Kertooko yleinen suhteellisuusteoria todella, miten avaruus käyttäytyy?!?!?!?

Nämä ovat täysin minun omia pohdintojani liittyen siihen miten maailmankaikkeus mahdollisesti toimii!

Ok, minun näkemykseni mukaan suhteellisuusteoria ei sisällä mitään mekanismia avaruuden laajenemiselle!

Tässäkin saatan olla väärässä ja jos olen, niin luen erittäin mielelläni mitä laajenevalle avaruudelle tapahtuu silloin kun sen metrinen koordinaatisto kasvaa.

Ok, täällä Ethan Siegel kysyy ja hiukan vastaakin, miten avaruus laajenee:

https://bigthink.com/starts-with-a-bang/universe-expand-stretching-creating-space

”The dark energy within our Universe behaves as though new space is getting created, although there’s nothing we can measure to detect this creation. In reality, general relativity can only tell us how space behaves, evolves, and affects the energy within it; it cannot fundamentally tell us what space actually “is” in a philosophical sense.
In our attempts to make sense of the Universe, we must recognize that there is no justification to adding extraneous structures atop what is measurable. Space neither stretches nor gets created, but simply is as Einstein’s theory describes it. At least, within the context of general relativity, we can accurately learn “how” it is, even if the information of precisely “what” it is lies beyond the realm of science at present.”

