- Dette emne har 37 svar og 7 stemmer, og blev senest opdateret for 3 år, 6 måneder siden af clauskaf. This post has been viewed 3165 times
-
Indlæg
-
Bjarne- Super Nova
Jeg mener, at vi først skal analysere problemet med Einsteins gravitationsteori, før vi kaster os ud i modifikationer af teorien. Vi må først skelne mellem Einsteins specielle teori og den generelle, som er en gravitationsteori baseret på ækvivalensprincippet. Elektromagnetiske felter bevæger sig med en ganske bestemt hastighed, c, i det tomme rum. Der findes ingen partikler, som lokalt bevæger sig hurtigere end c. Heraf følger, at Newtons “selvindlysende” absolutte tid, t, ikke findes. Leibnitz, Newtons medopfinder af differentialregningen, hævdede stædigt, at den absolutte tid var ren fiktion. Einstein indfører i stedet en rum-tid (x,y,z,t), som angiver verdens begivenheder. Enhver massiv partikels og enhver lysimpuls’ bevægelse i rum-tiden udgør kurver, som kaldes verdenslinjer. Et lille linjestykke langs verdenslinjen for en massiv partikel angives ved (dx,dy,dz,dt). Et ur, som følger med partiklen, angiver tiden: dt² – (dx²+dy²+dz²)/c², som altid er mindre end dt, hvis uret bevæger sig i rummet. Man kalder derfor urets visning for partiklens egentid. Lysimpulser bevæger sig på rette linjer i rumtiden. Hvis et ur kunne følge med en lysimpuls, ville det stå stille: dt² – (dx²+dy²+dz²)/c² = 0. En partikels egentid er ikke ordnet efter fortid og fremtid, da alle fysiske love er tidssymmetriske. Dette ses af udtrykket for egentiden , som er uændret ved dt -> -dt. Men et fysisk ud vil altid gå fremad. Dette blev første gang anvendt i 1908 af Minkowski til at indføre en kausal struktur i Einsteins rum-tid:
Minkowski døde desværre året efter som 44 årig, men Einstein overtog idéen som udgangspunkt for den generelle relativitetsteori.
Bjarne- Super Nova
Einstein fandt med den specielle relativitetsteori, at et ur, som følger en krum verdenslinje, går langsommere end et ur, som bevæger sig på en ret verdenslinje. Einsteins næste spørgsmål var derfor, om gravitationsfeltet omkring Solen påvirker et urs gang. Hvis et ur i afstanden, r, fra Solen udsender en lysimpuls for hvert tik, hvor stor vil tidsintervallet mellem de modtagne impulser være, hvis de måles med et ur i en uendelig afstand fra Solen? Einstein fik i 1907 den lykkeligste idé i sit liv, som han et sted udtrykker det: En lysimpuls udsendt fra et ur i en raket med slukket motor vil bevæge sig med hastigheden c som i den specielle relativitetsteori. Uret holdes i en konstant afstand fra Solen med startet motor. Man betragter en lysimpuls, som udsendes fra et ur med retning bort fra Solen. Man sammenligner lysimpulsens bevægelse i de to tilfælde: a) motor stoppet og b) motor startet. Modtagelsen af impulsen i b) vil altid være lidt senere end modtagelsen i a), da b) har flyttet sig i forhold til a) på grund af accelerationen. Uret i et gravitationsfelt vil derfor gå langsommere, når det observeres fra en uendelig stor afstand.
Man kan beregne urets egentid til at være (1 + V(r)/c²)dt, hvor dt måles med et ur i uendelig afstand. V(r) er Newtons gravitationspotential sat til 0 i den uendelige afstand. V(r) er negativ. Egentiden målt med et ur, som bevæger sig i feltet omkring Solen er givet ved (1 + V(r)/c²)dt – (dx²+dy²+dz²)/c².
Man finder banen for et legeme i kredsløb om Solen ved at finde maksimum for egentiden langs banen (maksimum for egentiden i den specielle teori er en ret linje). Denne bane er identisk med banen for en planet i kredsløb omkring Solen i den newtonske dynamik. Planetens hastighed skal derfor være meget mindre end c. Dette argument viser, at en planets bevægelse i den newtonske dynamik kan opfattes som en geodætisk kurve. Dette antyder, at banebevægelser i en ny gravitationsteori kan være geodæter i en krum rum-tid.
