Видите ли, я не считаю себя глупей тех "поколений людей", а разбираюсь в предмете наравне с ними. Если вы не готовы - незачем выступать.
Метр, ещё раз повторяю, определён таким образом, чтобы наилучшим образом соответствовать
техническим применениям, для которых СИ и придумана. Не научным. Хотя, разумеется, для создания первичных и вторичных эталонов используются крутейшие достижения науки - но с узкими целями, донести "метры" до конечных ненаучных потребителей.
Теперь правильный ответ, которого я от вас за полтора месяца (!) так и не дождался. Также пишу для
rudoms, ну и
Someone, надеюсь, тоже почитает.
Большинство эталонов метра и других единиц длины построено на расстояниях и/или частотах в атомном мире. Это расстояния между атомами в решётке платиново-иридиевого бруска, частоты межуровневых переходов в атомах и молекулах, радиус Бора, энергия Ридберга и тому подобное. Все такие величины определяются физическими системами, собранными на простой основе: квантовая механика плюс электродинамика. Каждая такая величина соответствует решению системы уравнений, например, радиус Бора - решению уравнения Шрёдингера для водорода. Вообще, полной системой уравнений здесь будет уравнение Дирака и уравнения Максвелла.
Существенным свойством таких решений является то, что они имеют конкретные характерные размеры по координате или по времени. Это и позволяет использовать их в качестве эталонов длины и времени. Это свойство образуется за счёт того, что в уравнениях Шрёдингера и Дирака стоят размерные константы (размерные в системе единиц
): массы электрона, нуклонов и ядер (я считаю ядра неделимыми частицами, чтобы не углубляться в ядерные силы). Например, радиус Бора
Не будь в уравнениях размерных констант, мы бы не могли из соответствующих физических явлений собирать системы с фиксированными масштабами: такие системы могли бы быть свободно масштабированы. А значит, мы не могли бы опираться на такие системы как на эталоны. Примерно это имеет место с расстоянием Солнце-Земля: так как система неквантованная (нет перевода энергии в частоту), то одной только массы (Солнца) недостаточно, чтобы собрать эталон длины. Значит, этот эталон невоспроизводим, взяв в произвольном месте копии Земли и Солнца, и запустив их крутиться, мы не получим копии астрономической единицы.
Теперь, как на эталоны влияет расширяющееся пространство. Наши системы уравнений включают в себя операции взятия производных, "полагающие", что они дейстуют в плоском пространстве-времени и в декартовых координатах. Они не могут оставаться прежними, если с пространством-временем что-то происходит, операции взятия производных в них уточняются до ковариантных производных, дающих дополнительные слагаемые, учитывающие, что там делается с пространством. В частности, в механических уравнениях они могут иметь характер "фиктивных сил", аналогичных силам инерции (и ньютоновской гравитации). Эти модицикации уравнений приводят к модификациям решений, в том числе тех, которые мы использовали для создания эталонов. В частности, и цезий-133 излучает на немножко другой частоте. Стоит задуматься, а насколько эталоны в таких условиях продолжают быть эталонами. Оказывается, эталонные системы, продолжают иметь фиксированные размеры, хотя и другие - они зависят от масштабного фактора космологического решения
но, к счастью, не линейно пропорциональны ему.
Теперь самое интересное. Наши модифицированные эталоны "чувствительны" к тому, как "расширяется пространство" в масштабе этих эталонов - например, в масштабе платиново-иридиевых брусков или отдельных атомов. Но соответствует ли "расширение пространства" на этом масштабе - космологическому? Чтобы разобраться, нужно вернуться к истокам - откуда берётся космологическое решение. Это результат решения уравнения Эйнштейна - уравнения гравитационного поля - для некоторого "космологического" распределения и движения материи, которая предполагается равномерно размазанной по пространству, и никуда не движущейся, за исключением общего сжатия-растяжения "вместе с пространством". Такое приближение перестаёт быть справедливым, когда мы переходим от масштабов сверхскоплений галактик к масштабам даже уже отдельных галактик. А раз "входные данные" для уравнения Эйнштейна другие, то и решение тоже другое: на масштабе галактик и меньше - уже нельзя говорить о космологическом расширении вообще. (Галактика, кстати - объект, определяемый не только гравитационными законами, но и внутриатомными: она заполнена газом, газ имеет температуру, а при достаточно высокой температуре ионизируется и резко меняет свои механические свойства. Вот группа галактик - это уже чисто гравитационная система, хотя часто уже вириализировавшаяся.) А можно говорить - о некотором гравитационном поле, создаваемом какими-то неоднородными и движущимися источниками, что не соответствует никакому "расширению пространства". Решать задачу на таких масштабах проще всего по-ньютоновски, хотя интерпретировать решение можно и геометрически. Это будет некое многообразие, риччи-плоское почти всюду, кроме некоторых мировых линий, в которых и будет собрана вся риччи-кривизна. Только при усреднении такой картины по большим масштабам возникает космологическая картина расширяющейся
Вселенной (то есть материи вместе с пространством).
Вопросы?