Kluczem do zrozumienia jest wiedza => Fizyka => Wątek zaczęty przez: Michał-Anioł Grudzień 06, 2009, 12:15:33



Tytuł: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 06, 2009, 12:15:33
Ogólna teoria względności na równi z materią traktuje geometrię. Naturalne jest więc pytanie: czy mogą być one przeistoczone jedno w drugie?

Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina

ABHAY ASHTEKAR, JERZY LEWANDOWSKI

Powstanie ogólnej teorii względności Alberta Einsteina jest powszechnie uznawane za intelektualny triumf nauki dwudziestego wieku. Teorię tę cechuje "niezwykłość proporcji" Francisa Bacona charakterystyczna dla najbardziej wysublimowanych dzieł stworzonych przez człowieka. Jest piękna i doskonała pod względem matematycznym.

Weryfikowana doświadczalnie od chwili swego pojawienia się przetrwała zwycięsko wiele najsurowszych testów. W teorii tej Einstein splótł pole grawitacyjne, przestrzeń i czas w jedną strukturę zwaną czasoprzestrzenią. Siły grawitacyjne są wyróżnione spośród wszystkich oddziaływań i interpretowane jako objaw zakrzywienia czasoprzestrzeni.

Materia za pośrednictwem swojej masy ugina czasoprzestrzeń, a ta z kolei poprzez swoją krzywiznę mówi materii, jak się poruszać.

Albert Einstein (1879 -1955) - jeden z najwybitniejszych fizyków w historii nauki. Po opublikowaniu pierwszych istotnych prac naukowych (m.in. o cząsteczkowej teorii światła) został profesorem na uniwersytetach w Zurychu, Pradze i Berlinie. Po dojściu Hitlera do władzy został zmuszony do emigracji i rozpoczął pracę w amerykańskim Institute od Advanced Study. Oprócz najważniejszych swoich prac - sformułowania szczególnej i ogólnej teorii względności - zajmował się również teorią pola elektromagnetycznego oraz podstawowymi zagadnieniami teoretycznymi związanymi z naturą światła, za co w 1921 roku otrzymał Nagrodę Nobla. Brał również udział w amerykańskim programie Manhattan Project, mającym na celu uzyskanie broni jądrowej podczas drugiej wojny światowej.

Wnioski z teorii Einsteina

To dogłębne zrozumienie istoty grawitacji doprowadziło do zaskakujących wniosków. Einstein przewidział wpływ grawitacji na szybkość upływu czasu: wzory ogólnej teorii względności są każdego dnia wykorzystywane przez system nawigacji GPS. Innym wnioskiem jest istnienie grawitacyjnych fal - zmarszczek czasoprzestrzennej geometrii podróżujących przez wszechświat z prędkością światła. Zostało ono pośrednio potwierdzone przez analizę orbit podwójnych gwiazd neutronowych odkrytych przez Russella Hulse'a, Josepha Taylora i Aleksandra Wolszczana.

Według ogólnej teorii względności wszechświat powstał w wyniku Wielkiego Wybuchu (Big Bang) około 15 miliardów lat temu. Dokładne pomiary kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła pozwalają obserwować pozostałości tej "eksplozji". Teoria względności przewiduje wreszcie istnienie czarnych dziur, które, jak obecnie zakładamy, tkwią w centrach większości galaktyk, często służąc jako potężne silniki napędzające szereg zjawisk energetycznych obserwowanych we wszechświecie.

Dyskrecja czy precyzja

Mimo niebywałych sukcesów, jakie odnosi ogólna teoria względności, fizycy są zgodni, że na podstawowym poziomie jest ona dalej niekompletna. Całkowicie pomija bowiem kwantową fizykę, która dominuje wszystkie atomowe i subatomowe zjawiska. Świat ogólnej teorii względności jest klasyczny, naznaczony ciągłością, geometryczną precyzją i pełną przewidywalnością, podczas gdy świat kwantowy jest dyskretny, probabilistyczny, pełen nieoznaczoności. Ponieważ materia zaginająca czasoprzestrzeń niezaprzeczalnie wykazuje kwantowe własności, konsystencja teorii wymaga tego samego zachowania od krzywizny czasoprzestrzeni. Płynie stąd sugestia, że kontinuum czasoprzestrzeni jest jedynie przybliżeniem rzeczywistości.

Kawałek gazety znajdujący się w tej chwili przed czytelnikiem dla ludzkiego oka wydaje się ciągły, bez dziur czy przerw. Wiemy jednak, że gdy obejrzymy go pod mikroskopem elektronowym, ukaże się nam jego dyskretna struktura atomowa.

Złamane przybliżenie

Analogiczna sytuacja ma przypuszczalnie miejsce w przypadku samej czasoprzestrzeni. Jeśli tak jest, to czym są te elementarne cegiełki - atomy - czasoprzestrzeni? Jakie mają własności? Jak scalić geometryczny świat Einsteina z fizyką kwantową, nie pozbawiając go jego istoty? Są to niezwykle trudne pytania.

Już Einstein sugerował, że obraz kontinuum jest przybliżony. Jednak przybliżenie to załamie się dopiero w najmniejszej ze skal długości - 10-33 cm - zwanej długością Plancka. Jest to około dwudziestu rzędów wielkości mniej niż promień protonu oraz siedemnaście rzędów mniej niż błąd, z jakim potrafimy oszacować doświadczalnie promień elektronu. Obecnie brak jest możliwości przeprowadzenia bezpośredniego pomiaru tych efektów.

Nowy język

W ciągu ostatniej dekady dokonano znaczącego postępu w rozwoju prac teoretycznych. Prace te pierwotnie rozpoczęte w Syracuse University oraz w Penn State University w USA są obecnie kontynuowane przez kilkanaście ośrodków naukowych rozsianych po całym świecie.

Jednym z nich jest Uniwersytet Warszawski. Dzięki systematycznemu wysiłkowi wyłoniła się kwantowa teoria geometrii, oferująca język służący do sformułowania poszukiwanego uogólnienia teorii Einsteina.

Szczególna teoria względności - sformułowana przez Einsteina w 1905 roku i opublikowana w pracy "O elektrodynamice ciał w ruchu". Połączyła dwa uprzednio niezależne pojęcia - przestrzeń i czas, wprowadzając pojęcie czasoprzestrzeni. Zgodnie z teorią prędkość, z jaką porusza się ciało, nie może być większa niż prędkość światła. Konsekwencją teorii jest słynny wzór E=mc2, wiążący całkowitą energię ciała E z jego masą m i prędkością ciała w próżni c.

Ogólna teoria względności - tłumacząca zjawiska grawitacyjne własnościami geometrycznymi zakrzywionej czasoprzestrzeni, sformułowana przez Einsteina w 1916 roku. W myśl tej teorii promień światła porusza się od punktu do punktu wzdłuż najkrótszej drogi, jednak ze względu na własności czasoprzestrzeni nie jest to prosta, lecz krzywa związana z "zanurzoną" w czasoprzestrzeni masą. Teoria ta przewiduje istnienie fal grawitacyjnych i czarnych dziur. Została potwierdzona eksperymentalnie przez obserwacje astronomiczne - m.in. zjawisko soczewkowania grawitacyjnego.

Czasoprzestrzeń - przestrzeń czterowymiarowa, w której obok "normalnych" trzech wymiarów przestrzeni występuje również czwarty - czas.

Fizyka kwantowa - dział fizyki opisujący zjawiska mikroświata - cząsteczki, atomy, cząstki elementarne. Opisywane tu zjawiska nie podlegają bezpośredniej percepcji człowieka

Teoria Wielkiego Wybuchu (Big Bang) - teoria, według której ewolucja wszechświata rozpoczęła się od Wielkiego Wybuchu w osobliwym punkcie czasoprzestrzeni. Wybuch oznacza początek przestrzeni, materii i czasu. Potwierdzeniem tej teorii jest m.in. zjawisko ciągłego rozszerzania się wszechświata oraz istnienie jednorodnego mikrofalowego promieniowania tła (tzw. reliktowego).

Czarna dziura - obiekt astronomiczny - gwiazda o tak ogromnej masie i gęstości, że z jej pola grawitacyjnego nie może uciec nawet światło. Czarna dziura jest zatem niewidoczna. Można ją jednak zaobserwować dzięki zjawiskom zachodzącym w otaczającym ją polu grawitacyjnym.
Tkanina wszechświata

Język ten operuje pojęciem "kwantowych wzbudzeń geometrii". Są one jednowymiarowe, przypominają polimer. Związek z trójwymiarową przestrzenią, do której jesteśmy przyzwyczajeni, można zilustrować na przykładzie kawałka tkaniny. Dla celów praktycznych reprezentuje on dwuwymiarowe kontinuum, choć w rzeczywistości jest utkany z jednowymiarowych nitek. To samo jest prawdą dla "tkaniny", z której stworzona jest czasoprzestrzeń. Rejon wszechświata, który zamieszkujemy, jest niezwykle ciasno utkany z kwantowych nitek geometrii i jedynie dlatego postrzegamy czasoprzestrzeń jako kontinuum. Przecinając dowolną (dwuwymiarową) powierzchnię, każda niteczka, czyli "polimerowe wzbudzenie", obdarza ją malutkim, plankowskim kwantem pola powierzchni wynoszącym około 10-66 cm kw.

Pole 100 cm kw. jest rezultatem 1068 takich przecięć. Liczba ta jest ogromna, przecięcia są rozmieszczone bardzo blisko siebie i pojawia się iluzja kontinuum. Matematyka kwantowej geometrii przewiduje, że długości, pola i objętości są skwantowane w bardzo swoisty sposób i umożliwia obliczenie ich "widm", tzn. dozwolonych, dyskretnych wartości. Wyniki te zostały wykorzystane do rozwiązania pewnych od dawna znanych zagadek teorii grawitacji. Zilustrujemy to poniżej na dwóch przykładach.

Dokąd można śledzić ewolucje

Pierwszy dotyczy Wielkiego Wybuchu. Ogólna teoria względności przewiduje, że zarówno pole grawitacyjne, jak i gęstość materii stają się wówczas nieskończone; wykracza to poza zakres stosowalności fizyki. Jednak od dawna panowało przekonanie, że rezultat ten jest niefizyczny, podczas Wielkiego Wybuchu musiały bowiem silnie ingerować efekty kwantowe.