Dette er imidlertid kun muligt, hvis tung og træg masse er identiske. Dette var intet problem for Newton, som bare brugte samme værdi i sin gravitationslov. Einstein havde imidlertid vist, at alle energityper, herunder stråling, har træg masse. Han måtte derfor indføre ækvivalens mellem træg og tung masse som et postulat for at få alle legemer til at følge den samme verdenslinje. Dette var heldigvis allerede blevet vist med stor nøjagtighed for mange metaller.
Newtons kraftlov erstattes med en krum rum-tid, men hvordan måler man gravitationen lokalt, hvis alle legemer følger samme kurve? Dette gøres ved at måle den relative acceleration mellem to masser som falder frit med samme hastighed i en vis afstand. Det er sådan, man måler gravitationsbølger. Newton måler accelerationen af en masse i forhold til et absolut rum. Einstein måler den relative acceleration mellem to frit faldende masser i en vis afstand.
Bjarne- Super Nova
Jeg har vist, hvordan Einstein skridt for skridt blev ført fra Newtons tyngdefelt rettet mod Solens centrum hen mod et gravitationsfelt i form af en krum rum-tid, hvor en massiv partikels bane omkring Solen findes ved at maksimere egentiden, som måles med et ur, som følger partiklen. En sådan maksimering af en kurves længde er definitionen af en geodætisk kurve i et krumt rum. Men udtrykket for egentiden for en partikel i et newtonsk potential reproducerer blot den newtonske dynamik. Einstein ønskede imidlertid at opfinde en helt ny teori for gravitationen, som kan beregne en dobbeltstjernes bane, hvis komponenterne nærmer sig lysets hastighed, samt beregne lysets afbøjning omkring et kompakt objekt. Dette kræver imidlertid mere præcise udtryk for både rummets geometri og urenes gang. Einstein kæmpede i 8 år med at finde nogle feltligninger, som kunne forbinde rumtidens krumning med dets indhold af energi og bevægelse. Kravet var, at den nye gravitationsteori skulle indeholde den newtonske dynamik som et grænsetilfælde. Den nye teori var klar i 1916. Einstein kaldte den for Generel Relativitet (GR), da den ikke indeholder nogle specielle koordinatsystemer svarende til inertialsystemer.
Lysstrålers afbøjning omkring Solen viste sig at være det dobbelte af, hvad Newton havde forestillet sig. Afbøjningen er meget senere blevet bestemt med meget stor nøjagtighed ved interferometriske observationer af radiokvasarer ved 2 forskellige frekvenser. Plasmaet i solens korona afbøjer nemlig også radiostråler. Dette kan man korrigere for ved at observere ved 2 frekvenser. Man har for relativt nylig bestemt banerne for en dobbeltpulsar med ekstremt stor nøjagtighed. Alt stemmer med Einsteins Generelle Relativitetsteori. Man har desuden for 4 år siden for første gang målt gravitationsbølger fra to sammensmeltende sorte huller. De målte bølger stemmer perfekt med Einsteins gravitationsteori. Man har desuden målt gravitationsbølger fra to sammensmeltende neutronstjerner, samt samtidig modtagelse af elektromagnetisk stråling fra den resulterende kilonova. Alt stemmer igen med Einsteins gravitationsteori.
Jeg ser absolut ingen evidens for nødvendigheden af at modificere GR ved beregningen af stærke lokale gravitationsfelter.
Anvendelsen af GR på kosmologi er en helt anden sag.
Jeg kender godt John D. Andersons arbejde med beregningen af rumsonders baner for NASA. Jeg har købt hans bog med de relativistiske formler, som han anvendte til beregningern. Jeg kan desværre ikke finde den på stående fod. Han har været særdeles aktiv efter pensioneringen.
Han opdagede under arbejdet for JPL den såkaldte “flyby anomaly”:
https://en.wikipedia.org/wiki/Flyby_anomaly
Jeg vil advare mod at anvende så små effekter til at argumentere for en modifikation af GR. Beregning af en hyperbolsk bane forbi Jorden kræver kendskab til en multipol udvikling af Jordens tyngdefelt. En sådan kræver igen en detaljeret kendskab til massefordelingen inde i og på overfladen af Jorden. Dette er en særdeles kompliceret sag. Endnu værre: Det kan hænge sammen med kosmologiens LambdaCDM, som ikke har nogen god fundamental begrundelse. Det hele ender let i ren spekulation.
Bjarne- Super Nova
Problemet med “flyby-anomalien” blev åbenbart løst for 5 år siden af V. Guruprasad:
https://arxiv.org/abs/1507.08222
“Discrepancies of range between the Space Surveillance Network radars and the Deep Space Network in tracking the 1998 earth flyby of NEAR, and between ESA’s Doppler and range data in Rosetta’s 2009 flyby, reveal a consistent excess delay, or lag, equal to instantaneous one-way travel time in the telemetry signals. These lags readily explain all details of the flyby anomaly, and are shown to be symptoms of chirp d’Alembertian travelling wave solutions, relating to traditional sinusoidal waves by a rotation of the spectral decomposition due to the clock acceleration caused by the Doppler rates during the flybys. The lags thus relate to special relativity, but yield distance proportional shifts like those of cosmology at short range.”
Sagen er hermed lukket for mit vedkommende.https://en.wikipedia.org/wiki/MICROSCOPE
“On 4 December 2017, the first results were published. The equivalence principle was measured to hold true within a precision of 10⁻¹⁵, improving prior measurements by an order of magnitude.”
Tung og træg masse er altså ækvivalente med 15 betydende cifre, så Einsteins antagelse er endnu ikke modbevist.
steenkh- Planet
Tak Bjarne, for din glimrende fremstilling af relativitetsteorien. Det er synd at du blev viklet ind i denne tråd, fordi du har navnesammenfald med Lindas user på et andet forum.
Bjarne- Super Nova
Det var Torben, som bad mig om at kommentere denne tråd. Jeg har tidlige forklaret Einsteins relativitetsteorier i en anden tråd, hvor jeg gjorde den fejl at anvende simpel differentialregning. Man kan imidlertid udmærket forklare de store filosofiske idéer om naturen og universet uden matematik, hvis man vælger ordene med omtanke. Jeg er blevet beskyldt for at blande astronomi og politik. Men i al beskedenhed, det er ikke noget, som jeg har fundet på. De forskellige naturfinosofier har i et historisk perspektiv altid været blandet med politik. Det som vi forbinder med fysik er Newtons berømte bog om “Naturfilosofiens matematiske principper”. Jeg vil her forsøge at slippe Newtons matematiske principper for at vende tilbage til naturfilosofier forklaret med ord. Jeg kan ikke love helt at undgå betegnelsen, t, for tiden, samt at ændre fortegn på tiden.
En af de største gåder i naturfilosofien er tiden og årsager til ændringer i naturen. Jeg vil sammenligne to naturfilosofiske verdensbilleder: a) Den græske filosof Aristotéles (384–322 f.kr.) og b) naturvidenskaben.a) Rummet eksisterer ikke som en tom kasse, hvori man placerer objekter. Rummet er identisk med indholdet, nemlig de 4 elementer: vand, luft, ild og jord. Tiden er identisk med ændringer i naturen. For Aristoteles er tiden mere konkret identisk med Månen, Solen og de 5 planeters bevægelser på himlen, idet han antager, at bevægelserne kan opløses i periodiske jævne epicykelbevægelser. Deres bevægelser kan køres frem og tilbage i tiden. Man siger, at bevægelserne er reversible. For Aristoteles er ændringer i naturen formålsbestemte. Det danske folkestyre er udarbejdet af teologer, og den danske folkekirkes ritualer anvender Aristoteles’ verdensbillede. Alle kirker inddelte dagen i 12 lige store timer mellem solopgang og solnedgang (det var nogle ubehageligt lange timer om sommeren) lige indtil jernbanens fremkomst. Folketinget vedtager derfor, helt naturligt, nogle bindende målsætninger for nedbringning af CO2-udledningen.
b) Det naturvidenskabelige verdensbillede er baseret på et univers med årsag og virkning: Universet skal have en tid med retning fra fortid mod fremtid. Men alle naturens fundamentale love er tidsreversible, helt som Aristoteles’ planetbevægelser. Hvordan får man et univers med en global tidsretning? Hvordan kan vi aktivt ændre naturen, så atmosfærens CO2-indhold ikke bliver ved med at vokse? Det hele hænger på kosmologien!
Dette var årsagen til, at jeg oprettede en WordPress blog med navnet http://www.kosmologi.eu, som for tiden er lukket af Waoo for at hindre DDoS angreb. Alle skal jo arbejde hjemmefra i “cyberspace”, som for øvrigt er reversible heltalsalgoritmer kalkeret efter Aristoteles’ reversible planetbevægelser. Dette var en sikkerhedsmæssig katastrofe, så man måtte indføre kryptografiske envejsalgoritmer, som svarer til universets årsag og virkning.
Næste indslag vil omhandle den kosmologiske tidspil og entropien.
Linda Lorenzen- Asteroid
@Bjarne
Elegant beskrivelse, det må man sige. Du er vandt til at skrive, det kan man se.
Selvom GR er nydelig geometrisk/matematisk underbygget, – så er det bare sådant at forestillingsevnen på intet tidspunkt sådan rigtigt magter at søsætte teorien.
Pæne geometriske buer og streger er i den virkelige verden ikke bare vanskelig men dybest set umuligt rent forestillingsmæssigt at forholde sig til.Fordi hvad er rummets natur bagved den smukke buede geometri?
Og endnu en gang, – årsags virkning sammenhængen mellem deformation af rummet og tilstedeværelsens af stof er ligeledes helt umuligt at forholde sig til, selv på en meget abstrakt niveau..
Helt galt går det når man skal forestille sig et rum med to vidt forskellige deformerende egenskaber (mørk energi og krumt rum) – uden at disse på nogen måde har noget med hinanden at gøre.Med andre ord søsætningen af teorien i en holistisk sammenhængende verden er ikke bare vanskelig, men helt umuligt.
På den anden side, jovist en nydelig ren matematisk / geometrisk teori.8 år tog det så at løse den matematiske udfordring.
Som man kan se, så indgår både Newtons kraftlov GM/r2 og Lorentz Transformationen i ligningen.
Det samme vil være tilfældet for en MTR-version.
Kort kan man sige at udfordringen er så blot at visse at krumt rum i virkeligheden er er en deformation der skyldes at meteren er en relativistisk variant.Som allerede nævnt er det ikke MTR’s mission at fortabe sig i modsatrettede påstande, men derimod at føre læseren til den simple erkendelse at rummet natur er elastisk, og dette så enkelt og direkte som muligt.
Sagen er jo at de målinger der er beskrevet overfor, ikke primært er at påvise Dark Flow Accelerationen (DFA) og dermed ikke at påvise en velkendt egenskab , men derimod at påvise et fænomen der kræver total nytænkning at forstå, nemlig det som MTR kalder ”Release of Dark Flow related tension”. Og dette kan ikke andet end føre til konfrontation med den eksisterende tænkning.Forstår man først dette budskab korrekt, og den forudsigelse der er knyttet dertil, – hvorefter det viser det sig at dette (igen) bekræftes ved relativ simple og billig måling, – da er der ingen vej tilbage, – da vil rummets natur måtte være at betragte som: – elastisk.
Dermed vil kursen være sat, og ”krumt rum udtrykket” tvinges i knæ på den lange bane, – hvorefter det uundgåeligt bliver erstattet af: – et elastisk rum.
Nøgleordet er jo at selvom man antager at DFA skulle være sand, så er dette ikke nok til at et sådant fænomen kan måles. Det kan kun ske indirekte, og kun ved hjælp af helt ny fysisk.
clauskaf- Nova
Jeg ved ikke hvorfor, men jeg kommer til at tænke på: https://www.deezer.com/da/track/10028136?autoplay=true
- Du skal være logget ind for at svare på dette indlæg.