Vysvetlenie špeciálnej teórie relativity vo vzťahu s gravitáciou – Teória zjednotenia

Autor: Pavol Dančanin | 16.7.2017 o 4:53 | Karma článku: 1,08 | Prečítané:  135x

V tomto článku by som rád objasnil analógiu pohybových zákonov šírenia sa svetla a gravitácie. Obidva javy majú podľa môjho názoru ten istý princíp, ktorý možno nazvať „relativistický pohyb“.

Slovo na úvod

  • Čitateľovi predkladám na posúdenie teóriu zjednotenia.
  • Teória je časťou knihy Teória zjednotenia, ktorú som vydal vo vlastnom náklade 100 ks v roku 2017.
  • Teším sa na Vaše prípadné pripomienky.

 

Obsah

1 Teória zjednotenia

1.1 Princípy ekvivalencie

1.2 Princíp šírenia sa svetla

1.3 Zjednotené vysvetlenie gravitácie a šírenia sa svetla

2 Krátke fyzikálne eseje objasňujúce niektoré aspekty teórie zjednotenia

2.1 Od všeobecnej teórie relativity k teórii zjednotenia

2.2 Rozdiel teórie zjednotenia oproti klasickej mechanike a ŠTR

2.3 Prechod inerciálnych sústav limitne sa blížiacich rýchlosti c do neinerciálnej sústavy s rýchlosťou c

2.4 Limitná rýchlosť svetla

2.5 Neutrína objavené v CERNE

3 Záver a Doslov

3.1 Záver

3.2 Doslov

 

Abstrakt

V tejto práci navrhujem špeciálnu teóriu relativity (ŠTR) chápať v súvislosti s gravitáciou čiernej diery. Východisko mojich úvah je ekvivalencia dvoch situácií: situácie A), keď sa teleso B pohybuje vzhľadom na teleso A zotrvačne mimo gravitačného poľa a skúmame, ako sa svetlo šíri vzhľadom na tieto dve telesá a situácie B), keď je svetelná vlna zachytená na horizonte udalostí čiernej diery a skúmame, ako sa šíri vzhľadom na dve telesá padajúce do čiernej diery; teleso B sa pohybuje vzhľadom na teleso A  zotrvačne v smere proti pádu. Pre zjednodušenie uvažujeme o homogénnom gravitačnom poli, teda keď gravitácia s pádom telies pod horizont udalostí nerastie.

Z ekvivalencie týchto situácií odvodzujem tri princípy ekvivalencie (Veta 1,Veta 2 a Veta 3), pomocou ktorých chcem objasniť gravitáciu čiernej diery a všeobecne gravitáciu, ako jav inverzný voči šíreniu sa svetla. Z toho vyplýva zjednotene vysvetlenie princípu šírenia sa svetla a gravitácie.   

 

1 Teória zjednotenia

 

1.1 Princípy ekvivalencie

 

Špeciálna teória relativity (ŠTR) sa všeobecne vysvetľuje na príklade vzájomného zotrvačného pohybu dvoch sústav mimo gravitačného poľa. Pochopiť ŠTR na tomto príklade je dosť náročné na predstavivosť a naviac takéto vysvetlenie nemá význam pre objasnenie gravitácie. Avšak existuje príklad, keď je špeciálna teória relativity v priamom vzťahu s gravitáciou, čo má význam pre vysvetlenie gravitácie a zároveň nám to umožňuje aj hlbšie pochopiť špeciálnu teóriu relativity.

 

V podstate sú ekvivalentné dve situácie:

 

A) Keď sa teleso B pohybuje vzhľadom na teleso A zotrvačne mimo gravitačného poľa a skúmame, ako sa svetlo šíri vzhľadom na tieto dve telesá.

B) Keď je svetelná vlna zachytená na horizonte udalostí čiernej diery a skúmame, ako sa šíri vzhľadom na dve telesá padajúce do čiernej diery; teleso A považujeme za pokojové, teleso B sa vzhľadom naň pohybuje zotrvačne v smere proti pádu. Pre zjednodušenie uvažujeme o homogénnom gravitačnom poli, teda keď gravitácia s pádom telies pod horizont udalostí nerastie.

 

Prínosom tohto druhého pohľadu B) je, že na ňom môžeme objasniť, prečo sa teleso / hmotná častica nemôže zotrvačne pohybovať vzhľadom na iné teleso rýchlosťou c: Na to, aby sa teleso B pohybovalo vzhľadom na teleso A rýchlosťou c, museli by sme ho totiž udržovať na horizonte udalostí čiernej diery, zarovno s tu zachytenou svetelnou vlnou, a to nie je možné bez dodávania energie.

 

Vyplýva z toho Veta 1 - Všeobecný princíp ekvivalencie šírenia sa svetla a gravitácie horizontu udalostí čiernej diery (skrátene: Všeobecný princíp ekvivalencie):

Sústava spojená so svetelnou vlnou je ekvivalentná sústave zotrvávajúcej na horizonte udalostí čiernej diery.

 

Dodám, že podľa ŠTR nie je energia, ktorou by sme udržali hmotnú časticu v týchto sústavách; hmotná častica v týchto sústavách nemôže zotrvávať, môže len padať.

Všeobecný princíp ekvivalencie má význam pre zjednotené vysvetlenie gravitácie a šírenia sa svetla: Možno povedať, že gravitácia na horizonte udalostí vyplýva z princípu šírenia sa svetla. Touto problematikou sa budeme ďalej zaoberať.

Zo Všeobecného princípu ekvivalencie vyplývajú dva doplnkové princípy ekvivalencie. Tie sú odvodené z dvoch momentov, v ktorých sa môže hmotná častica nachádzať na horizonte udalostí čiernej diery:

Prvým momentom je nereálny prípad, kedy hmotnú časticu udržujeme na horizonte udalostí. Tento prípad je nereálny, pretože hmotná častica sa tu podľa ŠTR nemôže udržať pri dodávaní ľubovoľnej energie. Pre nás má však explanačný význam: Keby sme totiž udržiavali hmotnú časticu na horizonte udalostí, pôsobila by tu na ňu gravitačná sila na horizonte udalostí a tá je predmetom nášho záujmu. Rovnaká sila by totiž mala na hmotnú časticu pôsobiť, aj keby sme si čiernu dieru odmysleli, pretože situácia B) je ekvivalentná situácii A), vtedy by sa svetelná vlna aj s hmotnou časticou šírila / pohybovala rýchlosťou c v otvorenom vesmíre. Potom by to však už nebola gravitačná sila na horizonte udalostí čiernej diery, pretože čiernej diery tu niet, ale teraz by to bola, nazvime ju  „relativistická zotrvačná sila“  pôsobiaca na hmotnú časticu pri rýchlosti c (Obr. 1 na konci článku).  Týmto pomenovaním chcem túto silu odlíšiť od klasickej zotrvačnej sily,  ktorá pôsobí na telesá pri zrýchlení.

 

Z toho vyplýva Veta 2 - Princíp ekvivalencie gravitačnej a relativistickej zotrvačnej sily:

Na objekt pohybujúci sa rýchlosťou c pôsobí v smere proti pohybu relativistická zotrvačná sila ekvivalentná gravitačnej sile na horizonte udalostí čiernej diery.

 

Druhý moment je reálny – je to situácia, keď hmotnej častici na horizonte udalostí nedodávame energiu. Hmotná častica vtedy padá pod horizont udalostí. Rovnako však padá aj v sústave spojenej so svetelnou vlnou. Obidve tieto sústavy sú rovnocenné a pád telesa v nich vyplýva z rovnakého princípu.

 

Z toho vyplýva Veta 3 - Princíp ekvivalencie pohybového zákona šírenia sa svetla a gravitácie horizontu udalostí čiernej diery:

Hmotná častica zaostáva (padá) za svetelnou vlnou, ako keby padala  pod horizont udalostí čiernej diery = pohybový zákon šírenia sa svetla = gravitácia horizontu udalostí čiernej diery.

 

Objasním podrobnejšie túto vetu:

Pokiaľ sa svetlo šíri vzhľadom na teleso, alebo telesá mimo gravitačného poľa, zaostávajú za svetlom tak, ako keby padali pod horizont udalostí čiernej diery = pohybový zákon šírenia sa svetla. Ak svetelná vlna zotrváva zachytená na horizonte udalostí čiernej diery, telesá zostávajú za svetlom tak, že padajú pod horizont udalostí čiernej diery = gravitácia horizontu udalostí čiernej diery. Z toho vyplýva záver: Stačí vyrovnať energiu svetla, čo sa deje na horizonte udalostí čiernej diery a gravitácia následne vyplýva z pohybového zákona šírenia sa svetla.

 

Princíp ekvivalencie pohybového zákona šírenia sa svetla a gravitácie horizontu udalostí čiernej diery nám umožňuje pochopiť voľný pád hmotnej častice pod horizont udalostí čiernej diery ako pohybový zákon sústavy ekvivalentnej sústave spojenej so svetelnou vlnou. 

Na základe týchto troch Viet sa ďalej pokúsim objasniť gravitáciu čiernej diery, ako relativistický pohyb jej hmoty, ktorý je inverzný voči šíreniu sa svetla.

 

1.2 Princíp šírenia sa svetla

 

Za šírením sa svetla stojí energia. Energia svetla sa však neprejavuje gravitáciou, ako je to v prípade hmoty, ale jeho šírením sa do priestoru. Na to, aby sa svetlo mohlo šíriť vzhľadom na všetky telesá  konštantnou rýchlosťou c, je potrebná jeho energia, ktorá udrží svetelnú vlnu na horizonte udalostí čiernej diery. Z hľadiska sústavy spojenej so svetelnou vlnou všetky telesá, bez ohľadu na ich vzájomný pohyb, zaostávajú za ňou, ako keby padali pod horizont udalostí čiernej diery, a tak si svetlo vzhľadom na ne zachováva konštantnú rýchlosť c.

Rozdiel zotrvačného pohybu telesa, od nazvime to „relativistického pohybu“ svetla objasňuje jednoduchý príklad: Umiestnime svetelnú vlnu na horizont udalostí čiernej diery. Svetelná vlna sa odtiaľto snaží uniknúť, ale gravitácia je tu taká veľká, že vyrovnáva jej energiu, takže zotrváva na mieste. Teraz na horizont udalostí umiestnime teleso. Tam, kde svetelná vlna zotrváva na mieste, teleso padá do čiernej diery.   

 

1.3 Zjednotené vysvetlenie gravitácie a šírenia sa svetla

 

Hypotéza 1

Veta 1 hovorí, že sústava spojená so svetelnou vlnou je ekvivalentná sústave zotrvávajúcej na horizonte udalostí čiernej diery. Na základe tejto Vety môžeme formulovať veľmi jednoduchú hypotézu: Hmota má opačne orientovanú energiu ako svetelná vlna. Na horizonte udalostí čiernej diery sa tieto protipólne energie vyrovnávajú.

 

Hypotéza 2

Pri jednotnom vysvetlení gravitácie a šírenia sa svetla môžeme vychádzať z Princípu  ekvivalencie gravitačnej a relativistickej zotrvačnej sily (Veta 2).

Horizont udalostí je vrstva gravitačného poľa čiernej diery v rozmedzí, ktorej gravitácia vyrovnáva energiu svetla, takže svetelná vlna, ktorú tu umiestnime, nie je ani pohltená, ale nemôže ani uniknúť. Na základe Vety 2 môžeme potom horizont udalostí čiernej diery chápať ako sústavu pohybujúcu sa vzhľadom na pohlcované telesá virtuálne (tak ako) rýchlosťou c. Gravitácia následne vyplýva z pohybových zákonov tejto sústavy / vrstvy gravitačného poľa, a gravitačná sila pôsobiaca na horizonte udalostí čiernej diery je vlastne relativistická zotrvačná sila pôsobiaca v sústave pohybujúcej sa virtuálne rýchlosťou c.

Princíp ekvivalencie gravitačnej a relativistickej zotrvačnej sily nám umožňuje intuitívne pochopiť šírenie sa svetla a gravitáciu ako inverzné javy, t.j. gravitáciu horizontu udalostí čiernej diery pochopiť ako relativistickú zotrvačnú silu pôsobiacu pri relativistickom pohybe hmoty čiernej diery, ktorý je analogický ako pohyb svetelnej vlny /  častice svetla, presnejšie je voči šíreniu sa svetla inverzný, teda hmota čiernej diery ostáva v priestore nehybná a jej relativistický pohyb sa prejavuje tvorbou gravitačného poľa a pohlcovaním hmoty z okolitého vesmíru  (Obr. 2 na konci článku)

Pri vysvetlení gravitácie budeme ďalej postupovať tak, že gravitáciu najskôr vysvetlíme lokálne: rozdelíme  nehomogénne gravitačné pole telesa (nehomogénne znamená, že  gravitácia ubúda s druhou mocninou vzdialenosti od telesa) na vrstvy gravitačného poľa v rozmedzí, ktorých je gravitácia približne rovnaká. Následne môžeme vrstvy gravitačného poľa chápať ako sústavy pohybujúce sa virtuálne určitou relativistickou rýchlosťou – t.j. vrstvu gravitačného poľa budeme chápať ako sústavu, ktorej energia do určitej miery vyrovnáva energiu svetla – v dôsledku čoho na fyzikálne objekty vo vnútri týchto sústav / vrstiev gravitačného poľa pôsobí relativistická zotrvačná alias gravitačná sila.

Nehomogénnosť gravitačného poľa vyplýva  z toho, že energia hmoty sa rozkladá na obsah gravitačného poľa,  preto gravitácia rastie, alebo ubúda s druhou mocninou vzdialenosti od stredu telesa.

 

Hypotéza 3

Pri jednotnom vysvetlení gravitácie a šírenia sa svetla môžeme vychádzať z Princípu  ekvivalencie pohybového zákona šírenia sa svetla a gravitácie horizontu udalostí čiernej diery (Veta 3).

Svetlo sa šíri okolo hmotného bodu / telesa v tvare guľovej vlnoplochy. Z hľadiska sústavy spojenej so svetelnou vlnou teleso zotrvačne zaostáva za svetlom zo všetkých strán do stredu, ako keby padalo pod horizont udalostí čiernej diery, čo tvorí základ gravitačného poľa. Teleso zotrvačne zaostáva za svetlom  zo všetkých strán do stredu  - zotrvačnosť ho ťahá zo všetkých strán do stredu. Čím viac hmoty zaostáva za svetlom,  tým väčšia je zotrvačná sila, ktorou na seba teleso pôsobí = gravitácia.

V konečnom dôsledku gravitácia ovplyvňuje aj šírenie svetla. Svetlo sa totiž šíri rovnako vzhľadom na každú časticu hmoty, preto čím viac hmoty zaostáva za svetlom, tým viac energie si to vyžaduje od svetla, čo sa opäť prejavuje ako gravitácia.

 

2 Krátke fyzikálne eseje objasňujúce niektoré aspekty teórie zjednotenia

 

2.1 Od všeobecnej teórie relativity k teórii zjednotenia

 

Všeobecná teória relativity (VTR) stojí na Einsteinovom princípe ekvivalencie gravitačnej a zotrvačnej sily. Tento princíp vyplýva z dvoch faktov:

 

  1. Pôsobenie gravitačnej sily rovnako, ako zotrvačnej sily je univerzálne – ovplyvňuje rovnako všetky fyzikálne procesy.
  2. Gravitačná hmotnosť telesa je rovná  jeho zotrvačnej hmotnosti, čo znamená, že gravitačná sila, ktorou je teleso priťahované k inému telesu je rovná jeho odporu voči zrýchleniu ([1], 60).

 

Einsteinov princíp ekvivalencie umožňuje skúmať gravitačnú silu ako zotrvačnú silu. VTR potom opisuje gravitáciu ako zotrvačnosť telesa v zakrivenom  časopriestore ([1], 67).

V rámci  teórie zjednotenia vrstvu gravitačného poľa chápeme ako sústavu, ktorej energia do určitej miery vyrovnáva energiu svetla, t.j. ako sústavu pohybujúcu sa virtuálne určitou  relativistickou rýchlosťou. Gravitácia je potom zotrvačnosť telesa v tejto sústave a gravitačná sila je relativistická zotrvačná sila. V rámci  teórie zjednotenia teda možno zakrivenie časopriestoru chápať ako dôsledok relativistického pohybu hmoty telesa a zakrivenie časopriestoru = pohybové zákony sústavy (vrstvy gravitačného poľa) pohybujúcej sa virtuálne určitou relativistickou rýchlosťou. Tým by sme objasnili podstatu Einsteinovho princípu ekvivalencie – objasnili by sme gravitáciu ako zotrvačnosť – a zároveň zjednotili gravitáciu a šírenie sa svetla na základe rovnakých pohybových zákonov, t.j. vysvetlili by sme gravitáciu aj šírenie sa svetla na základe rovnakého princípu, ktorý nazývam  „relativistický pohyb“.  

 

2.2 Rozdiel teórie zjednotenia oproti klasickej mechanike a ŠTR

 

V klasickej mechanike aj ŠTR je sústava pohybujúca sa rovnomerne priamočiaro vzhľadom na zotrvačnú sústavu definovaná ako zotrvačná a teda ekvivalentná pokojovej sústave. To by malo platiť aj pri rýchlosti c, ak odhliadneme od faktu, že podľa ŠTR sa teleso / hmotná častica môže pohybovať ľubovoľnou rýchlosťou menšou ako c. Pohyb s rýchlosťou c by podľa klasickej mechaniky aj ŠTR teoreticky (!)  mal byť zotrvačný. Oproti tomu podľa  teórie zjednotenia  sústava pohybujúca sa rýchlosťou c nie je zotrvačná – je ekvivalentná sústave zotrvávajúcej na horizonte udalostí čiernej diery. Objasním to na príklade: Podľa klasickej mechaniky aj ŠTR, keby hmotný objekt, napríklad raketa dosiahla rýchlosť c, ďalej by sa pohybovala touto rýchlosťou vlastnou zotrvačnosťou a pozorovateľ v nej by sa nachádzal v stave beztiaže. Podľa  teórie zjednotenia raketu treba udržovať pri tejto rýchlosti stálym dodávaním energie, ktorá by ju udržala na horizonte udalostí čiernej diery a pozorovateľ v nej by bol rozdrvený o podlahu  relativistickou zotrvačnou silou. Z  teórie zjednotenia teda vyplýva, že pohyb s rýchlosťou c nie je zotrvačný. 

Poznámka: Rýchlosťou c sa môže pohybovať iba svetelná vlna, ktorá sa pri tejto rýchlosti udržuje svojou energiou.

 

2.3 Prechod inerciálnych sústav limitne sa blížiacich rýchlosti c do neinerciálnej sústavy s rýchlosťou c

 

Pri rýchlosti c by teleso B (časť 1.1) zotrvávalo na horizonte udalostí, teda v neinerciálnej sústave. Otázka stojí: Ako vyriešiť prechod inerciálnych sústav postupne limitne sa blížiacich rýchlosti c do neinerciálnej sústavy pohybujúcej sa rýchlosťou c? 

Našiel som určité riešenie, ktoré si vysvetlíme na príklade:

Máme raketu s neobmedzene výkonným motorom. Vo vnútri rakety je pozorovateľ, ktorý drží pingpongovú loptičku. Aby sa raketa pohybovala rýchlosťou c, museli by sme jej dodávať energiu, ktorá by ju udržala na horizonte udalostí čiernej diery. Táto energia by sa však z hľadiska pokojovej sústavy už neprejavovala zrýchlením rakety, ale prejavila by sa tým, že by si raketa  udržiavala vzhľadom na pokojovú sústavu konštantnú rýchlosť c.

Ako to ale vyzerá z hľadiska vnútorného pozorovateľa? Vo vnútri rakety bude pôsobiť relativistická zotrvačná / gravitačná sila. Čo sa stane, keď pozorovateľ v rakete pustí loptičku? Tá sa stáva na okamih jej co-moving  sústavou - spolupohybujúcou sa inerciálnou sústavou -, t.j. na okamih sa pohybuje zotrvačne zarovno s raketou, ale vzápätí to už neplatí, pretože pôsobením relativistickej zotrvačnej sily loptička zaostáva za raketou. Pri rýchlosti c je zrýchlenie rakety vzhľadom na co-moving sústavu (loptičku) = gravitačnému zrýchleniu na horizonte udalostí. 

Nás však zaujíma problém, ako vyriešiť prechod inerciálnych sústav postupne limitne sa blížiacich rýchlosti c do neinerciálnej sústavy pohybujúcej sa rýchlosťou c. Bez trvalého dodávania, či pôsobenia energie to nie je možné! Sústavy pohybujúce sa zotrvačne  postupne limitne sa približujúce rýchlosti c (kde je pre pozorovateľa stav beztiaže) sú vždy iba co-moving sústavy, t.j. sústavy, ktoré zaostávajú za svetlom tak, ako keď pustíme loptičku v rakete pohybujúcej sa rýchlosťou c. Iba taká  hmotná častica / raketa, ktorej nepretržite dodávame energiu potrebnú na jej udržanie na horizonte udalostí čiernej diery, sa môže pohybovať rýchlosťou c. (Poznámka: Netýka sa to svetla, lebo to sa udržuje pri rýchlosti c vlastnou energiou.) Pozorovateľ v pokojovej sústave uvidí, že svetlo (raketa)  sa aj vzhľadom na co-moving sústavu (loptičku) šíri rýchlosťou c. 

 

2.4 Limitná rýchlosť svetla

 

Podľa ŠTR rýchlosť svetla je limitná, takže relativistické javy pri nej nadobúdajú nekonečnú hodnotu: dochádza pri nej k nekonečnej dilatácii času, kontrakcii dĺžky a narastaniu zotrvačnej hmotnosti. Z hľadiska ŠTR väčšia rýchlosť nie je možná, pretože čas v pohybujúcej sa sústave by sa z hľadiska pokojovej sústavy vracal späť a priestor by kontrahoval pod úroveň bodu. A predsa existuje fyzikálny objekt, ktorý má viac energie, ako má svetelná vlna – je to čierna diera, ktorá pod horizontom udalostí svetelnú vlnu pohltí. Pod horizontom udalostí je teda energia ešte väčšia, ako má svetelná vlna a plynutie času je tu ešte pomalšie, ako na horizonte udalostí, resp. pri rýchlosti c. Keďže je možná väčšia energia, ako má svetlo a väčšia dilatácia času, ako je pri rýchlosti c, rýchlosť c nemôže byť limitná!

Z limitnej rýchlosti svetla vyplýva aj predpoveď ŠTR, že na udržanie hmotnej častice na horizonte udalostí čiernej diery je potrebná nekonečne veľká energia. To sa mi zdá tiež nie pravdivé, pretože na udržanie hmotnej častice pod horizontom udalostí by bolo potrebné vynaložiť ešte viac energie. To je podľa môjho názoru contradictio in adiecto, pretože definícia nekonečna neumožňuje väčšie nekonečno.

Z limitnej rýchlosti svetla vyplýva, že hmota čiernej diery môže z okolitého vesmíru pohlcovať hmotu len rýchlosťou menšou ako je c. Avšak podľa môjho názoru pohlcované telesá na horizonte udalostí čiernej diery dosiahnu rýchlosť c. Ja ako laik si to predstavujem takto: Gravitácia čiernej diery udržuje na horizonte udalostí svetelnú vlnu na mieste, nehybnú vzhľadom na okolitý vesmír. Svetlo sa pohybuje vzhľadom na každé teleso rýchlosťou c, takže keď sa pohlcovaná hmota stretne na horizonte udalostí so svetelnou vlnou, dosiahne pritom rýchlosť c, pretože sa so svetelnou vlnou môže stretnúť len pri rýchlosti c; vzájomná rýchlosť svetla a pohlcovanej hmoty musí byť c! Je totiž jedno, či sa svetelná vlna šíri vzhľadom  na telesá mimo gravitačného poľa, alebo zotrváva zachytená na horizonte udalostí čiernej diery a obrátene sa pohybuje vzhľadom na pohlcované telesá (pretože situácia A je ekvivalentná situácii B), v obidvoch prípadoch si vzhľadom na telesá zachováva rýchlosť c. Aj keď je mi jasné, že podľa ŠTR môže čierna diera pohlcovať hmotu len rýchlosťou menšou ako je c, napriek tomu som presvedčený, že môj jednoduchý pohľad je správny. Podľa môjho názoru má svetelná vlna konečnú veľkosť energie a hmota čiernej diery má viac energie ako svetelná vlna. Preto ŠTR prestáva platiť na horizonte udalostí čiernej diery, kde energia čiernej diery vyrovnáva energiu svetla. Tu pohlcované telesá dosiahnu rýchlosť c. A pretože väčšia energia vyvinie väčšiu rýchlosť, pod horizontom udalostí pohlcované telesá prekročia rýchlosť c. Podľa  teórie zjednotenia sa však týmto spôsobom vlastne nepohybujú pohlcované telesá, ale hmota čiernej diery a pohlcovanie hmoty čiernou dierou chápeme obrátene ako jej pohyb vzhľadom na okolitý vesmír (Obr. 2 na konci článku). Hmota čiernej diery sa teda vzhľadom na okolitý vesmír pohybuje rýchlosťou väčšou ako má svetlo.

 

2.5 Neutrína objavené v CERNE

 

Podľa teórie zjednotenia sa svetlo šíri rýchlosťou c preto, že častica svetla / svetelná vlna má určitú energiu – má energiu, ktorá ju udrží na horizonte udalostí čiernej diery. Keby sa objavili častice s väčšou energiou, mám na mysli neutrína objavené v CERNE, udržali by sa v gravitačnom poli čiernej diery hlbšie pod horizontom udalostí, alebo by sa pohybovali rýchlosťou väčšou ako je c. 

 

3 Záver a Doslov

 

3.1 Záver

 

Fyzik Vladimír Balek napísal:  Autor v práci chce opísať gravitačné pôsobenie novým spôsobom, inak ako sa opisuje vo všeobecnej teórii relativity (VTR). Netvrdí, že sa VTR nezhoduje s pozorovaniami -- to je správne, pretože sa zhoduje --, ale domnieva sa, že nie je dostatočne "zjednotená", pretože neposkytuje jednotný opis gravitačného pôsobenia a šírenia sa svetla. Takto všeobecne povedané, je to pravda. Už Einstein sa pokúšal o zjednotenie VTR s klasickou elektrodynamikou, ktorá opisuje svetlo ako elektromagnetické vlnenie, a v súčasnosti sa považuje za najväčší otvorený problém fyziky zjednotenie VTR s kvantovou mechanikou, do ktorej patrí opis svetla ako prúdu fotónov. Mnohí si myslia, že toto zjednotenie by malo byť založené na nejakom novom FYZIKÁLNOM princípe, rovnako jednoduchom a názornom, ako je princíp ekvivalencie vo VTR. Teórii strún, ktorá je v súčasnosti najvážnejším  kandidátom na jednotnú teóriu všetkých interakcií, taký princíp chýba. (…)

Dančanin: Ako východisko zjednotenia navrhujem chápať ŠTR vo vzťahu s gravitáciou čiernej diery: vo svojej teórii vychádzam z ekvivalencie situácie A) a B) (časť 1.1). Domnievam sa, že to je ten  JEDNODUCHÝ FYZIKÁLNY PRINCÍP, na ktorom sa dá budovať zjednotenie. Z ekvivalencie týchto situácií odvodzujem tri princípy ekvivalencie (Veta 1,Veta 2 a Veta 3), pomocou ktorých chcem objasniť gravitáciu čiernej diery, a všeobecne gravitáciu, ako jav inverzný voči šíreniu sa svetla. Z toho vyplýva zjednotené vysvetlenie princípu šírenia sa svetla a gravitácie.  

 

3.2 Doslov

 

Základ pre pochopenie teórie zjednotenia je Všeobecný princíp ekvivalencie:

Sústava spojená so svetelnou vlnou je ekvivalentná sústave zotrvávajúcej na horizonte udalostí čiernej diery.

Demonštruje to môj myšlienkový experiment (Obr. 1 na konci článku):

Povedzme, že máme raketu s neobmedzene výkonnými motormi, ktorú udržujeme zapnutými motormi na horizonte udalostí čiernej diery. Raketa tu zotrváva zarovno so svetelnou vlnou, ktorá odtiaľto nemôže uniknúť. Na pozorovateľa v rakete pôsobí gravitačná sila. Čo sa stane, keď si odmyslíme čiernu dieru? Raketa so zapnutými motormi sa ďalej udržuje zarovno so svetelnou vlnou, teraz sa však pohybuje v otvorenom priestore rýchlosťou c. Pretože raketa má zapnuté motory, na pozorovateľa v nej pôsobí zotrvačná sila rovnaká ako (gravitačná sila) na horizonte udalostí. Keďže však dodávanie energie rakete sa už neprejavuje jej zrýchlením, ale tým, že si, vzhľadom na zotrvačnú sústavu, udržuje rýchlosť c, nie  je to klasická zotrvačná sila pôsobiaca na telesá pri zrýchlení, ale je to „relativistická zotrvačná sila“ pôsobiaca pri rýchlosti c. Je dôležité pochopiť, že raketa sa rýchlosťou c môže pohybovať iba so zapnutými motormi, tak ako keď zotrváva na horizonte udalostí,  a preto na pozorovateľa v nej pôsobí  sila ekvivalentná gravitačnej sile na horizonte udalostí. Či sa raketa pohybuje zarovno so svetelnou vlnou v otvorenom priestore, alebo zotrváva zachytená na horizonte udalostí čiernej diery, pre vnútorného pozorovateľa sa nič nemení, tieto situácie sú ekvivalentné.

 

Obr. 1a

 

(Obr. 1a) Ponoríme raketu na horizont udalostí čiernej diery a dodávame jej energiu, aby sa tam udržala – raketa má zapnuté motory.  Raketa tu zotrváva zarovno so svetelnou vlnou, ktorá odtiaľto nemôže uniknúť. Na pozorovateľa v  rakete pôsobí gravitačná sila (Fg) na horizonte udalostí čiernej diery (hu), túto silu označujem  Fg-hu.

 

Obr. 1b                                               

 

                  

(Obr. 1b) Keď si odmyslíme čiernu dieru, situácia sa nezmení: raketa so zapnutými motormi ďalej zotrváva zarovno so svetelnou vlnou, avšak pohybuje sa pri tom rýchlosťou c v otvorenom priestore. Na pozorovateľa v rakete ďalej pôsobí rovnaká sila, ale pretože čiernej diery tu niet, nie je to gravitačná sila, ale teraz je to relativistická zotrvačná sila (Fzrel) pôsobiaca pri rýchlosti c, túto silu označujem Fzrel-c. 

 

Platí vzťah:

 

                                                      Fg-hu = Fzrel-c

 

Obr. 1: Princíp ekvivalencie gravitačnej a relativistickej zotrvačnej sily

 

 

 

Obr. 2: Analógia medzi šírením sa svetla a pohlcovaním hmoty čiernou dierou

 

Obr. 2a

 

(Obr. 2a)  Svetlo sa šíri vzhľadom na všetky telesá konštantnou rýchlosťou c.

 

Obr. 2b

 

(Obr. 2b) Horizont udalostí čiernej diery pohlcuje hmotu  konštantnou  rýchlosťou c.

 

 

Poznámky:

1 Čo je to čierna diera? Je to fyzikálny objekt, ktorého gravitácia je taká silná, že pohltí aj svetlo. V určitej vzdialenosti od stredu čiernej diery gravitácia vyrovnáva energiu svetla, takže na tejto hranici svetlo nie je ani pohltené čiernou dierou, ale ani neuniká von. Táto hranica sa volá horizont udalostí čiernej diery.

 

Literatúra:

[1] ULLMANN, Vojtěch. Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu. 1. vyd. Ostrava: Pobočka Čs. astronomické společ. ČSAV, 1986. 272 s.

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

KOMENTÁRE

Poľsko možno v Dudovi našlo svojho Michala Kováča

O osude Poľska dnes nerozhoduje Brusel ani varšavská ulica, ale poľskí nasledovníci Michala Kováča, Milana Kňažka alebo Jozefa Moravčíka.

KOMENTÁRE

Andrássyovci milovali ženy, na Gemeri dodnes žijú ich potomkovia

O Betliari hovorí Július Barczi.

KOMENTÁRE

Fico, Danko a Bugár slabnú. Kto miesto nich zosilnel?

Podľa preferencií by koalícia nezostavila vládu.


Už ste čítali?