Friday, February 17, 2012

Legendy astrofizykow




   Od wiekow staramy sie odpowiedziec na podstawowe pytanie ontologii: Skad wzielismy sie my i Wszechswiat, w ktorym zyjemy. Rzecz jasna pytaniem bardziej podstawowym jest pochodzenie Wszechswiata. My jestesmy bowiem jedynie chwilowymi obserwatorami zdarzen jakie w nim nastepuja. Obserwacje astronomiczne mowia nam, ze w Kosmosie nie jestesmy sami. Wszechswiat chociaz jest bardzo rozrzedzona plazma grawitacyjna (patrz http://www.bobolowisko.blogspot.com/2012/01/termodynamika-wszechswiata.html      ) zawiera wiele innych galaktyk poza nasza wlasna Galaktyka. Oczywiscie jest calkiem naturalne aby zalozyc, ze fizyko-chemiczny sklad oraz wlasnosci istniejacych w tych innych galaktykach planet i gwiazd jest podobny do tych w naszej Galaktyce. Jak wiemy jednak z obserwacji dokonanych przez Hubble'a na poczatku XIX wieku linie dyskretne widma promieniowania elektromagnetycznego wysylanego przez pierwiastki znajdujace sie w galaktykach od nas oddalonych wydaja sie przesuniete (w stosunku do tych obserwowanych na Ziemi) w kierunku dluzszych fal  ( nizszych czestotliwosci).

Na planszy (I) widzimy typowy wynik takich obserwacji w przypadku linii absorpcyjnych wapnia. Klasyczne wyjasnienie tego efektu odwoluje sie do efektu Dopplera. Widma sa przesuniete ku "czerwieni" dlatego, ze samo zrodlo promieniowania oddala sie od Ziemi. Slynne prawo Hubble'a laczy radialna predkosc galaktyki , v, z jej odlegloscia od Ziemi ,r,

        v= H r   (1)

gdzie r jest promieniem wiodacym kierunku Ziemia-galaktyka a H jest tak zwana stala Hubble'a, ktorej wartosc oceniana jest na 1.78x10^(-18) Hz. Okreslenie "stala Hubble'a"  jest niewlasciwe gdyz wzor (1) faktycznie odzwierciedla znana zaleznosc pomiedzy droga przebyta w ruchu jednostajnym prostoliniowym a czasem, r(t)= vt, przy czym zakladamy, ze wszystkie galaktyki w chwili kreacji znajdowaly sie tam gdzie obecnie znajduje sie Nasza Ukochana Planeta (czyli w lokacji r(0)=0). Odwrotnosc stalej Hubble'a jest wiec czasem istnienia Wszechswiata t= 1/H = 17.81 x 10^9 lat. Obiektem obserwowanym jest przesuniecie ku czerwieni zdefiniowane jako stosunek roznicy dlugosci fali ruchomego i nieruchomego emitera do dlugosci fali obserwowanej dla emitera nieruchomego (czyli ziemskiego). Ta bezwymiarowa wielkosc oznaczana jest litera z. Dla galaktyk poruszajacych sie wolno (rzedu kilkuset kilometrow na sekunde) predkosc galaktyki wyraza sie przez przesuniecie wzorem

      v= cz    (2)

gdzie c jest predkoscia swiatla. Dla wyzszych predkosci relacja ta jest nieco bardziej zlozona. Mamy bowiem

    v= c [ (z+1)^2 -1]/[ (z+1)^2 +1]   (3)



  Wedlug tej hipotezy znanej pod nazwa Wielkiego, Goracego Wybuchu (Hot Big Bang) Ziemia znajduje sie w samym centrum kosmicznego szrapnela, ktory w chwili kreacji ulegl wybuchowemu rozkladowi na liczne odlamki, ktorymi sa obecne galaktyki. Odlamki te podrozuja w przestrzeni ze stala predkoscia radialna i te ktore uzyskaly wieksza predkosc poczatkowa sa obecnie od nas dalej oddalone niz galaktyki wolniejsze. Co bylo powodem eksplozji i jaki material wybuchowy wchodzil w rachube tego na ogol sie nie specyfikuje. Najprawdopodobniej jestesmy wraz z reszta Wszechswiata dziecmi kolosalnej bomby wodorowej co by tlumaczylo dziwna podswiadoma fascynacje jaka rodzaj ludzki dazy to narzedzie zniszczenia. Co jednak spowodowalo nagromadzenie takiej ilosci protonow, w koncu czastek dodatnio naladowanych,  w objetosci dostatecznie malej aby umozliwic zapoczatkowanie syntezy jader lekkich  tego nie wiemy. Nie jest wykluczone, ze mamy tu do czynienia z Wola Boska, na ktora, jak wiadomo, nie ma rady. W kazdym razie, jesli Hubble i spolka maja racje, to bylismy swiadkami  gigantycznej produkcji energii gdyz jak widac z planszy (II) same szybkosci odlotu oraz energie kinetyczne kilku przykladowych galaktyk zapieraja dech w piersi. A sa to w zasadzie galaktyki "wolne", poruszajace sie z predkosciami nierelatywistycznymi. Obserwacje mowia nam jednak, ze sa i takie obiekty astronomiczne (np kwazary) , ktore poruszaja sie z szybkosciami bliskimi szybkosci swiatla.


 Astrofizycy wiaza predkosc radialna galaktyki z przesunieciem widmowym wzorem (2) na planszy (III) co pozwala nam takze okreslic odleglosc radialna obiektu od Ziemi. Odleglosc ta podana jest na planszy (II) wraz z czasem, jaki swiatlo emitowane przez gwiazde nalezaca do danej galaktyki potrzebuje na dojscie do obserwatora ziemskiego. Jak z tego wynika dochodzi do nas obecnie swiatlo wyemitowane bardzo dawno temu (rzedu paru miliardow (10^9) lat). Inaczej mowiac duza odleglosc powoduje, ze dochodza do nas wylacznie informacje nieaktualne. Cos w rodzaju opoznienia jakie doswiadczal kazdy emigrant sprowadzajacy gazety z kraju. Zanim poczta dostarczyla gazete minelo na ogol dobre pare dni! Wiekszosc nowosci byla juz powaznie przestarzala. W Kosmosie ta cecha dezaktualizacji sygnalu jest znacznie powazniejsza i nie pomoglo by tu nawet zalozenia galaktycznego internetu.
   Teoria Big Bang jest obecnie powszechnie podejrzewana o bycie teoria poprawna mimo licznych nielogicznosci oraz braku podania mechanizmu konstrukcji owego wybuchowego kosmicznego babla. Moim zdaniem jednak istnieje bardziej naturalne wytlumaczenie obserwowanych zjawisk. Zauwazmy bowiem, ze informacje docierajace do nas obecnie odnosza sie do emisji fotonow dokonanych spory czas temu. Mamy do czynienia wiec z sygnalem nieaktualnym a zwlaszcza z sygnalem, ktory mogl byc wyslany w czasie, w ktorym stala Plancka miala inna, wieksza wartosc niz ta jaka ma obecnie na Ziemi. Energia fotonu emitowanego bedzie wiec identyczna, gdyz "nadajnik" w galaktyce jest taki sam jak na Ziemi. Ale przy wiekszej wartosci "stalej" Plancka czestotliwosc fali bedzie mniejsza. Inaczej mowiac zakladam, ze stala Plancka jest w gruncie rzeczy wolno-zmienna funkcja czasu. W danej chwili czasu (mowie o czasie absolutnym, wspolnym dla wszystkich obiektow astronomicznych Kosmosu) wszystkie obiekty astronomiczne w przestrzeni maja identyczna stala Plancka, ktora jednak zmienia sie z uplywem czasu. Jest to zmiana bardzo wolna ale obserwowalna w wypadku fotonow podrozujacych przez odleglosci kosmiczne. Nasze obserwacje daja nam po prostu szanse na poznanie w jaki sposob ta stala sie zmienia. Zawdzieczamy to temu, ze sygnaly wychodzace od roznych zrodel oddalonych od Ziemi przebiegaja raz dluzsze a raz krotsze drogi i w zwiazku z tym raportuja nam stan stalej Plancka w roznych czasach w przeszlosci.

    Jak taka zaleznosc wyglada w przypadku kilku bliskich galaktyk (z tabeli) mozemy zobaczyc na rys. 1. Dla czasow krotkich (rzedu kilku miliardow lat) zaleznosc ta jest niemal liniowa. Dla czasow dlugich, rzedu czasu potrzebnego na przebycie promienia Kosmosu  widzimy gwaltowny wzrost wartosci stalej dla czasu rzedu czasu istnienia Wszechswiata. Ta duza wartosc stalej Plancka dawno, dawno temu jest odpowiedzialna za to, ze z granic Kosmosu dochodzi do nas tak zwane promieniowanie reliktowe czyli widmo ciagle promieniowania ciala doskonale czarnego o temperaturze okolo 2.7K .  Moim zdaniem jest to normalne promieniowanie pochodzace od gwiazd o temperaturze 6000 do 7000K ale wyslane bardzo dawno temu z powierzchni zewnetrznej Kosmosu. W tym sensie mamy do czynienia z jednolitym swieceniem niebosklonu w nocy, ktory stanowil paradoks Olbersa. Cala sfera niebieska jest wypelniona gwiazdami (w nocy) ale w miejscach ciemnych idzie tylko promieniowanie wyslane bardzo dawno temu z duzej odleglosci od Ziemi,  wtedy kiedy wartosc stalej Plancka byla bardzo wysoka. To zas oznacza bardzo dalekie przesuniecie calego widma ciala doskonale czarnego  w kierunku mikrofalowym. Dla duzych wzglednych  przesuniec dlugosci fali oznaczanych przez "z" zaleznosc wiazaca ta wielkosc z czasem przelotu fotonu na drodze emiter-Ziemia jest bardziej skomplikowana. Dla zainteresowanych szczegolami podaje wszystkie wzory na planszy.

   Tak wiec w proponowanym przezemnie modelu Wszechswiata nie potrzebujemy Wielkiego ani nawet Malego Wybuchu aby opisac rzeczywistosc astronomiczna. Nasz Kosmos to kropla plynu  grawitacyjnych "czastek"- galaktyk, plynu znajdujacego sie zapewne w stanie rownowagi. "Czastki" poruszaja sie lokalnie zapewne ruchem brownowskim ale o zadnej systematycznej "ucieczce" nie ma mowy. Zludzenie ruchu daje nam opoznienie z jakim informacja w postaci fali elektromagnetycznej dociera do ziemskiego odbiorcy oraz "starzenie sie w miedzyczasie" czyli malenie stalej Plancka. Rzecz jasna propozycja moja mowiaca, ze stala Plancka nie jest w gruncie rzeczy stala fizyczna o odwiecznej i wiecznej wartosci liczbowej jest nieortodoksyjna ale ma ona dwie zalety. Po pierwsze stala Plancka jest stala wielkoscia w calym Kosmosie dla danego momentu czasu. Po drugie zas hipoteza taka jest w zasadzie sprawdzalna chociaz wymaga  bardzo dlugiego czasu obserwacji naziemnych, zblizonego do czasu istnienia zycia na Ziemi. Sama zas koncepcja mowiaca, ze na poczatku istnienia Kosmosu stala Plancka byla znacznie wieksza niz ja obecnie mierzymy jest zrozumiala jesli wezmiemy pod uwage role jak gra ona w zasadzie nieoznaczonosci Heisenberga. Po prostu z biegiem czasu Kosmos "porzadnieje i organizuje sie wewnetrznie" i nieoznaczonosc wielkosci takich jak ped i polozenie galaktyk ulega sprecyzowaniu. Najwyrazniej Najwyzszy wbudowal w strukture Kosmosu wlasna miare uplywu czasu w postaci wolno zmieniajacej sie w czasie stalej fizycznej.
Pozostaje nam tylko wyjasnic mechanizm w jaki zmienia sie stala Plancka a ogolniej w jaki sposob powstaja fundamentalne stale fizyczne. No ale to juz, jak mawial Kipling, jest zupelnie inna historia. Powroce do niej w ktoryms z nastepnych wpisow.

  


11 comments:

kapiszon said...

Co pan profesor ma na myśli pisząc o "czasie absolutnym, wspolnym dla wszystkich obiektow astronomicznych Kosmosu"? Zgodnie z STW takiego czasu nie ma, a to oznacza, że H nie byłaby stałą dla każdego obserwatora, tzn. jeśli dla jakiegoś obserwatora H(t,r)=const dla t=t1, to dla innego obserwatora H(t',r') dla t'=t1' byłaby funkcją r' <> const. Ponadto zgodnie z OTW "stała H" byłaby zależna od zakrzywienia czasoprzestrzeni, co rodzi pewne trudności interpretacyjne ;)

Bobola said...

@kapiszon
Ja posluguje sie tutaj opisem newtonowskim traktujac czas i przestrzen jako formy poznania a nie rzeczywistosc fizyczna. Stad wszedzie uzywam absolutnego czasu i przestrzeni oraz laboratoryjnego ukladu odniesienia z nasza Galaktyka w centrum. Czas absolutny mozna jednak wprowadzic takze w obrebie opisu uzywanego w teorii wzglednosci. Jest on uzyteczny zwlaszcza przy opisie stosowanym w mechanice statystycznej. Jak to zrobic opisuje Jong-Ping Hsu w " Einstein's Relativity and Beyond" , World Scientific 2000.
Ja osobiscie nie jestem entuzjasta teorii wzglednosci gdyz uwazam, ze niepotrzebnie komplikuje ona opis i mechanizm zjawisk. Ale jest to skuteczny sposob na uwzglednienie pewnych wiezow ruchu wiec do czasu znalezienia bardziej naturalnego opisu musimy ja stosowac tam gdzie jest to konieczne. Nie jest to jednak konieczne, moim zdaniem, we Wszechswiecie galaktyk gdyz odrzialywania grawitacyjne sa tu slabe a predkosci nierelatywistyczne.

kapiszon said...

@Bobola
Być może doczekamy się bardziej "naturalnego" opisu zjawisk relatywistycznych, ale nie zmieni to natury czasu i przestrzeni które "skutecznie" opisuje współczesna teoria względności ;) Elementem zaproponowanej przez pana profesora teorii kosmologicznej (konkurencyjnej w stosunku do BB) jest przyjęcie niejawnego założenia, że wszechświat ma wyróżnionego obserwatora, w układzie którego mierzymy globalny czas i ustalamy zależność stałej Plancka jako zmiennej wyłącznie czasu. Inni obserwatorzy dojdą do wnioski, że prawa fizyki nie są identyczne w całym kosmosie, bo stała Plancka będzie zależeć, w ich układach odniesienia, nie tylko od t, ale również od r (czyli stała nie będzie stałą w danej chwili czasu, a przecież sam pan profesor traktuje jako naturalne założenie, że własności obiektów, a wiec prawa fizyki, są takie same w całym kosmosie). Wydaje mi się, że za przyjęciem takiej hipotezy musiałyby stać naprawdę silne przesłanki (dowody), bo samo uproszczenie teorii, poprzez zastosowanie w niej praw mechaniki klasycznej, to za mało ;) Sama hipoteza jest bardzo ciekawa.

Bobola said...