🤔

.
Kyseisessä maailmankaikkeuden laajenemista käsittelevässä tekstissä esitetään lopuksi väite:
.
«”Yleinen suhteellisuusteoria voi kertoa meille vain, miten avaruus käyttäytyy, kehittyy ja vaikuttaa siinä olevaan energiaan. Se ei pohjimmiltaan pysty kertomaan meille, mitä avaruus filosofisessa mielessä oikeastaan ’on’.”»
.
Tätä väitettä kannattaa tarkastella kriittisesti.
.
Ongelma ei ole välttämättä siinä, että yleinen suhteellisuusteoria ei pystyisi kuvaamaan avaruuden metriikan muuttumista. Se pystyy tekemään sen erittäin täsmällisesti. Ongelma on siinä, että tästä matemaattisesta kuvauksesta tehdään helposti paljon vahvempi fysikaalinen tulkinta kuin mitä teoria itsessään antaa.
.
Mitä oikeastaan tarkoittaa, että avaruus ”käyttäytyy”?
.
Yleisen suhteellisuusteorian kosmologisessa kuvauksessa maailmankaikkeuden metriikka voi muuttua ajan mukana. FLRW-metriikassa tätä muutosta kuvataan esimerkiksi mittakaavatekijällä a(t).
.
Kun a(t) kasvaa, galaksien välinen kosmologinen etäisyys voi kasvaa ja kaukaisesta valosta havaitaan punasiirtymä.
.
Tämä on matemaattisesti hyvin määritelty asia.
.
Mutta tästä seuraa välittömästi tärkeä kysymys:
.
Mikä fysikaalinen mekanismi saa metriikan muuttumaan?
.
Yhtälö kertoo, millainen metriikan kehitys on mahdollinen annetun aineen ja energian jakauman perusteella. Se ei kuitenkaan tarjoa meille mekaanista selitystä, jossa jokin avaruuden muodostava fyysinen substanssi alkaisi laajentua.
.
Toisin sanoen voimme kuvata muutosta ilman, että meillä on erillistä kuvausta siitä, mikä muuttuu fyysisesti ja minkä välityksellä.
.
”Avaruus laajenee” voi olla liian helposti ymmärretty ilmaus
.
Kun sanomme, että maailmankaikkeus laajenee, arkikielinen mielikuva on helposti tämä:
.
Avaruutta on aluksi tietty määrä.
.
Sitten avaruus venyy.
.
Tai galaksien väliin tulee lisää avaruutta.
.
Mutta yleinen suhteellisuusteoria ei tarvitse tällaista mekanismia.
.
Se käyttää metriikkaa kuvaamaan avaruusajan geometrisia suhteita. Kun kosmologinen mittakaavatekijä muuttuu, muuttuvat myös metriikan määrittelemät etäisyyssuhteet.
.
Tämä ei kuitenkaan vastaa kysymykseen:
.
Mitä tapahtuu sille alueelle, jonka sanotaan olevan galaksijoukkojen välissä?
.
Jos esimerkiksi miljardien vuosien kuluttua galaksijoukkojen välinen kosmologinen etäisyys on suurempi kuin nykyään, mitä tarkoittaa konkreettisesti väite, että ”avaruuden määrä” niiden välissä on kasvanut?
.
Onko siellä tapahtunut jokin fyysinen prosessi?
.
Onko syntynyt jotakin uutta?
.
Onko jokin olemassa ollut rakenne laajentunut?
.
Vai onko kyse yksinkertaisesti siitä, että metriikka antaa suuremman etäisyyden kahden tapahtuman tai kohteen välille?
.
Yleinen suhteellisuusteoria antaa tähän viimeiseen kysymykseen matemaattisen kuvauksen, mutta se ei automaattisesti anna vastausta siihen, mikä fyysinen prosessi tämän takana on.
.
Tämä on tärkeä ero: kuvaus ei ole mekanismi
.
Tässä voidaan tehdä yksinkertainen ero:
.
Matemaattinen kuvaus:
.
”Mittakaavatekijä kasvaa, joten kosmologiset etäisyydet muuttuvat.”
.
Fysikaalinen mekanismi:
.
”Jokin konkreettinen prosessi aiheuttaa sen, että näiden alueiden välinen etäisyys kasvaa.”
.
Ensimmäinen kuuluu yleisen suhteellisuusteorian piiriin.
.
Toinen kysyy syvempää kysymystä siitä, miksi metriikka kehittyy juuri tällä tavalla.
.
On täysin mahdollista kuvata ilmiön kehitys yhtälöllä ilman, että teoria antaa sille mekaanisen selityksen.
.
Tässä mielessä lause ”yleinen suhteellisuusteoria kertoo, miten avaruus käyttäytyy” kaipaa tarkennusta.
.
Tarkemmin olisi sanottava:
.
Yleinen suhteellisuusteoria antaa matemaattisen kuvauksen siitä, miten aika-avaruuden metriikka kehittyy aineen ja energian jakauman yhteydessä.
.
Se on eri väite kuin:
.
”Yleinen suhteellisuusteoria kertoo, mikä fysikaalinen prosessi saa avaruuden käyttäytymään näin.”
.
Jälkimmäistä teoria ei samalla tavalla tarjoa.
.
Entä galaksijoukkojen väliin myöhemmin tuleva ”uusi avaruus”?
.
Tämä on erityisen kiinnostava kysymys.
