Главный Каталог Статей РФ
85942 авторов, размещено 47073 статей, сейчас на сайте пользователей: 103 Статистика
Аватар FedorenkoDA

Общековариантное расширение законов классической механики Ньютона как следствие принципа фиктивности инерции и принципа соответствия Бора-Лобачевского-Дирака

Категория:  Наука  | Автор:  FedorenkoDA | Опубликовано: 07.01.2020

Общековариантное  расширение законов классической механики Ньютона как следствие принципа фиктивности инерции и принципа соответствия Бора-Лобачевского-Дирака


Принятые в данной статье сокращения:

СО - система отсчета;
ИСО - инерциальная система отсчета;
НСО - неинерциальная система отсчета;
ЗИН - закон инерции Ньютона;
АИН - аксиома инерции Ньютона;
ПС - принцип соответствия Бора-Лобачевского-Дирака;
ФТ - физическая теория;
ПСИ - поле сил инерции;
ЛСО - локальная система отсчета;
ПТ - пробное тело;
НФ - ньютоновская физика;
НОКТ - необщеовариантная теория (второе название для НФ);
АНФ - антиньютоновская (или неньютоновская) физика;
ТОК - теория общей ковариантности (второе название для АНФ);
ПОК - принцип общей ковариантности;
ОТО - общая теория относительности;
ТВО - теория великого объединения;
КТС - квантовая теория суперструн.


    В данной статье мы используем положения теории общей ковариантности и другие основополагающие принципы современной теоретической физики для построения общековариантного расширения законов динамики Ньютона. Развитие данных методов может позволить, на наш взгляд, построить единую общековариантную теорию всех разделов современной физики, и тем самым решить задачу построения ТВО, единой теории всех известных видов фундаментальных взаимодействий.  

Рассуждения и вычисления в данной статье в большой степени опираются на рассуждения и вычисления, выполненные в наших работах [1] - [5]. Поэтому мы всячески рекомендуем нашим читателям обращаться к данным работам в тех случаях, когда рассуждения в настоящей статье будут казаться им не совсем подробными.     
В работах [1] и [2] мы показали, что

  {1}     Никакими экспериментами ни в какой системе отсчета невозможно верифицировать или фальсифицировать закон инерции Ньютона.  

Данное утверждение  можно переформулировать следующим образом:

  {2}     ЗИН - это не физический закон. ЗИН - это аксиома физики.

Утверждение {1} (или равносильное ему утверждение {2}) мы будем называть принципом фиктивности инерции (ПФИ), а в наших дальнейших рассуждениях вместо ЗИН мы будем употреблять выражение "аксиома инерции Ньютона" (АИН). 
ПФИ приводит нас к заключению о том, что возможно переформулировать все законы физики так, чтобы АИН в них не учитывалась. Переформулированные таким образом законы будут записываться, возможно, более сложными математическими уравнениями, но при этом описывать явления природы с высокой степенью точности и обладать рядом других замечательных свойств. В частности, отсутствие АИН в физической теории автоматически делает эту теорию подчиняющейся принципу общей ковариантности (см.[1]). Совокупность теорий в которых отсутствует АИН, мы будем называть антиньютоновской  (или неньютоновской) физикой (АНФ). Второе название для АНФ - теория общей ковариантности (ТОК). Соответственно, совокупность ФТ, в которых требуется наличие АИН, мы будем называть ньютоновской физикой (НФ) или необщековариантной теорией (НОКТ). Введем следующие термины:
ИУ (исходное уравнение) - это некоторое математическое уравнение из НФ;
ОКР (общековариантное расширение) - это некоторое математическое уравнение из АНФ;
РУ (расширенное уравнение) - второе название для ОКР.
Приведем интересный пример: ОКР для закона всемирного тяготения Ньютона - это уравнение ОТО.
В общем случае, по-видимому, справедлив  расширенный принцип Эйнштейна-Федоренко об общей ковариантности (РПОК), который можно сформулировать так:   {3}     Любое ИУ из НФ имеет соответствующее ему ОКР из АНФ.    На данном этапе наших рассуждений важно отметить тот факт, что при построении АНФ необходимо учитывать не только РПОК, но и ряд других принципов, в частности, принцип соответствия Бора-Лобачевсого-Дирака, который гласит:   {4}     Теории, справедливость которых экспериментально установлена для той или иной области физических явлений, с появлением новых более общих теорий не устраняются как нечто ложное, но сохраняют свое значение для прежней области явлений, как предельная форма и частный случай новых теорий. Выводы новых теорий в той области, где была справедлива старая «классическая» теория, переходят в выводы классической теории; математический аппарат новой теории, содержащий некий характеристический параметр, значения которого различны в старой и новой области явлений, при надлежащем значении характеристического параметра переходит в математический аппарат старой теории.   Итак, в данной статье мы попытаемся вывести ОКР для законов динамики Ньютона, используя ряд принципов, таких как ПФИ, РПОК и ПС.
Для этой цели мы рассмотрим некоторую систему отсчета СО1 и будем предполагать, что уравнение движения тела в данной СО имеет вид:  

