Скорость света ... убывает?

Скорость света (с) в вакууме относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства геометрии пространства-времени в целом. Наиболее точное измерение скорости света с = 299 792 458 ± 1,2м/сек на основе эталонного метра было проведено в 1975 году.

Однако некоторые физические теории предполагают, что скорость света может изменяться со временем. Пока нет убедительных доказательств таких изменений, но они остаются предметом исследований. И если эта концепция подтвердится, то возникнет необходимость переписать большую часть современной физики – ту, которая построена на постоянстве скорости света.

При этом в мире натуральных чисел (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, …, их изучает теория чисел – раздел… высшей математики), как не парадоксально, можно обнаружить (предельно возможную в части математической «простоты») модель… скорости света. И эта «числовая» модель говорит нам «весомо, грубо, зримо», что скорость света уменьшается обратно пропорционально радиусу наблюдаемой Вселенной. Однако это уменьшение пока неуловимо мало (для технических средств измерения) – по оценке автора (результаты «критического эксперимента», решающего опыта) скорость света уменьшится на 1,2 м/сек через 111 лет (после 1975 года).

Более того, «внутри» мира натуральных чисел помимо скорости света мы ещё обнаруживаем космологическую постоянную (лямбду), а также соблюдение закона сохранения энергии во Вселенной. Всё это подробно описано в статье автора «Скорость света… убывает?» от 20.05.2020 г. (см. «ВКонтакте» в сообществе автора «Числофизика»).

Если коротко, то сказанное можно пояснить следующим образом.

Простые числа (Р = 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, … эти числа делятся только на 1 и на самих себя) – это бесконечный ряд фундаментальных чисел, из которых строятся все прочие (составные) натуральные числа. По сути дела, именно простые числа (законы их распределения в натуральном ряде и т.д.) являются главным предметом изучения теории чисел (это один из самых «красивых» и… сложных разделов высшей математики).

Каждое простое число (Р) порождает метачисло (М) и ряд этих чисел очень быстро (почти по экспоненте) растет: М = 2, 6, 60, 420, 27720, 360360, 12252240, 232792560, 5354228880, 2329089562800, 72201776446800, …; 2,6*10^306(это 126-ое метачисло, Р = 701), … . Число Р «порождает» метачисло М в том смысле, что существует элементарная формула (найденная автором в самом начале 2020 года), согласно которой определяется канонический вид соответствующего метачисла М (вычисляются все показатели степени у всех его простых чисел, см. «ВКонтакте» в группе «Числофизика» эл/книжку автора «Метачисла…» от 23.04.2020 г.).

Зная даже первые 126-ть метачисел, уже нетрудно убедиться на ПК, что метачисла подчиняются красивому закону (лаконичной экспоненте):

М = e^P = exp(P),                                             (1)

где Р – это старшее (наибольшее) простое число в каноническом разложении метачисла М (его и порождает именно данное простое число Р).

Метачисла (М) замечательны тем, что их тип Т (то есть количество всех целых делителей у числа М) близко к максимально возможному типу (Тmax) на отрезке [1; M] (разумеется, что число Nс типом Тmaxвсегда находится где-то в конце указанного отрезка). То есть, в части своих типов (Т), метачисла – это почти типомаксы (числа с максимально возможным типом Тmax). В теории чисел типомаксы (это просто удобный термин автора) называют – сверхсоставными числами, ведь в каноническом виде они составлены (да ещё и с разными показателями степени) из всех первых простых чисел: 2, 3, 5, 7, …, Р (без единого пропуска).

Однако поиск типомаксов – это не формализованный, трудоемкий эвристический процесс (во всяком случае для автора к настоящему времени), а вот поиск метачисел – сводится к нехитрым формальным вычислениям на ПК. При этом, вероятно, существует некий алгоритм «перехода» от метачисел к типомаксам, которых гораздо больше. Например, на отрезке от 1 до N = 10^61 насчитывается только 46 метачисел (в том числе 13-ть s- и t-метачисел) и около 670 типомаксов (Тmax = 6,96*10^11). Чтобы оценить насколько это много (данный тип Тmax) – достаточно сказать, что Тmin= 2 (у всех простых чисел) и, согласно теории чисел, на отрезке [1; 10^61] подавляющее большинство натуральных чисел будет иметь всего лишь около 31-го делителя, то есть нормальный тип (Tн) на данном отрезке будет таким:

Tн = (lnN)^ln2 = (lnN)^0,693 = 31

(см. в сообществе «ЗРБ…» статью автора «Триллионер…» от 18.05.2020 г.).

Ключевая особенность всякого метачисла М в том, что – это первое число (в натуральном ряде), у которого не менее Р его первых делителей (d = 1, 2, 3, 4, 5, …, Р) являются копией начала натурального ряда (их удобно называть линейными делителями числа М, т.к. они растут по линейному закону).

