В этой статье излагаю свои мысли как интересующегося физикой, не претендую на истинность суждений и выводов.
Пространство-время (П-В) в рамках ОТО рассматривается как цельный четырехмерный объект, включающий в себя время в качестве четвертого измерения, что есть в дополнение к трем пространственным. Цельным оно является в том смысле, что не существует отдельно взятого физического объекта пространства и отдельного взятого физического объекта времени, некоторая "хитрая" гипотетическая сборка которых (математически: произведение которых) давало бы искомый объект П-В.
В частности то, что мы воспринимаем как пространство является только трёхмерным сечением П-В на некий момент времени, а время представляет собой только мировую линию (одномерный объект), то есть оба эти понятия, меньшей мерности, абстрактные и мнимые, положение и ориентация которых в теле П-В всецело зависят от наблюдателя. То есть без наблюдателя их не существует.
ОТО рассматривает гравитационные явления в качестве искривления П-В, что автоматически предполагает наличие внутренней тонкой структуры П-В, условно подобной кристаллической решётке. И по разумению, именно она подлежит искривлению.
В мнимом пространственном сечении П-В на момент времени, наблюдатель максимум, что может, так это с помощью какого-то фантастического прибора "увидеть" изображение среза тонкой структуры П-В, подобно тому как мы видим изображение кусочков сала в срезе колбасы, или изображение органов тела человека в сечениях, полученных с помощью аппарата МРТ.
Поскольку время является одним из неотъемлемых измерений П-В, то есть оно включено в него, то сам объект П-В является статическим объектом. Подобно кристаллу, его рост с приращением гиперобъема возможен, но уже сформированные его области, со своими внутренним искривлениями, изменению не подлежат, они становятся историческими. Возможно и то, что объект уже существует весь от начала и до конца времен, а течение времени и отсутствие определенного (известного) будущего на каждый момент времени - это только иллюзия в нашем сознании.
Привычная нам материя: вещество (частицы), излучение (волны, кванты) являются локальными "полевыми" искривлениями структуры П-В. То есть только тем, что мы воспринимаем в качестве локальных возмущений полей (гравитационного и электромагнитного), "гравитационным" или "барионным" зарядом и электрическим зарядом соответственно. Таким образом, все они, как и П-В также являются имманентно четырехмерными объектами, но по отношению к П-В являются объектами не материальным, а всего лишь локальными геометрическими особенностями его тонкой структуры. Тут важно понимать то, что объекты эти (читай локальные искривления П-В) сами будучи четырехмерными взаимодействуют между собой в четырехмерии П-В, и ни как не в трехмерном абстрактном и мнимом пространстве, которого как физического объекта не существует. То, что мы воспринимаем частицами является только их трехмерным "изображением" в трехмерном сечении. Когда мы говорим фотон пролетает, на самом деле "пролетает" его гипотетическое трехмерное изображение, ибо сам он воистину может быть представлен своей статичной временной линией в четырехмерии П-В.
Само по себе физическое взаимодействие частиц, может происходить только в привязке чему-то физическому материальному, и при посредничестве чего-то физического, материального, что также говорит в пользу физичности, материальности объекта П-В. Это не математическая абстракция.
Существует предположение о том, что наша вселенная (наше пространство) есть трехмерная сфера (гиперсфера) или гиперповерхность четырехмерного гипершара. Этот гипершар как раз может быть П-В. Тогда временное измерение П-В является радиальным, и тогда оно действительно особенно по сравнению с остальными тремя пространственными, являющимися тангенциальными, лежащими в гиперповерхности, в трехмерной гиперсфере. Возможно, шар-кристалл растет из своего центра "с ходом времени". Его время-радуис растет, а гиперсфера раздувается, вселенная расширяется.
Наше сознание мнимо расщепило цельный объект П-В на три пространственных и одно временное измерение, мы воспринимаем мир трехмерным, и во временной динамике четвертого измерения. По этой причине необходимо дать понятную нашему сознанию интерпретацию того, что есть искривление П-В в рожденной этим сознанием парадигме динамического трехмерия, и в частности интерпретацию гравитационного искривления П-В.
