Scisne?

До Солнца — как до соседней страны? Условность расстояния с точки зрения физики

# 17 Июн 2015 14:09:33
Louiza

«Когда мы представляем себе расстояние до Звезды, то автоматически применяем к этому расстоянию некую интуитивно-привычную нам меру». Alexthunder уверен: если измерять расстояние не в километрах, а, например, в атомах — то Солнце и ближайший фонарь находятся от вас одинаково близко.

Самолёт, летящий со скоростью около 1000 километров в час, достиг бы Солнца примерно через 17 лет. Изображение: Центр еврейской истории в Нью-Йорке, ок. 1920 года
Самолёт, летящий со скоростью около 1000 километров в час, достиг бы Солнца примерно через 17 лет. Изображение: Центр еврейской истории в Нью-Йорке, ок. 1920 года

Понятие расстояния для человека понятно интуитивно. Привычное такое понятие. Хорошо интегрируется в повседневный опыт. Шаги, ладони, локти, ступни, сажени — легко представить. Но ситуация с расстоянием радикально меняется с изменением масштаба. Вы вот представляете себе расстояние до Звезды. До любой. Сами выберите какая вам больше приглянулась.

Когда мы представляем себе расстояние до Звезды, то автоматически применяем к этому расстоянию некую интуитивно-привычную нам меру. Ну там — длину своего шага. И сопоставляем, мол, — дааа, далеко. Несоизмеримо далеко. Кажется, по крайней мере, так.

На самом деле, мне так видится теперь, что расстояние до Звезды на самом деле в материально-вещественном виде ничуть не больше чем расстояние от Окланда до Москвы. Возможно, даже меньше. И вот собственно почему.

Всё дело в плотности материи. На самом деле расстояние от одного конца деревянной метровой линейки до другого имеет целый ряд различных измеряемых величин. Одна из таких величин — количество атомов вещества упакованных между двумя точками. Эта величина на самом деле самая существенная. Почему? Ну хотя бы потому, что если взять и удвоить расстояние между каждым атомом всей Солнечной Системы, то для наблюдателя находящегося внутри этой системы ничего не изменится. Ну то есть совсем ничего не изменится — всё останется ровно как есть. Диагональ монитора будет ровно та же, что и прежде, размер ноги останется тот же. Никакого вообще изменения не будет. Просто потому, что то, что измеряется, и то, чем оно измеряется, будет изменено в равной мере. Не будет способа обнаружить изменение.

Есть правда одно туманное обстоятельство, которое как бы должно разрушить идиллию. Длинна волны всяких там взаимодействий якобы останется прежней и относительно неё размеры вроде бы должны измениться. Правда есть в этой теории одна проблема — ни у кого никогда не было способа в этом убедиться. Мы ведь и длинны волн привычно измеряем также саженями, полагаясь на то, что мера измерения останется стабильной и постоянной. Так что изменится длина волны с изменением масштаба гранулярности упаковки атомов или нет — можно только предполагать.

Проблема масштабируемости пространства не так безобидна и не так виртуальна как может показаться. Просто представьте, что наше всё пространство в обозримом диапазоне постоянно то растягивается, то сжимается пропорционально. У нас ведь не будет никакого способа это обнаружить. Ну, за исключением как бы постоянной длины волн, постоянность длины которых тоже лишь условная и предполагаемая.

Ну а коли так, то и расстояние до Звезды — это тоже лишь вопрос в относительном числе атомов, упакованных между нами и Звездой. А их-то как раз может оказаться вполне сравнимое количество с тем, что отделяют Москву от Сантьяго. Свет вот, к примеру, в вакууме ведь быстрее, якобы, распространяется. То есть, вопрос именно в частоте препятствий, а не в расстоянии как таковом.

Да и опять-таки, а что есть расстояние? Если убрать все атомы вещества между двумя точками (все, совсем убрать — чистый вакуум), что тогда есть расстояние между этими двумя точками?

Ну вот, положим, есть точки А, В и С. И между ними чистый вакуум — ни единого атома на всём пути следования от любой точки до любой другой. Как в такой ситуации сказать, какое между любыми двумя точками расстояние? В чём его измерить, чем отложить разы? Останется ведь только одна мера — время. Время за которое сигнал (свет) доберётся от А до В в сравнении со временем, за которое он доберётся от А до С.

Сравниваем время — получаем сравнительную меру расстояния. Становится возможно сказать, которое из расстояний длиннее. И это всё, что можно сказать на самом деле. Даже насколько нельзя будет сказать. Почему? А потому что время — это тоже производная расстояния. Мы о времени судим лишь как о мере сопоставления преодоления расстояний. Если расстояние не известно, то и время измерить нечем.

Всё на самом деле даже ещё хуже с измерениями времени и расстояния между этими точками в пустом пространстве. Мы ведь на самом деле не имеем фактической возможности измерять время долёта сигнала от точки до точки в пустоте и потом сравнивать. Это только представить возможно, а выполнить такое никак нельзя. Ну просто потому, что если мы с нашими измерениями есть, то пустоты значит уже нет. Стало быть и условие начальное уже не соблюдается. Значит, эксперимент с измерением времени долёта света от А до В и от А до С — это чистая мысленная абстракция.

Есть, правда, у этой абстракции одна вполне материальная конкретность. Мы сами сделаны из неких точек пространства, между которыми в действительности чистый вакуум. Назовём эти точки атомами, ну или там кварками, если хотите, — не суть. Так вот, между ними-то в действительности ничего нет. Стало быть и расстояние между любыми двумя атомами, находящимися по соседству, фактически не измеримо.

Ну или, если быть точнее, — оно всегда одинаковое. Если между двумя атомами нет третьего, то расстояние между этими двумя атомами — единица. Всегда одна и та же единица. Просто в силу того, что сравнительная характеристика пространства при такой диспозиции отсутствует как категория. Эйнштейн это выражал в виде постоянства скорости света между любыми двумя точками пространства, независимо от их собственного поведения.

Но если так, то и расстояние от вашего глаза до Звезды, вероятно, равно расстоянию от этого же глаза до ближайшего фонаря. Ну просто потому, что если и есть чем мерить это расстояние в каких-либо материально выражаемых единицах, то выполнить измерение возможно либо до одного объекта (Звезды), либо до другого (фонаря), но не до обоих сразу. Нет у нас способа приложить одну и туже линейку и туда и сюда. А судить о расстоянии до Звезды пифагорейски, то есть измеряя углы и предполагая длины сторон треугольников, — это работает только при равномерной плотности среды.

Это пока мы в сплошной ровной атмосфере и постоянной гравитации, так можно что-то отмерить. Стоит выпрыгнуть из атмосферы и всё меняется. Геометрия заканчивается там, где заканчивается Гео, то есть Земля. Вместе с ней заканчивается и привычное нам, уютное и родное понимание того, что такое вообще — расстояние. А вместе с ним и время.

Вообще, полная ерунда у нас с пространством и временем. Слишком много одного и слишком мало другого. Пора что-то с этим делать.
Только зарегистрированные пользователи могут создавать сообщения.
Вход, Регистрация.