| ПРОБЛЕМ 3: Некоректността на полевите уравнения на Айнщайн в общата теория на относителността

Съдържанието на тази уеб страница са откъси от публикуваните печатни книги в България
Специалната теория на относителността – най-голямата заблуда във физиката на XX-ти век (ISBN 978-954-651-305-2) и
The Special Theory of Relativity – a Classical Review (ISBN 978-954-651-308-3) , която почти съответства на електронната книга
“The Special Theory of Relativity – the Biggest Blunder in Physics of the 20th Century” ©, публикувана в Smashwords и в Amazon.


В общата теория на относителността, Айнщайн показва, че времето и пространството не са абсолютни и зависят от гравитационните сили. Масата на небесните тела изкривява пространството и времето. Пространството реагира с изкривяване и свиване при наличие на обект с маса. Огъването на траекторията на светлината поради геометричното изкривяване на пространството, наблюдавано по време на пълно слънчево затъмнение, е първият експериментален тест на общата теория на относителността. В области с по-силно гравитационно поле пространството се свива (скъсяване на дължината) – т.е. единицата за дължина „метърът” се скъсява; времето тече по-бавно (забавяне на времето) – т.е. единицата за време „секундата“ се удължава. Обаче в област, където интензитетът на гравитационното поле е еднакъв и неизменен, както е в нашия локален време-пространствен домейн „близо до повърхността на Земята“ – основните единици за измерване на времето и пространството са константни.

Обаче има две съществени причини, поради които полевите уравнения на Айнщайн в Общата теория на относителността не са правилни от гледна точка на физиката. Това всъщност означава, че търсенето на техните математически решения е безсмислено.

Двете съществени причини, които дават основание да се твърди, че полевите уравнения на Айнщайн не са коректни от гледна точка на физиката са:

1) Първата причина за некоректността на полевите уравнения: Пренебрегване на първостепенната важност на измервателните единици за теоретичната физика.

Всъщност, първата причина поради които полевите уравнения на Айнщайн не са верни от гледна точка на физиката се крие в отговора на въпроса:

„Каква е разликата между математическите уравнения и уравненията на теоретичната физика?“

Грешка на много от учените в областта на теория на относителността и космологията е (сякаш несъзнателно и непреднамерено), че те пренебрегват следната фундаментална разлика:

  • В математическите уравнения се работи само с числа. Всъщност, математическото уравнение е твърдение за равенство на два чисто числови израза.
  • Във физиката обаче, използването на математиката (написването/създаването на уравнение от теоретичната физика) е възможно само с помощта на измервателните единици на физическите величини участващи в уравнението. Всяко уравнение на теоретичната физика е написано на базата на определена система от измервателни единици – например Международната система от единици (SI).

Ето защо, измервателните единици са от първостепенно значение за теоретичната физика.

Можем да подчертаем:

Единиците за измерване са първичните, най-основните физически константи, които ние сме дефинирали и избрали да бъдат константи!

Именно с помощта на тези първични физически константи ние имаме възможността да използваме математиката в областта на физиката!

По този начин знакът за равенство между математически изрази (образувани с помощта на единиците за измерване) в уравненията на теоретичната физика отразява всъщност взаимовръзките между физичните величини в природата. На базата на уравненията на теоретичната физика, ние сме открили физическите закони и сме определили физическите константи (като скоростта на светлината във вакуум c, гравитационната константа G, електрическата константа ε0, магнитната константа μ0, константата на Планк, константата на Болцман и т.н.). Всички тези физически константи се явяват фактически вторични константи, защото са получени на основата на дефинираните (и приети) от нас първични физически константи – измервателните единици. Затова ние имаме различни числени стойности за физическите константи, когато използваме единици за измерване от друга система за измерване.

В заключение, трябва отново да подчертаем, че уравненията на теоретичната физика могат да съществуват само ако измервателните единици са постоянни и не се променят в обхвата на действие на даденото уравнение. Само тогава използването на „знака за равенство“ между изразите е правилно! Несъобразяването с този важен факт обезсмисля работата на много учени.