Из формулы М =exp(P) мы праве записать обратную формулу:

P ≈ lnM .                                                 (2)

При этом можно говорить, что всякое метачисло (М) порождает (с помощью логарифмической функции ln) свой отрезок натурального ряда [1; P], состоящий из первых, как минимум, Р малых делителей данного метачисла.

Рассмотрим 47-ое метачисло М₁₃₉ = (2^7)∙(3^4)∙(5^3)∙(7^2)∙(11^2)∙13∙…∙139 = 3,33*10^61 (это 34-ое метачисло, порожденное 34-м простым числом Р = 139). Кстати, в приведенном каноническом разложении наша запись «13∙…∙139» означает, что перемножаются все простые числа (мысленно выстроенные по возрастанию) от простого числа 13 до простого числа 139.

Почему мы выбрали именно такое метачисло: М₁₃₉ = 3,33*10^61? Просто именно это метачисло символизирует на числовой оси наше «сегодня». Ведь метачисло М₁₃₉ всего лишь в 1,222 раза больше, чем радиус (R) наблюдаемой Вселенной (46,6 млрд световых лет или 2,726*10^61 планковских времен). А если этот радиус (R) выразить в планковских длинах (меньше которых физикам-теоретикам ничего неизвестно), то получим R= 2,73*10^61 планковских длин. Поскольку планковское время – это время, за которое фотон (квант света) пролетает (со скоростью света с = 299 792 458 м/сек) планковскую длину (1,6162*10^–35 м). Ну а наше «сегодня» (современная нам эпоха на шкале времени) – это Возраст Вселенной, равны 13,799*10^9 лет (или 8,0723*10^60 планковских времен, меньше которых физики также ничего не знают).

Поэтому в рамках числофизики именно 139-ое метачисло (М₁₃₉ = 3,33*10^61) мы будем отождествлять с границей наблюдаемой нами Вселенной (её радиус R= 2,726*10^61 планковских длин), а натуральные числа (законы их «внутреннего устройства») на отрезке [1; M₁₃₉] предстают перед нами в виде наипростейшей модели… «ткани» реального пространства-времени.

При этом самый дальний объект, который разглядели астрономы, находится на расстоянии 13,1 млрд световых лет от нас, т.е. данный объект излучал свет 13,1 миллиарда лет назад. По мере расширения Вселенной, источник света, удаленный от нас на 13,1 миллиарда световых лет, за то время, которое свет преодолевал расстояние до нас, мог улететь от нас очень и очень далеко. Однако из-за ограничений, накладываемых скоростью света, мы не можем видеть текущую ситуацию напрямую. Ученые, используя разнообразные по-настоящему крутые методики, вычислили, что радиус наблюдаемой Вселенной составляет именно 46,6 миллиарда световых лет.

Однако в данном случае (в части М₁₃₉) нам интересно следующее.

Скорость (V) изменения функции P = f(M) = lnM– это, очевидно, первая производная логарифмической функции (lnM), то есть мы получаем:

V= 1/М .                                         (3)

Значит, скорость (V) роста логарифмической функции убывает обратно пропорционально аргументу – правой границе отрезка [1; M], то есть метачислу (М). И когда правая граница отрезка «расширяется» от М₂ = 2 до М₁₃₉ = 3,33*10^61, то, согласно формуле (3), скорость V уменьшается на 61 порядок.

Этого факта (и сведений из физики в части ПСС, см. чуть ниже) достаточно, чтобы в рамках числофизики выдвинуть такую гипотезу: найденная нами в мире чисел скорость V – это и есть «модель» … скорости света. При этом можно сказать, что в ранней Вселенной (начиная от М₂ = 2) скорость света (V) была на целых 60 порядков больше, чем в настоящее время (при М₁₃₉).

Космология переменной скорости света (ПСС) была предложена физиками в 1988 – 1998 годах. Например, идея Моффата и команды Альбрехта – Магейжу состоит в том, что в ранней Вселенной свет распространялся на целых 60 порядков быстрее, чем в настоящее время.

Поскольку М– это расстояние по числовой оси от 1 до числа М (радиус Вселенной), а параметр V = 1/М – это скорость света (в силу нашей гипотезы), то в рамках числофизики мы получаем закон течения времени:

t= M/V = M^2/W                                             (4)

где W = 1,37474*10^62 – это константа, найденная автором (путем подбора на ПК) для выполнения такого условия – у метачисла М₁₃₉ параметр время (t, про него ещё расскажу ниже) должен быть следующим: t= 8,0723*10^60 (как и количество планковских времен в возрасте Вселенной, см. чуть выше).

