Einstein oli jälleen oikeassa : aika-avaruus on symmetrinen
Parin vuoden takaa (2019) löytyi tutkimus ja koe, jossa todettiin, että aika-avaruus on symmetrinen.
Albert Einsteinin suppean suhteellisuusteorian peruslähtökohtia on, että valon nopeus on aina ja kaikkialla sekä kaikissa suunnissa sama. Kvanttigravitaatiota koskevien teoreettisten mallien mukaan on kuitenkin mahdollista, että hiukkasmaailmassa nopeusrajoitusta ei noudatetakaan niin orjallisesti.
Toistaiseksi kvanttiylinopeuksista ei ole päästy sakottamaan, sillä kokeissa ei ole havaittu minkäänlaisia eroja. Saksalaisessa PTB-tutkimuslaitoksessa (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) on aika-avaruuden symmetriaa testattu optisilla ytterbium-atomikelloilla, joilla tarkkuus saatiin kasvatettua sata kertaa aiempia kokeita suuremmaksi.
Kahden ytterbiumkellon välinen mittavirhe kasvaa miljardissa vuodessa korkeintaan sekunniksi, joten niiden avulla oli mahdollista mitata äärimmäisen pieniä poikkeamia ytterbiumionien elektronien liikkeessä.
Kokeessa elektronit liikkuivat aika-avaruuden suhteen eri suuntiin. Ellei aika-avaruus olisi symmetrinen, elektronien nopeuksissa pitäisi näkyä pieni ero.
Ensimmäinen valon nopeuden vakioisuuteen liittyvä merkittävä koe tehtiin jo vuonna 1887, kun Albert Michelson ja Edward Morley yrittivät mitata avaruuden täyttävän eetterin vaikutuksen valon kulkuun. Tuolloin oletettiin, että valo ja kaikki muukin sähkömagneettinen säteily vaatii edetäkseen väliaineen samaan tapaan kuin ääni. Koetulos oli yllätys: valon nopeus on sama kaikissa suunnissa eikä mitään eetteriä ole olemassa. Koetulos oli yksi Einsteinin lähtökohdista hänen kehitellessään suhteellisuusteoriaansa.
Hendrik Lorentzin mukaan Lorentzin symmetriaksi kutsuttu aika-avaruuden ominaisuus on siitä lähtien ollut toistuvien kokeiden kohteena. Pitääkö se todella paikkansa aina ja kaikkialla, ja liikkuvatko myös kvanttimaailman hiukkaset täsmälleen samalla nopeudella kaikkiin suuntiin?
Tuoreimmassa kokeessa käytettyjen kellojen tarkkuus perustuu yksittäisten ytterbiumionien värähtelytaajuuteen. Ionien perustilassa elektronien aaltofunktio on pallosymmetrinen, mutta virittyneessä tilassa se on pitkänomainen eli elektronit liikkuvat pääosin tietyssä suunnassa. Elektronien liikesuuntaa voidaan hallita kellon sisäisen magneettikentän avulla, joten sijoittamalla kellot toistensa suhteen sopivaan asentoon elektronit saadaan liikkumaan toisiaan vastaan kohtisuoriin suuntiin.
Kellot oli asennettu laboratoriossa kiinteälle alustalle, joka pyöri Maan mukana tähtien suhteen yhden kierroksen 23,9345 tunnissa. Jos elektronien nopeudet olisivat riippuvaisia niiden kulkusuunnasta, kahden kellon näyttämissä ajoissa olisi pitänyt näkyä jaksottainen vaihtelu, joka vastaisi Maan pyörimisliikettä. Teknisten virhelähteiden eliminoimiseksi ytterbiumkelloja vertailtiin yli tuhannen tunnin eli lähes puolentoista kuukauden ajan.
Mittaustarkkuuden rajoissa kellojen avulla mitatuissa elektronien nopeuksissa ei kuitenkaan havaittu minkäänlaista vaihtelua. Ytterbiumionien värähtelytaajuuksien eron ylärajaksi todettiin 3 x 1018, mikä osoitti kellojen olevan oletettuakin tarkempia. Aikaero kasvaisi sekunnin mittaiseksi vasta kymmenessä miljardissa vuodessa.
Lorentzin symmetria pätee ja Albert Einsteinin todettiin jälleen kerran olleen oikeassa.
Symmetriakokeesta kerrottiin PTB-laitoksen kotisivuilla ja tutkimus on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).