                    F + D = m*A                             (1)  


Где F - это векторная сумма всех физических сил, действующих на данное тело,  D - это произвольная вектор-функция пространвенных координат и времени,  m и A - масса и ускорение данного тела. (В настоящей статье все векторные физические величины мы будем обозначать заглавными латинскими буквами, при этом скаляры будут обозначаться строчными латинскими буквами.)   Вектор D мы будем называть тёмной силой или D-членом. Эти названия нами выбраны не случайно, так как мы предполагаем, что есть тесная связь между вектором D и лямбда-членом (космологической константой Эйнштейна, которая описывает темную энергию во Вселенной) .
Согласно принципу соответствия уравнение ОТО должно переходить во второй закон Ньютона при рассмотрении достаточно малых гравитационных полей и скоростей движения тел, много меньших скорости света в вакууме. По нашим предположениям, при наличии космологической константы в уравнении ОТО, осуществление соответствующего предельного перехода по принципу соответсвия приведет нас к уравнению (1), а лямбда-член превратится в темную силу D. Однако детальные математические вычисления по данному предельному переходу на настоящий момент не выполнены и являются предметом для наших будущих исследований.
Можно считать, что уравнение (1) - это ОКР для законов динамики Ньютона. Действительно, для того чтобы так считать,  у нас есть несколько причин. Во-первых, уравнение (1) согласуется с принципом отрицания АИН, так как при F = 0 из данного уравнения мы получаем ненулевое значение для ускорения ( A = D/m ).
Во-вторых, заметим, что согласно принципу соответствия между уравнениями АНФ и НФ должна существовать определенная связь.  Мы будем рассматривать уравнение (1)  как уравнение АНФ, в которой у нас принципиально нет деления систем отсчета на ИСО и НСО. Однако должен существовать способ, с помощью которого уравнение (1)  переходит в соответствующее уравнение НФ,  то есть во второй закон Ньютона в ИСО.  В ИСО по определению справедлив ЗИН,  то есть при А = 0  мы должны получить, что F = 0. Но в таком случае из уравнения (1) следует, что D = 0. Итак, если в уравнении (1) сделать предельный переход, при котором тёмная сила стремиться к нулю, то в результате такого предельного перехода мы приходим к второму закону Ньютона в ИСО. Кроме того, если рассматривать уравнение (1)  в НСО, то D-член в таком случае будет совпадать с ПСИ.
Итак, можно считать что принцип соответствия между законами динамики Ньютона и их ОКР выполняется.
Далее исследуем более подробно уравнение (1). Отметим ещё раз, что D - это произвольная вектор-функция,  ни точное, ни даже приближенное значение которой определить принципиально невозможно.  Дейсвительно, предположим, что существует эксперимент, при помощи которого можно определить точное или хотя бы приближенное значение D. Тогда если F = 0,  то из уравнения (1) следует, что A = D/m. Таким образом,  если D = 0 , то A = 0 и мы приходим к выводу, что СО1 - это ИСО. В противном случае, если D не равен нулю, то ускорение А также не равно нулю и мы заключаем, что СО1 - это НСО. Следовательно, мы получаем экспериментальную возможность верифицировать или фальсифицировать ЗИН, что противоречит ПФИ. Поэтому из ПФИ следует, что

  {5}         В ОКР для законов динамики Ньютона D - это произвольная вектор-функция пространственных координат и времени, ни точное ни приближенное значение которой принципиально невозможно определить на эксперименте.  

