Dva z principiálnych omylov modernej fyziky I.

Autor: František Cudziš | 4.10.2016 o 0:07 | Karma článku: 2,64 | Prečítané:  811x

    Budovať zmysluplnú fyzikálnu teóriu o usporiadaní sveta, založenú na výnimočnom ale "osamotenom" poznatku, je veľmi riskantné. Zavrhnúť perspektívnu koncepciu na základe podobne špecifického argumentu je nezodpovedné.

    V tomto článku chcem pojednať o skutočnosti, že negatívny výsledok slávneho Michelsonovho-Morleyovho experimentu bol (údajne) posledným podnetom pre Einsteina formulovať obidva postuláty svojej špeciálnej teórie relativity a tiež o spôsobe, akým Feynman argumentoval odmietnutie teórie s reálnym potenciálom na pochopenie podstaty gravitácie.
    V prvom i druhom prípade bol dôvodom omylu chybne vysvetlený fakt, že sa neprejavili očakávané (alebo predpokladané) efekty.
    V článku "Balada o jedenástich percentách" som uviedol niekoľko mojich článkov, ktoré vyšli v 90-tych rokoch v Technických novinách. Jeden z nich mal názov "110. výročie Michelsonovho-Morleyovho experimentu", lebo aktuálne sa vtedy písal rok 1991.
    Akosi nemôžem odolať pokušeniu pripomenúť stať z neho (aj za cenu predĺženia tohto článku, alebo jeho rozdelenia na dve časti), odpísanú od V.Smilgu, autora knihy "Od Galileiho k raketám". -
    »Už dávno zhasli všetky svetlá. Mesto meštiakov spalo tvrdým spánkom, keď Michelson skončil nakoniec prípravu prístrojov. Chvíľu zaváhal a potom trochu sa chvejúcimi prstami zapol zdroj svetla a pritisol sa k okienku interferometra.
    Minulo len zopár sekúnd, no Michelson by bol prisahal, že prešla celá večnosť. Oči intenzívne hľadali očakávaný posuv interferenčných prúžkov. Uplynula druhá večnosť, kým si uvedomil, že efektu niet.
    Namiesto búrlivej radosti pocítil smrteľnú únavu. Radosť príde neskoršie; Michelson to vedel tak dobre, ako vedel, že práve skončil pokus, ktorý nemá páru v dejinách fyziky.«
    Pán Smilga píše, že približne takto si kedysi predstavoval vedeckú prácu a proces veľkého vedeckého objavu, a komentuje ďalej.
    »Na našu obrazotvornosť najľahšie pôsobia efektné dramatické scény a zvyčajne si zapamätáme iba takéto situácie. Jablko Isaaca Newtona, súboje Jánoša Bolyaiho, odrieknutie Galilea Galileiho, smrť mladého Evarista Galoisa, Archimedovo "heuréka" - všetky tieto (a žiaľ, často len tieto) rozmanité obrazy sa vynoria v našom vedomí, keď sa zvrtne rozhovor na vedcov a ich práce.
    Ostatne nevzťahuje sa to iba na vedu. Dobytie Čomolungmy (Mont Everestu) upútava našu pozornosť oveľa väčšmi než výstup na nejakú neznámu horu, i keď bolo treba na to práve toľko odvahy a vytrvalosti ako na pokorenie najvyššieho štítu našej planéty. Že sa ľudia môžu vážne zaujímať o takú hlúposť, ako je vyjasnenie problému, "kto prvý vystúpil na vrchol: Tensing alebo Hillary?" veľmi výstižne charakterizuje mnohých "obdivovateľov" alpinizmu. Tak isto aj niektorí "milovníci vedy" sa nezaujímajú o prácu, ale o "efekty".
    Mnohí, čo sa "zaujímajú o fyziku" nepoznajúMichelsona ako jedného z najpracovitejších a najpresnejších experimentátorov v dejinách vedy, ale iba ako autora pokusu, ktorý dal základ k teórii relativity.
    Výsledok a jedine výsledok obklopuje Michelsonovo meno aureolou svätosti vo vedomí mnohých "kultúrnych" ľudí.«
    Michelson sa snažil preukázať nielen pohyb Zeme vzhľadom na Slnko, ale aj jej "absolútny" pohyb v éteri. Keďže so svojou snahou neuspel, Einstein predstavu éteru zavrhol a zariadil sa po svojom. Ale, ako som už povedal v úvode, to je veľmi riskantný krok. A zároveň prvý principiálny omyl oficiálnej vedy, na ktorý chcem dnes poukázať.
    Použiť na odhalenie objektívneho pohybu Zeme monochromatické svetlo v Michelsonov aparatúre nebol šťastný nápad. Pred dvadsiatimi piatimi rokmi, keď som v Technických novinách o jeho experimente písal pri 110. výročí tejto udalosti, ešte som nemal vo veci celkom jasno.
    V okresných novinách som si vtedy, v r. 1994, všimol stručný oznam, že na Liptov zavíta (vtedy veľmi populárny moderátor televízneho seriálu "Okná vesmíru dokorán") astronóm Jiří Grygar, v rámci 11. ročníka akcie Ebicykl, a bude mať verejnú prednášku. (Pozri: http://www.ebicykl.cz/folklor/co-je-ebicykl.html). K datu som zaznamenal Grygarovo gesto - odmietnutie štátnej ceny na znak protestu proti nedostatočnému financovaniu českej vedy.