.
Jos sanotaan, että maailmankaikkeuden laajetessa galaksijoukkojen väliin ”syntyy uutta avaruutta”, pitäisi kysyä:
.
Mitä tarkoittaa ”syntyy”?
.
Jos avaruus ei ole fyysinen substanssi, jota voidaan mitata samalla tavalla kuin ainetta tai energiaa, mitä tarkalleen ottaen syntyy?
.
Jos taas sanotaan, että kyse ei ole fyysisesti syntyvästä substanssista vaan metriikan muuttumisesta, silloin ilmaus ”uutta avaruutta syntyy” on enemmänkin tapa havainnollistaa metriikan muuttumista.
.
Tällöin emme kuitenkaan ole vielä selittäneet, miksi metriikka muuttuu.
.
Olemme vain nimenneet ilmiön uudelleen.
.
Tämä on juuri se kohta, jossa kriittinen kysymys tulee aiheelliseksi:
.
Jos avaruus ei ole fyysinen substanssi, mikä mahdollistaa sen, että sen ominaisuudet muuttuvat ajan kuluessa?
.
Ja jos vastaus on ”Einsteinin yhtälöt”, seuraava kysymys on:
.
Miksi yhtälöiden kuvaama ratkaisu vastaa fyysistä todellisuutta ja mikä niiden kuvaamassa maailmankaikkeudessa konkreettisesti muuttuu?
.
Onko ”avaruus käyttäytyy” vain toinen tapa sanoa ”metriikka muuttuu”?
.
Tämä saattaa olla koko kysymyksen ydin.
.
Kun sanomme:
.
”Avaruus kaareutuu.”
.
”Avaruus laajenee.”
.
”Avaruus venyy.”
.
”Avaruus kehittyy.”
.
on helppo alkaa ajatella, että avaruus olisi jokin fyysinen olio, joka tekee näitä asioita.
.
Mutta jos avaruus määritellään vain metriikan ja geometrian kautta, nämä ilmaukset eivät välttämättä tarkoita, että jokin fyysinen materiaali olisi liikkeessä.
.
Silloin tarkempi ilmaus olisi:
.
Aika-avaruuden metriikka muuttuu aineen ja energian jakauman mukaisesti.
.
Mutta tämä puolestaan nostaa esiin uuden kysymyksen:
.
Mitä metriikan muuttuminen fysikaalisesti tarkoittaa?
.
Se on paljon syvempi kysymys kuin pelkkä kysymys siitä, mitä yhtälö antaa tulokseksi.
.
Savorisen eli minun teorian näkökulmasta kysymys voidaan asettaa toisin
.
Jos avaruutta ei pidetä fyysisenä rakenteena tai aineena, ei myöskään tarvitse olettaa, että avaruuden täytyy venyä, ohentua tai syntyä lisää.
.
Silloin voidaan yrittää selittää havaittavat muutokset jollakin itse aineessa ja energiassa tapahtuvalla prosessilla.
.
Tässä tulee esiin perustavanlaatuinen vaihtoehtoinen kysymys:
.
Entä jos se, mitä kutsumme maailmankaikkeuden laajenemiseksi, ei johdu avaruuden ominaisuuksien muuttumisesta vaan aineen ja energian omasta laajenemisesta?
.
Tällöin galaksien välisten etäisyyksien kasvu ei olisi seurausta siitä, että avaruus itse ”tekisi jotakin”, vaan seurausta jostakin aineen ja energian sisäisestä fysikaalisesta prosessista.
.
Tämä ei tietenkään vielä osoita, että tällainen vaihtoehtoinen mekanismi olisi oikea. Se tarkoittaa ainoastaan, että metriikan muuttumisen matemaattinen kuvaus ja sen fysikaalinen mekanismi ovat kaksi eri kysymystä.
.
Kriittinen kysymys jää avoimeksi
.
Yleinen suhteellisuusteoria on erittäin menestyksekäs teoria siinä mielessä, että sen yhtälöt tuottavat suuren määrän havaintojen kanssa yhteensopivia ennusteita.
.
Mutta tästä ei seuraa, että teoria olisi antanut lopullisen vastauksen siihen, mitä avaruus fysikaalisesti on tai mikä saa sen metriikan muuttumaan.
.
Siksi väite
.
«”Yleinen suhteellisuusteoria kertoo, miten avaruus käyttäytyy”»
.
on syytä muotoilla tarkemmin.
.
Se kertoo erittäin tarkasti, miten aika-avaruuden geometria ja metriikka muuttuvat teoriassa määritellyissä tilanteissa.
.
Mutta se ei vielä kerro meille, että avaruus olisi fyysinen substanssi, joka venyy, eikä se anna mekaanista selitystä sille, mitä konkreettisesti tapahtuu galaksijoukkojen väliselle alueelle, kun kosmologinen mittakaavatekijä kasvaa.
.
Ja juuri tästä syntyy kiinnostava avoin kysymys:
.
Onko maailmankaikkeuden laajeneminen todella avaruuden muuttumista – vai kuvaammeko metriikan muuttumisella jotakin syvempää fysikaalista prosessia, jonka todellinen mekanismi on vielä löytämättä tai jonka minä sattumoisin jo oivalsin?!?!?!?

Savorinen Jukka Petteri

Mies joka OLETTAA selvittäneensä miten maailmankaikkeus toimii.