Geometria kwantowa spełnia to oczekiwanie. Według niej czasoprzestrzeń rzeczywiście nie istnieje, gdy cofniemy się do chwili zanim wszechświat osiągnął promień 10-29 cm, lecz fizyka obowiązuje dalej. Wielki Wybuch ma ciągle miejsce, jest opisany dobrze określonymi "kwantowymi wzbudzeniami geometrii". Gęstość materii jest wówczas ogromna, jednak nie nieskończona. Możemy rozważać różne warunki początkowe w tym momencie i analizować ich wpływ na formowanie się wczesnego wszechświata. Co więcej, to brzmi jak fantastyka, ale można nawet śledzić ewolucje kwantowej geometrii wszechświata wstecz, do czasów poprzedzających Wielki Wybuch!

Nowa alchemia

Drugi przykład związany jest z teorią czarnych dziur. Na początku zeszłego stulecia dowiedzieliśmy się ze szczególnej teorii względności, że materia i energia są tym samym. Masa spoczynkowa cząstki może zamienić się w energię promieniowania i odwrotnie. Ogólna teoria względności na równi z materią traktuje geometrię.

Naturalne jest więc pytanie: czy mogą być one przeistoczone jedno w drugie? W 1974 roku Stephen Hawking wykazał, że czarna dziura emituje kwantowe promieniowanie zmniejszając jednocześnie swoje pole powierzchni. Jest to mocna przesłanka za tym, że pole powierzchni horyzontu czarnej dziury może być zamienione w materię. Obliczenia Hawkinga zostały przeprowadzone dla klasycznej czasoprzestrzeni (w której nie występowały "kwanty" geometrii) zgodnej z ogólną teorią względności.

Jedynie materia była kwantowa. Stosując geometrię kwantową, możemy ponownie zanalizować ten proces. Kwantami pola powierzchni horyzontu są przecięcia z nitkami polimerowych wzbudzeń geometrii. Proces Hawkinga polega na zamianie kwantów pola powierzchni na kwanty materii. W ten sposób Einsteinowska wizja fizycznej natury geometrii realizuje się na poziomie teorii kwantowej. Takie przeistoczenie geometrii w materię to właśnie "Einsteinowska alchemia".

Dr Abhay Ashtekar jest profesorem Katedry Eberly'a na Pennsylvania State University i dyrektorem Center for Gravitational Physics and Geometry, zajmuje się grawitacją i kwantową geometrią. Dr hab. Jerzy Lewandowski jest profesorem nadzwyczajnym na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego w Zakładzie Teorii Względności i Grawitacji Instytutu Fizyki Teoretycznej, zajmuje się klasyczną i kwantową teorią grawitacji.


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 17, 2009, 21:22:16
Czas i przestrzeń pod mikroskopem


Naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) niedawno opracowali nowe techniki obrazowania, które teraz pozwoliły im na wykonanie zdjęć pół elektrycznych tworzących się wskutek interakcji elektronów i fotonów. Mogli też śledzić zmiany zachodzące w strukturach w skali atomowej.

Czterowymiarowa mikroskopia (4D) wykorzystuje pojedynczy elektron, który do tradycyjnej mikroskopii elektronowej wprowadza wymiar czasu, dzięki czemu możliwe jest śledzenie zmian w skali atomowej.

Podczas testów naukowcy byli w stanie skupiać strumień elektronów na wybranym przez siebie obszarze obserwowanego obiektu.

W tradycyjnej mikroskopii strumień elektronów uderza w obiekt, elektrony odbijają się od atomów obiektu, trafiają do detektora, dzięki któremu uzyskujemy obraz. Jeśli jednak atomy obiektu się poruszają, obraz jest zamazany, przez co części detali nie można dostrzec.

Uczeni z Caltechu wykorzystali impulsy elektronów w miejsce stałego ich strumienia. Najpierw testowa próbka, w tym wypadku był to kawałek krystalicznego krzemu, jest podgrzewana za pomocą krótkiego impulsu lasera. Następnie trafia w nią femtosekundowy impuls elektronów. Dzięki temu, że trwa on niewiarygodnie krótko, atomy w próbce nie zdążą przemieścić się na zbyt dużą odległość, dzięki czemu uzyskujemy ostry obraz. Odpowiednio dobierając czas pomiędzy kolejnymi podgrzaniami próbki a bombardowaniem jej elektronami, naukowcy mogą wykonać całą serię "fotografii", którą następnie składają w "film". Technikę tą opracował wybitny naukowiec Ahmed Zewail, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii.

Brał on też udział, wraz z Brettem Barwickiem i Davidem Flanniganem, w stworzeniu techniki nazwanej indukowaną przez fotony mikroskopią elektronową bliskiego pola (PINEM). Korzysta ona z faktu, że w nanostrukturach fotony generują zanikające pole elektryczne, które może być źródłem energii dla elektronów. Uczeni wykorzystali ten fakt do oświetlania niektórych materiałów impulsem lasera, co powodowało, że materiały te zaczynały "świecić". Rozbłysk trwał bardo krótko, od dziesiątek do setek femtosekund, wystarczająco jednak długo, by udało się go zarejestrować.

Podczas swoich eksperymentów uczeni oświetlali impulsami lasera węglowe nanorurki i srebrne nanokable. Natychmiast po impulsie laserowym w kierunku próbek wysyłano elektrony, które "żywiły" się energią generowanych przez fotony pól elektrycznych. Ilość energii pobieranej przez elektrony była proporcjonalna do długości fali światła laserowego. Technika ta pozwala na obrazowanie zanikających pól elektrycznych dzięki badaniom zmian w poziomie energii poszczególnych elektronów.

