Динамика пространства в глобальном времени. Вопросы и ответы
Д. Е. Бурланков

    Проблемы "темной материи", "темной энергии", построения квантовой теории гравитации - это проблемы, связанные с физическими свойствами пространства и времени. Современная теория пространства и времени - Общая теория относительности - для объяснения связанных с этими проблемами явлений требует все новых и новых допущений.
    В то же время Динамическая теория пространства в глобальном времени (Теория глобального времени -ТГВ) при описании упомянутого круга явлений не сталкивается с какими-либо принципиальными проблемами. Отсылая читателя к полным работам здесь мы отвечаем на некоторые наиболее часто задаваемые вопросы.

Вопрос: В чем состоит физическая суть Теории глобального времени?
Ответ: ТГВ изучает физический объект -- трехмерное пространство, его параметры, динамику их изменения в собственном времени пространства -- глобальном времени.

Вопрос: Теория пространства и времени в современном понимании -- это Общая теория относительности (ОТО). Учитывались ли достижения ОТО при создании ТГВ?
Ответ: ТГВ выросла из ОТО, взяла из нее основную идею о кривизне пространства, но имеет совершенно отличные от ОТО физические основы. Решения ТГВ значительно шире, чем решения ОТО, хотя есть круг совпадающих решений.

Вопрос: ОТО -- это общая теория относительности. Может ли быть еще более общая теория?
Ответ: ТГВ является не дальнейшим обобщением ОТО, а физической теорией развития пространства в глобальном времени. ОТО  - это набор математических рецептов.

Вопрос: ТГВ -- это альтернатива ОТО. Значит она повторяет Релятивистскую теорию гравитации А.А. Логунова?
Ответ: ТГВ не просто альтернатива ОТО, а эффективная альтернатива. В ней совершенно естественно динамические свойства пространства приводят к эффектам, объясняемым в рамках ОТО лишь дополнительными флюидами: "темной материей" и "темной энергией". Квантовая теория гравитации вследствие отличия в ТГВ гамильтониана от нуля строится на основе уравнения Шредингера (как квантовая элеткродинамика) в отличие от "петлевой" или "струнной" квантовых теорий на основе ОТО, которые не имеют даже адекватного перехода к классической теории.
    РТГ А.А. Логунова сыграла важную роль в понимании недоработок ОТО, прежде всего -- в проблеме энергии, хотя выход там искался тоже на формальном пути. Критика РТГ (см. Ядерная физика, т. 52, вып. 1(7), стр. 278, 1989г.) во многом способствовала пониманию нефизичности ОТО, необходимости поиска физических основ явлений, которые могут быть представлены кривизной четырехмерного пространства-времени.

Вопрос: В ТГВ время глобально. Значит все достижения специальной теории относительности (СТО) также отбрасываются, как отбрасывается ОТО. Никаких преобразований Лоренца, нет постоянства скорости света и, в конце концов, если принять ТГВ, то и эксперимент Майкельсона должен обнаруживать абсолютное движение Земли.
Ответ: В ТГВ, также как и в ОТО, принцип относительности, преобразования Лоренца, существуют в малом. Динамика полей и тел в малой окрестности наблюдателя, движущегося относительно пространства с некоторой скоростью v, совершаются в его собственном времени, которое обычным для СТО образом связано с глобальным временем.
    Если в нерелятивистской динамике Ньютона относительное пространство и относительное время выделялись лишь сдвигом от абсолютных, то в ТГВ они определены лишь в бесконечно малом и получаются из абсолютных не только сдвигом начала, но и преобразованиями Лоренца.
    Эксперимент Майкельсона -- электродинамический (распространение света -- электромагнитных волн). А электродинамика локально лоренц-инвариантна, поэтому эксперимент Майкельсона (даже в первом варианте -- распространение света между двумя горами) является локальным и никакого эффекта абсолютного движения с помощью лоренц-инвариантного электромагнитного поля обнаружено быть не может.

