Vede do vienka. IX.

Autor: František Cudziš | 30.12.2019 o 8:25 | Karma článku: 1,02 | Prečítané:  163x

Článok obsahuje analýzu prvých dvoch Newtonovych zákonov pohybu – zákona zotrvačnosti a zákona sily – z pohľadu teórie kozmodriftu. Pozadie oných zákonov nie je plne pochopené, preto sú obidva vlastne len účelne postulované.

      3.5  Nevtonove pohybové zákony

    Situácie Isaaca Newtona a Galilea Galileiho, z hľadiska aktuálnej paradigmy i povahy a významu ich diela, boli v dobách ich pôsobenia viac-menej podobné. Ani jeden z nich presne netušil, čo všetko je pri mechanických pohyboch podstatné. Napriek tomu sa im obom podarilo k riešeniu problematiky pohybu pridať dôležitý príspevok.

    3.5.1  Zákon zotrvačnosti

    Newton, pochopiteľne, mal väčší vedecký nadhľad v oblasti mechaniky ako Galileo, no ešte vždy to nestačilo na rozlúsknutie problému zotrvačnosti pohybu telies „ponechaných na seba”. A tak sa ocitol v podobnej situácii ako neskôr Einstein. Keď chcel pokročiť v riešení mechanických problémov, musel fenomén zotrvačnosti – v konečnom dôsledku – postulovať. Keď sa však hlbšie zamyslíme nad formuláciou aj ostatných dvoch pohybových zákonov, de facto sú tiež len postulované. – Konštatujú konkrétne fakty v priebehu pohybových dejov bez toho, aby Newton ponúkol aspoň náznak nejakého vysvetlenia prečo je to tak a nie inak. Postulovanie je, kvalitatívne, na úrovni konštatovania fenoménu, ktorý nepochybne existuje, ale nepoznáme príčinu jeho existencie.

    Zotrvačnosť telies sa prejavuje rovnomerným priamočiarym pohybom, intuitívne vzťahovaným  na okolie, v ktorom ho pozorujeme. Keby teda Newton poznal pojem (kinetickej) energie, pravdepodobne by sa pokúsil poukázať – okrem nevyhnutných podmienok zotrvačného pohybu - aj na fyzikálnu príčinu zotrvačnosti ako takej.

    Ak totiž na dané teleso nepôsobia žiadne sily, resp. sa ich silové pôsobenie navzájom anuluje, je jedno či sa nachádza v stave (relatívneho) pokoja alebo sa viditeľne pohybuje. Podstatné je, že sa nemení jeho energia.

    Všetky fyzikálne javy, ktoré Newton čiastočne objasnil, „mal pred očami” počas stoviek až tisícov rokov bezpočet ľudí, ale len on jediný dokázal – pomocou nových pojmov – poukázať na vybrané súvislosti. Preto sa dá predpokladať, že, keby bol mal tušenie o fenoméne energie, bol by spájal zotrvačný pohyb telies s podmienkou nemennosti (len) ich kinetickej energie (=„energie formy”). Hoci sa zachováva aj vzhľadom na ich „energiu obsahu”.

    Z hľadiska relativity „energie formy” je jedno, vzhľadom na akú subjektívne zvolenú súradnicovú sústavu zotrvačnosť vnímame. Inými slovami, je prakticky jedno, na akú priestorovú úroveň uvažovaný pohyb vzťahujeme, či na (objektívny) kozmodriftový alebo (relatívny) pozorovateľný priestor. Ak sa totiž nemení žiadna časť „energie formy”, nemení sa ani „energia formy” ako celok, ani „energia obsahu” (ako celok). A to – v praxi – stačí.

    Keďže sa Newton snažil popísať (videný) pohyb, uvedomoval si základné mechanické pojmy ako „dráha pohybu” či (okamžitá, relatívna) „rýchlosť” pohybu (v = ds/dt). Z nich sa dá odvodiť pojem „zrýchlenie” (a = dv/dt) alebo (okamžitá) „hybnosť” telesa (H = m.v), definovaná ako súčin „pokojovej” hmotnosti telesa „m” (napriek tomu, že teleso sa očividne pohybuje) a jeho (okamžitej, relatívnej) rýchlosti „v”.

    K pojmu kinetickej energie sa však už Newton evidentne nedostal. No, aj keby o takej energii vedel, na veci by to vôbec nič nemenilo. Veď ani Einstein – o dvesto rokov neskôr – zrejme chápal mechanizmus silového pôsobenia v podstate rovnako.