Утверждение {5} мы назовём принципом Федоренко о неопределенности тёмной силы (ПНТС).
Далее анализируя уравнение (1) мы получаем,  что A = F/m + D/m. Таким образом,  при фиксированных значениях F и m и при произвольном значении D,  ускорение(А) также будет иметь произвольное значение. Однако согласно второму закону Ньютона в ИСО A = F/m,  что даёт возможность однозначно определить ускорение по известным значениям F  и m.
Следовательно, мы приходим к кажущемуся парадоксу, который заключается в том, что  

{6}    Из ОКР для законов динамики Ньютона в произвольной системе отсчета следует,  что невозможно однозначно или даже приближенно рассчитать ускорение тела, если известна его масса и равнодействующая сила. При этом из второго закона Ньютона в ИСО однозначное определение ускорения по указанным данным возможно.  

Утверждение (6) мы назовем парадоксом неопределенностей в АНФ. Парадоксальность утверждения (6), главным образом, заключается в том, что оно непосредственно противоречит расширенному принципу общей ковариантности Эйнштейна-Федоренко, согласно которому расчёты, выполненные с помощью уравнения (1), не должны давать менее точный результат,  чем рассчёты, выполненные с помощью второго закона Ньютона в ИСО. Однако легко видеть, что положение (6) - это лишь кажущийся парадокс. Действительно,  согласно ПФИ, закон инерции Ньютона - это аксиома. Пусть наблюдатель (НЛ1) находится в СО1. Тогда для своих расчётов НЛ1 может считать, что АИН - верна, а может считать, что АИН - неверна. Однако физические явления, которые происходят в СО1 не должны зависеть от мнения наблюдателя. Здесь мы будем использовать принцип о том, что материя существует независимо от нас, от наших представлений о ней. Итак, все физические явления в СО1 должны протекать  одним и тем же образом как в случае,  если НЛ1 считает, что АИН верна, так и в случае, если НЛ1 считает, что АИН неверна. То есть значение ускорения (А)  не должно зависеть от величины тёмной силы (D).  Итак, если F и m известны на эксперименте, то из формулы (1) мы должны получать одно и то же ускорение при любом значении темной силы. Последнее, очевидно, возможно только в том случае, если F и m зависят от D. Тот факт, что m может менять свои значения в зависимости от величины D, нам кажется маловероятным. Однако подробные пояснения по данному вопросу в настоящей статье мы дать не готовы, так как этот вопрос требует дополнительных исследований, которые мы планируем выполнить в наших будущих работах. В данной статье мы будем считать, что масса m не зависит от величины тёмной силы D. Однако существование зависимости между D и F  на наш взгляд вполне очевидно, и далее мы достаточно подробно поясним, откуда эта зависимость возникает.
Для этой цели расссмотрим локальную систему отсчета (ЛСО1),  связанную с "лифтом" Эйнштейна.  Пусть наблюдатель НЛ1 находится внутри этого лифта и пытается понять, какие силовые поля действуют в ЛСО1, а какие нет. Предположим, что НЛ1 пытается определить наличие гравитационного поля.  Для этого он берет некоторое ПТ ( например, маленький металлический шарик) и подвешивает его на пружину (например, на пружину динамометра). Пусть динамометр показывает наличие силы F1 (|F1| = 20 (H)). Может ли в таком случае наблюдатель сделать вывод, что сила со стороны ГП,  которая действует на шарик, равна 20 (Н). Согласно расширенному принципу эквивалентности Эйнштейна-Федоренко, данного однозначного вывода НЛ1 сделать не может. Действительно, НЛ1 может предполагать, что СО1 движется с ускорением (B) в некоторой инерциальной системе отсчёта СО2, так что в СО2 будет выполнен второй закон Ньютона для ПТ:  

                          H + S  =  m*B  ,                  (2)  

где H - это сила со стороны ГП,  которая действует на шарик, а S - это сила упругости пружины динамометра. При этом |S| = | F1| = 20(Н). Пусть D = - mB. Тогда  