Jäämme mielenkiinnolla odottamaan Savorisen pingpong teoriaa tästäkin aiheesta. 😀
Ilmoita asiaton viesti
Aivan. On hyvä muistaa, että myös aika-avaruuden ominaisuuksista voidaan tehdä erittäin tarkkoja havaintoja.
Ilmoita asiaton viesti
Ihmettelen kovasti että Savorisen annetaan suoltaa omia harhojaan täällä aivan vapaasti. Jos kirjoittaa ilmasto- tai sukupuolitieteestä vähänkään valtavirrasta poikkeavia näkemyksiä tai teorioita, lähtee blogi bittiavaruuteen heittämällä.
Ilmoita asiaton viesti
Ilmastohörhöilyä täällä saa jokseenkin pidäkkeettömästi levittää.
Ilmoita asiaton viesti
Juuri näin…
Ilmoita asiaton viesti
Aivan kaikkea avaruudessa tapahtuvaa ei ole vielä kyetty selvittämään tieteellisin menetelmin.
Yksi suuri mysteeri on se, miksi auringon korona on tuhatkertaisesti kuumempi kuin auringon pinta.
Se on kuulemma fysiikan lakien vastaista.
Ei vielä lyödä lukkoon sitäkään vaihtoehtoa, että valon nopeus olisi suurin mahdollinen nopeus.
Ilmoita asiaton viesti
Juu samoilla linjoilla olen J-P:n kanssa ja pitää muistaa että avaruudessa on paljon vielä selittämätöntä kuten pimeä aine tai energia. Lisäksi itseäni on kiehtonut ajatuksellisesti mustat aukot, joiden voimasta käsittääkseni jopa valo kaareutuu.
Ilmoita asiaton viesti
Tämä testin mukaan aika-avaruus on symmetrinen. Mutta jos käyttäisimme samaa koejärjestelyä ja jos kykenisimme muodostamaan hyvin pienen mustan aukon, silloin aika-avaruus taipuisi sen läheisyydessä, jolloin toinen ytterbiumioneista liikkuisi eri nopeudella ts. aika-avaruus siinä pisteessä muuttuisi epäsymmetriseksi.
Ilmoita asiaton viesti
Miksi painovoima vaikuttaa ajankulkuun?
Ilmoita asiaton viesti
Koska painovoima vääristää aika-avaruutta. Kello joka on maan pinnalla, joutuu kulkemaan pidemmän matkan päästäkseen 5 minuuttia eteenpäin kuin kello kaukana avaruudessa. Tämä on tietenkin suhteellista. Molempien kellojen pitelijät tuntevat ajan etenevän samaan tahtiin omasta referenssistään. Eron huomaa kun katsoo toisen kelloa.
Ilmoita asiaton viesti
Mutta miksi ja miten painovoima vääristää aika-avaruutta. Onko ajalla massa?
Ilmoita asiaton viesti
Tarkempi vastaus on erittäin monimutkainen. Voit koittaa ymmärrätkö tästä linkistä. Tom Slijkerman:n vastaus on hyvä.
https://www.quora.com/How-does-gravity-slow-time
Ilmoita asiaton viesti
Tuo on kiinnostava juttu, kiitos linkistä. On tässä tullut kyllästyttyä samanlaisiin höpinöihin mutta nyt oli jotain piristävää.
Ilmoita asiaton viesti
Ajalla ei ole massaa, aika on suhteellinen käsite. Aika on sidoksissa liikkeeseen, eli jos liikettä ei ole, ei ole myöskään aikaa, millä liikkeen nopeutta voitaisiin mitata. Siksi valo jonka nopeus on vakio, sen suhteen voidaan mitata objektien etäisyyksiä, kun ne ovat liikkeessä toistensa suhteen. Tästä saadaan aika-ero näiden kahden objektin välillä. Jos objektit lähestyvät valon nopeutta (joka on avaruuden kattonopeus), aika hidastuu.
Ilmoita asiaton viesti
Tämä PTB:n suorittama testi on siitä erittäin merkittävä, sillä ytterbiumionien värähtelytaajuuksien eron ylärajaksi todettiin 3×10^18. Eli aikaero kasvaisi sekunnin mittaiseksi vasta kymmenessä miljardissa vuodessa.