    3.5.2  Newtonov zákon sily

    Slovné spojenie Newtonov zákon sily uvádzam preto, aby som druhý Newtonov zákon striktne odlíšil od (fyzikálne presnejšej fyzikálnej formulácie) objektívneho zákona sily.

    Newtonov zákon sily sa zvykne zapisovať v tvare

    F = dH/dt = m.a                    (18)

    Vzťah (18) naznačuje, ako vzniká sila, a tiež – keď už vznikne – ako sila pôsobí.

    Hoci to nie je fyzikálne celkom korektné, využijem v ďalšom výklade (čiastočne) aj pojem hybnosti, aby bol pre čitateľa ľahšie pochopiteľný.

    Je zrejmé, že ak sa mení hybnosť telesa, napríklad jeho nárazom do iného telesa (do prekážky), mení sa aj jeho kinetická energia. Na druhej strane, keď sa mení hybnosť telesa, narušuje sa tým aj jeho (okamžitá) zotrvačnosť a to má za následok vznik sily – v zmysle (18). Povedzme, že zmena hybnosti telesa indukovala vznik sily, ktorá akoby pôsobila z vnútra telesa - v dôsledku jeho (meniacej sa) zotrvačnosti. Platí: dH/dt = F.

    Zotrvačnosť je – dalo by sa povedať - „všeobecný” fenomén, resp. fenomén kvalitatívnej povahy. Produkuje však, z kvantitatívneho hľadiska, rôzne veľké sily, závislé od podmienok interakcie medzi telesom a prekážkou, ktorá mu stojí v ceste (resp. iným telesom, ktoré mu križuje dráhu).

    Na druhej strane, sila - indukovaná zotrvačnosťou – koná nejakú konkrétnu prácu, a to už od okamihu svojho vzniku. Odkiaľ sa berie na to potrebná energia?

    Teória kozmodriftu ponúka jednoduché vysvetlenie. –

    Keď sa mení hybnosť telesa, mení sa predovšetkým jeho (celková) energia, jedine ktorá podmieňuje jeho zotrvačné vlastnosti, a teda aj „parametre” indukovanej zotrvačnej sily. Potom, pochopiteľne, aj indukovaná sila koná prácu - na úkor (celkovej) energie „materského” telesa. Rovnako zrejmé je, že silou konaná práca pôsobí prevažne na prekonávanú prekážku v pohybe, ale môže tiež meniť samotné „materské” teleso (ak sa napríklad nárazom zdeformuje alebo roztriešti).

    Vzhľadom na predpoklad rovnosti „energie formy” a „energie obsahu” ľubovoľného hmotného telesa, sa - pri jeho interakcii s prekážkou – obidve tieto energetické položky menia rovnakým tempom. Z toho vyplýva, že sila - indukovaná „zotrvačným” mechanizmom – má, objektívne, dvojnásobnú veľkosť oproti tomu, čo udáva (18)!

    Inak by nemohol objektívne platiť Newtonov tretí pohybový zákon – zákon akcie a reakcie. 

    Okrem toho, v zmysle (18), ľubovoľná sila „F” udeľuje svojím pôsobením, telesu o hmotnosti „m(0)”, kinetickú energiu W(k) = m(0).v.v/2.

    Klasická mechanika nepozná dôvody, prečo by nebola „pokojová” hmotnosť „m(0)” vždy konštantná – pri každej rýchlosti „v” – a prečo by mala byť horná hranica tejto rýchlosti niečím obmedzená. Relativistická mechanika postuluje maximálnu rýchlosť „v” hodnotou „c” – rýchlosťou šírenia svetla vo vákuu. Ak by to klasická mechanika zohľadnila, znamenalo by to, že teleso, o hmotnosti „m(0)”, by mohlo nadobudnúť maximálnu kinetickú energiu len W(k) = m(0).c.c/2. Einstein však odvodil rovnicu – tzv. rovnicu o ekvivalencii hmotnosti a energie – podľa ktorej teleso, o hmotnosti „m(0)”, môže nadobudnúť maximálnu energiu (nevedno, akého druhu) E = m.c.c! Tento vzťah je dostatočne overený aj experimentálne.

    Čosi tu nesedí.