    V stanovený deň som sa poponáhľal domov z práce, nahodil som sa do gala, sadol do embéčky a ponáhľal sa na dané miesto.
Mal som úmysel položiť mu zopár zaujímavých otázok.  
    Zrazu sa na miesto prednášky nahrnulo niekoľko desiatok detí (dákych piatakov-šiestakov), a mal som pocit, že ich tam jednoducho nahnali. Onedlho prišiel, v sprievode človeka, zrejme z prostredia Vojenskej akadémie SNP (lebo tam boli vysokoškolskí učitelia fyziky), pán Grygar a predniesol k prítomným deťom nejakú reč (obsah som už zabudol). V nasledujúcej diskusii zaznielo zopár (možno) "povinných" otázok. Nakoniec som sa chcel pána Grygara niečo spýtať aj ja. Prirodzene, bolo to v súvislosti s formujúcou sa teóriou kozmodriftu. Sotva som povedal pár viet, Grygarov sprievodca sediaci v prvom rade sa obrátil, zagánil na mňa a zahriakol ma: "Toto je prednáška pre deti!"
    Upustil som od svojej snahy, ale účasť na tejto akcii sa mi predsa len vyplatila.
    Súčasťou programu bola aj praktická časť - pozorovanie večernej oblohy pomocou prístrojov, ktoré na blízkej lúke v ploštínskom chotári inštalovali pre verejnosť poprední liptovskí amatérski astronómovia. Všetky zamerané na planétu Jupiter.
    Udalosťou týždňa - a hádam aj storočia - bol totiž pád jednotlivých fragmentov kométy Shoemaker-Levy na Jupitera.
    Mal som možnosť (prvý, a zrejme aj posledný raz v živote) vidieť na vlastné oči štyri najväčšie Jupiterove mesiace. Tri z týchto "Medicejských hviezd" sa v zornom poli ďalekohľadu nachádzali prakticky na priamke a štvrtý trochu mimo, takže ich spojnica mi pripomínala tvar hokejky.
    Majiteľom refraktora na montáži bol známy dolnoliptovský amatérsky astronóm, ktorý aj publikoval. Dal som sa s ním do reči na tému o povahe svetla. Mienil som využiť príležitosť na "zverejnenie" svojich teoretických úvah o spôsobe šírenia svetla. Reakcia zo strany pragmaticky naladeného astronóma však bola veľmi príkra. Ironicky spomenul výplody solipsizmu, aby mi naznačil, že ma pokladá za akéhosi "iba-filozofa", ktorý nemá nárok rozumieť obtiažnosti a kráse jeho záľuby. Nebol ďaleko od pravdy: naozaj mi je praktická astronómia cudzia. Ale jeho odpoveď na otázku, či sa ako astronóm nezaujíma o tak zásadnú vec, ako je spôsob šírenia svetla v priestore, mi vyrazila dych - z celej fyziky najradšej má optiku, ale ako sa pohybuje svetlo, to mu je (vraj) jedno.
    Dovolil som si vyjadriť svoju pochybnosť k tomuto postoju, pretože mu úprimne neverím. Pravdepodobne to bol iba nie veľmi taktný pokus zbaviť sa takto "otravného" spoločníka.
    V júli 1994 som napísal článok "Naozaj nezaujímavé pre astronóma?", ale už si nepamätám, či bol aj uverejnený v Technických novinách, lebo vtedy niekedy tieto noviny zanikli. Zachoval sa mi však v osobnom archíve. Dovolím si citovať jeho záver.-
    »Veľmi dobre si uvedomujem psychologickú stránku svojich tvrdení. Pre "učených mužov" som so svojimi tvrdeniami najpravdepodobnejšie nejaký blázon, ktorý si vzal do hlavy... Pravdu povediac nič iné som ani nečakal. Ale to môže byť nanajvýš jedna fáza - počiatočná - poznávacieho procesu, keď kdejaké klapky na očiach vládzu ani nie tak zastierať pravdu ako brzdiť rozum v rozlete. Neskôr sa výhovorky neprijímajú (v tom spočíva cena odstupu doby), mňa však ďaleko viac zaujíma niečo iné.
Na obežnej dráhe okolo Zeme napr. pracuje Hubbleov teleskop, najdrahší prístroj svojho druhu, keď sám osebe si vyžiadal väčšie náklady ako stálo zostrojenie všetkých ďalekohľadov v doterajších dejinách astronómie spolu. Možnosti pozorovať vesmír sa vďaka nemu mnohonásobne zväčšili - ale zväčšila sa primerane aj schopnosť pochopiť pozorované?       
    Principiálne sa z nesprávnych predpokladov ani pomocou akejkoľvek korekcie optiky nedá dospieť k správnym záverom!
    Ja tvrdím, že bez systematického prihliadania k objektívnej existencii kozmodriftu a k dôsledkom z toho vyplyvajúcim nie sú - nie len astronómi, ale vedci všeobecne - v stave pochopiť najhlbšiu podstatu vlastných oborov. Vec má aj etický rozmer: spoločnosť ich za vedeckú činnosť platí, je teda ich profesionálnou povinnosťou zaoberať sa aj netradičnými myšlienkami a brániť sa pri ich posudzovaní akýmkoľvek predsudkom (napr. voči posudzovaniu myšlienky z dôvodu formy jej podania). [K tomu aktuálne poznamenávam: dnes už nemáme "okná vesmíru dokorán", ale namiesto toho máme "windows".] Sám som však svedkom niečoho celkom iného - prinajmenšom nezáujmu.«