Ilmoita asiaton viesti
Milloinkahan fyysikot ymmärtävät, että aika-paikka-koordinaatistot ovat vain matemaattisia malleja maailmankaikkeudelle, joka on mitä on (Wittgensteinia mukaillen)? Tällaisia koordinaatistoja tarvitaan, kun mallitetaan luonnon ilmiöitä kuten esimerkiksi kellon käyntiä. On hyvin helppo osoittaa, että kellon malli erityisessä suhteellisuusteoriassa käytetyissä Minkowski-avaruuksissa on muotoa T=t sqrt(1-(x/ct)^2) (vain x-koordinaatin suuntaisia liikkeitä tarkastellessa) eli se ei suinkaan osoita vain koordinaatistoaikaa t. Tämä malli on invariantti Lorentz-ekvivalenttien (x,t)-koordinaatistojen suhteen eli se ei riipu samaan origoon sijoitettujen koordinaatistojen liiketilasta toisiinsa nähden. Kun siirrytään suhteellisuusteoriaan, pitää kaikissa dynaamisissa malleissa aika t korvata tällä suureella. Tulos voidaan helposti yleistää kaikkien akselien suunnassa tapahtuviin liikkeisiin.
Einstein ja fyysikot hänen jälkeensä käyttävät sisukkaasti kellon (tai ajan) mallina paikallista mallia dTl=dt sqrt(1-(v/c)^2).Kun tätä integroidaan liikkeen suunnassa, saadaan suure, jota fyysikot virheellisesti käyttävät matkaan kuluvana aikana. Tällä tavalla syntyy mm. kelloparadoksi tai sen kaksosparadoksiversio, joita Einsteinkaan ei koskaan ymmärtänyt. Kyse on kuitenkin samasta virheestä, jonka Phileas Fogg teki kiertäessään maapalloa Jules Vernen mainiossa kirjassa. Kun kellon mallina käytetään oikeaa, niin esimerkiksi kaksosparadoksi katoaa ja maahan jäänyt ja avaruudessa käynyt kaksonen ovat täsmälleen saman ikäisiä kohdatessaan uudelleen. Tämän osoittaminen on fyysikoiden mielestä epäsopivaa, joten sen julkaiseminen on osoittautunut mahdottomaksi. Jos kiinnostaa, niin asiasta jo monta vuotta sitten kirjoittamani artikkeli löytyy sivulta https://raimoylinen.net/
Ilmoita asiaton viesti
Hauska tarina, mutta valitettavasti olet väärässä. Einsteinin suhteellisuusteoria on todellakin matemaattinen malli, joka on jo hyvin moneen kertaan ja eri menetelmillä empiirisesti todennettu ja todistettu oikeaksi. Sen kumoamiseksi tarvitaan sitä empiriaa. Nämä Jules Vernen tarinat voi jättää omaan arvoonsa. Toisaalta, kyllä Einstein oli se joka itse oivalsi ensimmäisenä, mitä oli tekemässä (kaksosparadoksi).
Ilmoita asiaton viesti
Et taaskaan ymmärtänyt, mistä on kyse. En ole millään tavalla pyrkinyt todistamaan suhteellisuusteoriaa. vääräksi, vaan korjaamaan sitä sillä tavalla, että teoriasta johdetut ristiriitaisuudet eli paradoksit poistuvat. Vasta, jos paradokseja ei saada poistettua, niin voidaan teoriaa epäillä!
Lisäyksenä edelliseen, liikkeiden suhteellisuusteoreettisissa malleissa paikka x pitää myös korvata suureella
X=x sqrt(1-(x/(ct))^2). Nämä ajan ja paikan korvaamiset suhteellisuusteoreettisilla suureilla pitää tehdä myös kvanttifysiikan aaltofunktioihin mutta ainakin vapaiden hiukkasten tapauksessa (esim. fotoni) ”kutistumistekijä” sqrt(1-(x/(ct))^2) supistuu pois. Sidottujen hiukkasten tapauksessa, jossa varsinaisesti kvantittumista tapahtuu, tilanne on paljon monimutkaisempi. Joka tapauksessa nämä suhteellisuusteoriaan tehdyt korjaukset yhdistävät suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan.
Ilmoita asiaton viesti
Ymmärrän oikein hyvin, mihin olet pyrkimässä. Suhteellisuusteorian ja kvanttifysiikan yhdistäminen ei onnistu poistamalla paradokseja. Näennäisesti epälooginen väite voi olla loogisesti selitettävissä, se ei ole ongelma. Ja mistähän se mahtaisi johtua, ettei vielä tähän päivään mennessä kukaan ole kyennyt yhdistämään (on lukemattomia erilaisia yrityksiä) suhteellisuusteoriaa ja kvanttifysiikkaa, mutta vain yksi joka esiintyy US:n palstoilla. Sanoisin, että kun puhutaan suhteellisuudesta, tulisi myös olla se suhteellisuuden taju mukana näissä keskusteluissa.
Ilmoita asiaton viesti