@kapiszon

Opiera sie Pan na zasadach filozoficznych raczej niz na fizyce. Faktycznie zas Ziemia jest dla nas wyroznionym ukladem odniesienia i nie ma powodu aby domagac sie aby rownania (nie prawa) fizyki mialy ta sama postac we wszystkich ukladach odniesienia. Problem niezmienniczosci zreszta tu sie nie pojawia gdyz posluguje sie tu wylacznie mechanika klasyczna (jesli chodzi o podejscie) , ktorej rownania sa niezmiennicze wzgledem transformacji Galileusza. Oddzialywania sa uwazane za natychmiastowe bo wiekszosc szybkosci obiektow jest nierelatywistyczna (action at distance). Mozna zreszta teorie uogolnic wprowadzajac rownania pola grawitacyjnego , w ktorym oddzialywanie przenosi sie ze skonczona szybkoscia (byc moze z szybkoscia swiatla). Jest to ciekawy problem do ktorego wroce.

kapiszon said...

@Bobola
Hmm ... Ja bym raczej powiedział, że traktowanie Ziemi (naszej galaktyki) jako wyróżnionego układu odniesienia - co dla nas ludzi wydaje się całkiem naturalne - jest podejściem czysto filozoficznym. Fizyka inaczej rozumie niezmienniczość praw przyrody (w inercjalnych układach odniesienia). W skrócie - obserwator zamknięty w pudle o nieprzeźroczystych ścianach w żaden sposób nie może wykryć swojego ruchu względem innego układu - przypominam fundamentalny eksperyment myślowy Galileusza który obserwował spadające krople stopionego wosku w kajucie płynącego okrętu. To doprowadziło go do wniosku, że we wszystkich układach odniesienia prawa fizyki muszą być takie same. Na przełomie XIX i XX w. żądanie, aby równania Maxwella obowiązywały w każdym UI, nawet takim który porusza się względem innego z prędkością c, doprowadziło do sformułowania STW (przecież nie ma fali elektromagnetycznej stojącej!). Oczywiście, całkiem teoretycznie, w równaniach OTW mozna przyjąć, że c jest wielkością nieskończoną, tyle tylko, że spora część tych równań zostanie sprowadzona do 0. Konsekwencje takiego założenia nie dotyczyły by wyłącznie OTW. Również klasyczna teoria Maxwella uprościłaby się znacząco, bo na przykład znane prawo E=-1/c dA/dt - grad fi, straciłoby swój zależny od czasu człon, miało by istotny wpływ na zgodność teorii z doświadczeniem;)

Bobola said...

@kapiszon
Dyskusja weszla na zbyt wysoki , w stosunku do potrzeby , poziom. Nie neguje uzytecznosci formulowania praw podstawowych w formie niezmienniczej wzgledem transformacji ukladu wspolrzednych. Ten problem jednak nie powstaje tutaj, Ja traktuje wszechswiat identycznie jak traktowalbym roztwor jakiejs substancji czy uklad plazmy neutralnej. Po prostu klasyczna mechanika statystyczna bo nawet nie ma potrzeby wprowadzania mechaniki relatywistycznej (chociaz mozna). Wszystko co potrzeba aby wyjasnic "ucieczke"galaktyk oraz promieniowanie reliktowe to zalozenie, ze stala Plancka jest nieliniowa ale wolno zmienna funkcja czasu. Dziala to dla dowolnej galaktki ale my oczywiscie wiemy tylko to co daje nam obserwacja dokonywana z Ziemi. Pytaniem jest co wlasciwie powoduje ta zmiane stalej Plancka (i oczywiscie innych stalych z nia powiazanych) i jakie sa tego konsekwencje poza pozorna ucieczka galaktyk. No ale podobnie nie wiemy co spowodowalo Wielki Wybuch i warto sie nad tym zastanawiac.

RG said...

Nieco nowatorskie podejście - przyjąć że jakaś stała wcale stała nie jest tylko może się zmieniać. Ale według mnie to droga na skróty co wiedzie na manowce. Dlaczego? Ano dlatego że skoro sobie możemy zmieniać stałe fizyczne to można udowodnić bardzo różne rzeczy. Na przykład ja mam alternatywny dowód Pana twierdzenia:
Załóżmy że szybkość światła nie jest stała tylko zmienia się w czasie, a dokładniej rośnie. A skoro my używamy światła do pomiaru odległości we wszechświecie to, zakładając że w chwili wielkiego wybuchu światło biegło wolniej niż dziś, przeszacowujemy faktyczny rozmiar wszechświata. A przesunięcie ku czerwieni mamy stąd że to stare światło, biegnące wolniej od dzisiejszego ;)

PS jak któryś przedmówca zauważył nie można mówić o 'tym samym momencie czasu' dla całego Wszechświata, tak samo nierealne jest założenie że jakiś tam parametr ma jednakową wartość w całym Wszechświecie w danej chwili. Zapewnienie czegoś takiego wymagało by komunikacji szybszej niż światło na mój prosty rozum.

kapiszon said...

Oczywiście w ramach uprawiania nauki stawiać możemy różne hipotezy pod warunkiem, że będą one w sposób spójny tłumaczyły obserwowane przez nas zjawiska przyrody. Hipotezy o zmienności w czasie różnych stałych fizycznych były z resztą rozważane wielokrotnie w przeszłości. Żadna jednak nie zyskała ostatecznie powszechnej akceptacji. Ja chciałem jedynie zwrócić uwagę, że konsekwencją przyjęcia hipotezy o zmienności w czasie stałej Plancka (stałej w sensie identycznego momentu czasowego dla pewnego obserwatora) implikuje tak naprawdę konieczność wyróżnienia w kosmosie szczególnego układu współrzędnych, ponieważ, jak wynika z STW, to co dla jednego obserwatora będzie stałą (dla jakiegoś momentu czasu) dla innego obserwatora będzie funkcją także zmiennej przestrzennej, czyli stałą już nie będzie. A to oznacza, że prawa przyrody nie będą identyczne w różnych miejscach kosmosu, bo stała Plancka na Ziemi bedzie inna niż np w galaktyce Andromedy. Biorąc pod uwagę fakt, że stała Plancka występuje w większości równań kwantowych miałoby to fundamentalne znaczenie dla praw przyrody. Np poziomy energetyczne elektronu w atomie wodoru (wartości własne operatora energii dla sferycznego potencjału), a także prawdopodobnie we wszystkich związkach chemicznych były inne na Ziemi i w galaktyce Andromedy. Cząstki miałyby przez to zupełnie inne właściwości chemiczne. Pomijając problem w jaki sposób powinniśmy wtedy interpretować widma absorpcyjne obiektów astronomicznych i jakie wnioski z nich moglibyśmy wyciągać (przecież przesunięcie prążków nie musi byc wtedy związane z efektem Dopplera), to pozostaje jeszcze problem z którym taka hipoteza musi się uporać - jak wyjaśnić, że jeden obserwator na podstawie praw mechaniki kwantowej ustali, że jakieś dwie cząstki będą ze sobą reagować, a inny obserwator stwierdzi, że nie będą, bo tak będzie wynikać z równań zawierających różne wartości stałej Plancka. Musielibyśmy wtedy przyjąć, że prawa chemii (jej równania) są różne dla różnych obserwatorów. Być może tę trudność można by było usunąć wprowadzając bardziej skomplikowane zależności stałych od zmiennych czaso-przestrzennych, ale to już zależy od konkretnej propozycji nowej teorii.
Na koniec chciałbym zapytać pana profesora skąd się bierze u Pana sceptycyzm w stosunku do STW i przekonanie, że jest to teoria niepotrzebnie skomplikowana, która w przyszłości zostanie zamieniona na bardziej naturalną? Czy prawa przyrody muszą być proste?

Bobola said...

@kapiszon

W modelu Kosmosu tu rozwazanym stosuje opis newtonowski a wiec paradoksy szczegolnej teorii wzglednosci w tym wlasnie modelu nie wystepuja. Zastrzezenia do teorii wzglednosci szczegolnej i ogolnej ma sporo specjalistow w tej dziedzinie. Ja osobiscie nie lubie jej wlasnie ze wzgledu na paradoksy (o ktorych kiedys napisze) ale takze za to, ze jest ona (STW) rozbudowana matematycznie konsekwencja wprowadzenia do kinematyki wiezu ograniczenia maksymalnej predkosci obiektow. Jest to inteligentny sposob ominiecia prawdziwej istoty problemu czyli wyjasnienia mechanizmu pojawienia sie takiej predkosci maksymalnej (c). Predkosci maksymalne wystepuja w wypadku rozchodzenia sie fal , (rowniez fal elektromagnetycznych) w osrodkach materialnych. Tam przyczyna wystepowania takiego ograniczenia jest znana i wiaze sie z wlasnosciami medium.
Ale w przypadku tu rozwazanym obie teorie wzglednosci nie wydaja sie byc konieczne. Nie ma silnych pol grawitacyjnych i predkosci obiektow sa wzglednie niewielkie. Ja chcialem po prostu zobaczyc jakie beda konsekwencje zastosowania calkiem klasycznego opisu do calego Wszechswiata. W koncu nie uzywamy ani teorii wzglednosci ani teorii kwantow do opisu mechaniki cial niebiskich czy do opisu balistyki pojazdow rakietowych.Zanim zaczniemy komplikowac problem nalezy zawsze rozwazyc rozwiazania najprostsze. Na komplikacje przyjdzie czas gdy te oststnie zawioda w jakim wyraznie sprecyzowanym punkcie.

kapiszon said...

@Bobola
Moim zdaniem próba opisania ewolucji wszechświata (w jej kosmologicznym aspekcie) przy pomocy fizyki klasycznej, jest z góry skazana na niepowodzenie, chociaż oczywiście takie próby nie są bezwartościowe i mogą doprowadzić do pojawienia się całkiem nowych koncepcji. Ja porównałbym to trochę do próby opisu dynamiki spiętrzania się oceanów poprzez zastosowanie teorii fal powstających po wrzuceniu maleńkiego kamyczka do stawu. Zakrzywienia czasoprzestrzeni w początkowej fazie ekspansji wszechświata (o ile była) a także obecnych osobliwości punktowych oraz brzegowych czasoprzestrzeni nie można moim zdaniem pomijać bez szkody dla jakości uzyskanych wniosków. Ale trzymam za pana profesora kciuki :)
@RG
Bardzo ciekawy pomysł z tą zmienną prędkością światła. Jak się wydaje (zgodnie z obecnie uznawanymi teoriami) prędkość światła wyznacza tempo upływu czasu - trochę to nieprecyzyjne co powiedziałem, ale przejdźmy na etapie analizy pomysłu na język bardziej filozoficzny ;) Jest tak ponieważ przyroda wyposażona została w uniwersalny zegar którego zasada działania opiera się na pomiarze czasu przelotu promienia świetlnego biegnącego pomiędzy dwoma punktami rozsuniętymi w przestrzeni na ustaloną, jednostkową odległość. Ten czas przelotu wyznacza nam umowną jednostkę czasu i jest swoistym tyknięciem zegara - uniwersalnego, bo działającego identycznie dla każdego obserwatora. Koncepcja ta na pierwszy rzut oka pozbawiona jest wady jaką obciążona jest hipoteza o zmiennej stałej Plancka. Gdybyśmy założyli, że stała c zmienia się jakoś w czasie, to dla obserwatorów z przeszłości nie miałoby to istotnego znaczenia, bo tempo procesów fizycznych byłoby dla nich takie samo jak obecnie (mówiąc zupełnie nieprecyzyjnie i trochę bełkotliwie światło poruszałoby się szybciej, ale czas płynął by również szybciej, a więc c zostało by takie samo :). Być może miałoby to jednak implikacje w postaci innej oceny obecnego wieku wszechświata, który mógłby być większy lub mniejszy od obecnie szacowanego, w zależności od tempa zmian c. Ten błąd byłby podobny do błędu popełnianego przez obserwatora przy ocenie swojej odległości od osobliwości typu Schwarzschilda, będącego skutkiem stosowania geometrii Euklidesowej w sytuacji silnej deformacji czasoprzestrzeni. Muszę to przemyśleć ...

kapiszon said...

