1. Вводная часть

Согласно высказыванию А.П. Левича, основателя Института изучения проблем времени, «Изучать время – это значит найти или угадать его природный референт и рассмотреть в качестве модели времени» [6].

Ранее автором настоящей статьи была предложена гипотеза о реляционно-субстанциональной природе течения времени, которая рассматривала переносчиков фундаментальных взаимодействий в качестве переносчиков времени [1].

В соответствии с предложенной гипотезой, в качестве природного референта времени может быть рассмотрено течение энергии, это означает, что на смену задаче осмысления феномена течения времени выходит задача осмысления течения энергии.

Настоящая работа посвящена тому, насколько рассмотрение течения энергии в качестве природного референта времени не противоречит существующей системе знаний.

В действующей научной парадигме под энергией понимается одно из основных свойств материи – мера ее движения, а также способность совершать работу.

В физике существует еще одно определение: энергия - это функция состояния системы, изменение которой равно работе. При этом, функция состояния означает, что при переходе системы из одного состояния в другое изменение ее энергии не зависит от того по какому пути, быстро или медленно эта система перешла из начального состояния в конечное.

Все физические поля, рассматриваемые как особая форма материи, характеризуются существованием энергии силового поля. При этом, энергия интерпретируется как одна из характеристик состояния физического поля.

Рассмотрим, какими знаниями мы располагаем в отношении энергии.

1. В физике макромира различают следующие виды энергии: энергию движения (кинетическую), потенциальную, тепловую, электрическую и магнитную энергии. Необходимость в интерпретации макроскопических явлений на уровне микромира, привела к открытию квантов энергии и положила начало развитию квантовой физики.

2. Энергия может быть аддитивной или распределенной.

Энергия движения является аддитивной, например, кинетическая энергия системы физических тел равна сумме кинетических энергий всех тел системы.

Потенциальная энергия не является аддитивной, например, гравитационная энергия распределена в пространстве взаимодействий и относится ко всей гравитирующей системе физических тел. Считается, что потенциальная энергия – это энергия взаимодействия.

3. Энергия может быть положительной или отрицательной.

Потенциальная энергия системы отталкивающихся тел является положительной.

Потенциальная энергия системы притягивающихся тел является отрицательной.

4. Энергия может быть относительной, может иметь абсолютное значение, а также может быть рассмотрена в отношении к “объективной” системе отсчета.

Кинетическая энергия тела является относительной и зависит от системы отсчета, относительно которой рассматривается движение тела.

Тепловая энергия физического тела в состоянии абсолютного нуля температуры имеет абсолютное значение относительно других термодинамических систем отсчета.

Гравитационная энергия группы тел зависит от взаимного расположения тел в рассматриваемой системе. При этом, можно выделить систему отсчета, связанную с «центром тяжести» группы взаимно гравитирующих тел, которую предлагается рассматривать как “объективную” систему отсчета [2]. “Объективной” системой отсчета гравитирующих тел назовем такую систему, относительно которой движения некоторого тела может быть рассмотрено в достаточной степени достоверно. При описании движения тел, относительно “объективной” системы отсчета, эта система отсчета позволяет абстрагироваться от влияния других гравитирующих объектов, находящихся как внутри, так и за пределами рассматриваемой системы, в силу их сравнительно незначительного влияния на движение рассматриваемого тела. Разъясним сказанное на следующих примерах: для описания движения спутников Юпитера вокруг этой планеты, достаточно учесть влияние на них притяжения самой планеты, при этом, можно пренебречь взаимным влиянием спутников, а также действием других внешних объектов, которые не оказывают существенного влияния на движение этих спутников около Юпитера. Таким образом, движение спутников Юпитера с достаточной степенью достоверности можно описать относительно центра взаимодействия, совпадающего с центром планеты Юпитер, пренебрегая воздействием притяжения других внешних объектов, таких как Солнце, Марс или Сатурн. В свою очередь, движение планеты Юпитер, также как и движение остальных планет солнечной системы в достаточной степени достоверно описывается относительно Солнца (центра тяжести системы), не принимая в расчет взаимное влияние других планет, а также влияние центра нашей Галактики. Точно также, при рассмотрении движения Солнца относительно Галактики «Млечный путь», достаточно учитывать влияние центра этой Галактики, абстрагируясь от несущественного влияния соседних звездных скоплений в рукавах Галактики, а также от влияния других соседних галактик. В приведенных примерах в качестве “объективных” систем отсчета рассматриваются «центры тяжести» групп космических тел, совпадающих соответственно, с центрами Юпитера, Солнца и центром Галактики.

Существование “объективной” системы отсчета гравитирующих тел становится возможным благодаря тому, что гравитационная энергия является распределенной.

5. Все объекты материального мира, как движущиеся, так и покоящиеся, участвуют во взаимодействиях, и все они, без исключения, обладают определенным уровнем той или иной энергии. Понятия материя и энергия неразделимы.