Вопрос: Но это значит, что абсолютное движение фикция, раз оно не может быть обнаружено.
Ответ: Оно не может быть обнаружено локально лоренц-инвариантными объектами. Но существует физический объект, жестко связанный с глобальным временем. Это пространство. Можно считать, что глобальное время -- это собственное время этого распределенного объекта -- пространства. Вся динамика пространства и совершается в этом глобальном времени. Когда космологи говорят о расширяющемся пространстве (фридмановская модель), они не ловят того или иного наблюдателя, а расширение Мира по их представлениям происходит одновременно в глобальном времени. В расширяющемся Мире Фридмана локальный наблюдатель, покоящийся относительно пространства, и движущийся неравноправны. Движущийся, например, видит анизотропию реликтового излучения. Более того, при расширении Мира даже механические явления внутри движущейся лаборатории отличаются от аналогичных явлений в неподвижной.

Вопрос: Хорошо. Но можно ли замерить абсолютное время? Ведь время -- это то, что мы замеряем теми или иными часами. По каким часам отсчитывается абсолютное время?
Ответ: Время -- это объективная сущность, определяющая динамику различных процессов, развитие всего Мира вне зависимости от того, измеряет ли его кто-то или нет. Часами мы пытаемся лишь замерить эту сущность. Совершенно очевидно, что вследствие локальной лоренц-инвариантности движения тел (точнее -- материальных точек) наблюдая только за часами (локальным объектом) глобальное время замерить невозможно. Однако наблюдая за распределенными объектами, по возможности, за всем пространством, можно определить часы, покоящиеся относительно пространства. Они и показывают глобальное время. В настоящее время таким распределенным ориентиром является реликтовое излучение.

Вопрос: Но решение Фридмана, к которому идет апелляция, получено в Общей теории относительности.
Ответ: А.А. Фридман построил модель трехмерного пространства в виде трехмерной сферы, радиус которой меняется с течением некоторого вполне определенного времени. Сама модель по своей сути скорее является моделью ТГВ, чем ОТО, так как время в этой модели глобально.

Вопрос: Значит, решения ТГВ -- это решения ОТО?
Ответ: Уравнения ТГВ могут быть представлены в четырехмерном виде. И наоборот, разработана методика приведения решений ОТО к глобальному времени. Но в ТГВ девять полевых уравнений (по числу полевых переменных: шесть компонент метрического тензора трехмерного пространства плюс три компоненты поля абсолютных скоростей). Эти уравнения получаются вариацией действия, при этом возникает нетривиальное выражение для плотности энергии, определяющей гамильтониан. В ОТО уравнений Эйнштейна десять. Если по упомянутой выше методике четырехмерную метрику ОТО привести к глобальному времени, то девять из десяти уравнений ОТО совпадут с уравнениями ТГВ. А десятое уравнение определяет плотность полной энергии (пространства плюс прочей материи) равной нулю. Таким образом, решения ОТО образуют подмножество решений ТГВ со всюду равной нулю плотностью энергии.

Вопрос: Общая теория относительности проверена экспериментально: искривление луча света вблизи Солнца, движение перигелия Меркурия, гравитационное красное смещение -- все эти эффекты были либо предсказаны ОТО, либо описаны на ее основе без каких-либо допущений.
Ответ: Если 1 литр воды при 80 градусах слить с одним литром воды при 20 градусах, то получится 2 литра воды при 50 градусах. Это подтверждает теорию теплорода. Планеты на небесной сфере движутся по эпициклам -- это подтверждает теорию Птолемея.
    Теории (теплорода, эпициклов, ОТО) и создаются, чтобы описать некоторый известный круг явлений. Однако дальнейшие наблюдения и стремление построить единую картину Мира приводят к необходимости перехода от вроде бы очевидных теорий к новым. Нагревание металла при высверливании жерла пушки тупым сверлом в конце концов привело к переходу от теории теплорода к молекулярно-кинетической теории теплоты. Описанные в вопросе эффекты одинаково выражаются в ОТО и в ТГВ.