Для этого необходимо мысленно сократить четырехмерное П-В до двухмерного объекта, описываемого одним пространственным и одним временным измерением. Так мы получаем двухмерную диаграмму в координатах Т-X (время - ось абсцисс, расстояние - ось ординат), отражающую двухмерное изображение материи П-В в виде совокупности нанесенных на диаграмму, в общем случае простирающихся слева направо, локально параллельных друг другу непересекающихся линий, олицетворяющих собой мировые линии границ составных частей тонкой материи П-В. Если П-В не искривлено, то эти линии прямые, а если искривлено, то очевидно, кривые. Если вернуться к четырехмерному объекту П-В, то эти линии могут быть развернуты до двух и трех мерных границ-мембран в четырехмерном П-В.
Тут следует сделать следующее важное заявление. На нам не известно, имеет ли П-В составную структуру, то есть дискретно оно или непрерывно, делимо или не делимо, квантовано ли. Стереотипы подсказывают нам то, что если объект является материальным и объемным, и тем паче, если он может пребывать во внутренне искривленном состоянии, то он должен иметь составную структуру. Но реальность П-В может быть просто непостижимой нашим сознанием. Например, если он весь представлен одной непрерывной функцией чего-то, то он одновременно может быть и непрерывным, и искривленным, и понимай это, как хочешь. Тем не менее, для цели наглядной интерпретации искривления П-В мы можем рассмотреть этот объект как состоящий из совокупности частей, представляемых на диаграмме совокупностью областей, расположенных между совокупностью мировых линий-границ этих областей (далее мировых линий материи П-В).
Мировая линия пробного тела может быть параллельной мировым линиям материи П-В, и в этом случае можно сказать, пробное тело неподвижно относительно материи П-В. Если его мировая линия пересекает мировые линии материи П-В, то можно говорить о том, что пробное тело имеет некоторую скорость относительно материи П-В, имеет относительную скорость. Если определенный временной отрезок мировой линии пробного тела пересекает мировые линии материи П-В под одинаковым приведенным углом, то можно сказать, пробное тело в данном временном отрезке двигается с постоянной относительной скоростью, то есть находится в инерциальной системе отчета, дрейфует. И последнее является действительным независимо от наличия или отсутствия кривизны самого П-В в этой области.
Мнимые, привязанные к наблюдателю и его системе отчета, пространственные сечения П-В в системе отчета наблюдателя расположены под прямым углом к собственной мировой линии наблюдателя и пересекают ее в точке, соответствующей рассматриваемому моменту времени, и также они (сечения) пересекают мировые линии материи П-В, и в общем случае под ненулевыми углами. Углы зависят от собственных параметров наблюдателя и его системы отчета, в частности от значения относительной скорости. На двухмерной диаграмме эти мнимые сечения будут представлять собой в общем случае простирающееся снизу вверх или сверху вниз линии.
На диаграмме точки пересечения воображаемой линии сечения П-В с мировыми линиями материи П-В олицетворяют собой гипотетическое изображение границ составных частей двухмерной структуры П-В в одномерном пространственном сечении. Если вернуться к четырехмерному объекту П-В, то эти точки могут быть развернуты до одномерных пространственных линий (ребер) и двухмерных пространственных мембран (граней) в трехмерном пространственном сечении, и олицетворять собой гипотетическое изображение соответствующей размерности границ составных частей материи П-В в трехмерном пространственном сечении, ребер и граней соответственно.
Для упрощения проводимого анализа привяжем наблюдателя и его систему отчета к координатам двухмерной диаграммы, таким образом сделав его удаленным наблюдателем из предельно плоской области П-В. В этом случае его собственная мировая линия будет совпадать с осью абсцисс диаграммы, с осью времени, а мнимые пространственные сечения будут пересекать эту ось сверху вниз под прямым углом. Проведем одну такую линию (синяя на диаграмме) на произвольно выбранным момент времени t. Далее оживим картинку, и для этого с постоянной скоростью в направлении слева направо начнем перемещать линию мнимого сечения вдоль оси времени, имитируя этим перемещением перемещения мнимого одномерного пространственного сечения, что лицезрит наблюдатель с течением времени в его сознании.
Если мировые линии П-В (серия черных линий на диаграмме) параллельны оси абсцисс, то точки пересечения (красные точки на диаграмме) мировых линий материи П-В и движущейся линии мнимого сечения будут неподвижными, область П-В плоска и неподвижна относительно системы отчета. В противном случае мы будем наблюдать движение точек пересечения, то есть движение гипотетического изображения структуры П-В в мнимом пространственном сечении. Причем, если мировые линии материи П-В искривлены, то движение это будет только ускоренным.