    Matematický aparát špeciálnej teórie relativity je nastavený jednoznačne, a nevedel by "absorbovať" do teórie žiadnu (prípadne) pozorovanú odchýlku. V tomto zmysle sa jedná o uzavretý, nereformovateľný logický systém, a to je jeho najväčšia slabina. Lebo odchýlok od "predmetu" špeciálnej teórie relativity predpovedá teória kozmodriftu viac než dosť. Je len otázkou doby, kedy budeme disponovať technickými prostriedkami, ktoré nám umožnia demonštrovať potrebné experimenty. Nateraz sa uspokojíme len s vysvetľovaním pozorovaných javov v reálnom svete.
    Vo svojom príspevku v diskusii k predošlým mojím článkom som konštatoval, že keby (prakticky nepostrehnuteľný) "zárodok relativistického správania sa" nebol obsiahnutý v hmotných telesách už pri malých pozorovaných rýchlostiach ich pohybu, neboli by ani markantnejšie relativistické javy pri vysokých pozorovaných rýchlostiach pohybu telies.
    Podobne - keby kinetická energia pohybu bola len abstraktné číslo, s hodnotou závislou od subjektívneho výberu súradnicovej sústavy, a nijakým spôsobom by nesúviselo s energiou - objektívnym prírodným fenoménom - ako by sme si rozumne vysvetlili vznik atómového hríba po jadrových výbuchoch nad mestami Hirošima a Nagasaki, všetku tú reálnu skazu a nepredstaviteľné obete na životoch?
    Darmo sa Feynman chvastal vo svojich prednáškach, že nemusíme vedieť, čo je to energia, a že nám celkom stačí len vedieť, že sa zachováva. Nevedel odôvodniť existenciu Einsteinovho vzťahu E = m.c(na druhú). To nedokázal ani samotný Einstein.
    K tomu poznamenávam. -
    Nech vzdelaného čitateľa nemýli formálny matematický výpočet, uvedený vo Feynmanovych prednáškach v statiach, pojednávajúcich o relativistickej hybnosti. Kým sa nevedelo o jave "relativistickej hybnosti" pri vysokých hodnotách pozorovanej rýchlosti - hmotnosť sa v matematických výpočtoch vždy považovala za konštantnú (matematickú konštantu). Po objave relativistických efektov sa odrazu na hmotnosť začalo formálne nazerať ako na premennú (matematickú premennú), lebo iné logické východisko sa vedátorom nečrtalo. Matematické výsledky, našťastie pre nich, korešpondujú s fyzikálnou realitou, ale fyzikálne odôvodnenie tohto poznatku klasickou teóriou stále chýba.
    Kto by sa snažil ľuďom nahovoriť, že poznať Einsteinov vzťah E = m.c(na druhú) stačí, ten sa neklamne stáva šamanom akéhosi vedeckého náboženstva, ktoré nič nevysvetľuje ale žiada vás - veriť!
    Z fyzikálneho hľadiska je "premennosť" hmotnosti reálnych telies holý nezmysel.
    Telesá - ako ukazuje teória kozmodriftu - si svoju "konštantnú" hmotnosť zachovávajú pri každej rýchlosti. To, čo sa mení, je meniaca sa potreba energie pri urýchľovaní telesa na čoraz vyššiu pozorovanú rýchlosť.
    Filozofia (nie filozofi, tápajúci vo fyzikálnej problematike) hovorí to isté: hmotnosť telies je výrazom ich reálnej existencie (zárukou ich pretrvávania v čase); kým kinetická energia je mierou ich pohybu.     Hmotnosť a energia sú dve kvalitatívne rozdielne entity, medzi ktorými existuje kvantitatívna súvislosť, konkrétne E = m.c(na druhú).
