Szybciej od światła
Bóg może gra w kości, ale nie bawi sie zegarami.
4 obserwujących
11 notek
4828 odsłon
  600   0

Czy w kosmologii i relatywistyce potrzebujemy różnych definicji przestrzeni?

Przestrzeń, ta realna, ma swoją fizyczność. To nie tylko arena dla praw przyrody lecz aktywny uczestnik dziejących się zjawisk. Słowem, to realny byt fizyczny, a nie po prostu nic.

Na początek zagadnienie pomocnicze: Czy można przekroczyć prędkość światła? Oczywiście. W kosmologii jest to zjawisko powszechne i naturalne. Odległe galaktyki poruszają się względem nas znacznie szybciej, niż prędkość światła. Pojawia się pytanie, czy to nie narusza praw fizyki? Aby uratować Teorie Względności przyjęto, że to nie galaktyki się oddalają ale przestrzeń się rozszerza. Przez to relatywistyczne zależności pozostają nienaruszone, bo do takiej przestrzeni się nie odnoszą.

A zatem mamy już dwie przestrzenie, tę relatywistyczną i tę kosmologiczną. Czy faktycznie potrzebujemy obu, żeby opisać otaczający świat? Unifikacja w tym zakresie byłaby piękna, ale czy jest możliwa? Nie jesteśmy u Hitchcocka, to i napięcie nie musi narastać, dlatego powiem od razu, że tak, jedna wspólna definicja przestrzeni jest jak najbardziej możliwa, a przy tym jasno tłumaczy rejestrowane zjawiska.

Chodzi oczywiście o taką definicje przestrzeni, żeby wszystko się zgadzało z dotychczasową wiedzą zgromadzoną w obu dziedzinach, a przy okazji stało się logiczne bez paradoksów, żeby satelity działały jak dotąd, masa odpowiadała energii jak dotąd, a redshift odległych galaktyk w naturalny sposób wynikał z przyjętego modelu. Zaraz… Przecież mamy to już. Tą wspólną interpretację przestrzeni nazwaliśmy Modelem Naturalnym i szczegółowo omówiliśmy w poprzednich notkach:-)

No to skąd wiemy, że ta wspólna definicja przestrzeni jest zgodna z dotychczasową wiedzą zgromadzaną w kosmologii? To proste drogi Watsonie, bo tą wspólną przestrzenią jest właśnie przestrzeń kosmologiczna. Czyli zostaje do pokazania, że opisuje ona również zjawiska relatywistyczne, lepiej niż einsteinowska czasoprzestrzeń – bo bez paradoksów.

Zatem co można powiedzieć o fizyczności owej zunifikowanej przestrzeni? Jakkolwiek wydaje to się dość abstrakcyjne, spróbujmy zbudować model takiej przestrzeni, tej realnie występującej w przyrodzie.

Weźmy przestrzeń między dwiema ściankami pudełka i jakiś dowolny punkt tej przestrzeni. Co się stanie z tym punktem, gdy ścianki pudełka będziemy oddalać od siebie? Okazuje się, że odpowiedź na to pytanie nie jest oczywista.

W kosmologii przyjmuje się, że wspomniany punkt zachowuje się, jak rodzynek w rosnącym cieście. Przy takim ujęciu położenie dowolnego punktu przestrzeni jest zawsze jednoznacznie określone. Przykładowo punkt pośrodku pudełka zachowa swoje centralne położenie bez względu na to jak bardzo rozsuniemy ścianki i z której strony będziemy patrzeć. To jasne i nie wymaga rysunku.

W relatywistyce jest inaczej. Tutaj wszystko dzieje się względem jakiegoś obserwatora, układu odniesienia. Każdy punkt przestrzeni w układzie własnym obserwatora ma swoje stałe nieruchome położenie i nie oddala się wraz z rozsuwaniem ścianek. Tutaj przyda się rysunek.

image

Odsuwanie ścianki z prędkością v nie wpływa na położenie wybranego punktu przestrzeni P w układzie własnym obserwatora. Analogiczną sytuację uzyskamy umieszczając obserwatora przy drugiej ściance.

image

W efekcie ten sam punkt przestrzeni obaj obserwatorzy widzą niezmiennie w stałej odległości od siebie. Natychmiast pojawia się paradoks, jak to jest możliwe skoro ścianki (obserwatorzy) oddalają się? Widzimy, że przy takim ujęciu przestrzeni nie można określić położenia punktu P jednoznacznie, bo dla obu obserwatorów uzyskujemy sprzeczne wyniki. Możemy mówić jedynie o położeniu punktu w wybranym układzie odniesienia. Stąd nazwa Teoria Względności, bo wszystko można tu określić jedynie względem właśnie jakiegoś układu odniesienia.

W przypadku przestrzeni kosmologicznej nie ma takich problemów, tu wszystko jest jednoznaczne w czasie i możliwe do odtworzenia niejako w „zwolnionym tempie”. Pozwala to dokładnie prześledzić cały proces w 3D i obiektywnie pomierzyć odległości. W jaki sposób przestrzeń kosmologiczna pomaga realnie opisać zjawiska relatywistyczne, wynika wprost z naszych wcześniejszych wyprowadzeń. Jednak do tej pory wystarczyło nam podejście mechaniczne. Teraz z naszej wrodzonej ludzkiej ciekawości potrzebujemy wiedzieć coś więcej o fizyczności tej realnej przestrzeni?

Mówiąc o samej przestrzeni mamy zwykle ma myśli wypełniającą ją próżnię czyli pustkę. Ale przecież próżnia ma swoje właściwości, choćby przenikalność elektryczną i magnetyczną, czyli jest to realny byt fizyczny a nie, jak zwykliśmy sądzić, po prostu nic. To dlaczego tę próżnię, czy cokolwiek wypełnia tę przestrzeń, nie nazwać eterem? Skoro propaguje tam fala EM, to jest to jakiś sprężysty ośrodek.

No to zastanówmy się, jak musi być „zbudowana” ta przestrzeń, żeby możliwa była taka unifikacja zjawisk kosmologicznych i retatywistycznych. Przestrzeń składa się z punktów, nazwijmy je punktami swobodnymi. Jeśli w punkcie swobodnym umieścimy cząstkę, to na taką cząstkę nie działają żadne siły. Ale przestrzeń wypełniona eterem to nie tylko zbiór punktów, ona kipi życiem. Punt swobodny przestrzeni jest stanem równowagi procesów, które zachodzą w jego otoczeniu. Natomiast każda cząstka dąży do zajęcia miejsca w punkcie swobodnym przestrzeni, nieruchomo względem tego punktu.

Lubię to! Skomentuj49 Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie