Stożek

  Ostatnimi czasy  mam dość intensywne zajęcia. Doszły mi też nowe obowiązki związane ze zdrowiem (nie, nie, żaden covid, tylko nadchodząca starość). Mam kilka nowych koncepcji ale z braku czasu wykonywanie eksperymentów (to co najbardziej lubię) stoi w miejscu. Jest jednak jeden temat w jakim takie eksperymenty zostały już wykonane, ale tłumaczenie wyników jest dla mnie co najmniej problematyczne. Jednym z nich jest kwazar jaki emituje dżety w jakich cząstki poruszają się z prędkościami nadświetlnymi. Tłumaczone jest to specyficznym układem w przestrzeni, przez jaki prędkości podświetlne wydają się być nadświetlnymi. Rysowałem w tym temacie sobie przeróżne układy w jakich mogło by dojść do tego efektu. Niestety nic nie wymyśliłem. Szukałem więc konkretnego wytłumaczenia przez samych autorów. Niestety nadal nie było to wystarczające. Najwięcej znajdowałem sloganów i szkiców niewiele wnoszących do tematu. Odniosłem wrażenie że jest to poprostu chowanie problemu pod dywan. Drugi taki przypadek są to kwazary z ultra głębokiego Pola Hubbla, jakich prędkość ucieczki jest relatywistyczna a nawet nadświetlna. To już nawet na łamach s24 było omawiane jako tak zwane puchnięcie przestrzeni, a nie realna prędkość. Dla mnie jednak jeśli coś jest dalej to nie jest bliżej, a jeśli coś jest coraz dalej to ma prędkość niezależnie co powoduje to oddalenie. We wzorze na prędkość mamy delta s i nie ma żadnej wzmianki o tym że są delta s spowodowane poruszaniem się obiektu, lub delta s spowodowane puchnięciem. Każdy wzrost odległości jest jakąś zmianą delta s. Dopuszczam nawet fakt że każda prędkość powoduje puchnięcie przestrzeni pomiędzy obserwatorem i obiektem badanym (lub przepływ tej przestrzeni pomiędzy zakresami).

  No to do sedna. Moje przemyślenie będzie oparte jak w poprzedniej notce na wykresie gdzie jedna oś jest odległością (fizyczny 1 wymiar przestrzenny S) oraz druga oś to wymiar czasowy (T). Klasycznie możliwe scenariusze dla różnych v są na tym rysunku:

Linie żółte to możliwe tory po jakich porusza się światło emitowane z punktu p.Strzałki zielone obrazują trasy po jakich poruszają się inercjalne układy odniesienia z prędkościami różnymi od zera i od c. Kolor czerwony to trasa po jakiej porusza się nieruchomy punkt w tym układzie odniesienia. Taki rodzaj wykresu jest dla mnie znacznie lepszy od typowego wykresu w np 3D, bo w sposób intuicyjny pokazuje że chociaż mamy w jakimś układzie odniesienia prędkość v=0, wcale nie oznacza że jesteśmy nieruchomi. Nadal poruszamy się w czasie. Oś T tego wykresu jest największą fizyczną zagadką jaka stoi przed nauką. Cóż to za prędkość jaka nie jest stosunkiem do czasu? Jeśli nie do czasu to wobec czego? Może to w ogóle nie jest prędkość, ale pewna pofałdowana płaszczyzna i można dowolnie po niej się poruszać? Niestety wątpię by tak było. Mając władzę poruszania się po tym wykresie bez reguły że każda kolejna chwila jest następstwem poprzedniej prowadzi do wielu paradoksów. Musi więc w tym być coś głębszego, coś u wszelkich podstaw, coś co jest tak proste że jego prostota zamazuje nam banalność rozwiązania. 

  Ten wykres jest bardzo powiązany z tematem kosmologicznego stożka światła. Temat jest wiele razy omawiany i powiązany z TW. Prezentowany jest na takich grafikach jak:

lub nawet bardziej ekstremalnej:

Ogólnie taki stożek pokazuje nam obserwowalny wszechświat z danego punktu jaki jest szczytem stożka. Podróże w czasie nie są tematem tej notki. Wątpię bym kiedykolwiek napisał notkę na ten temat, bo uważam go za irracjonalny. Natomiast chciałbym pokazać jeden parametr z STW jaki można za kwalifikować jako parametr ukryty. Dotyczy on znowu metodologii pomiaru.

