Login lub e-mail Hasło   

O masie grawitacyjnej inaczej.

To drugi odcinek źródłowego serialu poświeconego grawitacji. W pierwszym uzasadniłem potrzebę rozważenia możliwości istnienia dualności: "Czy istnieje grawitacja dualna?"
Wyświetlenia: 926 Zamieszczono 19/02/2013

W poprzednim artykule dałem upust zastanowieniom dotyczącym ewentualnej dualności grawitacji. Miałem jakieś powody, by tej ewentualności nie wykluczyć. Dziś tę dualność wyklucza się przy założeniu a priori, że grawitacja, to wyłącznie przyciąganie. Z tego apriorycznego założenia wychodzi się przy rozpatrywaniu grawitacji na bazie ogólnej teorii względności. To, że w ramach tej teorii rozważa się też ciśnienie, które może być także ujemne, sprawiając tym wrażenie odpychania, nie jest tu istotne, tym bardziej, że dotyczy to raczej obowiązujacego modelu Wszechświata, a nie skromnego oddziaływania dwóch ciał. Nie o takie odpychanie mi chodzi. Chodzi o odpychanie będące grawitacją w samej jej istocie (tak, jak przyciąganie). Najlepiej (ideowo) i najłatwiej (to też się liczy) jest opisać układ dwóch ciał. Jeśli grawitacja ma charakter dualny, rzecz ujawni się właśnie w takim najprostszym układzie w sposób jednoznaczny. W układach bardziej złożonych efekty takie, czy inne, mogą być rezultatem chaosu, a przez to nie stanowić bezpośredniego argumentu na dualność grawitacji. Mnie interesują zagadnienia podstawowe.   Dobrze, a gdzie to odpychanie ma zachodzić? Oczywiście nie w skali naszej bezpośredniej percepcji.

   Zanim jednak dotkniemy tego meritum, przypomnijmy sobie o równoważności masy i energii. To ważny element naszych dalszych rozważań. Jednakże, różnie się tę równoważność interpretuje. Nie ulega wątpliwości, że każda forma energii równoważna jest masie, co wyraża słynny wzór E = mc^2, a "masa, to oczywiście pole grawitacyjne". Ale masa tak rozumiana, to nie jakieś nowe ciało. Jeśli energia układu wzrasta, to wzrasta także jego masa, zgodnie ze wzorem Einsteina. Masa układu. Nauczyciele fizyki czasami mówią, że ciało podniesione do góry ma (dzięki zainwestowaniu w to energii) większą masę. W żadnym wypadku. W związku z zachowniem energii musiałaby maleć wtedy masa Kuli Ziemskiej, co jest absurdem.             Mimo wszystko masa wzrasta. Jaka? Wzrasta masa układu Ziemia-ciało, w związku ze wzrostem grawitacyjnej energii potencjalnej układu. Wzrasta jednak tylko masa grawitacyjna, gdyż łączna masa-energia układu nie uległa zmianie, jeśli zmiana wzajemnej odleglości nastąpiła kosztem sił wewnętrznych. A to ma miejsce, gdy na przykład podrzucamy ciało do góry. Co to takiego masa grawitacyjna?  Do tego wątku niebawem wrócimy. 