                           H = - D - S .                       (3)  


Причем, согласно расширенному принципу эквивалентности Эйнштейна-Федоренко ускорение "лифта" Эйнштейна может принимать любое значение. Следовательно, D - это произвольный вектор. Таким образом,  гравитационная сила H имеет значительный произвол при её экспериментальном определении наблюдателем НЛ1 в локальной системе СО1. Так как векторная сумма всех сил, действующих на ПТ, должна включать в себя в том числе гравитационную силу H, то равнодействующая сила F также будет зависеть от произвольного вектора D.
Пусть

                     F = H + T ,                          (4)  

где T - это векторная сумма всех негравитационных сил.
С учётом (3), соотношением (4) принимает вид:  

                   F = - D - S + T.                      (5)

  Если мы подставим последнее выражение в уравнение (1), то получим:  


                  - D - S + T + D = m*A                 (6)  


или  

                         T - S = m*A .                 (7)  

Следовательно, мы приходим к формуле для вычисления ускорения ПТ:  

                         A = (T - S)/m .                    (8)

  В формуле (8) не присуствует тёмная сила D.  Таким образом,  ускорение (A) не зависит от значения произвольного вектора D.
Следовательно, мы решили парадокс неопределеностей в АНФ и показали, что уравнение (1) дает не менее точные результаты, чем классический второй закон Ньютонав в ИСО. Заметим, что в наших последних рассуждениях мы использовали предположение о том, что D - это сила инерции в СО1 (D = - m*B). Это предположение, по всей видимости, делает наши рассуждения несколько менее общими, так как тёмная сила, по нашему мнению,  может иметь более широкую природу, которая в общем случае не сводится только лишь к действию сил инерции в НСО. Обобщение наших рассуждений по решению парадокса неопределённостей в АНФ - это одно из направлений дальнейших исследований в данной области, результаты которых мы надеемся опубликовать в наших будущих статьях.
Далее мы заметим, что в теории общей ковариантности (АНФ) по сути своей нет деления всех систем отсчета на два класса: ИСО и НСО. Поэтому, если мы относим уравнение (1) к ТОК, то мы должны показать, что это уравнение имеет одинаковый вид во всех системах отсчёта. Для этой цели рассмотрим два случая. В первом случае будем считать, что система отсчета СО2 движется относительно системы отсчета СО1 прямолинейно и равномерно.  Тогда уравнение (1), справедливое в СО1, будет иметь такую же форму и в СО2. Во втором случае, рассмотрим систему отсчёта СО3, которая движется относительно СО1 с ускорением (B). Тогда уравненение движения в СО3 будет иметь вид  

                 F + D - B*m = m*A.               (9)

  Так как D - это произвольный вектор, то (D - B*m) - это тоже произвольный вектор. Следовательно, мы без ограничения общности можем заменить (D - B*m)  на D. Тогда мы приходим к тому, что в СО3 закон движения тела будет иметь ту же самую форму (1), какую он имеет в СО1. 


Итак, в данной статье мы ввели уравнение (1) и показали, что оно удовлетворяет ПС , РПОК и другим необходимым условиями для того, чтобы мы могли рассматривать данное уравнение как общековариантное расширение для законов классической динамики Ньютона.
Общий план наших дальнейших исследований состоит в том, чтобы аналогичными методами написать общековаиантные расширения для всех основных законов современной теоретической физики, в том числе и главным образом для законов динамики суперструн в КТС и М-теории.    