Един елементарен пример, който показва важността на единиците за измерване:

Нека съставим физическо уравнение за средната скорост на морски кораб между т. А и т. В. Очевидно, тя е равна на V=S/t , където S е реално число показващо колко пъти използваната единица за дължина (метър) се нанася на разстоянието между т. А и т. В, а t е числото показващо броя на изтеклите секунди (единици за време), за които корабът изминава разстоянието между двете точки. Полученият резултат за средната скорост е отново реално число, но с определена размерност (m/s), която показва използваните мерни единици, с които е получено числото-резултат. Този пример несъмнено показва, че математически всичко е точно и вярно …, но да не забравяме, че базовите единици от дължината и времето не се променят в обхвата на уравнението – те са постоянни, определени на морското равнище!

Обаче, ако т. A е нашата Земя, а т. В е друга планета или звезда на противоположната страна на нашата галактика? В този случай, по време на пътуването космическият кораб ще премине през области с различна сила на гравитационното поле, където единицата за дължина (метърът) и единицата за време (секундата) ще са различни. Дефинираният на Земята „метър“ може да се свие до милиметър в силно гравитационно поле, а „секундата“ там може да се равнява на минути или часове на Земята. Очевидно, че ако съставим уравнението за средната скорост на кораба между т. А и т. В  (V=S/t) , на основата на дефинираните единици за дължина и време на повърхността на Земята, то това уравнение от гледна точка на физиката няма да е вярно! Всъщност не знаем нито какво число километри (дължината на „метъра“ се променя), нито продължителността на пътуването (продължителността на „секундата“ се променя), в обхвата на действие на това „уравнение“. Следователно, средната скорост на кораба ще е неопределена. В този смисъл се оказва, че освен принципа на неопределеността в квантовата механика, имаме и неопределеност и в „макро-света“ (във Вселената), формулиран в монографията Специалната теория на относителността – най-голямата заблуда във физиката на XX-ти век (ISBN 978-954-651-305-2)

Нека се върнем към полевите уравнения на Айнщайн (Einstein’s Field Equations – EFE) – съвкупността от 10 уравнения в общата теория на относителността на Алберт Айнщайн. Нека направим кратък анализ (описание) на модифицираната форма на полевите уравнения на Айнщайн (тензорния запис на тези уравнения):

Изразът в лявата част на това уравнение представлява неизвестното изкривяване на структурата на време-пространството: (Rµv е тензорът за кривината на Ricci, R е скаларната кривина, gµv е метричният тензор и Λ е космологичната константа). Изразът от дясната страна представлява известните материя и енергия (Tµv е тензорът напрегнатост-енергия). Гравитационната константа на Нютон G и скоростта на светлината c се явяват фундаментални физически константи, а π е числена константа. Следователно, EFE се интерпретират като набор от уравнения, представящи как материята и енергията (от дясната страна) определят изкривяването на време-пространството във Вселената (от лявата страна). Фактът, че те отразяват изкривяването на структурата на време-пространството – означава, че те отразяват и ПРОМЯНАТА НА ЕДИНИЦИТЕ ЗА ИЗМЕРВАНЕ във Вселената!

Обаче обхватът на полевите уравнения на Айнщайн е цялата Вселена! Вселената се състои от планети, звезди и галактики, а интензитетът на гравитационното поле е различен в различните области на време-пространството на Вселената – и следователно, единиците за измерване са различни във всяка точка в зависимост от гравитацията (от интензитета на гравитационното поле)! Обаче приетите базови единици за дължината и времето в EFE са единиците, дефинирани на повърхността на малката планета Земя в нашата Слънчева система, и ние използваме тези единици за цялата Вселена! Това не е смешно, нали? Забавното е, когато някой физик търси решения на полевите уравнения на Айнщайн. Обикновено той демонстрира отлични математически умения и тълкува своите безупречно точни математически „доказателства“ в съответната област на физиката (космологията). Като резултат, той прави погрешни заключения и след това казва:

„Това е вярно, защото е математически доказано!“ …

Следователно, нашето заключение за полевите уравнения на Айнщайн е, че те изразяват само една гениална „идея“! Обаче, читателят ще се съгласи, че използването на „знака за равенство“ тук не е правилно … и търсенето на математически решения на полевите уравнения на Айнщайн е само демонстрация на математически умения, но те нямат физическа интерпретация.