Jak zauważyli twórcy nowej techniki, otwiera ona nowe możliwości przed specjalistami zajmującymi się plazmoniką, fotoniką i dyscyplinami pokrewnymi. To, co jest najbardziej interesujące z punktu widzenia fizyki to fakt, że możemy obrazować fotony za pomocą elektronów. W przeszłości, z powodu trudności w odróżnieniu energii i momentu elektronów i fotonów, nie sądziliśmy, że uda się uzyskać technikę podobną do PINEM czy że uda się zwizualizować to w czasie i przestrzeni - stwierdził Zewail.


Autor: Mariusz Błoński
http://kopalniawiedzy.pl/California-Institute-of-Technology-Caltech-Ahmed-Zewail-Brett-Barwick-David-Flannigan-PINEM-laser-elektron-foton-pole-elektryczne-mikroskopia-4D-9275.html


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 23, 2009, 23:33:21
To dało początek fizyce kwantowej. Dziś już wiemy, że ani czas, ani przestrzeń, energia czy masa nie zmieniają się liniowo.

Paradoks Zenona z Elei –  paradoks filozoficzny, ale również matematyczny i fizyczny. Jeśli czas i przestrzeń będziemy rozumieć jako wielkości ciągłe, linearne  to ... ano pomyślmy.
Biegacz musi przebiec jakąś ściśle określoną odległość. Zanim jednak osiągnie metą  musi najpierw pokonać 1/2 długości, ale zanim to osiągnie musi najpierw dobiec do 1/4,  no ale przedtem musi najpierw dobiec do 1/8, i tak w nieskończoność.
Konkluzja : biegacz ma do przebycia nieskończoną ilość odcinków, natomiast czas jest co prawda nieograniczony, ale skończony. Zadanie zatem niewykonalne. Nigdy nie ukończy  swego biegu.

Jeśli przyjmiemy, że paradoks jest słuszny dla dowolnej długości, to dojdziemy do wniosku,  że biegacz nie może nawet zacząć biegu. Dystans 1 mm to też dystans.

W starożytności miały udowodnić tezę, że ruch w świecie, który postrzegamy, jest złudzeniem,które nie jest możliwe w rzeczywistości. 

http://www.eioba.pl/a117093/slynne_paradoksy


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 31, 2009, 20:04:44
Przestrzeń i czas
Geometria czasoprzestrzeni

Wyobraźmy sobie wielką kulę. Nawet jeśli widzimy ją w trójwymiarowej przestrzeni, zewnętrzna powierzchnia kuli ma geometrię sfery w dwóch wymiarach, gdyż istnieją tylko dwa niezależne kierunki ruchu wzdłuż powierzchni. Gdybyśmy byli bardzo mali i żyli na powierzchni takiej kuli, moglibyśmy pomyśleć, że znajdujemy się nie na sferze, lecz na ogromnej płaskiej, dwuwymiarowej płaszczyźnie. Jednak gdyby zmierzyć dokładnie odległości dzielące np. dwa dowolne punkty, okazałoby się, że nie żyjemy na płaskiej powierzchni ale na zakrzywionej płaszczyźnie wielkiej kuli.
Ideę krzywizny powierzchni kuli możemy zastosować do całego Wszechświata. Była ona ogromnym przełomem w ogólnej teorii względności Einsteina. Przestrzeń i czas są zjednoczone w tzw. czasoprzestrzeń, która może być zakrzywiona tak, jak powierzchnia opisywanej wyżej kuli. Najwygodniejszym sposobem, w jaki matematycy definiują płaszczyznę sfery, jest opisanie całej sfery, nie tylko jej części. Jednym z trudniejszych aspektów opisywania geometrii czasoprzestrzeni jest konieczność uwzględnienia i czasu i przestrzeni. To oznacza przedstawienie przeszłości, teraźniejszości i przyszłości jednocześnie. Geometria czasoprzestrzeni jest matematyczną jednością.
Co determinuje geometrię czasoprzestrzeni?

Fizycy usiłują znaleźć równania, których wyniki najlepiej opisywałyby mechanikę czasoprzestrzeni. Równanie Einsteina obrazuje ją w sposób klasyczny, gdyż nie uwzględnia niepotwierdzonych, jak dotąd, procesów kwantowych. Geometria czasoprzestrzeni traktowana jest bez jakichkolwiek (zakręconych) konsekwencji mechaniki kwantowej.
Równanie Einsteina mówi o tym, że krzywizna czasoprzestrzeni w dowolnie zadanym kierunku jest ściśle powiązana z energią i pędem wszystkiego co taką czasoprzestrzenią nie jest. Innymi słowy, równanie to wiąże grawitację z nie-grawitacją, geometrię z nie-geometrią. Krzywizna jest grawitacją a wszystko poza nią - elektrony i kwarki, które tworzą atomy, a te z kolei budują materię, promieniowanie elektromagnetyczne, każda cząstka, pośrednicząca w tworzeniu oddziaływań nie będących grawitacją - znajduje się w zakrzywionej czasoprzestrzeni i w tym samym czasie determinuje tę krzywiznę zgodną z równaniem Einsteina.
Jaka jest geometria naszej czasoprzestrzeni?

