Какими свойствами обладает эталон

Эта статья является продолжением предыдущих статей
– Что такое эталон для физика? и
– Физический и математический эталоны

Так какими же свойствами должны обладать эталоны и пространство, в котором он определяется?

Источник иллюстрации: https://cloud.prezentacii.org/19/04/142764/images/screen4.jpg

Свойства эталона

1) Понятия “наблюдатель” и “эталон” накладывают определенные ограничения на возможность существования и изучения Пространства. Изучать пространство можно только методом сравнения средствами самого этого пространства, с помощью объектов (эталонов) этого пространства, и пространство должно обладать свойствами, позволяющими эталонам быть эталонами. Для этого пространство должно быть в определенном смысле однородным и изотропным. Это свойство позволяет совмещать эталон с объектами и производить измерения параметров объекта в различные времена в различных точках пространства и различно ориентированных в ней.

2) Наличие эталона предполагает, что при любых ее движениях (перемещениях), в т.ч. допустимых движениях с поворотом, эталон не изменяется и после перемещения в конечное положениепри любом порядке перемещения с поворотами и без них эталон совмещается с самим собой. Это свойство эталона должно обеспечиваться законами природы. Считается, что эталоны одни и те же и на Земле, и на Солнце, и в любом другом месте Вселенной во все времена (в том смысле, что простым перемещением их можно совместить). А это есть свойство “скалярности” эталона.

Замечание. Однонаправленность течения времени вносит свои коррективы в свойства эталона: мы ничего не можем сказать о том, что случится, если эталон перемещать обратно во времени.

3) Параметры, измеримые с помощью эталонов, должны обладать свойством аддитивности (интегрируемости). Для параметра длины это означает, что путем прикладывания нескольких эталонов или использования “линейки со штрихами” можно определить длину линейного объекта, не равного эталону. Соответственно для других эталонов существуют свои “линейки”.

Геометрическими объектами пространства являются векторы и тензоры, проекции векторных параметров на направления (временное и пространственное) и их длина, а также площади и объемы, построенные на векторах. Через них определяется геометрия пространства. Материальные объекты сравниваются через их геометрические параметры и параметры силового взаимодействия их между собой, переведенные на язык математики. Материальные и геометрические структуры взаимосвязаны.

4) Существование эталонов также предполагает, что Пространство должно обладать дискретными свойствами, т.е. должны существовать дискретные выделенные решения материальных уравнений пространства и времени. Это предполагает существование постоянных или инвариантных, неизменных материальных объектов и/или периодических, опять же со скалярными свойствами, процессов. А это предполагает также наличие в законах природы нелинейности – нелинейного пространства или нелинейных полей взаимодействия материи. Или свойства пространства и времени заранее должны быть проквантованы, как в квантовой механике, т.е. уже квантовые объекты должны обладать линейными (не обязательно) уравнениями состояния. Дискретные объекты могут быть определены и как топологические особенности пространства.

Рассмотрим, к чему ведет наличие какого–либо эталона.

Наличие эталона предполагает, что при любых ее движениях, в т.ч. допустимых движениях с поворотом, эталон не изменяется и после возвращения в исходное положение при любом порядке движения эталон совмещается с самим собой. Иначе невозможно было бы пользоваться эталоном. С математической точки зрения это означает, что если даже вдоль траектории движения эталона локально в каждой точке пространства–времени эталон имеет некоторое изменение своего параметра dj, интеграл этого изменения вдоль любого замкнутого пути (при изотропном времени – см. замечание выше) должен быть равен нулю:

∮ δ φ = 0.

Только тогда наблюдатель не сможет заметить изменение эталона. Это означает, что параметры эталона и объекта j могут быть скалярной или другой функцией координат и времени: j = j(q), но их отношение неизменно.

Рассмотрим еще одно свойство эталона. Предположим, что у нас имеется реальный физический эталон частоты ωэ. Мы знаем, что частота излучения этого эталона, испущенная на определенной высоте hэнад Землей и измеренная на другой высоте hв с помощью такого же (перемещенного) эталона, имеет измененную частоту ωв. Это реальный факт. Вопрос: можно ли применять излученное исходное эталонное излучение на высоте hэ в качестве эталона на высоте hв? Ответ должен быть однозначным: нет. Эталонной частотой будет излучение этого же эталонного источника, перемещенного в другое место, а не частота излученного им и принятого в другом месте сигнала. Испущенный частотный сигнал не может находиться в состоянии покоя и поэтому не может быть использован в качестве эталона. Причина – частота перемещенного сигнала не является скаляром. Скаляром волнового вектора электромагнитного сигнала является ее тождественно равный нулю модуль. Но это также означает, что таким эталоном нельзя пользоваться на расстоянии, потому что большинство эталонов, если не все, похожи на эталон частоты. Эталон – понятие локальное и неподвижное. Но инвариантное относительно его перемещений в пространстве и времени. Таким образом, эталоном может быть только вещественный объект, который находится в состоянии покоя.

На основании описанной выше ситуации делаются выводы о том, что в гравитационном поле изменяется скорость распространения взаимодействий. Это не совсем так, потому что это просто кинематический эффект. Ни скорость волны, ни продолжительность временного или длина пространственного интервала при этом не изменяются, в силу инвариантности перенесенного и приведенного в состояние покоя эталона. Единственное, что можно сказать в этом случае – пространство-время искривлено и его метрические свойства не евклидовы, и изменение скорости проявляется только при отображении этого искривленного пространства на плоское евклидово пространство-время.

Эта статья является продолжением предыдущих статей – Что такое эталон для физика? и – Физический и математический эталоны

Мои странички на Дзен: ВАЛЕРИЙ ТИМИН

Ссылка на мою статью Как написать формулы в статье на Дзен?

Если вам понравилась статья, то поставьте “лайк” и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!

Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите “Искать в …”, далее – “Yandex”. Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите “перейти …”. Все! О-ля-ля!