   A teraz, jakby z innej beczki, zastanówmy się. Tak z głupia frant. Gdyby grawitacja była wyłącznie przyciąganiem, to wszystko by znikło, wciągnięte do jakiejś odchłannej czeluści bez wyjścia i bez szans na ratunek. [Za to, dzięki fantazji uczonych (np. Michio Kaku) przeszlibyśmy przez dziurkę od klucza (Z doświadczenia wiemy, że diablo czarną – tamtędy czmychają czasami niektóre diabły.) do wszechświata równoległego.] Ciśnienie nawet najbardziej ujemne, jako rzecz wtórna, na niewiele by się zdało, co najwyżej opóźniłoby tę zapaść. To jak to się stało, że w ogóle istniejemy? Co, nie zdążylismy się jeszcze zapaść? Chyba byśmy wcale nie zaistnieli. Coś musiało pchnąć na zewnątrz całą tę Wszystkość. Skąd? Z NIKĄD? Dzięki energii próżni? Dzięki ujemnemu ciśnieniu pola inflatonowego, wymyślonego okazjonalnie na potrzeby wymyślonej przez A. Gutha inflacji? Ale to już nie OTW. To inny rewir badań – kwantowa teoria pola, a nawet teoria GUT (...). Tam deterministyczna grawitacja, a tu nieoznaczoności i prawdopodobieństwa mechaniki kwantowej. Ni przypiął... Wszystko to nie sprzyja wrażeniu, że wszystko jest OK w 100%. – Chyba, że ten powszechny kolaps zostałby zastopowany przez inne oddziaływania. – Ale przecież zwróciłem (w poprzednim artykule) uwagę na to, że grawitacja ma sporo powodów by być oddziaływaniem podstawowym i pierwotnym, że gdzieś tam głęboko, daleko poniżej skali atomu i cząstek, właśnie grawitacja jest bardzo silna, a w dodatku dla innych oddziaływań jakoś nie ma tam miejsca, wprost nie mają one tam nawet racji bytu. Wszystko kończy się gdzieś bardzo wysoko w skali kwarków i gluonów. Na nich w gruncie rzeczy kończy się teoria standardowa cząstek mikroświata. "Zatem tam głęboko panuje wyłącznie grawitacja. Wolna droga. Mamy zapaść bez przeszkód ku osobliwości, albo osobliwemu tunelowi wiodącemu ku innym wszechświatom". – To jak zaistnieliśmy? Istnieliśmy zawsze? I nie zapadliśmy się? Jakaś naturalna przeszkoda?...

   Już te, zdawałoby się naiwne zastanowienia skłaniać mogą do niewykluczania opcji istnienia dualności grawitacji, czyli istnienia także odpychania grawitacyjnego. To jednak pociąga za sobą konieczność podjęcia decyzji konceptualnych dosyć dramatycznych, jak na gust naukowego status quo.

   Masa grawitacyjna. Zacznijmy (poza tym, co już zdążyłem wypaplać) od rzeczy zdawałoby się błahej i mało istotnej. Jak wiemy, źródłem pola grawitacyjnego jest każde ciało, przy czym natężenie tego pola jednoznacznie określone jest przez masę tego ciała. Ciało bardziej masywne przyciąga silniej. W poprzednim artykule zwróciłem uwagę na to, że masa określa też wielkość przyśpieszenia, z jakim porusza się dane ciało pod działaniem określonej siły. Zwróciłem też uwagę na to, że przyśpieszenie nie zależy od rodzaju sił, a jedynie od masy. Stąd definicja masy jako miary bezwładności ciała. W tym kontekście zapostulowanie równości masy grawitacyjnej i bezwładnej było naturalnym, kolejnym krokiem przemyśleń. Dokonał tego Albert Einstein. Na bazie tej stworzył on ogólną teorię względności. Do dziś masa grawitacyjna ciała, to masa figurująca we wzorze (nie Einsteina, lecz) Newtona, wyrażajacym prawo powszechnego ciążenia. To masa konkretnego, jednego (ewentualnie spośród dwóch) ciała, nie mająca wiele wspólnego z tym, czy aktualnie uczestniczy ono w oddziaływaniu grawitacyjnym, czy nie. Mowa właściwie o masie bezwładnej. Już to powinno wzbudzać zastanowienie.      

   Dziś traktujemy grawitację jako efekt zakrzywienia przestrzeni będącej bytem autonomicznym, tracąc tym całkowicie z pola widzenia, ugruntowaną jako prawda poznawcza tezę, wprost świadomość, że oddziaływanie, to sprawa dwóch ciał, to sprawa wzajemności, która przecież stanowi sens oddziaływania. A jednak dziś, zakrzywiona przestrzeń bez sił w tradycyjnym sensie, to niezbity fakt, nawet ontologiczny (a nie byt określający procedurę badań).

