Пространство

5.2. Пространство

Для изучения вопроса о пространстве вернемся к вопросу о его размерности. В начале статьи в ходе рассуждений мы пришли к выводу, что наше пространство должно обладать свойствами жидкости или газа, а материя представляет собой возмущения этой жидкости. Теперь обратимся к вопросу меры пространства, иными словами, каким образом мы оказались в трехмерном мире. Чисто феноменологически, нет оснований считать, что нет четвертого, пятого или какого-то еще измерения. Но тогда возникает вопрос о выделенности нашего трехмерного мира. То есть, если бы существовало измерение выше третьего, то мы могли бы наблюдать несоблюдение законов сохранения, но многолетней историей доказано обратное, по крайней мере в пределах доступных нам масштабов длин и времени.

Единственное, чем можно объяснить в рассматриваемой нами модели, выделенность трехмерного мира - это наличие границы раздела многомерной, конкретно 4-мерной, жидкости. Поэтому попробуем изучить некоторые поверхностные явления в такой жидкости. Для начала, чтобы получить наглядное представление о их,

рассмотрим некоторые поверхностные явления в трехмерной несжимаемой жидкости.

Самым характерным явлением в жидкости, как известно, являются вихри. В качестве системы координат возьмем поверхность жидкости, а третью координату будем считать нормалью к поверхности. То обстоятельство, что мы рассматриваем поверхностные явления, выражается в том, что третья координата представлена чисто мнимой.

Тогда запишем выражение вихря в жидкости. Условимся обозначать операции по действительным координатам символами κ, μ и λ, а символом ,3 и i,3 - если операция производится над 3-действительным и 4-комплексным векторами соответственно. Для общего случая n комплексных и m действительных осей комплексного пространства, обозначение будет выглядеть как ni,m.

Псевдотензор вихря, как известно [4], запишется

Или в развернутой записи

Рассмотрим каждую компоненту в отдельности. Из (2) можно получить выражение для dx

(40)

Граничное условие на поверхности раздела выразится в том, что распространение “звука” должно происходить внутрь жидкости, таким образом, из (41) получим

(41)

Тогда, следуя тем же рассуждениям, что и в [4], можно записать

Где . Или, вводя новые обозначения

Окончательно, в таких обозначениях тензор поверхностного вихря запишется как

В случае 4-х мерной жидкости, рассуждения будут аналогичны и мы придем к выражению для тензора электромагнитного поля. Здесь не приведены эти выкладки, так как это известное выражение, к тому же все они аналогичны 3-х мерному случаю, в частности в [4], [6] приведены подробные выкладки. Просто запишем готовый результат

(42)

Окончательно, теперь запишем (42) в векторных обозначениях

(43)

соответственно

(44)

(45)

Важно, что мы выполнили замену мнимой пространственной координаты на выражение ict, которое получено из предположений о 4-х мерной жидкости. Данный подход любопытен еще и тем, что в принципе позволяет изучать поверхностные явления в n-мерном пространстве путем замены его на комплексное пространство с действительными осями, принадлежащими изучаемой поверхности.

6. Живые системы

В главе, посвященной вопросу времени, мы пришли к тому, что для любой открытой, в том числе информационной системы, можно применить квантово-механическое описание. Тогда запишем выражение (32) для рассматриваемого нами живого объекта

(46)

Далее можно применять для нашего объекта те же рассуждения, что и для квантового. Как известно, из свойства эрмитовости оператора следует [6]

(47)

Из (47) следует, что у объекта должны существовать стационарные состояния. Физический смысл оператора в данном случае можно описать как воздействие внешней по отношению к объекту среды на него. Следовательно, в стационарном состоянии, внешнее воздействие среды на объект не приводит к изменению его внутреннего состояния. В связи с данным замечанием, будем считать, что стационарные состояния соответствуют обученной или адаптированной системе, а нестационарные - соответственно необученной и будем считать переходные процессы из одного стационарного состояния в другое обучением или адаптацией системы.

Так как функция ψ - есть функция состояния, то она является скаляром. В то же время в стационарных состояниях в системе должно оставаться неизменным не только полный интеграл от ψ, но и пространственное распределение скалярных величин, то есть должна сохраняться внутренняя структура объекта. Это требование, принимая во внимание (13), выразиться в следующем соотношении

(48)

То есть полная производная должна быть равна нулю. Рассматривая явления в жидкости (48), можно выразить через скалярный потенциал, а полную производную в (48) записать [2] как

(49)

(50)

Там же, в [2], говориться, что условие (49) - есть условие параллельного переноса, то есть из (48) в стационарных состояниях оператор является оператором полной производной состояния.

Вообще говоря, в (46) физический смысл оператора заключается в том, что система переходит из одного состояния в другое под воздействием некоторых факторов. Эти факторы делятся на две группы - внутренние и внешние по отношению к системе, так что можно выделить две составляющие оператора, обозначим соответственно внутренний оператор , а внешний - тогда

(51)

Естественно, (51) имеет смысл только в том случае, когда можно говорить о внутренних и внешних воздействиях.

Сравнивая (51) с (50), можно записать

(52)

соответственно

(53)

(54)

Введем представление вектора тока , такой что,

(55)

(56)

Теперь можно попробовать развернуть (53) и (54). Тогда из (53) получим

(57)

Далее из (54) соответственно

(58)

Раскрывая (58) получим для оператора потенциала

(59)

или используя (56)

(60)

Окончательно можно теперь переписать (51) в виде

(61)

Следуя обозначениям из [8, с.70] , , то (61) можно теперь записать в новых обозначениях

(62)

Для систем, удовлетворяющих (48) получим систему двух уравнений

(63)

Или, применяя выражение (42)

(64)

При этом необходимо дополнительно выделить скалярные и векторные уравнения в (64). Для этого, однако, придется выделить скалярное и векторное слагаемое в тензоре .

Для чего мы все это проделали? Это нужно, в первую очередь, для того, чтобы попытаться раскрыть связь в уже известных, но, на первый взгляд, несвязанных явлениях. Как уже было сказано, (48) описывает стационарные системы, то есть такие системы, у которых не происходит изменения внутреннего состояния, или, по-другому, такие, которые можно рассматривать как твердые тела. Что касается другого класса систем, для которых несправедливо выражение (48), то такие системы по определению являются нестационарными. Это такие системы, в которых происходят фазовые превращения, сопровождающиеся изменением внутренней энергии и, соответственно, внутреннего времени. Очевидно, такие системы должны быть открытыми для того чтобы происходил энергетический обмен с внешней средой, однако обратное утверждение, вообще говоря, неверно, то есть определенный класс открытых систем может быть описан выражением (48).

Чтобы замкнуть (63), осталось выяснить как связан тензор c ψ-функцией. Здесь мы уже сделаем еще одно предположение - предположение о том, что H и E выражают соответственно магнитные и электрические поля. Очевидно, если связывать E и H с электромагнитным полем, то должен каким-то образом включать в себя выражения электрического заряда и тока, при этом, он, по определению, является тензором кривизны. Кроме того, выражение (42), полученное ранее, будет соответствовать, в таком случае, тензору электромагнитного поля.

Из (64) можно заметить, что в отсутствие искривления i,3 - пространства (64) вырождается и в таком пространстве должно отсутствовать электромагнитные поле.

(65)

Обратно, при наличии электромагнитного поля, возникает искривление - пространства. Ниже мы еще вернемся к обсуждению этого вопроса, и также вопроса о связи электромагнитного поля и гравитационной массы.