Jak zostało napisane wcześniej, pełny opis naszej czasoprzestrzeni uwzględnia nie tylko całą przestrzeń ale również cały, absolutny czas. Mówiąc inaczej, wszystko co kiedykolwiek się wydarzyło i co dopiero się wydarzy w tej czasoprzestrzeni.
Teraz oczywiście, tłumacząc to sobie zbyt dosłownie, napotykamy pewien problem. Nie możemy przecież prześledzić wszystkiego, co zaszło oraz co dopiero ma nastąpić, aby zmienić rozkład energii i pędu (ilości ruchu) we Wszechświecie. Na szczęście ludzie zostali obdarzeni wyobraźnią i możliwością przewidywania, dlatego też potrafimy tworzyć abstrakcyjne modele, które mają na celu przybliżyć rzeczywisty wygląd Wszechświata, powiedzmy w skali gromad galaktyk.
Aby rozwiązać równania, należy przyjąć pewne ułatwiające założenia. Pierwszym z nich jest to, że czas i przestrzeń można starannie rozdzielić. Nie jest to właściwe we wszystkich przypadkach, np. w pobliżu rotującej czarnej dziury przestrzeń i czas są ze sobą ściśle związane i nie mogą być w żaden sposób odseparowane. Założeniem jest więc fakt, że czasoprzestrzeń określamy jako przestrzeń zmieniającą się w czasie.
Kolejnym ważnym założeniem, zaraz po teorii Wielkiego Wybuchu, jest to, że w każdej, dowolnej chwili czasu we Wszechświecie, przestrzeń wygląda identycznie w każdym kierunku jeśli oglądamy go z dowolnie wybranego punktu. Zjawisko niezależności własności fizycznych Wszechświata od dowolnego kierunku nosi nazwę izotropii, a niezależność od dowolnie wybranego miejsca nazywamy homogenizmem (jednorodnością). Podsumowując, przestrzeń jest izotropiczna i jednorodna. Kosmologowie określają to założenie jako maksymalną, idealną symetrię. Jest to widoczne zwłaszcza w odniesieniu do znacznych odległości.
Rozwiązując równanie Einsteina, uczeni wyróżnili trzy podstawowe typy energii, które mogą zakrzywiać czasoprzestrzeń:

1. energia próżni
2. promieniowanie
3. materia

Kiedy przedstawiono założenia jednolitości źródeł energii oraz idealnej symetrii przestrzeni, równanie Einsteina zostało zredukowane do dwóch prostszych, które można już bez problemu rozwiązać. Wynik przedstawia geometrię przestrzeni oraz sposób, w jaki jej rozmiar zmienia się w czasie.
http://www.eioba.pl/a71894/przestrzen_i_czas


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 31, 2009, 20:25:23
W odniesieniu do obiektywnej czasoprzestrzeni w teorii względności Einsteina

Pytanie o to, czym są czas i przestrzeń wydaje się być kluczowe dla zrozumienia otaczającej nas rzeczywistości. Czy czas i przestrzeń są czymś zinternalizowanym w podmiocie jak chciał tego Kant, czy raczej istnieją obiektywnie i są relatywne, jak głosi teoria względności Einsteina? I czy między tymi dwoma stanowiskami możliwe jest jakieś rozwiązanie kompromisowe? Jak pisze Cassirer: "to, co w tym punkcie wydaje się stwarzać trudności, gdy idzie o porozumienie między fizykiem a filozofem, to fakt, że obaj napotykają tutaj na wspólny problem, do którego zabierają się z zupełnie innej strony" .

W Krytyce czystego rozumu Kant rozpoczyna swoje studium nad ludzką wiedzą od zgody na twierdzenie głoszące, że nasze poznanie rozpoczyna się wraz z doświadczeniem. Wszelka zmysłowość wytwarza w nas wrażenia, a one są z kolei organizowane przez formy czystej naoczności, filozof stwierdza bowiem: "Czystym nazywam wszelkie przedstawienie, w którym nie znajduje się nic, co by było wrażeniem. Natrafimy przeto a priori w umyśle na czysta formę zmysłowych treści naocznych w ogóle, w której oglądamy wszystko to, co różnorodne w zjawiskach" . Wspomnianymi formami czystej formy naoczności są przestrzeń i czas: "istnieją dwie czyste formy zmysłowej naoczności (...) mianowicie czas i przestrzeń" . Kant wyróżnia tzw. zmysł zewnętrzny i wewnętrzny. Zmysłem zewnętrznym jest przestrzeń, dzięki której, jak pisze filozof: "przedstawiamy sobie przedmioty jako będące poza nami, a wszystkie te przedmioty razem wzięte jako będące w przestrzeni" . Można powiedzieć, że przestrzeń ulega u Kanta internalizacji, staje się tym, bez czego, jak czytamy w Krytyce, "nie można by określeń przypisać żadnej rzeczy" , należy ona do konstrukcji podmiotu. Świat fenomenalny, zjawiskowy to pewnego rodzaju struktura umysłu wytworzona na bazie czystych form naoczności i wrażeń.