    Neslýchané dôsledky Einsteinom zvolených postulátov v špeciálnej teórii relativity "odsunuli" názory filozofov, venujúcich sa filozofii prírodných (a prednostne fyzikálnych) vied "na osemnástu koľaj".
Opatrní členovia výboru pre udeľovanie Nobelovej ceny boli buď tak prezieraví, alebo si jednoducho netrúfli oceniť Einsteina ani za jednu z teórií relativity Nobelovou cenou za fyziku. Zvolili kompromis. - Einsteina vyznamenali Nobelovou cenou s odôvodnením, že ju dostáva za vysvetlenie fotoelektrického efektu a za celoživotné zásluhy o fyziku.
    Fyzikálne predstavy o povahe svetla sa historicky vyvíjali. Newton vo svojej emanačnej teórii uvažoval o korpuskulárnej povahe svetla. Maxwell a jeho súčasníci sa priklonili k predstave vlnovej povahy svetla. Pretože sa (viditeľné) svetlo správa v rôznych situáciách rôzne, a nikto si s tým nevie rady, pragmatickí fyzici začali hovoriť o duálnej povahe svetla (prvý Louis de Broglie, 1924)..
    Vyznavači vlnovej povahy svetla si predstavujú svetelný lúč ako postupné priečne elektromagnetické vlnenie.Vektory elektrickej intenzity E a magnetickej indukcie B sú zároveň kolmé na smer šírenia vlnenia i vzhľadom na seba. Vektorový súčin E×B udáva smer šírenia elektromagnetickej vlny a tiež smer šírenia energie elektromagnetického vlnenia. V harmonickej elektromagnetickej vlne majú vektory E a B rovnakú fázu a frekvenciu. Časové zmeny jedného vektora indukujú časové zmeny druhého vektora.
    Treba upozorňovať na skutočnosť, že sa tu jedná len o "matematický model" svetelného lúča, ktorý nezohľadňuje jeho korpuskulárne vlastnosti?
    Je notoricky známe, ako si mladý Einstein - prívrženec myšlienky o vlnovej povahe svetla - predstavoval, že sa pohybuje zároveň s čelom svetelného lúča. Bol si istý, že nehybný pozorovateľ bude vnímať svetelný lúč ako elektromagnetickú vlnu s uvedenými vlastnosťami. Ale on - pohybujúci sa pozorovateľ - čo by videl? Predpokladal, že z jeho pohľadu by vlna znehybnela a zanikla by tak príčina striedavej indukcie vektorov E a B.
    Aby tento problém odstránil, predpokladal, že aj voči akokoľvek sa pohybujúcemu pozorovateľovi sa svetlo - napriek všetkej logike - bude vždy pohybovať stálou rýchlosťou "c". Ako sa hovorí, z kaluže takto síce vybŕdol, ale hneď sa dostal pod odkvap.
    Popísané znásilnenie logiky "z fyzikálnych dôvodov" Einstein zdôvodnil matematickým "abraka-dabra" - formálnou poučkou o relativistickom skladaní rýchlostí "u" a "v" dvoch pozorovaných pohybov. Problém sa tým fyzikálne nijako nevyriešil, iba sa (zdanlivo) odsunul z centra pozornosti.
    Už koncom základnej školskej dochádzky som v predstihu čítal populárno-náučné knihy, ktoré sa zmieňovali o podivuhodnej rovnosti zotrvačnej a gravitačnej hmotnosti telies. dosť dlho som nechápal, v čom spočíva podivuhodnosť tohto faktu. Myslím si, že som to pochopil až na univerzite.