    Ale toto zdanlivé protirečenie zanikne samo od seba, ak uznáme predpoklad o rovnosti „energie formy” a „energie obsahu” pohybujúceho sa telesa (t.j. de facto každého telesa) za správny. V takom prípade pôsobiaca sila zrýchľuje pohyb telesa, čo možno pozorovať aj vizuálne, a teda zvyšuje jeho „energiu formy”. Že súčasne – v rovnakej miere – zvyšuje aj jeho „energiu obsahu”, to je už mimo dosah našich zmyslov. Absencia možnosti pozorovať tiež tento skrytý proces spôsobuje akoby systematickú chybu vo vnímaní – a najmä v dôslednom chápaní – zákonitostí mechanického pohybu hmotných telies s vnútornou látkovou štruktúrou.

    Dôsledkom onej systematickej chyby je skutočnosť, že pôsobiace sily neustále považujeme za dvakrát menšie (slabšie), ako objektívne sú!

    V bežnej praxi nemáme dôvod brať do úvahy zmeny „energie obsahu” telies, stačí nám len vedieť, že sú rovnako veľké ako zmeny „energie formy”. Súčasne nám v praxi stačí systematicky uvažovať pri riešení úloh na pohyb len polovičnú veľkosť sily - akoby tú, ktorá výlučne mení len „energiu formy” telies. No existujú fyzikálne javy, ktoré bez tohto elementárneho poznatku jednoducho nevysvetlíme. Ako príklad takýchto výnimočných javov uvediem len dva – Einstenovu rovnicu ekvivalencie hmotnosti a energie a mieru ohybu svetelných lúčov v gravitačnom poli veľmi hmotných telies.

    3.6  Vzťah hmotnosti a energie

    Einstein (podobne ako R.P. Feynman) nevedel, čo je vlastne energia. Podľa Feynmana je energia „niečo” (fyzikálnej povahy), majúce tú vlastnosť, že sa v uzavretej fyzikálnej sústave zachováva. A tento poznatok je veľmi užitočný, pretože umožňuje správne vyriešiť mnoho konkrétnych problémov.

    Podľa Einsteina je energia viac-menej integračná konštanta v jeho rovniciach. Úvahy o (doslovnej) ekvivalencii hmoty a energie (t.j., že reálna hmotnosť sa dokáže meniť na abstraktnú energiu, a že tento proces je stopercentne vratný) predstavujú totálne fyzikálne bludy. V skutočnosti Einsteinom odvodený vzťah E = m(0).c.c hovorí niečo úplne iné: „V bežných pozemských podmienkach” je celková energia „E” hmotných telies, s vnútornou látkovou štruktúrou o hmotnosti „m(0)”, rovná m(0).c.c. Inými slovami, na každú hmotnosť „m(0)” je reálne „naviazaná” energia E = m(0).c.c. A to je podstatný (kvalitatívny) rozdiel.

    Podľa teórie kozmodriftu, aj teleso, vnímané na zemskom povrchu v stave relatívneho pokoja, sa objektívne pohybuje rýchlosťou vlastného kozmodriftu ŵ = c. (Podľa relativistickej fyziky je síce tak rýchly pohyb hmotných telies vylúčený, ale tento náhľad netreba brať – z viacerých dobrých dôvodov – vážne.) Z pozície klasickej fyziky, má teda kinetickú energiu (=„energiu formy”) Ŵ(f) = m(0).c.c/2.

    To (zdanlivo, podľa jednotlivých náhľadov) predstavuje množstevný rozdiel energií v pomere 1:2.

    Ako však vieme, podľa teórie kozmodriftu, celkovú energiu oných hmotných telies predstavuje súčet dvoch rovnako veľkých položiek - kinetickej energie ich formy „Ŵ(f)” a energie ich obsahu „Ŵ(o)”.  Potom

    E = m(0).c.c = Ŵ(f) + Ŵ(o) = 2.[ m(0).c.c/2] = m(0).c.c = E           (19)

    Vzťah (19) vyjadruje úplnú zhodu všeobecnej teórie relativity a teórie kozmodriftu - v otázke množstva energie, naviazanej na danú hmotnosť (= množstvo hmoty) - a to napriek tomu, že tieto dve teórie vychádzajú z úplne odlišných predpokladov. (Môžem predoslať, že to nie je jediný prípad zhody medzi nimi. Všetky zásadné výsledky teórie relativity, ktoré sa potvrdili, vie racionálne zdôvodniť aj teória kozmodriftu – vychádzajúca z diametrálne odlišných predstáv o fyzikálnom usporiadaní objektívnej reality. (Okrem toho vie racionálne vysvetliť aj iné pozorované javy, ktorých „akademické”, resp. „oficiálne” vysvetlenie je absurdné, prináša originálne teoretické poznatky a poukazuje na nezmyselnosť mnohých momentov v relativistických fyzikálnych koncepciách.)