Искривленное нечто в системе координат, одна ось которого временная, и что оставляет на этой оси проекцию не нулевой длины, по определению описывает ускоренное движение чего-то. Какой-то иной интерпретации такого искривления не может быть в принципе.
Гравитационное искривление П-В представляет собой сходящиеся к центру гравитационного притяжения мировые линии материи П-В, и примыкающее к условной мировой линии центра гравитационного притяжения под прямым углом (см на диаграмме). Правее точки примыкания эти мировые линии не имеют области своего существования. Таким образом можно констатировать то, что гравитация это не только искривление П-В, но и особенность топологии внутренней его структуры. Характер гравитационной кривизны П-В таков, что гипотетическое изображение границ составных частей структуры П-В в трехмерном пространственном сечении движется к центру гравитационного притяжения с ускорением свободного падения g и со второй космической скоростью, соответствующими для рассматриваемого удаления от центра притяжения. Для сокращения назовем гипотетическое изображение границ составных частей структуры П-В в трехмерном пространственном сечении и его движение (падение) соответственно пространственной сеткой (П-В) и ее движением (падением).
По приведенной ссылке можно открыть интерактивную анимацию, иллюстрирующую падение пространственной сетки и позволяющую запускать фотоны и наблюдать за их поведением. Там можно задать размер наблюдаемой области пространства в световых секундах и массу аттрактора в килограммах. Горизонт событий обозначен синим кругом, фотонная сфера жёлтым (см скриншот). Оставляемая выпущенным фотоном сплошная линия отражает путь (траекторию) фотона относительного удаленного наблюдателя, а прерывистая линия отражает путь фотона по движущейся пространственной сетке, условный след на ней, условную борозду. Эта же линия показывает направление вектора скорости фотона относительно пространственной сетки.
На горизонте событий черной дыры, скорость падения пространственной сетки достигает скорости света, а за ним превышает ее, стремясь в бесконечность по мере приближения к сингулярности. Это та причина, почему фотон не может покинуть черную дыру будучи выпущенным строго вверх в зенит на отметке горизонта событий или ниже него, ибо собственная скорость фотона по пространственной сетке константа и равна скорости света c. Таким образом двигаясь в противоположном направлении (вверх), тем не менее фотон физически не способен перебороть более быстрый поток падающий среды, чем для фотона является пространственная сетка. В "лучшем" случае он "застрянет" на отметке горизонта событий (эффект Шапиро на горизонте событий).
Траектория движения фотона вблизи гравитирующего тела подлежит искривлению и отклонению по причине сноса фотона потоком ускоренно падающей пространственной сетки. С помощью этой анимации я провёл симуляцию отклонения луча света в при проходе им в непосредственной близости от фотосферы Солнца. Полученный результат в угловых секундах отличался от известного мне экспериментального на 20%, что я отношу на накопленную погрешность интегрирования из-за конечного, а не предельного бесконечного числа вычислительных итераций, а также из-за того что интегрирование было проведено не от бесконечного удаления, а на достаточно малом отрезка вблизи аттрактора.
Векторная сумма зенитной скорости убегания (на диаграмме желтым и она же противоположность вектора скорости пространственной сетки - на диаграмме зеленым) и скорости фотона в системе отчета удаленного наблюдателя (на диаграмме красным) должна показывать на вектор собственной скорости фотона по пространственной сетке (на диаграмме синим), модуль которого по определению равен C. Красный круг на диаграмме - геометрическое место точек векторных решений для скорости фотона в системе отчета удаленного наблюдателя c учетом эффекта Шапиро.
На отметке полтора радиуса Шварцшильда скорость убегания в корень из двух раз больше тангенциальной скорости фотона в системе отчета удаленного наблюдателя с учетом эффекта Шапиро, что соответствует первой космической для этой отметки (на диаграмме векторное решение). Данная отметка соответствует так называемой фотонной сфере, в которой свет может двигаться по круговой орбите.
Как известно в гравитационном поле наблюдаются и другие релятивистские эффекты, описанные ОТО. Так, наблюдается замедление времени в телах, покоящихся на поверхности гравитирующего тела. Причем наблюдаемое замедление времени эквивалентно тому замедлению, что наблюдается при движении тела со второй космической скоростью по СТО. Это подводит нас к мысли от том, что речь может идти именно о физической причине замедления времени, и что причина эта в обоих случаях (ОТО, СТО) одна и та же:
Релятивистские эффекты имеют место в том случае, когда пробное тело имеет ненулевую скорость относительно окружающей его пространственной сетки.
