачной интерпретацией при определенных условиях, но если она не базируется на логическом (фундаментальном) понимании, то изменение условий может разрушить стройность формул. Классическая механика и термодинамика уже испытали это на себе. СТО и ОТО пока держатся за неимением лучшего, но тоже близки к стадии разрушения основ. Необходимость введения в космологию темной энергии и темной массы, проблема сингулярности черных дыр и Большого взрыва сильно напоминают ультрафиолетовую катастрофу в термодинамике начала ХХ века.
Уложить теорию в прокрустово ложе "здравого смысла", нужно хотя бы для того, чтобы формализм не превалировал над пониманием. Логика требует, чтобы относительность была абсолютной, как бы странно это не звучало. Парадокс близнецов неразрешим в рамках СТО. То есть в ней изначально заложено противоречие, требующее выхода за рамки теории для его разрешения. По сути - это мелкое мошенничество со "здравым смыслом", которое мы добровольно принимаем. Мы проглатываем этот фокус, чтобы двигаться дальше. Но это не есть хорошо: оставлять позади шаткий фундамент, надеясь на то, что дальнейший путь нам всё прояснит.
И вот, после долгих размышлений, я, не то чтобы пришел к выводу, а скорее нащупал для себя возможный выход из парадоксальной ситуации со всякими искривлениями пространственно-временного континуума. Сразу разочарую альтернативщиков: в моих рассуждениях вы не найдете даже попыток подвергнуть сомнению ОТО или СТО. Зато обрадую гуманитариев: формулы я постараюсь не трогать вообще. Моя цель не получить новые формулы и даже не обсуждать их физический смысл. Я хочу начать с самого начала и понять, как мы должны построить свое понимание окружающего мира так, чтобы в конечном итоге оно логически срослось с положениями и формалистикой Эйнштейновских теорий.
Основным камнем, заложенным в фундамент ОТО, является предположение о том, что любое свободное тело инерциально. В этом представлении тело, покоящееся или летящее по прямой в отсутствии гравитации, равноправно с телом, свободно падающим в гравитационном поле. Галилей приравнял только покоящиеся и равномерно движущиеся тела. Эйнштейн сказал: "ускоренные системы тоже инерциальны, и все физические процессы происходят в них неотличимо от процессов в классических инерциальных системах". Человек в падающем лифте будет чувствовать себя точно так, как человек, оказавшийся в таком же лифте в открытом космосе (если, конечно, в этом лифте будет тот же воздух при том же давлении и т. д.). Это никак не нарушает "здравый смысл". Более того - это очень логично.
Далее следует вывод, что гравитация - это вообще не сила. Нет такой силы - гравитационной. То, что есть какие-то уравнения Ньютона, Кеплера, вовсе не значит, что гравитационная сила реально существует. Эти формулы хорошо годятся для расчетов (при определенных условиях), но можно прекрасно обойтись без силы гравитации. То есть Эйнштейн фактически сказал: "никакой гравитации не существует". Ведь можно и так истолковать предположение об инерциальности ускоренных систем, падающих в "гравитационном поле". Если кому-то покажется, что я говорю чушь, советую посмотреть этот ролик: https://www.youtube.com/watch?v=wKXsHqExLGQ. Там очень наглядно разобран этот вопрос.
А дальше начинаются фокусы с искривлением пространства-времени. Именно в этот момент происходит разрыв логики. С точки зрения математики всё вроде бы неплохо, но мы начинаем смешивать совершенно разные физические сущности, не делая какого-либо логического перехода. А здесь самое время остановиться и хорошенько задуматься.
Итак, с точки зрения человека, находящегося в падающем лифте, он в полном порядке и так же свободен, как человек, дрейфующий космосе. Никакими приборами он не сможет отличить один случай от другого, пока Земля не врежется в лифт. Да, именно так по сути выглядит падение лифта для человека, сидящего в лифте. Именно Земля ускоряется, когда он спокойно дрейфует по космосу и никого не трогает. Хо-хо-хо! Вот тут возникает вопрос: "Но ведь если Земля ускоряется, а не лифт, то такой же наблюдатель в падающем лифте на противоположно стороне Земли будет считать, что Земля ускоряется в противоположную сторону. Как тут сохранить здравый смысл?". Очевидно, единственное логичное решение этого парадокса, это предположить, что вся Земля расширяется с ускорением, то есть фактически взрывается, разлетаясь во все стороны. Прямо как и вся наша Вселенная, если верить современным выводам космологов!
Казалось бы, на первый взгляд - абсурдное предположение. Но тут возникает следующий вопрос: "Расширение планеты относительно чего наблюдает обитатель падающего лифта? Относительно какого пространства?". Вот я подобрался к самому интересному месту. Когда мы говорим "пространство", что мы представляем? Координатную сетку, висящую в пустоте? А пустота, она абсолютна или относительна? Здесь я осмелюсь ввести два новых понятия, которые ниже разберу подробно: идеальное (абсолютное) пространство и материальное (ощутимое) пространство.
Под идеальным пространством я понимаю нечто, существующее отдельно от материи, чистое поле, в котором можно развесить непрерывную, изотропную, бесконечную идеальную (воображаемую) координатную сеть. Это понятие близко к тому, как мы привыкли представлять пространство. Это картинка с координатными осями, которых на самом деле нет, которые существуют только в виде идеи в отвлеченном от материи воображении. Но есть и отличие от традиционного понятия координатного пространства. Идеальное пространство действительно существует, хотя и отдельно от материи. Идеальное - от слова идея. Идея, хотя и не может считаться вполне материальной, но она реальна, действительна. Ведь она существует, хотя бы даже и в нашем сознании.