Вопрос: Тогда есть ли необходимость отказа от ОТО. С помощью нее предсказываются очень тонкие эффекты, например, корректировка по сравнению с ньютоновой теорией траекторий космических аппаратов. И нет никаких экспериментальных данных, противоречащих ОТО.
Ответ: Имеются вопиющие противоречия: это явления, объясняемые "темной материей" и "темной энергией". Распределение скоростей во вращающихся галактиках никак не согласуется с динамикой на основе ОТО. Предположение (в духе науки прошлого) о "темной материи" требует от нее каких-то неестественных свойств. В то же время с точки зрения ТГВ -- это включение в динамику самого пространства, вихри пространства, которые лишь визуализируются видимыми звездами. Еще более драматична для ОТО ситуация с "темной энергией": десятое (лишнее с точки зрения ТГВ) уравнение Эйнштейна выполняется лишь на 4%! Несогласие теории с экспериментом в 25 раз! Однако, раз уравнение заявлено, учитывая уже "обоснованные" 25% "темной материи", добавляется "всего" 70% "темной энергии" -- и уравнение "прекрасно согласуется с наблюдениями".

Вопрос: Откуда же берется "темная энергия" в ТГВ?
Ответ: В ТГВ есть очень интересное решение: конформно плоское пространство, описываемое единственной функцией -- конформным множителем, определяющим масштаб в окрестности каждой точки, который может меняться с течением времени и в принципе (в исходной постановке) различен в различных точках пространства. Но решение уравнений ТГВ приводит к тому, чтобы этот масштабный множитель в каждой точке пространства был одинаков -- един для всего пространства. Его динамика и описывает наблюдаемое космологическое расширение Мира, не требуя введения какой-либо "темной энергии".

Вопрос: Значит дело только в терминах: то, что в ОТО называют "темной энергией", в ТГВ называют "конформный множитель". А само расширение Мира идет одинаково как в ОТО, так и в ТГВ?
Ответ: Нет, разница существенная. Решение Фридмана в ОТО является однородным "ради простоты", принято таковым изначально. Наблюдаемая изотропность и однородность Мира вроде бы просто подтверждает сделанное предположение. В ТГВ это следствие, а не предположение. Это во-первых.
    Но во-вторых, важную роль играет динамическая энергия пространства, которая может быть как нулевой, так и положительной и отрицательной. Решения с отрицательной энергией имеют сингулярность (Большой Взрыв -- Big Bang). Если в решение ТГВ с отрицательной энергией пространства добавить пылевидную материю, обладающую положительной плотностью энергии ρ c² в таком количестве, чтобы суммарная плотность энергии равнялась нулю, будет выполняться десятое уравнение Эйнштейна и это решение одновременно будет решением ОТО (именно отсюда в ОТО возникает понятие "критическая плотность").
Решения же с положительной энергией пространства в ОТО никак не переносятся (для суммарной нулевой энергии нужна пыль с отрицательной плотностью). Эти решения обладают двумя существенными отличиями от космологических решений ОТО:

Вопрос: Отсутствие сингулярности представляется вообще несовместимым с современным уровнем науки -- Хокинг и Пенроуз еще в 60-е годы доказали неизбежность сингулярностей. Значит решения без сингулярностей противоречат общим принципам и говорят о некорректности ТГВ как научной теории.
Ответ: Доказательства Хокинга и Пенроуза относятся не к каким-то совершенно общим принципам Природы или Науки, а именно к Общей теории относительности. И если ускорение расширения будет подтверждено более надежно, это будет существенным экспериментальным доводом за неизбежность отказа от ОТО.