    3.7  Miera ohybu svetelných lúčov v gravitačnom poli veľmi hmotných telies

    Einstein predpovedal ohyb svetelných lúčov v gravitačnom poli veľmi hmotných telies, povedzme aspoň tak hmotných ako naše Slnko, a vypočítal tiež uhol, o ktorý svetelné lúče – pohybujúce sa v tesnej blízkosti Slnka - zmenia smer (o cca 1,75”).

    Citujem: »Prvá predstava o možnosti ovplyvňovať svetlo gravitáciou veľmi hmotných hviezd pochádza od Johna Michela (1724 - 1793). Po prijatí Newtonovej korpuskulárnej teórie svetla usúdil, že gravitácia hviezd môže byť tak silná, že jednotlivé častice svetla sa od hviezdy nedokážu odpútať a preto je hviezda vizuálne tmavá (dnes: čierna diera). V prípade Slnka ukázal, že ak by bolo 500x hmotnejšie, stala by sa z neho takáto „temná hviezda”. Na tieto predstavy nadviazal začiatkom 19. storočia Johann Georg von Soldner (1776 – 1833). V publikáci z r. 1804 vypočítal, že hviezda veľkosti a hmotnosti Slnka odkláňa svetelné lúče (vtedy ešte považované za veľmi málo hmotné častice) prechádzajúce tesne popri okraji Slnka o uhol 0,84”.

    Stále častejším príklonom odbornej verejnosti k vlnovej teórii svetla však tieto predstavy upadali do zabudnutia a odborníci sa začali znova o ne zaujímať až v súvislosti s dielom Alberta Einsteina o špeciálnej (1905) a všeobecnej teórii relativity (1915). Už v r. 1911 publikoval Einstein hodnotu pre ohyb svetla v gravitačnom poli Slnka, vychádzajúcu z dilatácie času v intenzívnom slnečnom gravitačnom poli. Hodnota vyšla presne (!) dvakrát vyššia ako Soldnerovi. Bol dokonca obviňovaný z plagiátorstva Soldnerovej práce. Všeobecná teória relativity však potvrdila správnosť Einsteinovho ponímania tohto problému.« Koniec citovania. [8]

    Soldner, pri svojom výpočte ohybu svetla v gravitačnom poli Slnka, pochopiteľne, vychádzal z Newtonovho všeobecného gravitačného zákona, ktorý možno chápať ako nedieľnu súčasť klasickej („nebeskej”) mechaniky. A je do očí bijúce, že pomer hodnôt ohybu svetla podľa výpočtu klasickej a podľa výpočtu relativistickej mechaniky je práve 1:2.

    Aká môže byť príčina tohto faktu?

    Einstein určite uznával zákon sily, ale s tým rozdielom, že kým Newton považoval hmotnosť konkrétnych telies za konštantnú, Einstein už zohľadňoval relativistické správanie hmoty. Newton pracoval s predstavou „absolútneho času”, ktorý plynie – s matematickou presnosťou – rovnomerne. Einstein „relativistický čas” naproti tomu podliehal fenoménu „časovej dilatácie”.

    Z hľadiska silového pôsobenia, ekvivalentom dilatácie času môže byť „mixľovanie” s veľkosťou pôsobiacej sily. Takže, zodpovedným za dvojnásobne veľký ohyb svetla v gravitačnom poli Slnka, oproti predpokladom klasickej fyziky, môže byť práve ono „mixľovanie” – a je jedno, s čím: či s veľkosťou pôsobiacej sily alebo s časovým intervalom silového pôsobenia.