Относно тензорите. Знаем, че тензорите са математически обекти, но са създадени за инженерни приложения – примерно, при изчисляване на напрежението на опън и огъване в нееднородни материали. Един коректен пример в инженерната област:

Ако изчисляваме напрежение на опън и огъване в парче материал, причинено от външни сили, използваме единици от определена система за измерване (като СИ-системата), които са определени във време-пространствената област извън материалното тяло. В нашия случай това е нашият време-пространствен домейн „близо до земната повърхност“, където интензитетът на гравитационното поле е един и същ и определените с голяма точност физически единици са константи. Приложените сили върху материалното тяло, както и изчисленото напрежение във всяка точка от парчето материал са в областта „извън тялото“ – същата система, където сме определили мерните единици и където те са постоянни… Ето защо можем да кажем, че в този пример физическите уравнения са точни и са коректни математически и физически (използването на знака за равенство е правилно). Но читателят вижда, че случаят „полевите уравнения на Айнщайн“ не е аналогичен ‒ полевите уравнения не са правилни по отношение на непроменливостта на измервателните единици в обхвата на уравненията.

Следователно, полевите уравнения на Айнщайн не са коректни относно непроменливостта на измервателните единици в обхвата на действие на уравненията.

2) Втората причина за некоректността на полевите уравнения: ФИЗИЧЕСКИТЕ КОНСТАНТИ (като скоростта на светлината) не са абсолютни (за разлика от математическите константи).

Втората причина, поради която полевите уравнения на Айнщайн не са верни от гледна точка на физиката, се отнася до „фундаменталните“ физически константи:

„Всички физически константи се променят в зависимост от интензитета на гравитационното поле.“ (Sharlanov, 2016).

В монографията “Специалната теория на относителността – най-голямата заблуда във физика на XX-ти век са дадени теоретични и експериментални доказателства, че „скоростта на светлината във вакуум е постоянна в области на Вселената, където интензитетът на гравитационното поле е постоянен, но е различна в области с различен интензитет на гравитационното поле.

В статията „За влиянието на гравитацията на разпространение на светлината“, Айнщайн също стига до това важно заключение – че скоростта на светлината във вакуум зависи от гравитационния потенциал (зависи от интензитета на гравитационното поле), и извежда формула как се променя скоростта на светлината (Einstein, 1911).

Ако измервателните единици за дължината и времето се променят в зависимост от интензитета на гравитационното поле, то и физическите константи също ще се променят синхронно, тъй като са свързани с измервателните единици. Тук трябва да направим разлика и между физическите константи и математическите константи, които са непроменливи чисто числови константи (като константата на Архимед π, числото на Ойлер e, константата на Питагор √2, златното сечение φ и т.н.).

Теоретически, въпросът за промяната на физическата константа „скорост на светлината във вакуум в зависимост от интензитета на гравитационното поле е разгледан подробно в настоящата книга. В раздела Неопределеността в макро-света в детайли. „Измервателна причина“ за заблудата за „постоянството на скоростта на светлината във вакуум“ навсякъде във време-пространството на Вселената на монографията Специалната теория на относителността – най-голямата заблуда във физиката на XX-ти век (ISBN 978-954-651-305-2), е демонстрирано, че промяната на физическите константи (като „скорост на светлината във вакуум) е възможно да се установи само ако използваме измервателните единици дефинирани не в същата област, а от друга област с различен интензитет на гравитационното поле.

Експериментално, (използвайки измервателните единици дефинирани на земната повърхност), по-ниска скорост на радарни електромагнитни сигнали е била установена в района със силна гравитация (близо до Слънцето) от американският астрофизик Ъруин И. Шапиро през 1964 г. и е потвърдена отново много точно, чрез използване на контролирани транспондери на борда на космическите сонди „Mariner-6“ и „Mariner-7“, когато са обикаляли около планетата Марс.

В полевите уравнения на Айнщайн в общата теория на относителността, чийто обхват е цялата Вселена, с цялата невъобразима разлика в гравитацията, фигурират: локалната константа скоростта на светлината във вакуум c, гравитационната константа G,както и космологичната константа Λ (стойността на енергийната плътност на вакуума на пространството), която е известна като самопризнатата „най-голяма заблуда“ на Айнщайн (the Einstein’s “Biggest Blunder”). Тези физически константи са получени въз основа на локалните (местните) единици за измерване, дефинирани на повърхността на една малка планета (Земята) в слънчева система в покрайнините на една от галактиките на Вселената.

Това са двете съществени причини, които безспорно показват, че полевите уравнения на Айнщайн не са коректни от гледна точка на физиката.

А това всъщност означава,
че търсенето на математическите им решения е безсмислено от гледна точка на физическата им интерпретация.

Въпреки това,

общата теория на относителността е една блестяща идея на един гений, която разчупва нашето възприемане за абсолютност на времето и пространството.