6. В современной науке природа всех известных видов энергии, таких как кинетическая, потенциальная, электромагнитная, тепловая и т.д., сводится к существованию в микромире четырех основных видов взаимодействий: сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного. Согласно последним научным изысканиям, действующие на микроскопических расстояниях слабое и сильное взаимодействия являются производными от электромагнитного взаимодействия. Таким образом, современное знание предполагает существование двух фундаментальных дальнодействующих взаимодействий – гравитационного и электромагнитного, переносчиками которых являются, соответственно, гравитоны и фотоны.

7. На фоне всего перечисленного, существование всеобъемлющего Закона сохранения и превращения энергии свидетельствует о том, что все существующие виды энергии имеют единую природу. Этот факт предполагает глубинное родство гравитационного и электромагнитного взаимодействий.

В свете предложенной гипотезы о природном референте времени возникает необходимость в интерпретации некоторых макроскопических явлений с точки зрения существования фундаментальных переносчиков взаимодействий – квантов энергии (фотонов) и гравитонов. С этой целью сформулируем некоторые термины и определения.

Под элементамисубстанции понимаются переносчики электромагнитных и гравитационных взаимодействий (фотоны и гравитоны), которые обладают собственными свойствами, и в том числе, характеризуются нулевой массой покоя.

Под веществом будем понимать такую структурную организацию материи, структурные элементы которой характеризуются ненулевой массой покоя.

Структурные элементы вещества, имеющие ненулевую массу покоя и характеризующиеся уникальными свойствами, будем называть также объектами микромира . В качестве объектов микромира рассматриваются субатомные частицы, атомы и изотопы элементов, а также молекулы химических соединений.

Под гравитационной массой некоторого объекта микромира будем понимать способность этого объекта участвовать в гравитационном взаимодействии. При этом, масса вещества взаимодействует с окружающим гравитационным полем и является источником/приемником переносчиков гравитационных взаимодействий. Инерционная масса, отражающая меру инертности тела, в соответствии с принципом эквивалентности принимается эквивалентной гравитационной массе.

Учитывая, что причиной любой изменчивости в микромире является изменение уровня энергии, под процессом будем понимать изменение уровня энергии наблюдаемого объекта в пространстве и во времени.

Под «тепловым» состоянием фотона будем понимать такое состояние, благодаря которому в микромире существует комплекс явлений, отождествляемых в макромире с термодинамическими процессами.

Источниками/приемниками физических полей являются элементы вещества. Физические поля существуют благодаря субстанциональным переносчикам, осуществляющим пространственный перенос энергии взаимодействий. Переносчиками энергии фундаментальных взаимодействий являются элементы субстанции, не обладающие массой покоя: фотоны и гравитоны. Например, в состоянии движения фотон характеризуется собственной энергией, а также элементарным интервалом длительности, равным Планковскому времени и элементарным интервалом протяженности, равным Планковской длине. Существованием объективных элементарных интервалов протяженности и длительности можно объяснить существование феномена константы скорости света [2].

Здесь необходимо отметить на принципиальное отличие движения элементов субстанции, не имеющих массы покоя, от движения объектов микромира, имеющих массу покоя. Данное принципиальное отличие возникает вследствие того, что фотоны и гравитоны рассматриваются в предлагаемой гипотезе в качестве субстанциональных переносчиков времени и пространства. Это означает, что состояние элементов субстанции (фотонов и гравитонов) характеризуется существованием собственных интервалов длительности и протяженности, и может рассматриваться только в собственной системе отсчета. Рассмотрение состояния элементов субстанции относительно внешней системы отсчета является некорректным.

Как известно, второй постулат СТО гласит, что скорость света постоянна и не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приемника света. Это определение может быть интерпретировано как безотносительное движение фотона в собственной системе отсчета, которая не зависит от систем отсчета, связанных ни с источником, ни с приемником светового сигнала.

В отличие от элементов субстанции, составные сложные объекты микромира не обладают собственными интервалами длительности и протяженности, то есть, применительно к этим объектам, корректным является рассмотрение их состояния относительно внешней системы координат времени и пространства.

Элементы вещества характеризуются массой покоя, энергией покоя, пространственными размерами, топологией, зарядом, спином и т.д. Элементы вещества взаимодействуют между собой посредством физических полей. Сосуществование множества элементов вещества вместе с окружающими их физическими полями порождает пространственно распределенную физическую среду. Свойства физической среды, в которой способны сосуществовать и взаимодействовать элементы вещества определяются свойствами элементов субстанции, то есть, свойствами переносчиков взаимодействий, порождающих эту среду. В соответствии с предлагаемой гипотезой, размерность пространственной протяженности физической среды, а также длительность всех процессов в этой среде определяется существованием собственных свойств переносчиков взаимодействий. На основании изложенного, получается картина, в которой материальный мир во всем его многообразии проявлений порождается элементами субстанции – переносчиками энергии взаимодействий. Здесь энергия представляется как субстанция, элементами которой порождаются вещество, поле и среда взаимодействия, отождествляемая с системой пространственно – временных координат. Согласно такому представлению, энергия уже не может рассматриваться в качестве свойства материи.