    Teória kozmodriftu, na základe koncepcie „energie formy” a „energie obsahu”, ponúka iné vysvetlenie. –

    Newton, nemajúc potrebný nadhľad nad problematikou, ako som už bol napísal, zohľadňoval vo svojich zákonoch len to, čo bolo - v súvislosti s pohybom telies – evidentné „z vonkajšieho pohľadu”. Napríklad aj fenomén zotrvačnosti telies sa prejavuje v podobe ich inerciálneho pohybu, pozorovaného vzhľadom na okolie. V dôsledku vonkajšieho odporu prekážky v dráhe, resp. pôsobením inej „vonkajšej” sily na inerciálne sa pohybujúce hmotné teleso sa indukuje zotrvačná sila, pôsobiaca akoby z jeho vnútra. V skutočnosti o mechanizme vzniku zotrvačnej sily nevie žiaden fyzik dodnes nič určité. Jasné je len to, že účinky pôsobiacej zotrvačnej sily pozorujeme „zvonka” – z priestoru mimo ovplyvňovaného telesa.   

    Newton vedel rozlišovať rýchlosti (pomalšie pohyby od rýchlejších), rovnako vedel rozlišovať zmeny v rýchlosti (menšie zrýchlenia od väčších). Nemal však dôvod uvažovať o energii pohybu – či už vcelku alebo podľa jej jednotlivých charakteristických zložiek. Netušil o „energii formy” a „energii obsahu”, ani o ich vzájomnom vzťahu. Netušili to ani všetci jeho nasledovníci, vrátane Einsteina (ak ho možno považovať za Newtonovho nasledovníka). Tí všetci sa potom – napísal som – zákonite dopúšťali tej systematickej chyby, že sa zaujímali len o viditeľné prejavy pôsobenia sily na pohybe telies, a tie spôsobuje práve len polovica pôsobiacej sily.    

    Avšak v prípade hmotných objektov, ktoré sú tak malé, že nemajú vnútornú štruktúru (resp. tá štruktúra je tak jednoduchá, že nevieme postrehnúť žiaden jej fyzikálny prejav), efekt onej systematickej chyby vo vnímaní veľkosti sily odpadá. Pôsobiaca sila vtedy mení len „energiu formy” pohybujúceho sa objektu, pretože taký objekt „energiu obsahu” - z uvedených dôvodov - nemá. Potom je efekt jej pôsobenia – dvojnásobný. Aj v prípade gravitačnej sily - pôsobiacej na svetelné lúče.

    Svetlo sa dodnes uznáva za fyzikálny jav duálnej povahy. V niektorých situáciách sa správa ako usmernený prúd hmotných korpuskúl . Ak na ne pôsobí dvakrát väčšia gravitačná sila – lebo intenzita gravitačného poľa Slnka je zrejme v skutočnosti dvakrát väčšia – výsledkom je, že ohyb svetelných lúčov je dvojnásobný oproti klasickému výpočtu. T.j. – je zhodný s predpoveďou všeobecnej teórie relativity, ale tiež s predstavami teórie kozmodriftu. 

 

    Pokračovanie.

 

    Pramene:

 

[8] RNDr. M. Znášik: Sté výročie prvého experimentálneho dôkazu všeobecnej teórie relativity (2019)

http://www.astrokysuce.sk/index.php?option=com_content&view=article&id=459&catid=8&Itemid=104

 

 

            Do pozornosti stálym čitateľom mojich článkov:

 

            Vážení priatelia, v poslednej dobe dostávam do svoje e-mailovej schránky cufr@centrum.sk od facebooku zoznamy mien ľudí, ktorí by azda chceli so mnou komunikovať cez facebook. Za všetky ponuky na tento kontakt vám srdečne ďakujem, no (predbežne) zo - subjektívnych dôvodov - nechcem pobývať na facebooku, aj keď ponúka možnosť chatu. Preto každého, kto má záujem o nejaké doplňujúce informácie k mojim myšlienkam, alebo dokonca záujem o nejakú (aj jednorázovú) formu spolupráce so mnou, nateraz odkazujem na uvedený e-mailový kontakt. Dúfam, že vás to neurazí ani neodradí od vašich zámerov v súvislosti so mnou. Ďakujem vám za porozumenie.

 

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

Hlavné správy

Polícia zatiaľ obvinenie Trnku nezrušila, prípad študuje Čižnár

Dozorujúci prokurátor spochybnil dôvod na stíhanie bývalého šéfa prokuratúry.

Dobré ráno

Dobré ráno: Video z Kočnerovej jachty je len začiatok

V Kočnerovej knižnici sa ešte skrývajú ďalšie fotky či videá.

Bödörova výpoveď nesedí s Threemou

Haščák riešil s Kočnerom aj siskára Forischa.


Už ste čítali?