Объединение причин возникновения релятивистских эффектов, описанных в двух теориях относительности, является еще одним свидетельством близко-истинности представленной интерпретации искривления П-В. Причем, что характерно, релятивистские эффекты, описанные в ОТО, становятся частным случаем таковых, описанных в СТО, поскольку именно относительная скорость пробного тела является общей физической причиной их возникновения.
В виду того, что в центре гравитирующего макротела скорость гравитационного потока пространственной сетки равна нулю, течение времени там такое же, как в предельно удаленной от гравитирующего тела системе отчета.
Среди релятивистских эффектов ОТО не встретил упоминания о сокращении длины тел (повороте в четырехмерном пространстве-времени относительно плоскости, перпендикулярной вектору относительной скорости), как это имеет место в СТО. Исходя из предположения об общности причин релятивистких эффектов ОТО и СТО, сделаю следующее предсказание: покоясь в гравитационном поле (гравитационном потоке) тела подвержены Лоренцову сокращению размера в радиальном направлении, вдоль линии, соединяющей пробное тело и центр притяжения, по сути вдоль линии гравитационного потока пространственной сетки, как первопричины сокращения. Так, к примеру, если взять идеальный по форме массивый шар, и просверлить в нем проходящий через его центр прямой тоннель, то отношение измеренной рулеткой длины экватора шара к измеренной той же рулеткой длине тоннеля будет меньше математической константы "Пи" из-за того, что находясь в тоннеле лента рулетки будет релятивистки сокращена и потому покажет больше. Лазерный дальномер покажет аналогичный результат (анизотропия эффекта Шапиро).
Теория относительности не утверждает то, что не существует материальной среды и связанной с этой средой абсолютной системы отчета (физической системы отчеты), она утверждает то, что такая система ей не нужна для расчетов, ибо та никак не проявляет себя. Она, что есть, что её нет, без разницы. Да, можно согласится, для расчетов она не нужна, но для объяснения природы наблюдаемых явлений физическая среда очень нужна. А факт того, что она не проявляет себя, "работает" незаметно для "пользователя" - нас с Вами, только говорит о величии Создателя.
Интересным является то, что абсолютная система отчета подвижна, "текуча". Очередной безбрежный океан, что человечеству предстоит освоить. То, что он подвижный, можно догадаться и потому, что галактики разбегаются, и очень далекие от нас, уходят от нас на сверхсветовой скорости, за горизонтом событий они. Это возможно только, если убегают они вместе с областями пространственной сетки - абсолютной системой отчета, в которых они находятся, и на которые не распространяются скоростные ограничения.
Другим возможным проявление подвижности пространственной сетки могут быть "аномальные" кривые вращение галактик. Возможно, вращением пространственной сетки вокруг центра галактики, как свойством полевого возмущения галактики, можно объяснить это явление, что аналогично тому как по современным представления это имеет место быть около вращающийся черной дыры. В таком случае, очевидно, будет невозможно орбитальное движение вокруг центра галактики в противоположном направлении и с такой же скоростью. Хороший вопрос, можно ли это как-то проверить?
Если окружающее нас пространство шпарит вниз сквозь нас с ускорением свободного падения, то только падая вместе с ним с таким же ускорением на нас не действует внешние силы или их действие полностью взаимно компенсировано. Это единственный способ пребывания в инерциальной системе отчета, той, что движется поступательно относительно пространственной сетки. Данный постулат вообще интуитивен и очевиден, "лежит на поверхности". Только от одного этого явления (свободного падения тел) можно было бы исходить в попытке понимания того, что представляет собой гравитация. Таким образом, сила тяжести, что действует на опору, покоящегося на этой опоре тела, является проявлением силы инерции, источником которого является тело, ибо в таком случае опора держит тело в состоянии ускорения, вектор которого направлен вверх, относительно падающего с ускорением вниз пространственной сетки.
Без приложения внешних сил тела сохраняют состояние покоя или равномерного поступательного движения (сохраняют вектор скорости) относительно окружающей их пространственной сетки.
Это существенное уточнение первого закона Ньютона. Поведение физических тел, проявление ими свойств инерции, не может иметь место без физической причины, без физической привязки тел к физическому объекту, относительно которой эти свойства наблюдаются. Такая физическая привязка существует, привязка к П-В (его пространственной сетке как локальной физически обусловленной инерциальной системы отчета).
