Модель четырехмерного евклидового пространства-времени

Предложенное устройство относится к разделу учебных пособий.

Целью настоящего предложения является обеспечение наглядной демонстрации топологии четырехмерного евклидового пространства-времени.

Этот эффект достигается тем, что в модель четырехмерного евклидового пространства-времени, содержащая три пространственные х, у, z и одну временную t координаты с отсчетными штрихами, дополнена подставкой кубической формы, на верхней грани которой имеется шаровая полусфера полой формы, в которую вложен полый шар из прозрачного материала с тремя пространственными осями x, у, z -жесткими стержнями, идущими из центра шара взаимно перпендикулярно, а штрихи координаты времени представляют собой поверхности шаровидных сфер, вложенных во внешний шар, проходящих с одинаковыми интервалами t в соответствии с дифференциальным уравнением где - приращение интервала времени, a d - изменение величины угла между осью x и направлением на целевую точку, расположенную на поверхности шаровой сферы, при этом подставка и шаровые сферы изготовлены из светопрозрачного материала, а в основании подставки установлен электрический осветитель с источником питания и выключателем.

Предложенное устройство относится к разделу учебных пособий по геометрии, стереометрии, алгебре, специальной теории относительности.

Известна модель трехмерного пространства, представляющая собой шаровую сферу, закрепленную на подставке; на поверхности сферы нанесена координатная сетка из параллелей и меридианов (Патент RU 2028012 от 27.01.1995 г.[1]).

Известная модель [1] имеет риманову метрику и не передает особенности геометрии евклидового пространства-времени.

Известна также модель четырехмерного евклидового пространства-времени, представляющую собой прямоугольную решетку, образованную масштабными стержнями; в узлах решетки размещены одинаковые по конструкции синхронизированные друг с другом часы (Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: ACT: Астрель, 2008.- С.17 [2]).

Наиболее близкая по конструкции к заявляемому объекту является модель четырехмерного пространства-времени Минковского, содержащая три пространственные x, y, z и одну временную t координаты с отсчетными штрихами (Гоффман Б. Корни теории относительности.- М.: Знание, 1987.-С.188 [3]). Модель [3] была выбрана в качестве прототипа.

Недостатком моделей [2] и [3] является отсутствие точности и наглядности в демонстрации топологии четырехмерного евклидового пространства-времени.

Целью настоящего предложения является обеспечение наглядной демонстрации топологии четырехмерного евклидового пространства-времени.

Этот эффект достигается тем, что модель четырехмерного евклидового пространства-времени, содержащая три пространственные х , у, z и одну временную t координаты с отсчетными штрихами, дополнена подставкой кубической формы, на верхней грани которой имеется шаровая полусфера полой формы, в которую вложен полый шар из прозрачного материала с тремя пространственными осями х, у, z -жесткими стержнями, идущими из центра шара взаимно перпендикулярно, а штрихи координаты времени представляют собой поверхности шаровидных сфер, вложенных во внешний шар, проходящих с одинаковыми интервалами t в соответствии с дифференциальным уравнением где - приращение интервала времени, а d - изменение величины угла между осью x и направлением на целевую точку, расположенную на поверхности шаровой сферы, при этом подставка и шаровые сферы изготовлены из светопрозрачного материала, а в основании подставки установлен электрический осветитель с источником питания и выключателем.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что конструкция предлагаемой модели неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Далее наше предложение сопровождается чертежами и пояснением к ним. На фиг.1, показана конструкция предлагаемой модели (вид сверху), а на фиг.2 - таже модель, вид сбоку в разрезе (в плоскости xz).

Модель четырехмерного пространства-времени содержит подставку 1 кубической формы, изготовленную из светопрозрачного материала, например оргстекла. На верхней грани подставки 1 имеется шаровая полусфера полой формы 2, в которую вложен полый шар 3 из светопрозрачного материала, например оргстекла, с тремя пространственными осями x, у, z - жесткими стержнями, идущими из центра шара 3 (точки о) взаимно перпендикулярно. Штрихи координаты времени t_n, где n=1, 2, 3, представляют собой поверхности шаровидных сфер 4, 5, 6, 7, вложенных во внешний шар 3, проходящих с одинаковыми интервалами t в соответствии с дифференциальным уравнением где приращение интервала времени, a d - изменение величины угла между осью x и направлением r на целевую точку, расположенную на поверхности шаровой сферы.

Теория конструкции настоящей модели изложена в статье Черния А.Н. «Об изотропии времени и законах сохранения», опубликованной в сборнике научных трудов «Формы и смыслы времени», изданном в Новочеркасском политехническом институте. - Новочеркасск: НОК, 2010.

В основании подставки 1 установлен электрический осветитель 8, содержащий светодиоды 9, соединенные с источником питания 10 через кнопочный выключатель 11. Верхняя поверхность осветителя 8 покрыта зеркальным слоем 12, усиливающим освещение. Верхние поверхности промежуточных сфер 4, 5, 6, 7 имеют шероховатость 13, повышающую их контрастность при внешнем наблюдении.

1. Модель четырехмерного евклидового пространства-времени, содержащая три пространственные x, у, z и одну временную t координаты с отсчетными штрихами, отличающаяся тем, что она имеет подставку кубической формы, на верхней грани которой имеется шаровая полусфера полой формы, в которую вложен полый шар из прозрачного материала с тремя пространственными осями x, у, z - жесткими стержнями, идущими из центра шара взаимно перпендикулярно, а штрихи координаты времени t представляют собой поверхности шаровидных сфер, вложенных во внешний шар, проходящих с одинаковыми интервалами t в соответствии с дифференциальным уравнением , где - приращение интервала времени, а d изменение величины угла между осью x и направлением на целевую точку, расположенную на поверхности шаровой сферы.

2. Модель по п.1, отличающаяся тем, что подставка и шаровые сферы изготовлены из светопрозрачного материала.

3. Модель по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в основании подставки установлен электрический осветитель с источником питания и выключателем.