   Grawitacja jest oddziaływaniem. Oddziaływanie, to zjawisko podstawowe, w którym uczestniczą dwa i tylko dwa ciała. W zbiorze trzech ciał mamy już trzy oddziaływania niezależne od siebie (fizycy nazywają tę niezależność zasadą superpozycji): AB, AC, BC; jeśli układ stanowią 4 ciała, to mamy już 6 niezależnych oddziaływań, a jeśli układ tworzy 5 ciał, to mamy już 10 oddziaływań. [W identyczny formalnie sposób opisać można ruch względny.] Łatwo to sprawdzić rozpisując kombinacje par spośród pięciu elementów. Ogólnie otrzymujemy wzór: n(n - 1)/2. O sile samotnej nie można mówić. Oddziaływanie jest wzajemne, a ciała w nim uczestniczące są sobie absolutnie równoważne. Z tego właśnie powodu we wzorze Newtona, przedstawiajacym prawo powszechnego ciążenia, występuje iloczyn mas. Każda teoria pretendująca do opisu uogólniającego, a nie uwzględniająca tego faktu lub nie uznająca go za rzecz podstawową, jest niepełna.

   Zatem, jeśli chcemy określić masę grawitacyjną określonego ciała abstrachując od istnienia tego drugiego ciała (z którym oddziaływuje), popełniamy rodzaj niekonsekwencji już w świetle powyższych rozważań. Zdefiniujmy więc masę grawitacyjną jako masę układu ciał, w najprostszym przypadku układu dwóch ciał oddziaływujących ze sobą. By się nie rozpraszać – nas interesuje wyłącznie grawitacja. [Większa liczba ciał, ideowo nie wnosi już nic nowego, a bardzo komplikuje obliczenia. Pozostańmy więc przy dwóch i przy grawitacji.] Ta definicja masy grawitacyjnej, zdawałoby się niewiele znacząca, implikuje wprost rewolucyjną zmianę w sposobie widzenia grawitacji. Czy nawrót do Newtona? Jeśli tak, to wzbogacony o to, czego Newton nie mógł wiedzieć (a my już wiemy, dzięki Einsteinowi).

Podobne artykuły


11
komentarze: 172 | wyświetlenia: 313
10
komentarze: 2 | wyświetlenia: 982
10
komentarze: 14 | wyświetlenia: 1465
6
komentarze: 48 | wyświetlenia: 510
6
komentarze: 55 | wyświetlenia: 2015
5
komentarze: 62 | wyświetlenia: 880
124
komentarze: 52 | wyświetlenia: 141621
118
komentarze: 23 | wyświetlenia: 238752
91
komentarze: 20 | wyświetlenia: 110447
90
komentarze: 29 | wyświetlenia: 122016
 
Autor
Artykuł

Powiązane tematy





No to fascynująca obserwacja ... przyznam, że również mnie "prześladuje". Wzajemność oddziaływania, implikująca niezbędność istnienia przynajmniej dwóch ciał, żeby w ogóle występowała. Również widoczna w innych zjawiskach przyrodniczych jak np. w systemie oddziaływań interpersonalnych ...

Ale wracając do mas ... to co nazywamy ich iloczynem, określam mianem jednoczesności - w odróżnieniu o

...  wyświetl więcej

A mnie się zdaje, że dualność grawitacji można sobie wyobrazić jako przyciągające oddziaływanie dwóch ciał materialnych i odpychające działanie materii i antymaterii. Ale to takie moje wyobrażenia. Nie wiem czy nie popełniam jakiegoś błędu logicznego. Nie jestem zbyt biegły w analizowaniu poruszanych tu zagadnień, chociaż lubię czytać w wolnych chwilach podobne artykuły.



Dodaj swoją opinię
W trosce o jakość komentarzy wymagamy od użytkowników, aby zalogowali się przed dodaniem komentarza. Jeżeli nie posiadasz jeszcze swojego konta, zarejestruj się. To tylko chwila, a uzyskasz dostęp do dodatkowych możliwości!
 

© 2005-2018 grupa EIOBA. Wrocław, Polska