W opozycji do poglądów Kanta pozostaje ogólna teoria względności Einsteina, w niej bowiem dochodzi do swoistego połączenia czasu i przestrzeni: do trójwymiarowej przestrzeni euklidesowej zostaje dodana czwarta współrzędna. Jak pisze współczesny fizyk, Stephen Hawking: "Zdarzenie jest czymś, co zachodzi w określonym punkcie i określonej chwili. Aby wyznaczyć zdarzenie należy zatem podać cztery współrzędne" . Podobnie Cassirer stwierdza: "okazuje się, że możemy zrozumieć i przedstawić teoretyczne relacje, które zachodzą w rzeczywistej przestrzeni jedynie poprzez odtworzenie ich w języku czterowymiarowej nieeuklidesowej rozmaitości" . Czasoprzestrzeń fizyczna nie jest pojmowana jako konstrukcja umysłu, ale jako realna struktura rzeczywistości.

Kolejnym punktem spornym w koncepcji Kanta i teorii Einsteina, jak mogłoby się wydawać, jest pogląd na relację zachodzącą pomiędzy przedmiotem a przestrzenią. Dla Kanta przestrzeń istnieje niezależnie od zjawisk: „nie można sobie wyobrazić, że nie ma przestrzeni, jakkolwiek można sobie pomyśleć, że nie spotykamy w niej żadnych przedmiotów" . Fenomeny w żaden sposób na nią nie wpływają, jak bowiem stwierdza Kant: "przestrzeń uważa się za warunek możliwości zjawisk, a nie za określenie od nich zależne" . Jak stwierdza Cassirer: "fakt, że ani czysta przestrzeń ani czysty czas (...), a tylko ich wypełnienie jakimś określonym materiałem empirycznym daje to, co nazywamy rzeczywistością, należy do podstawowej doktryny krytycznego idealizmu" . Na tym tle zupełnie inaczej prezentuje się czasoprzestrzeń fizyki, która w obecności masywnych obiektów (np. planet, gwiazd, czarnych dziur) może ulegać zakrzywieniu. Hawking w Krótkiej historii czasu pisze: "Czasoprzestrzeń nie jest płaska, lecz zakrzywiona lub pofałdowana przez rozłożona w niej energie i masę" . Nie jest ona zatem tworem niezależnym, apriorycznym ale podłożem dla istnienia przedmiotów, które mogą na nią wpływać i modyfikować jej konstytucję.

Ponadto Kant postuluje, iż może istnieć "tylko jedna jedyna przestrzeń" . Dlaczego? Otóż, jak pisze, "przestrzeń wyobrażamy sobie jako nieskończoną daną nam wielkość" , dlatego "jeżeli mówi się o wielu przestrzeniach, to rozumie się przez to tylko części jednej i tej samej przestrzeni" . Przestrzeń jako forma czystej naoczności nie jest bowiem w żaden sposób podzielona. We współczesnej kosmologii sformułowano natomiast koncepcję tzw. multiversum, składającego się z nieskończonej ilości tzw. wszechświatów niemowlęcych. Koncepcja ta opiera się na założeniu, iż zapadająca się czarna dziura w momencie osiągnięcia gęstości krytycznej generuje niejako na zewnątrz naszego Wszechświata nową czasoprzestrzeń innego wszechświata. W koncepcji multiversum mamy zatem do czynienia z wielością czasoprzestrzeni. Hawking pisze: "zgodnie z teorią względności istnieje wiele możliwych zakrzywionych czasoprzestrzeni, odpowiadających różnym stanom początkowym" .

Różnice pomiędzy stanowiskiem Kanta a stanowiskiem współczesnej fizyki dotyczą również pojęcia czasu. Filozof pojmuje czas jako zmysł wewnętrzny, dzięki któremu "można sobie wyobrazić, że niektóre przedmioty znajdują się w jednym i tym samym czasie, lub też w różnych czasach" . Czas istnieje niejako poza zjawiskami; to one ujmowane są w czasie. Co istotne, Kant dopuszcza istnienie tylko jednego kierunku czasu: "przedstawiamy sobie następstwo czasowe jako idącą w nieskończoność linię, w której to co różnorodne tworzy ciąg o jednym tylko wymiarze" . Zupełnie inaczej prezentuje się problem czasowości we współczesnej fizyce. Teoria względności obaliła sensowność pojęcia absolutnego czasu, który od tej pory uważany jest za relatywny. Wynikają z tego liczne wnioski, jak pisze Hawking: "konsekwencją ogólnej teorii względności jest stwierdzenie, że czas powinien płynąć wolniej w pobliżu ciał o dużej masie" . Ponadto miara czasu zmienia się wraz z prędkością, tzn. przy prędkościach bliskich prędkości światła czas płynie wolniej. Interesujące jest również i to, że teoria Eisteina dopuszcza istnienie tzw. tuneli czasoprzestrzennych, w których czas może ulegać zapętleniom, zaburzającym strzałkę czasu, tj. jego kierunek.