А что же тогда есть материальное пространство? Предположим, что материальное пространство представляет из себя некие материальные узлы, располагающиеся в идеальном пространстве. И любые материальные процессы (события) происходят в этих материальных узлах. Чтобы представить его наглядно, я изобразил двухмерный аналог пространства, где в качестве координатной сетки взята воображаемая миллиметровая бумага:
Так вот, идеальное координатное пространство является в моем представлении той реальной субстанцией, относительно которой расширяется Земля, на которую падает покоящийся лифт. Здесь я выделил глаголы движения курсивом, когда движение рассматривается относительно идеального пространства, и жирным шрифтом, когда оно воспринимается в материальном пространстве. То есть лифт покоится в идеальном пространстве, но падает в материальном. А Земля расширяется в идеальном пространстве, но покоится в материальном.
Другими словами, расстояние между узлами увеличивается, если измерять его при помощи идеальной "миллиметровой" линейки. Но материальная линейка живет в материальном пространстве. Чтобы измерить расстояние в материальном пространстве мы должны опираться на какую-то материальную меру длины. Наиболее логичной мерой длины может служить расстояние между соседними материальными узлами. Измерения расстояний "в узлах" останутся неизменными, также как если бы мы измеряли длину растущего удава в попугаях, а попугаи бы при этом росли синхронно с удавом.
В материальном мире у нас нет доступа к идеальной миллиметровке. Она живет отдельно от материи. Это как с Сусликом, которого не видно, но он есть.
А дальше можно порассуждать и о времени и о том, почему в окрестности сосредоточения масс логично ожидать расширения материального пространства относительно идеального.
Время должно быть как-то связано с изменением в материальном мире: нет изменения - нет шага во времени; есть какая-то перемена в материальной конфигурации - стрелка часов двинулась с места. По-моему, вполне логично. Но об этом я попробую порассуждать в следующий раз. Отмечу лишь одну черту: время в такой интерпретации может быть только "местным", поскольку напрямую зависит от местной конфигурации материального пространства. Также время может быть "усредненным по участку материального пространства", то есть по некоторой совокупности узлов. Глобальное время определить затруднительно, особенно если в различных областях пространства конфигурация резко отличается. Что имеется в виду под конфигурацией пространства - ниже.
А пока закончим с чудесами взаимного влияния идеального и материального пространств. Попробуем представить это взаимодействие с различных точек зрения и уложить его механизмы в рамки "здравого смысла".
Первое предположение. Логично думать, что, согласно тезису всеобщей относительности, расширение материального пространства относительно идеального должно выглядеть сжатием идеального пространства с точки зрения материального.
Второе. "Расползание" узлов относительно идеального пространства в областях с концентрацией массы (то есть - концентрации неизлучающей материи) выглядит более-менее логичным, если предположить хаотичность развития местных конфигураций. Под конфигурацией я понимаю расположение узлов в идеальном пространстве. То есть я предполагаю, что материальное пространство дискретно, то есть состоит из тех самых узлов, а сама материя находиться в этих узлах. Пока я не конкретизирую, что это за частицы материи, только предполагаю, что есть какие-то правила, согласно которым материя может занимать узлы материального пространства. Каждый узел можно охарактеризовать наличием в нем определенного вида материи, а также его положением в идеальном пространстве (что также можно математически увязать с взаимным расположением узлов относительно друг друга). То есть движение материи может рассматриваться не только как перемещение от узла к узлу, но и сами узлы материального пространства могут пониматься как материальные объекты, изменяющие свое взаимное расположение (и, соответственно, положение в идеальном пространстве). Логично предположить, что плотная конфигурация имеет тенденцию к "расползанию" вовне, на территорию с меньшей "плотностью застройки".
Третье. Известно, что в гравитационно связанной локальной системе, будь то планета, звездно-планетная система или галактика, гравитационное поле (в классическом понимании), в случае с более-менее равномерным распределением массы в толще системы, спадает к центру системы (закон гауссовых полей, в которых "работает" только часть массы, находящаяся внутри сферы радиусом, равным расстоянию до центра масс), достигая максимума у периферии системы, а затем снова спадает по закону обратных квадратов. В центре Земли, также как в центре звезды гравитация нулевая, там - невесомость, то есть инерциальность и отсутствие расширения материального пространства. То есть, как и положено, центр планеты покоится, хотя и находится под огромным давлением. Но давление - не гравитация. Об этом можете почитать тут: https://dzen.ru/a/YXg5w82FqVPxmJOC.
Наиболее интенсивно расширяется поверхность планеты. С точки зрения идеального пространства это выглядит как расширяющийся сферический волновой фронт, который поглощает всю материю, которую может "догнать". Но идеальное пространство не нужно путать с инерциальной системой. Говоря об инерциальных системах, мы должны помнить, что они связаны с материальным пространством! Они могут быть разными, но все они они материальны! Наблюдатель, падающий в лифте, расширяется почти также, как и планета, на которую он падает, но чуть медленнее...
Главный тезис этой статьи в том, что мы слишком безответственно жонглируем словами "пространство", "пространственно-временной континуум". Для понимания сути гравитации, на мой взгляд, необходимо четко разделять пространство и время, при этом нужно всегда уточнять, какое пространство мы имеем в виду (идеальное или наблюдаемое); а о времени нужно говорить вообще очень осторожно. Время - это не координата, это - локальная топологическая характеристика материального пространства. По крайней мере, я все больше склоняюсь к такому пониманию времени.
На сегодня всё...