Skoro Ogólna Teoria Względności (OTW) ma istnieć w nauce jeszcze tylko kilkanaście godzin (tak napisał entuzjastycznie prof.A.J. na swym blogu) postanowiłem w tych ostatnich chwilach życia OTW, «zakonserwować» (termin sarkastyczny nieocenionego krytyka OTW – i nie tylko jej- pana St.H.) starą fizykę i odpowiedzieć na pytania TcC , nawet gdyby to miała być krótka mowa żałobna nad trumną ,do której- od blisko stu lat -niezliczone zastępy doskonałych jej “znawców” usiłują tę teorię złożyć.
Niewątpliwie ,wspomniany pan St.H. warknie , z użyciem nie cenzurowanego terminu (w których ostatnio, ku mojemu osłupieniu-zaczął gustować), że próbuję tutaj zagonić czytelników do liceum, lub co gorzej – do gimnazjum, wykładając elementy OTW ( co nie jest bliskie prawdy, gdyż OTW w programach fizyki poziomu średniego nie występuje), ale co mi tam : jestem zahartowany, od ciągłego walenia mnie w pysk ,że ośmielam się pouczać, napominać, ostrzegać, by trzymano się fizyki ortodoksyjnej, zwłaszcza tych, co swymi pomysłami “nowej” fizyki przebijają zdecydowanie ruską teorię electrino, by wspomnieć prace wiedźmy margo lub p. Pinopy.
TcC zadał mi pytanie:
«W przypadku ciał materialnych możemy mówić o grawitacji wytwarzanej przez A i "reakcji" ciała B na nią -- ale tez możemy "odwrócić" nasze podejście, związać układ odniesienia z B, po czym powiedzieć, ze to B jest źródłem pola grawitacyjnego, a A reaguje na to pole. To jest "Newtonowski" scenariusz, rozumiem, i w każdym wypadku wzajemny ruch ciał A i B wyjdzie nam z obliczeń taki sam.»
Pytanie nie dotyka OTW, lecz «Principiów...» Isaaca Newtona sugeruje niedwuznacznie autor pytania.
Otóż według moje pamięci i wiedzy, u Newtona nie ma «pola grawitacyjnego» ,jest tylko siła ciążenia pomiędzy dwoma ciałami, a siłami- jak pouczał tenże Newton-rządzi III zasada dynamiki (najbardziej dziwna i niepojęta zasada fizyki !) i rozumowanie TcC jest w porządku, o ile wyrzucimy z niego także termin «układ odniesienia».
Natomiast, jeżeli przywrócimy pojęcia : »pola grawitacyjnego oraz «układu odniesienia» , to akapit autorstwa TcC nie ma nic wspólnego z Newtonem, a raczej potrąca o Einsteina.
Wobec tego ja sam sobie, zadam pytanie: jak to jest w OTW ?
Musimy zacząć od zasady równoważności , bo OTW od niej się zaczęła i na niej zasadza się (w ujęciu nie matematycznym).
Na rys.1.mamy maleńki skrawek powierzchni Ziemi (Z), i każdy się zgodzi ,że w przybliżeniu musi on być płaski.Nad nim ,na niewielkiej wysokości (rzędu kilometrów) spada swobodnie winda z ciałami A i B oraz obserwatorem C.
Zrozumiałe ,że na wszystkie ciała w windzie działają siły grawitacji równoległe ,nadające im to samo przyspieszenie g. Takie pole nazywa się – polem jednorodnym.
Obserwator C, pomiarami stwierdzi, że jest w układzie inercjalnym.
Odwracam to zagadnienie.
W przestrzeni pozbawionej Ziemi,rozważanej windzie nadajemy dowolne przyspieszenie w dowolnym kierunku.Obserwator C stwierdza pomiarami ,iż swobodne ciała A i B mają przyspieszenie(o zwrocie przeciwnym do ruchu windy) proporcjonalne do ich mas,czyli zgodnie z II zasadą dynamiki musi na nich działać siła grawitacyjna.
Pole grawitacyjne jest równoważne polu inercji w układach nieinercjalnych.
Innymi słowy: można wywoływać pole grawitacyjne, lub go niwelować za pomocą układów nieinercjalnych.
Wróćmy do sytuacji na rys.1, czyli do sytuacji z obecnością Ziemi.
Teraż weżmy pod uwagę duży kawałek powierzchni Ziemi i wtedy pojawi się kulistość Ziemi,oraz jej centrum O(rys.2). Niech odległość windy do centrum Ziemi będzie ogromna(rzędu tysięcy kilometrów) .
Winda spada swobodnie z przyspieszeniem g,obserwator jest przekonany, iż znajduje się w układzie inercjalnym (ciał A i B nic nie ważą dla niego).
Jednak, o dziwo !
Po pewnym czasie obserwator C zauważy jak ciała A i B zbliżają się do siebie ! Ba, stwierdzi ,że mają przespieszenie proporcjonalne do ich mas, a tym samym działa na nich siła.Może również zmierzyć jej wartość i stwierdzić , że zależy od odległości między nimi.
Oczywiste ,że powie:
pojawiło się «ciążenie» ciał A i B !
I z łatwością uzyska znane prawo grawitacji I.Newtona.
No , a co jest z zasadą równoważności ??