Wydawać by się mogło, iż zmiana rozumienia pojęć czasu i przestrzeni we współczesnej fizyce niejako dyskredytuje poglądy Kanta w tej dziedzinie, sprawia, że stają się one bezzasadne. Warto się jednak zastanowić czy tak właśnie jest. Otóż przede wszystkim należy rozgraniczyć filozoficzne rozumienie tych pojęć od ich rozumienia fizycznego, jak pisze Cassirer, trzeba zauważyć ów "kontrast pomiędzy przestrzenią i czasem rozumianym jako subiektywne i fenomenalne, z jednej strony, a przestrzenią i czasem rozumianym jako obiektywne i matematyczne z drugiej" . Przede wszystkim to, że czas i przestrzeń stanowią jedność w fizyce, wcale nie oznacza, ze nie mogą one być rozważane oddzielnie: "faktyczne przenikanie się przestrzeni i czasu we wszelkich empiryczno-fizykalnych pomiarach nie wyklucza tego, że są one czymś zasadniczo różnym, co prawda nie jako przedmioty, lecz jako sposoby określania przedmiotów" . Fizyk stara się uchwycić to, co konkretne, możliwe do empirycznego zweryfikowania. Filozof stara się określić natomiast, w jaki sposób możliwe jest poznanie tego, co konkretne i empiryczne. Dlatego skonkretyzowane w fizyce pojęcie czasu i przestrzeni wymaga niejako czegoś, co umożliwi jego uchwycenie. Jak czytamy u Cassirera: " filozof bezwarunkowo uznał tę tęsknotę fizyka za konkretną określonością pojęć; jednak z drugiej strony wciąż wskazuje na fakt, ze istnieją ostateczne idealne określenia, bez których nie można pojąć i uczynić zrozumiałym tego, co konkretne" . To, że drogi badawcze fizyka i filozofa rozchodzą się wcale nie musi prowadzić do konfliktu pomiędzy nimi, bowiem wystarczy uznać, że rozważają oni pojęcia czasu i przestrzeni w odmienny sposób, mianowicie: "to, co fizyk nazywa czasem i przestrzenią jest dla niego konkretną mierzalną różnorodnością (...); dla filozofa, przeciwnie, czas i przestrzeń nie oznaczają nic więcej jak tylko formy" . Zatem kantowskie formy naoczności to coś zgoła innego niż czas i przestrzeń w fizyce. Filozofia transcendentalna nie traktuje czasu i przestrzeni jako rzeczy, lecz jako źródła poznania. Nie widzi w nich samoistnych przedmiotów, które można uchwycić na drodze obserwacji bądź eksperymentu, stanowią one bowiem „warunki możliwości doświadczenia", na mocy których możliwe są obserwacje i eksperymenty. Jak pisze Cassirer: "to, co — jak czas i przestrzeń — umożliwia konstytucje przedmiotów, samo nie może być dane jako szczególny przedmiot" . Dlatego, w tym kontekście, bezpodstawne wydaje się stwierdzenie Hawkinga, iż "podobnie jak nie sposób mówić o wydarzeniach we Wszechświecie pomijając pojęcia czasu i przestrzeni, tak też bezsensowne jest rozważanie czasu i przestrzeni poza Wszechświatem" . W odniesieniu do estetyki transcendentalnej opinia ta wydaje się nieuzasadniona, bowiem "teoria czasu i przestrzeni rozwijana przez teorię względności jest i pozostaje doktryną empirycznej przestrzeni i empirycznego czasu, nie zaś czystej przestrzeni i czystego czasu" . Kantowskie czysta przestrzeń i czysty czas mogą zatem być rozważane „poza Wszechświatem", jako warunki możliwości jego poznawania i badania przez nauki empiryczne.
http://www.racjonalista.pl/kk.php/s,5713


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 31, 2009, 20:29:04
Continuum czasoprzestrzenne
 