Вопрос: Если просмотреть предыдущие ответы, они представляют из себя набор голословных утверждений. Ньютон вывел законы движения планет вокруг Солнца, с колоссальной точностью подтвержденные обработанными Кеплером наблюдениями Тихо Браге. Эйнштейн на основе создаваемой им Общей теории относительности без каких-либо дополнительных гипотез описал движение перигелия Меркурия. Есть ли такие достижения в ТГВ? Например, описание распределения скоростей звезд в какой-нибудь спиральной галактике, (например, М101).
Ответ: По Теории глобального времени вышло две монографии:
Д.Е. Бурланков. Динамика пространства. Нижний Новгород: ННГУ, 2005. [pdf - 1MB]
Д.Е. Бурланков. Время, пространство, тяготение. Москва-Ижевск: РХД, 2006.
В этих книгах даны подробные решения тех задач, о которых здесь шла речь, наряду с общим физическим обоснованием теории и разработкой необходимых математических методов.  
Обзорные работы: Что такое "Теория глобального времени?" [pdf – 4 стр.],
    Динамика пространства в глобальном времени – эффективная альтернатива Общей теории относительности. [pdf – 6 стр].
    (английский текст) [pdf 6 стр.] 
    ”Dark energy” as Conformal Dynamics of Space. [pdf - 139KB]
    Что касается описания динамики конкретных космических объектов (например, М101), то такими исследованиями занимаются целые институты и даже сообщества институтов. Поинтересуйтесь в этих институтах, что дает ТГВ для описания конкретных космических объектов.

Вопрос: И последний вопрос: в апрельском номере УФН за 2005 год напечатано Уведомление [pdf 117KB], из которого можно понять, что создание ТГВ сопряжено с нарушением некоторых общепринятых моральных норм.
Ответ: Да. В научной среде исключительно серьезно осуждается плагиат: когда кто-то присваивает чужое открытие. Созданную мною Теорию глобального времени я приписал вымышленной личности -- Нильсу Бьерну (1865-1909) [pdf 357KB], норвежскому школьному учителю. Плагиат.
    Если говорить серьезно, то основная математическая конструкция глобального времени, инвариантная производная по времени -- была мною разработана в 1997 году еще в рамках ОТО. Думал, что нашел некоторую структурную конструкцию внутри ОТО. И лишь в 2003 году понял, что созданная на основе глобального времени теория вообще не нуждается даже в специальной теории относительности. Поэтому возникла идея описать процесс создания такой теории до теории относительности. Все известные эффекты ОТО (за исключением релятивистских эффектов при движении перигелия Меркурия) удалось рассчитать на основе искривления трехмерного пространства и введения поля абсолютных скоростей. Чтобы шаг за шагом проследить этот путь, я провел по нему Нильса Бьерна. Описание инвариантной производной по времени мне показалось достаточно сложным даже для талантливого школьного учителя, поэтому к ее созданию и формулировке некоторых общих принципов пришлось привлечь Софуса Ли в последний год его жизни. При описании Бьерном движения перигелия Меркурия (в 1908 году) использовалось релятивистское действие для материальной точки, но никаких изменений структуры пространства не потребовалось. Именно Бьерн прояснил смысл трехмерного пространства как физического объекта.
    Имея дело с журналами, я понимал, что статью о вымышленной личности конечно не опубликуют. Например, Редколлегия УФН объявила все работы против Теории относительности априори макулатурными. Поэтому тон предположения (о Бьерне) я сменил на тон достоверности. Написал статью, состоящую из двух частей: про Бьерна и ТГВ -- и направил в раздел "Методические заметки" УФН. Первая часть была принята очень положительно, но рекомендована в раздел "Из истории науки", в то время как вторая, где была изложена физика, а не история, была небрежно отброшена как "досужие домыслы".
Лучший ответ на поставленный вопрос: прочитайте саму статью в августовском номере УФН за 2004 год. Попытайтесь понять изложенную там физику и судите: мешают ли пониманию этой физики личности Бьерна и Софуса Ли. Если найдете в статье что-то аморальное -- больше никогда ничего не читайте по динамике трехмерного пространства, а изучайте SWIMPS'ы -- элементарные частицы "темной материи".