Doskonale rozumiem potrzebę przeprowadzania takich rozważań jakie przedstawia Pan w swoich artykułach. Wynika ona przede wszystkim z niesamowitej wręcz komplikacji aparatu matematycznego OTW, który powoduje, że podczas rozważań dotyczących ewolucji Wszechświata, jesteśmy zmuszeni ograniczać analizę do najprostszych przypadków, stosując daleko idące uproszczenia oraz często dyskusyjne założenia, co zmusza nas w efekcie do stosowania zastępczych modeli, o wiele prostszych bo opartych o fizykę klasyczną. Po prostu nie znamy ogólnego rozwiązania równań Einsteina i według mojej oceny nie możemy oczekiwać zmiany tego stanu rzeczy w przewidywalnej przyszłości. Tym bardziej, że w rozważaniach tego typu mało przydatny jest rozwój techniki w zakresie numerycznych metod obliczeniowych. Nie oznacza to jednak, że STW i OTW są teoriami które można kwestionować! Prawdziwość STW jest sprawą oczywistą dla każdego, kto kiedykolwiek przeprowadzał eksperymenty w akceleratorach cząstek. Gdyby obowiązywała mechanika klasyczna czasy życia cząstek, ich trajektorie oraz dynamika ruchu byłyby zupełnie inne np. cząstki osiągałyby prędkości wielokrotnie większe od c, albo ich trajektorie miały inne promienie. Poprawność OTW została również potwierdzona bezdyskusyjnie w najbliższym otoczeniu Ziemi (w Układzie Słonecznym) - wyjaśnienie anomalii ruchu planet, zakrzywienie światła w polu grawitacyjnym Słońca, poprawki w działaniu systemów GPS, niezwykła dokładność w modelowaniu podwójnych pulsarów (rzędu 10 do potęgi -14), opis ewolucji gwiazd typu biały karzeł (granica Chandrasekhera), czy nawet zjawisko soczewkowania grawitacyjnego (np. gromada galaktyk Abell 2218), - to kilka przykładów. Przyznać należy, że prawdziwość OTW w skali całego kosmosu, czy w skali życia kosmosu, nie została potwierdzona w wystarczający sposób - co jednak nie oznacza, że teoria ta jest nieprawdziwa. Oczywiście w tym ostatnim przypadku zawsze musimy zakładać, że OTW jest tylko przybliżeniem znacznie ogólniejszej teorii, być może wprowadzającej do fizyki zupełnie nowe pojęcia (pojawiają się różne przesłanki, że tak może być - ciemna materia, stała kosmologiczna, entropia, osobliwości - chociaż ciągle nieprzekonywujące), ale nawet gdyby tak było, to OTW jest najlepszą, najbardziej dokładną teorią jaką obecnie dysponujemy, teorią dzięki której potrafimy opisywać procesy zachodzące w warunkach bardziej ekstremalnych, niż te opisywane teoriami klasycznymi (prędkości, gęstości, czasy). Niewłaściwe akcentowanie powyższych wątpliwości, zwłaszcza przez fizyka, może doprowadzić do tego, że osoby mające niewielką wiedzę w zakresie fizyki dojdą do błędnego przekonania, że wszystkie te teorie to tylko kwestia mody, albo siły przebicia autorytetów. Zazwyczaj niezwykle chętnie podejmują ten wątek osoby reprezentujące dyscypliny wiedzy aspirujące do rangi naukowej, po to, aby samych siebie przekonać, że ich aktywność jest tak samo ścisła jak fizyków ;)