Эрнст Мах , человек, который значительно повлиял на Альберта Эйнштейна в его подходе к теории относительности, похоже, не совсем верил в пространство как в самосуществующую сущность. Я почти уверен, что было бы правильно сказать, что он думал, что это было создано материей.
Итак, давайте возьмем эту идею на мгновение и поработаем с ней. Разве идея о том, что материя создает пространство, не приведет к проверяемым предсказаниям о природе действия сил, особенно на астрономических расстояниях?
Я говорю это потому, что с моей общеизвестно ориентированной на информацию точки зрения единственный способ, которым материя может создать что-то похожее на то, что мы называем пространством, — это создание взаимосвязей между частицами. Тогда пространство станет не чем иным, как определенным набором правил того, как эти отношения взаимодействуют и изменяются с течением времени, улавливая, например, идею о том, что они имеют локальность и взаимодействуют на основе таких правил, как падение некоторых сил с расстоянием. С достаточно большими наборами частиц результирующие взаимодействия станут достаточно гладкими и мелкозернистыми, чтобы создать абстракцию, которую мы называем пространством. Но евклидово пространство, каким мы его знаем, обязательно будет иллюзией. (Между прочим, я понятия не имею, может ли этот ход мыслей быть связан с идеями голографической вселенной.)
Что интересно в этом аргументе, так это то, что если предположить в качестве экспериментальной гипотезы, что материя создает пространство, я не вижу никакого способа обойти вывод о том, что эта идея должна быть проверяемой, по крайней мере, в принципе. Это потому, что моделирование гладкого пространства, создаваемого взаимодействием частиц, обязательно будет неполным и будет зависеть от распределения этих частиц.
Так, например, если бы у вас была вселенная только из двух частиц, существовала бы только одна пространственная связь. В результате моделирование пространства не может быть таким гладким или насыщенным, как пространство, которое мы знаем, находясь на евклидовом пределе почти количества частиц и взаимосвязей между ними. Это, например, вероятно, будет иметь какие-то преимущественно одномерные уравнения поля, например, вселенная только с одним электроном и одним позитроном может поддерживать постоянное притяжение между ними независимо от их разделяющего расстояния. (Интересно также отметить, что постоянное одномерное притяжение приблизительно соответствует тому, как ведут себя кварки, когда их отталкивают далеко от ближних асимптотических оболочек свободы .)
Обнаружение отклонений от евклидова предела было бы намного сложнее в нашей богатой частицами Вселенной, но я не могу понять, почему это было бы абсолютно невозможно. Асимметрия материи в масштабе всей вселенной, например, должна была бы повлиять на природу пространства, создавая асимметрию в количестве и богатстве взаимосвязей лежащих в основе частиц. Если бы можно было построить точную модель того, как такие асимметрии отношений влияют на нашу абстракцию локального пространства, можно было бы делать проверяемые предсказания. Первым приближением в любой такой модели было бы просто наметить плотность и ориентацию взаимосвязей на основе наших лучших предположений о распределении частиц, а затем посмотреть, сильно ли коррелируют эти наборы взаимосвязей с какими-либо известными эффектами.
Неожиданное и причудливое распределение в темной материи, безусловно, может быть кандидатом на такой эффект. Опять же, как тип информации я довольно серьезно отношусь к высоким корреляциям, и некоторые из кривых соответствия между определенными галактическими явлениями и предсказаниями, сделанными до странности простым правилом МОНД, остаются в лучшем случае плохо объясненными. Если бы такие корреляции каким-то образом возникли из-за асимметрии в самом пространстве из-за крупномасштабной асимметрии в распределении частиц в галактическом масштабе, то был бы возможен совершенно другой подход к объяснению того, почему правило MOND иногда приводит к таким неожиданно сильным корреляциям кривых.
Итак, опять вопрос именно в следующем: была ли теоретически исследована возможность проверки махистской гипотезы? И если нет, то почему? Что мне не хватает?
