Ajan suhteellisuus ja ilmastonmuutos?
Suhteellisuudesta
Yhä edelleen painin muutosnopeuksien maailmassa ja yllättäen huomasin yhteyden Albert Einsteinin ajan suhteellisuuden käsitteeseen, jonka hän ensimmäisen kerran vuonna 1905 julkaisi artikkelissa ”Zur Elektrodynamik bewegter Körper” (”Liikkuvien kappaleiden elektrodynamiikasta”), joka tunnetaan erityisen suhteellisuusteorian perustana.
Vaikka Einsteinin suhteellisuusteoriaa ei voida suoraan soveltaa ilmastonmuutokseen, sen periaatetta ajan suhteellisuudesta voitaisiin käyttää tehokkaana metaforana ihmistoiminnan nopeudesta suhteessa luonnollisiin planetaarisiin muutoksiin. Tämä ehkä auttaisi ymmärtämään, kuinka dramaattisia ja nopeita ihmisen aiheuttamat muutokset ovat verrattuna planetaarisiin luonnollisiin aikaskaalojen prosesseihin.
Ajan suhteellisuus ja ihmisen vaikutus
Ajan suhteellisuus viittaa siihen, miten aika voi näyttää kuluvan eri nopeudella riippuen tarkastelupisteestä ja kontekstista (esim. nopeus tai painovoima voivat vaikuttaa ajan kulkuun fysiikassa). Tämä metafora voitaisiin siirtää ihmistoiminnan ja planetaaristen muutosten vertailuun. Voimme ajatella, että luonnon ”aikaskaala” mitataan tuhansissa tai miljoonissa vuosissa, kun taas ihmistoiminnan ”aikaskaala” on paljon lyhyempi, jopa muutamien vuosikymmenten aikana. Tämä ero aikaskaaloissa tekee ihmistoiminnan aiheuttamista muutoksista suhteellisesti ”nopeampia” ja vaikuttavampia luonnon tasapainoon.
Ihmistoiminnan nopeus verrattuna planetaarisiin muutoksiin
Maapallon ilmasto on historian saatossa muuttunut hitaasti, esimerkiksi jääkausien ja lämpimien kausien aikana. Nämä muutokset ovat tapahtuneet kymmenien tuhansien tai miljoonien vuosien aikana. Ihmisen toiminnasta johtuva ilmastonmuutos, erityisesti teollisen vallankumouksen jälkeen, on tapahtunut erittäin nopeasti: muutamassa sadassa vuodessa olemme lisänneet ilmakehään huomattavan määrän kasvihuonekaasuja, mikä on johtanut nopeaan lämpenemiseen.
Jos vertaamme näitä kahta aikaskaalaa voimme todeta, että ihmistoiminnan aiheuttama muutos on ”suhteellisesti nopeampaa” kuin monet luonnolliset prosessit. Tämä nopeus tekee muutoksista myös vaikeammin hallittavia ja ennakoitavia, koska luonto ja ekosysteemit eivät ehdi sopeutua yhtä nopeasti kuin ihmisen toiminnan seuraukset kehittyvät.
Johtopäätös
Ajan suhteellisuuden periaatteen soveltaminen ilmastonmuutokseen tuo esiin sen, kuinka dramaattisesti ihmistoiminta muuttaa maapalloa verrattuna luonnollisiin prosesseihin. Tämä ”nopeutettu aika” korostaa ilmastonmuutoksen vakavuutta ja kiireellisyyttä – luonnolliset systeemit eivät pysty sopeutumaan näin nopeisiin muutoksiin, mikä voi johtaa ennennäkemättömiin ympäristöongelmiin.
Miten tämä ajatus voitaisiin pukea matemaattiseen muotoon?
Matemaattisen mallin laatiminen ihmistoiminnan vaikutusten ja planetaaristen muutosten vertaamiseksi voisi perustua ajatukseen, että muutoksen nopeus on erilainen näissä kahdessa tapauksessa.
Perusidea
Olkoon u(x, t) fysikaalinen muuttuja, joka kuvaa ilmaston tilaa (lämpötila, CO2 -pitoisuus jne) ajan t ja paikan x suhteen. Muutosta ajassa ja paikassa voitaisiin kuvata seuraavasti:
Ihmistoiminnan vaikutus
Ihmistoiminnan vaikutusta kuvaava termi voisi olla muotoa:
∂u I (x, t) / ∂t = f I (u, x, t)
Tässä fI on funktio, joka kuvaa ihmistoiminnan vaikutuksen voimakkuutta ja nopeutta. Tämä voisi sisältää esim. kasvihuonekaasujen päästöt, maankäytön muutokset, energian kulutuksen jne.
Planetaarinen muutos
Planetaarisia muutoksia, kuten luonnollisia ilmasto vaihteluja, voidaan kuvata eri funktiolla:
∂uP (x, t) / ∂t = fP (u, x, t)
Tässä fP kuvaa luonnollista prosessia, kuten auringon säteilyn vaihtelua, tulivuorenpurkauksia, jääkausia jne. Tämä termi olisi luonteeltaan hitaampi ja voisi sisältää paljon pidempiä aikaskaaloja kuin ihmistoiminnan termi.
Yhdistetty malli
Voimme yhdistää nämä kaksi vaikutusta yhteen yhtälöön, jossa ihmistoiminnan ja planetaaristen muutosten osuus erotetaan toisistaan:
∂u (x, t) / ∂t = εI fI (u, x, t) + εP fP (u, x, t)
Tässä εI ja εP ovat kerroin parametreja, jotka voivat kuvata ihmistoiminnan ja planetaaristen muutosten suhteellista merkitystä ja nopeutta.
Muutoksen nopeuden suhteellisuus
Jos haluamme tehdä matemaattisen vertailun muutosten nopeudesta, voimme tarkastella näiden kahden komponentin suhdetta:
R(x, t) = εI fI (u, x, t) / εP fP (u, x, t)
Tässä R(x, t) kuvaa ihmistoiminnan vaikutuksen suhteellista nopeutta verrattuna planetaarisiin muutoksiin. Jos R (x, t) > 1, ihmistoiminnan vaikutus on nopeampi kuin luonnolliset muutokset.
Tulkinta
Tämä malli voisi osoittaa, että tietyissä olosuhteissa (esim. teollistumisen aikakausi) ihmistoiminnan vaikutus voi olla hallitseva ja nopeampi kuin luonnolliset prosessit, mikä johtaa nopeisiin ympäristön muutoksiin. Voimme edelleen analysoida R(x, t):n käyttäytymistä ajan ja paikan suhteen, sekä sen vaikutuksia ympäristöön ja ilmastoon. Tämä mielestäni tarjoaisi kvantitatiivisen tavan arvioida ihmisen toiminnan vaikutuksia verrattuna planetaarisiin aikaskaaloihin.
Havainnot
Vaikka jo nyt on tehty runsaasti havaintoja ihmiskunnan vaikutuksista ilmastoon, joka alkaa olla jo itsestään selvyys, tämä ajan suhteellisuuteen perustuva ajatus tulisi myös todistaa mahdollisimman laajoina havaintoina, jotta se saisi todellisia konkreettisia piirteitä. Oma käsitykseni on, että ihmistoiminnan aiheuttama muutos on nopeampaa, verrattuna planetaarisiin luonnollisiin aikaskaaloihin. Mutta se jää tulevien sukupolvien nähtäväksi kuinka paljon. Kehitys kehittyy ja jos se kehittyy sitä vauhtia kuin se on kehittynyt viimeisen parin sadan vuoden aikana, vauhti on ollut todella nopeaa.
”tehty runsaasti havaintoja ihmiskunnan vaikutuksista ilmastoon, joka alkaa olla jo itsestään selvyys,”
Totta kai se on itsestään selvyys. Lapsi joka näkee mörköjä näkee niitä muuallakin kuin sängyn alla.
Jos indoktrinoituu näkemään muutoksia, taatusti näkee luonnossa muutoksia. Tällainen vanha jäärä kuin minä, en ole nähnyt luonnossa mitään muutosta jota olisi tarpeen selittää ihmisen aiheuttamalla ilmastonmuutoksella.
Suurin ihmisen aiheuttama muutos lienee UHI, paikallinen lämpösaarekeilmiö joka kaupunkien kasvaessa nykyään jo tappaa ihmisiä.
Kädettömyys on myös lisääntynyt. Nykyään koneellista viilennystä tarvitaan jo kaikkialla kun ei osata käyttää vanhoja konsteja.
Mitä tulee muutosnopeuteen niin pallo vapautui jääkaudesta todella nopeasti, kymmenen asteen lämpötilannousu on ollut tarpeen, ei ne muuten kolmekilometriset jäät olisi Suomenkaan päältä muutoin sulaneet.
Ilmoita asiaton viesti
Vaikkapa lumettomat talvet Helsingissä. Ne tuli ja meni jo. Tarina vaihtui lutvikkaasti kuumiksi kesiksi. Katsotaan vain kuinka pitkään se tarina kestää. Seuraavana jonossa on jo tarina hiipuvasta Golf-virrasta.
Ilmoita asiaton viesti
Atlannin vedet on kylmenneet ”mysteerisesti” ja vieläpä erittäin nopeasti. Saadaanko tupla La Nina ja miten se selitetään uskottavasti ihmisen aiheuttamaksi.
https://www.climate.gov/sites/default/files/2024-08/atlantic-nino-index-1982-2024.jpg
Ilmoita asiaton viesti
Aivan loistava tulkinta linja!
Ilmoita asiaton viesti
Kiitos tuesta, ratkaisujahan tässä haetaan. Ja kyllähän se intuitio jo kertoo missä mennään.
Ilmoita asiaton viesti
Milloinkahan fyysikot pystyvät omaksumaan Wittgensteinin hyvin yksinkertaiset ja helposti ymmärrettävät lauseet, että maailma on mikä on ja me voimme vain puhua siitä? Tämä tarkoittaa mm. että käyttämämme ”aika” ja ”paikka” ovat vain malleja, joita tarvitaan esimerkiksi liikkeiden mallittamisessa. Näitä malleja löytyy joka tarkoitukseen ja esimerkiksi suppean suhteellisuusteorian Lorentz-ekvivalenteilla Minkowski-koordinaatistoilla on se ominaisuus, että valon nopeus tyhjössä on niissä invariantti.tämän ekvivalenssin suhteen.
On helppo osoittaa, että kuvatessamme dynaamisia ilmiöitä näissä koordinaatistoissa pitää koordinaattiaika t korvata ajalla T=t sqrt(1-(x/ct)^2), missä x on etäisyys origosta ja c on valon nopeus tyhjössä. Nyt on selvää, että tämä aika on suhteellinen eli eri origoista saadaan eri aika. Kannattaa huomata, että tämä aika ei suinkaan riipu nopeudesta dx/dt kuten Einstein oletti vaan ”keskinopeudesta” x/t. Eisteinin aika perustuu itse asiassa koordinaatiston jatkuvaan siirtoon ja tästä virheestä johtuu mm. kaksosparadoksi. Kyseessä on aivan sama virhe kuin, jonka Phileas Fogg teki kiertäessään maapalloa. Einstein ei ilmeisesti ollut lukenut Jules Verneä.
Ilmoita asiaton viesti
Suhtautuisin kyllä hyvin suurella varauksella aasinsiltaan Einstein – Verne! Toisaalta Wittgensteinin filosofia ei ole mitenkään vieras.
Tarkastellaanpa ensin Ludwig Wittgensteinin filosofisia ajatuksia ja niiden mahdollisia yhteyksiä fysiikkaan, erityisesti suhteellisuusteoriaan. Wittgenstein esitti, että ”maailma on kaikki, mikä on”, ja hänen filosofiansa mukaan kieli ja sen rakenteet ovat avainasemassa määriteltäessä, mitä voimme sanoa maailmasta. Tämä tarkoittaa, että meidän käsityksemme maailmasta on sidottu siihen, miten käytämme kieltä ja luomme malleja kuvaamaan todellisuutta.
Fysiikassa ”aika” ja ”paikka” ovat peruskäsitteitä, joiden avulla kuvaamme ja mallinnamme luonnonilmiöitä. Nämä käsitteet eivät kuitenkaan ole universaaleja totuuksia, vaan ne ovat ihmisen kehittämiä malleja, jotka auttavat meitä ymmärtämään ja ennustamaan dynaamisia ilmiöitä. Tämä on hyvin samansuuntainen ajatus kuin Wittgensteinin filosofia: käsitteemme ajasta ja paikasta ovat malleja, joiden avulla yritämme kuvata maailmaa.
Mitä tulee suppeaan suhteellisuusteoriaan ja aika-avaruuskoordinaatistoihin, Einstein esitti, että aika ja avaruus ovat suhteellisia käsitteitä, jotka riippuvat havaitsijan liikkeestä. Tämä ajatus rikkoi perinteisen newtonilaisen käsityksen absoluuttisesta ajasta ja avaruudesta. Einsteinin mukaan koordinaattiaika t ja avaruudellinen etäisyys x ovat sidoksissa toisiinsa, ja ajan kulku riippuu havaitsijan liikkeestä suhteessa valon nopeuteen.
Kirjoituksessasi mainitsemasi muunnos T = t√(1 – (x/ct)²) on muoto, joka näyttää liittyvän aika-avaruuden suhteellisiin ominaisuuksiin, mutta se ei ole suoraan osa Einsteinin suppeaa suhteellisuusteoriaa sellaisenaan. Einsteinin mukaan ajan dilataatio riippuu nopeudesta suhteessa valon nopeuteen, ei etäisyydestä ja ajasta erikseen.
Kaksosparadoksi on esimerkki suppean suhteellisuusteorian ajan dilataatiosta, jossa nopeammin liikkuva kaksosista ikääntyy hitaammin. Tämä ilmiö on empiirisesti vahvistettu, esimerkiksi hiukkaskiihdyttimissä liikkuvien hiukkasten elinikä pitenee niiden nopeuden kasvaessa.
Viittauksesi Jules Verneen ja Phileas Foggin virheeseen liittyy luultavasti ajatukseen siitä, että koordinaatistojen jatkuva siirtäminen voisi johtaa virheellisiin johtopäätöksiin, mutta tämä vertaus ei täysin vastaa Einsteinin suhteellisuusteorian periaatteita.
Yhteenvetona voisi todeta, että Wittgensteinin filosofiset ajatukset siitä, että maailma on mikä on ja että käsitteet kuten ”aika” ja ”paikka” ovat malleja, ovat sovellettavissa tiettyyn osaan fysiikkaa, mutta Einsteinin suhteellisuusteoria on kehys, joka käsittelee näiden käsitteiden suhteellisuutta tieteellisesti ja kokeellisesti. Wittgensteinin filosofia ei itsessään riitä kumoamaan tai korjaamaan suhteellisuusteoriaa, vaan se tarjoaa erilaisen näkökulman siihen, miten ymmärrämme ja puhumme näistä käsitteistä.
Ilmoita asiaton viesti
Emme me tälle mitään voi ihminen on ahne ja ahneella on paskainen loppu.8 miljar. jo mihin pääsemmekin vielä jne.
Ilmoita asiaton viesti