Таким образом, в мире натуральных чисел параметр «время» растет как квадрат (вторая степень) соответствующего метачисла М, то есть время растет как квадрат радиуса Вселенной (правой границы отрезка [1; М]).

Из выше приведенных формул нетрудно получить такую оценку уменьшения скорости света относительно нашего «сегодня». Если метачисло М₁₃₉ увеличить в 1,000 000 004 018 раза (то есть когда радиус наблюдаемой Вселенной увеличится на 187 световых лет), то скорость света (V_р) уменьшится на 1,2 м/сек, а время (t_р, возраст Вселенной) увеличится на 111 лет. Напомню, что наиболее точное измерение скорости света на основе эталонного метра было проведено в 1975 году: с = 299 792 458 ± 1,2 м/сек. Поэтому физики смогут обнаружить (измерить в сверхточном эксперименте) уменьшение скорости света, вероятно, не ранее, чем к 2086 году.

Про размерность величин

Скорость света в физике имеет размерность [м/сек] или, в самом предельном случае (и самом интересном для нас случае), [эд/эви], где:

эд – элементарная длина или (просто второе название в физике) планковская длина, меньше которой физикам-теоретикам ничего не известно;

эви ؘ– элементарный временной интервал или (просто второе название в физике) планковское время, за это время фотон (с неизменной скоростью света в вакууме) проходит планковскую длину.

В рамках числофизики метачисло (М), выступая в роли правой граница отрезка [1; M] на числовой оси, имеет размерность [м] (метр) или, в самом предельном (и самом интересном для нас) случае, – [эд] (элементарная длина). При этом в мире чисел из формулы V = 1/М для скорости мы получаем размерность [1/м] или, в самом предельном случае, [1/эд].

И всё это в части размерности на первый взгляд – чепуха какая-то (так, скорее всего, и физики-теоретики скажут про всю мою числофизику). Однако приведу такой текст от физиков (который автор сам, увы, пояснить не может для «широкой публики»): «…космологии переменной скорости света (ПСС) предлагают варьировать размерность величины скорости света, в частности, путём отмены лоренц-ковариантности в общей и специальной теории относительности Эйнштейна. Более современные формулировки сохраняют локальную лоренц-ковариантность.»

Короче говоря, в рамках нашей числофизики (и не только в части V – некой наипростейшей математической «модели» скорости света) мы попросту будем… закрывать глаза на «чехарду» размерностей. Поскольку автор давно уже наслышан (ещё из замечательного сборника «Физики шутят», 1966 г.), что при желании физики-теоретики могут объяснить что угодно…)

Задача автора – открыть и рассказать (в первую очередь физикам-теоретикам) с максимальной доходчивостью про удивительные законы мира натуральных чисел и их таинственную «похожесть» на самые фундаментальные законы физики. А вот дальше со всем этим – делайте, что хотите…

Даже из выше сказанного можно сделать любопытны выводы.

При зарождении Вселенной (когда радиус Вселенной был таким: R = 2 эд – это первое метачисло М = 2) скорость света была на 60 порядков больше нынешней, в наше «сегодня».

Однако автора ставит в тупик тот факт, что при зарождении Вселенной наша формула (4) выдает время (t= 10^–62 эви), которое на 62 порядка меньше … планковского времени (якобы минимально возможного в рамках современной теоретической физике). И только когда радиус Вселенной достиг порядка 10^30 эд (кстати, это характерный размер живых клеток в наше «сегодня») – время достигло 1 эви (планковское время). Здесь мир чисел словно подсказывает нам, что «время» – это удел исключительно живой материи?

В наше «сегодня» скорость света (1 эд/1 эви) как бы «уравнивает» между собой (по своей «значимости» для физиков) пространство и время: t= 10^61 эви; R= 10^61 эд (данный радиус Вселенной в рамках числофизики символизирует 34-ое метачисло, порождаемое 34-м простым числом Р₃₄ = 139).

По расчетам физиков через 10^150лет (5,85*10^200 эви) Вселенная достигнет состояния с предельно низкой энергией (наступит смерть Вселенной). Полная энтропия для конечного коллапса Вселенной – порядка 10^123 [Пенроуз Роджер «Новый ум короля:…» М.: Едиториал УРСС, 2005. См. гл. 7].

Согласно нашей числофизике в столь далеком будущем, образно говоря, будет царствовать только… бесконечное время (это и есть смерть, в том числе и для человека?) и бесконечный радиус Вселенной, а вот скорость света – устремляется к нулю, поскольку в мире чисел скорость Vуменьшится на 71 порядок (от нашего «сегодня») и при этом: t= 10^202 эви; R= 10^132 эд (63-ое метачисло, порождаемое 63-м простым числом Р₆₃ = 307).