Poprawmy ją, a będzie uratowana:
Pole grawitacyjne LOKALNIE jest równoważne polu inercji w układach nieinercjalnych.
Rys. 2 przedstawia więc sytuację w rozległej czasoprzestrzeni,globalnie .
Gdyby nie było ciał obdarzonych masą cięzką (np. Ziemi), to w windzie tory ciał A i B byłyby i tu równoległe ! Ziemia,ciało astronomiczne,o dużej masie powoduje zmianę własności geometrycznych czasoprzestrzeni.
Sensownie jest powiedzieć, że:
Materia zmienia czasoprzestrzeń.
Czasoprzestrzeń w obecności materii nabywa niesamowitych własności,staje się dynamiczna,wpływa na ciała sztywne,uniemożliwiając właściwie ich istnienie.
Na rys.3 pokazana jest krata sztywna ,która spada z wielkiej odległości na Ziemię.
Twierdzę:
krata ta nie może spadać swobodnie, pozostając jednocześnie ciałem sztywnym !
Czytelnik może sam dojść do uzasadnienia powyższego.
W fizyce ,pole grawitacyjne masy M, którego linie sił zbiegają się w centrum masy , nazywa się polem niejednorodnym.
W polu niejednorodnym początkowe linie równoległe dwóch bliskich cząstek na ogół nie pozostają równoległe.
Taka czasoprzestrzeń, w której nie funkcjonuje aksjomat równoległości nosi nazwę czasoprzestrzeni zakrzywionej,nie płaskiej.
Można ją opisać za pomocą idei przestrzeni Riemanna,które są tylko lokalnie płaskie, a linie lokalnie równoległe(geodezyjne) przestają być równoległe globalnie i występuje zjawisko dewiacji geodezyjnych, oraz siły pływowe,co dowodzi się za pomocą tensora Riemanna.
Geniusz Einsteina w tym miejscu, polegał- moim zdaniem -na tym ,że on pierwszy dostrzegł analogię pomiędzy geometrią przestrzeni Riemanna , a fizyką grawitacji.
Wobec tego TcC ma rację ,ale tylko lokalnie.
Globalnie czasoprzestrzeń z obecnością materii, ma nieusuwalną żadną zmianą układu odniesienia – krzywiznę i geodetyki równoległe tylko lokalnie.
Tym samym napiszę ,że :
Linie świata cząstek swobodnych mogą być równoległe, tylko w przestrzeni bez grawitacji.
Czasoprzestrzeń Minkowskiego jest areną dla STW,bo nie rozważamy wpływu grawitacji, a czasoprzestrzeń Riemanna jest areną dla OTW , bo dopuszczamy do głosu grawitację, czyli uwazględniamy obecność masywnych ciał astronomicznych.
Lokalnie ,czasoprzestrzeń Minkowskiego jest styczna do czasoprzestrzeni Riemanna, czyli lokalnie ,w niewielkich rozmiarach, fizyka STW jest dobrym przybliżeniem fizyki OTW, a globalnie – nie jest.
TcC zadaje mi dramatyczne pytanie, cokolwiek zmącone powtórzeniami:
«No wiec moje naiwne pytanie jest w końcu takie: fotony "czują" zakrzywienie czasoprzestrzeni, ale czy to jest tylko i wyłacznie "czucie w jedna stronę"? Czy jest jakakolwiek "wzajemność", to znaczy, czy fotony mogą z kolei na tę czasoprzestrzeń też jakoś oddziaływać i również czasoprzestrzeń by jakoś "czuła", że przez nią w danym momencie przelatuje rój fotonów?»
Moja odpowiedź:
To nie fotony «czują się wzajemnie», lecz bliskie geodetyki tych fotonów z powodu krzywizny czasoprzestrzeni w OTW, powodują «wzajemne odczuwania się « fotonów.
Tymczasem w czasoprzestrzeni Minkowskiego jest inaczej: zerowe geodetyki fotonów, w nieskończonym przedłużeniu- są wciąż równoległe.
No, a co jest «absolutem» w OTW ?
Bo przecież nieprawdą jest, iż teoria względności wszystko uczyniła względnym – jak radosnie twierdzą postmoderniźci i lberałowie moralni o rodowodzie komunistycznym.
«Absolutem» w OTW jest wewnętrzna krzywizna czasoprzestrzeni w obecności materii cięzkiej,wyrażona językiem matematyki przez tensor Riemanna.
Obiekt niezwykle płodny do badania rozmaitości różniczkowych, a w TW mający wręcz sens ontyczny na równi z ekstremalną długością geodetyk, ich dewiacją dla cząstek swobodnych, oraz z przeniesieniem równoległym wektorów stycznych do nich.
Najlepszą literaturą w j.polskim jest :
Z elementarna matematyką:
1.J.L.Synge,Porozmawiajmy o teorii względności,PWN,Warszawa,1974
Z nieco trudniejszą matematyką;
2.J.Foster,J.D.Nightingale,Ogólna teoria względności,PWN,Warszwa,1985
I zaawansowanym aparacie matematycznym:
3.R.Penrose,Droga do rzeczywistości,Pruszyński i Ska,Warszawa,
2007,s.366-421
No modern scientist comes close to Einstein's moral as well as scientific stature (John Horgan)
Nowości od blogera
Inne tematy w dziale Kultura