    Klasickí fyzici si uvedomili, že zotrvačná hmotnosť, figurujúca v Newtonovom zákone sily, principiálne nemusí byť "tá istá" ako gravitačná hmotnosť telies, vystupujúca vo všeobecnom gravitačnom zákone.
    Keď mi to "došlo", povedal som si: páni, tak toto je ozajstná veda!
    A hneď som si, sám pre seba, položil analogickú otázku, či niečo podobné ako vo fyzike nemôže existovať aj v matematike. Nemôže principiálne existovať taký hypotetický reálny druh objektu, pri ktorom by neplatilo "1 + 1 = 2"? Ak platí, že jeden dom a druhý dom sú spolu dva domy, jeden strom a druhý strom sú spolu dva domy, jeden plot a druhý plot sú spolu dva ploty, neexistuje niečo - nazval som si to pojmom "hams" - o čom by platilo, že jeden "hams" a druhý "hams" sú spolu menej (alebo viac) ako dva "hamsy"?
    Hneď som si spomenul na povestný vzťah "c + c = c".
    To sú teda paradoxy! Ale opäť - smola!
    Einstein síce vybicykloval z problému, ktorý preň predstavovalo klasické skladanie rýchlostí pohybov, ale opomenul problém určovania kinetickej energie výsledného pohybu, zloženého z dvoch čiastkových pohybov. Ak by sme aj chceli uvažovať o rýchlosti spôsobom, že je to len abstraktný pojem, energia reprezentuje niečo reálne, čo sa objektívne zachováva (aj napriek zmene svojej formy).
    Keď vystrelíme (aj bokom) z idúceho auta, rýchlosť jazdy sa (vektorovo) spočítava s rýchlosťou letiaceho projektilu. Rovnako sa - vektorovo - spočítava aj kinetická energia týchto čiastkovych pohybov. (Že uvažované pohyby sú relatívne, nie je teraz podstatné.) Pretože kinetická energia je úmerná druhej mocnine rýchlosti, Pytagorova veta je pre skladanie energie pohybov priam stvorená. A hodí sa aj na mnoho iných využití, preto nie div, keď ktosi povedal, že na Pytagorovej vete sa vraj zakladá polovica vedy.
    Klasickí fyzici v tejto súvislosti hovorili o "balistickom princípe". Ja zas, v počiatkoch teórie kozmodriftu, som uvažoval o "princípe energo-akumulácie".
    Relativistické skladanie rýchlostí protirečí balistickému princípu, ale Einstein si z toho zrejme ťažkú hlavu nerobil. Osobne to neviem pochopiť. Veď takým činom, ak to trochu preženiem, akoby bolo možné porovnávať atómový hríb ničivého výbuchu bomby s neškodným tenučkým prúžkom cigaretového dymu.   Energia javu je naozaj len číslo, závislé od subjektívne zvolenej súradnicovej sústavy?(!)
    Údajne najviac na túto Einsteinovu "stratu súdnosti" poukazoval mladý nemecký fyzik Walter Ritz (1878 - 1909), ale jeho protestný hlas rýchlo zanikol v dôsledku jeho predčasnej smrti.

    Pokračovanie.

 

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

Hlavné správy

SVET

Všade sú míny, dávajte pozor, kam šliapete. Oslobodzovanie Mosulu potrvá

Islamský štát nemá veľkú šancu ubrániť svoje najväčšie mesto. Zároveň nemá kam ujsť a civilistov berie ako rukojemníkov.

EKONOMIKA

Rumuni aj Bulhari sú na tom s dôchodkami lepšie ako Slováci

Oveľa lepšie vyhliadky má Česko, Poľsko, Maďarsko, Rumunsko a Bulharsko.

KOMENTÁRE

Dráždenie čínskeho draka

Donald Trump si už stihol pohnevať Peking. Zrejme to nebolo nedorozumenie.


Už ste čítali?