(Этот вопрос является прямым следствием моего более раннего забавно непродуктивного вопроса о том, существует ли пространство независимо от материи . На этот вопрос я получил ровно один ответ «да», ровно один ответ «нет» и ни одного голоса «за» или «против». Бросьте монетку в самом деле!)
Только мои 2 цента; количество парных отношений между частицы масштабируются как . Парные отношения (т. е. расстояние от А до В) не определяют пространственное расположение однозначно, поэтому существует несколько больший набор отношений. Для вселенной, , количество связанных «объектов» велико. Измерение эффекта от одной дополнительной или одной меньшей частицы в целом было бы эффектом порядка , что, вероятно, слишком мало для измерения, даже если бы мы знали, как это сделать.
Хотя Эрнст Мах оказал большое влияние на Эйнштейна, чтобы начать и сформировать способ, которым Эйнштейн выразил свои первоначальные исследования относительности, эти два человека совершенно разные. Например, не менее важная работа Эйнштейна по статистической механике полностью противоречила точке зрения Маха. Эйнштейн медленно отходил от точки зрения Маха и в теории относительности. Принцип Маха утверждает, что инерция является продуктом отношения между массой и неподвижными звездами ... от этого отказались, и он вовсе не является частью общей теории относительности.
Пространство-время определенно является «физическим» в том смысле, что оно имеет физический смысл.
Но Эйнштейн считал, что пространство-время не «существует» в том смысле, в каком существует материя. Так он тоже не создан. Эйнштейн пришел к выводу, что пространство-время не существовало, а массивные объекты были «пространственно связаны»: концепции пространства-времени — это то, что мы используем для выражения физических отношений между физически существующими вещами (включая, конечно, безмассовые фотоны). Было сказано, что переход от ньютоновского абсолютного пространства и абсолютного времени к эйнштейновской общей теории относительности заключается в том, что в ньютоновской системе, если всякая материя перестанет существовать, пространство-время все еще будет существовать. Но в системе Эйнштейна, если бы вся материя прекратила свое существование, не существовало бы и пространства-времени. Но это только "разговоры": это не Физика.
Вы должны определить свои термины.
Что вы имеете ввиду под словом "создать"? Если мы говорим, что гамма-луч «создал» пару электрон-позитрон, мы знаем, что имеем в виду. Но даже здесь это не точно: в фейнмановской картине мировой линии это создание пары можно с таким же успехом увидеть, когда электрон, путешествующий назад во времени, рассеивается гамма-лучами и изгибается назад, чтобы двигаться вперед во времени.
Таким образом, никакого творчества. Это показывает, что термины «творение» (и, я бы сказал, также «существует») не получили действительно логического определения. До тех пор, пока им не будут даны четкие определения с точки зрения физической теории и определенная недвусмысленная операционализация с точки зрения экспериментальной практики, ваш вопрос будет плохо определен и не может быть придан достаточно ясного смысла для экспериментальной проверки.
Я утверждаю, что им никогда нельзя дать ясное значение или проверить их экспериментально. Частью моего подтверждения этого утверждения является переинтерпретация Фейнманом образования пар, описанная выше. Другим свидетельством, по крайней мере для меня, является то, что в математической логике понятие «существование» не может быть четко определено (существуют нестандартные интерпретации кванторов существования). Я думаю, именно поэтому Виттенштейн, получивший инженерное образование и интересующийся причинами применения логики в науке, решил исключить слово «существует» из своей трактовки логики. (Обсуждение здесь опущено.)
================
Тем не менее, согласно Дж. С. Беллу, одна из основных трудностей в фундаментальной теоретической физике заключается в том, что в квантовой механике абстрактные аксиомы имеют смысл для массивной частицы без использования концепций пространства. (Только время.) И фазовое пространство для многочастичной системы, даже если строить его на пространственных координатах, потеряло связь с реальным трехмерным пространством. Но общая теория относительности окончательно привязана к пространственно-временным координатам. Эта разница во внешнем виде была для него плохим предзнаменованием их объединения. В квантовой механике можно говорить о квантовых системах, не упоминая пространство и время...
твистор59
Терри Боллинджер
пользователь4552
Терри Боллинджер
пользователь10851