  Zobaczmy jak wygląda pomiar w STW. Prezentuje to kolejna grafika:

Żółte linie to tory światła. Kolorowe to tory po jakich poruszają się IUO. Dla prędkości mniejszych od c, proste przecinają cię w punktach p1,p2,p3 z światłem emitowanym z początku wykresu. Dla prędkości v=c nie da sie zmierzyć odległości L dzieląca początek układu odniesienia, od punktu s1. Linia światła nie ma żadnego punktu przecięcia z linia ruchu IUO poruszającego się z prędkością v=c.   Tym bardziej nie jest możliwy pomiar dla układów poruszających się z v>c. 

  Na wykresie ukryłem powód dla jakiego taki pomiar jest niemożliwy. Dotyczy on parametrów ukrytych. Wiem, wiem...nierówność Bella  (choć obecnie jest ona mocno negowana).  Jednak jest pewna poszlaka jaka zmienia zupełnie obraz sytuacji. STW założyło że emisja światła i jej detekcja zachodzi dokładnie w tym samym punkcie.  Dla mnie jest to irracjonalne założenie. Nie ma żadnej gwarancji ani nawet hipotezy że latarka świecąc, wszystkie fotony emituje dokładnie z tego samego punktu, a pewne jest że emituje je z różnych punktów w czasoprzestrzeni z moich wykresów ( moich wykresów trochę przesadziłem, wcale nie są moje i wcale nie są jakieś nowe. Ogólnie maja około 100 lat). Pewnym wyjątkiem jest określenie osobno początku układu w jakim t=o i s=0. Dla czego?  Wcale t=0 i s=0 nie jest dogmatem.  Emisja światła nie musi zachodzić w punkcie t=0 i s=0. Pokazuje to kolejna grafika:

Sytuacja z tego rysunku nie zmienia w żadne sposób wniosków z STW. Jednak mamy do czynienia z detekcją obiektu poruszającego się po torze czerwonym z prędkością większą niż c. W tym wypadku miejsce emisji światła (s2) jest odległe od miejsca detekcji światła (s0) o jakąś odległość L,  po czasie t1. 

  Z tego wykresu wynika że jak najbardziej jest możliwa detekcja obiektów poruszających się z prędkością v>c i na dodatek jest to zgodne z STW. Osobna kwestia jest temat czy energią światła (fotonu) będzie wystarczająca by w ogóle dokonać detekcji. Osobiście uważam że taka detekcja jest możliwa, o czym pisałem na początku notki. Kosmologia już od dawna przyjmuje że widzialny wszechświat jest znacznie większy od 14 miliardów lat jakie hipotetycznie upłynęły od Bing-Bang. 

  Na koniec należy wspomnieć o szczególnym przypadku gdy miejsce emisji jest tożsame z układem jaki chcemy zmierzyć. Taka sytuacja jest wtedy i tylko wtedy gdy s1=s2.  To już przypadek bardzo podobny do problemu związanego ze statkami Bella. Nim jednak dojdziemy do tematu tych statków pozostały pewne schodu i problemy.

  Nie jestem zbyt dobrym matematykiem by wprowadzać poprawkę dla STW w jakiej był by ujęty parametr L, jaki określa odległością emitera od detektora światła. Uważa, że powinien zrobić ktoś bardziej ogarnięty. Jednak jeśli przez długi okres czasu nikt nie będzie chciał tego zrobić, podejmę własne próby. Na razie mam na głowie kilka konsekwencji jakie wynikają z tej notki. Chcę w tym wszystkim powiedzieć że nie uchylam się od doprecyzowania koncepcji, ale  tylko to że jest to pewien etap w jakim zmierzam do czegoś co jeszcze nie widać. Mam nadzieję że się uda. Jeszcze większą nadzieję mam że uda się zaprojektować eksperyment weryfikujący ta hipotezę. Możliwe że do tego czasu wystartuje JWST i odkryje wiele obiektów jakie maja prędkości ponadświetlne. Osobiście jestem o tym przekonany i nie mam co do tego wątpliwości. Obawiam się jednak że znowu coś komuś znowu spuchnie, choć wytłumaczenie jest banalne i wynika z prostej fizyki.

  tagi: nauka, fizyka