Федоренко Даниил Александрович, магистр математической физики, 2020 год. Контакты автора:    danief@yandex.ru;   danief7@yandex.ru.  Литература:     1.   Федоренко Д. А. , Возможное решение парадокса фиктивности закона инерции Ньютона и обобщение принципа Эйнштейна об общей ковариантности,  Каталог-статей.рф  (категория: наука) ,  2019 ;2.   Федоренко Д. А. , Сильный принцип эквивалентности Эйнштейна и вытекающие из него парадоксы антиэквивалентности  систем отсчета и фиктивности закона инерции Ньютона,  Каталог-статей.рф  (категория: наука) ,  2019.3.    Федоренко Д. А. , Обобщение принципа эквивалентности Эйнштейна , Каталог-статей.рф  (категория: наука) ,  2019.4.    Федоренко Д. А. , Парадокс дуализма инерциальных и неинерциальных систем отсчета и его связь с принципом относительности и принципом эквивалентности Эйнштейна, Каталог-статей.рф  (категория: наука) ,  2019.5.    Федоренко Д. А. , Новая формулировка первого закона Ньютона и связанные с ней понятия инерциальных систем отсчета и физической силы,  Каталог-статей.рф  (категория: наука) ,  2017.  6.    Бергман П. ,  Введение в теорию относительности,  М.,  Госиноиздат,  1947.7.    Вейнберг С. ,  Гравитация и космология,  М.,  «Мир»,  1975.8.     Бергман П. ,  Загадка гравитации,  М.,  «Наука»,  1969.9.     Алексеев С. О. , Памятных Е. А. , Урсулов А. В. , Третьякова Д. А. , Ранну К. А. , Введение в общую теорию относительности, ее современное развитие и приложения, Екатеринбург, Изд-во Урал. ун-та, 2015.10.     Эйнштейн А. ,  О специальной и общей теории относительности,  М.,  Госиздат,  1922.11.    Каку М. , Введение в теорию суперструн,  М.,  «Мир»,  1999.12.    Грин М. ,  Шварц  Дж. ,  Виттен Э. ,  Теория суперструн,  Т.  1,  2.  М.,  «Мир»,  1990.13.    Пескин М. , Шредер Д. , Введение в квантовую теорию поля, Ижевск, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» , 2001.14.    Цвибах Б. , Начальный курс теории струн,  М.,  Едиториал  УРСС,  2011. 15.    Сиама Д. ,  Физические принципы общей теории относительности,  М.,  «Мир»,  1971. 
Комментарии
К этой статье пока нет комментариев. Станьте первым! У нас гости не могут комментировать статьи. Пожалуйста авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы прокомментировать.
Интересные статьи по теме
Аватар Sadritdin
МИРОВОЗЗРЕНИЕ (Следствия) Некоторые следствия, проистекающие из последовательного материалистического взгляда на окружающий мир. ...
Категория: Наука | Автор: Sadritdin | Добавлено: 08.03.2017
Аватар Sadritdin
МИРОВОЗЗРЕНИЕ (послесловие) Как рождается понимание окружающего мира....
Категория: Наука | Автор: Sadritdin | Добавлено: 16.03.2017
Аватар 111
Теория относительности – глупости Эйнштейна Приведены ошибки в релятивистских эффектах теории относительности: :замедление времени, изменение размеров и массы при движении тела, сложение скоростей движения тела, импульс и энергия движущегося те...
Категория: Наука | Автор: 111 | Добавлено: 20.11.2020
Аватар 111
Бета распад не выделяет нейтрино В теории бета распада имеются ошибки указывающие на отсутствие дефекта масс, а если нет дефекта масс то нет и частиц. Применение формулы Эйнштейна перехода массы в энергию нельзя применять при расчёта...
Категория: Наука | Автор: 111 | Добавлено: 08.12.2020
Аватар Krelab
Методы дистанционного обучения Понятие дистанционного обучения. Перечень актуальных методов дистанционного обучения и их особенности...
Категория: Наука | Автор: Krelab | Добавлено: 14.02.2022
Лучшие авторы
Аватар Алёна Славная
Я работаю тогда, когда все отдыхают. Занимаюсь орг...

Читать

Аватар Badboyby
Internet marketing, SEO

Читать

Аватар Сергей Штуро
Свободный инвестор.Масса различных интересов,плано...

Читать

Аватар okna33km
Наша компания "СВ Окна" основана в 1994году.
О...

Читать

Аватар fred1989
Фермер

Читать

Свежие комментарии
Талантливый человек талантлив во всём! Будь как Паша! А ещё ты можешь ...

Читать

Можно выбрать.

Читать

Ой, шутник.

Читать

https://priornews.ru/zastrojshhik-iz-hmao-sravnil-ufas-s-prestupnoj-gr...

Читать

https://ura-news.turbopages.org/turbo/ura.news/s/news/1052688335

Читать

Напишите нам