„Rewolucja francuska zaczęła się w Paryżu dnia 14 lipca 1789 roku”. W zdaniu tym określone zostały miejsce i czas zdarzenia. Komuś, kto słyszałby to zdanie po raz pierwszy, a nie wiedział, co znaczy słowo „Paryż”, można wytłumaczyć, że jest to miasto na kuli ziemskiej położone pod 2° długości wschodniej i 49° szerokości północnej. Tak więc dwie liczby charakteryzowałyby miejsce, w którym zaszło zdarzenie, zaś „14 lipca 1789 roku” – czas, w którym ono zaszło. Dokładne określenie, gdzie i kiedy zaszło zdarzenie, jest w fizyce jeszcze ważniejsze niż w historii, gdyż dane te stanowią podstawę ilościowego opisu.
       Dla uproszczenia rozważaliśmy dotąd tylko ruchy wzdłuż linii prostej. Naszym u. w. była sztywna sztaba mająca początek, lecz nie mająca punktu końcowego. Utrzymajmy nadal to ograniczenie. Weźmy pod uwagę różne punkty na sztabie. Ich położenia można scharakteryzować jedną tylko liczbą, współrzędną punktu. Powiedzenie, że współrzędna punktu wynosi 7,586 metra, oznacza, że punkt ten jest oddalony od początku sztaby o 7,586 metra. I na odwrót, jeśli ktoś poda mi dowolną liczbę i jednostkę, zawsze mogę znaleźć na sztabie punkt odpowiadający tej liczbie. Możemy stwierdzić: każdej liczbie odpowiada określony punkt na sztabie, a każdemu punktowi na sztabie odpowiada określona liczba. Matematycy wyrażają ten fakt następującym zdaniem: wszystkie punkty na sztabie tworzą jednowymiarowe continuum. Dla każdego punktu na sztabie zawsze istnieje punkt dowolnie bliski. Dwa odległe punkty na sztabie można połączyć ze sobą, posuwając się dowolnie małymi odcinkami. Możliwość łączenia odległych punktów za pomocą dowolnie małych odcinków jest więc charakterystyczną cechą continuum.
       A teraz inny przykład. Mamy płaszczyznę lub – jeśli kto woli coś bardziej konkretnego – powierzchnię prostokątnego stołu. Położenie punktu na tym stole może być scharakteryzowane przez dwie liczby, a nie, jak uprzednio, przez jedną. Te dwie liczby to odległości od dwóch prostopadłych krawędzi stołu. Każdemu punktowi na płaszczyźnie odpowiada nie jedna liczba, lecz para liczb; każdej parze liczb odpowiada określony punkt. Innymi słowy: płaszczyzna jest dwuwymiarowym continuum. Dla każdego punktu na płaszczyźnie zawsze istnieją punkty dowolnie bliskie. Dwa odległe punkty można połączyć krzywą, dającą się podzielić na dowolnie małe odcinki. Tak więc dowolna małość odcinków dających połączenie dwóch odległych punktów, z których każdy może być przedstawiony za pomocą dwóch liczb, jest znów charakterystyczną cechą dwuwymiarowego continuum.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys31_01small.gif)
Jeszcze jeden przykład. Wyobraźmy sobie, że chcemy uważać nasz pokój za u. w. Znaczy to, że chcemy opisywać wszystkie położenia w stosunku do sztywnych ścian pokoju.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys31_02small.gif)
Położenie końca lampy, jeśli lampa ta pozostaje w spoczynku, można zapisać w formie trzech liczb: dwie z nich wyznaczają odległość od dwóch prostopadłych ścian, trzecia – odległość od podłogi lub sufitu. Każdemu punktowi przestrzeni odpowiadają określone trzy liczby; każdym trzem liczbom odpowiada określony punkt przestrzeni. Wyrażamy to zdaniem: nasza przestrzeń jest trójwymiarowym continuum. Dla każdego punktu przestrzeni istnieją punkty dowolnie bliskie. I znów dowolna małość odcinków dających połączenie odległych punktów, z których każdy jest przedstawiony przez trzy liczby, jest charakterystyczną cechą trójwymiarowego continuum.
       Wszystko to jednak ma niewiele wspólnego z fizyką. Aby powrócić do fizyki, musimy rozważyć ruch cząstek materialnych. Chcąc obserwować i przewidywać zdarzenia zachodzące w przyrodzie, musimy brać pod uwagę nie tylko miejsce, ale i czas, w którym zachodzą zdarzenia fizyczne. Weźmy znów bardzo prosty przykład.
       Z wieży upuszczony zostaje mały kamień, który można uważać za cząstkę. Przypuśćmy, że wysokość wieży wynosi 80 m. Od czasów Galileusza potrafimy przewidywać, jaka będzie współrzędna kamienia w dowolnej chwili po jego upuszczeniu. Oto „rozkład jazdy” opisujący położenia kamienia po 0, 1, 2, 3 i 4 sekundach.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys31_03small.gif)
 Nasz „rozkład jazdy” notuje pięć zdarzeń, z których każde przedstawione jest przez dwie liczby – współrzędną czasową i przestrzenną danego zdarzenia. Pierwszym zdarzeniem jest upuszczenie kamienia z wysokości 80 metrów nad ziemią w zerowej sekundzie. Drugim zdarzeniem jest minięcie przez kamień kreski na naszej sztywnej sztabie (wieża) na wysokości 75 metrów nad ziemią. Następuje to po pierwszej sekundzie. Ostatnim zdarzeniem jest zderzenie się kamienia z ziemią.
       Wiadomości uzyskane z naszego „rozkładu jazdy” możemy ująć w nieco inny sposób. Pięć par liczb z „rozkładu jazdy” możemy przedstawić jako pięć punktów na płaszczyźnie. Najpierw ustalmy skalę. Jeden odcinek będzie odpowiadał metrowi, drugi sekundzie. Na przykład:
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys31_04small.gif)
 Następnie narysujmy dwie prostopadłe linie i nazwijmy na przykład poziomą – osią czasową, pionową zaś – osią przestrzenną. Widać od razu, że nasz „rozkład jazdy” można przedstawić w postaci pięciu punktów na płaszczyźnie czasoprzestrzennej. Odległości punktów od osi przestrzennej przedstawiają współrzędne czasowe, zanotowane w pierwszej kolumnie naszego „rozkładu jazdy”, odległości od osi czasowej oznaczają współrzędne przestrzenne.
       Dokładnie te same informacje można zapisać na dwa sposoby: za pomocą „rozkładu jazdy” oraz za pomocą punktów na płaszczyźnie. Każdy z tych zapisów można skonstruować na podstawie znajomości drugiego. Wybór jednego z tych dwóch sposobów jest wyłącznie sprawą gustu, gdyż są one w gruncie rzeczy równoważne.
       Pójdźmy teraz o krok dalej. Wyobraźmy sobie lepszy „rozkład jazdy”, który by podawał położenie nie co sekundę, lecz na przykład co jedną setną albo jedną tysięczną sekundy. Na naszej płaszczyźnie czasoprzestrzennej będziemy wtedy mieli bardzo wiele punktów.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys31_05small.gif)
Jeśli wreszcie położenie będzie określone dla każdej chwili, czyli, jak powiadają matematycy, jeśli współrzędna przestrzenna będzie zadana jako funkcja czasu, wówczas nasz układ punktów stanie się linią ciągłą. Następny rysunek przedstawia więc pełną wiedzę o ruchu, a nie, jak poprzednio, jej wycinek.
       Ruch wzdłuż sztywnej sztaby (wieży), ruch w przestrzeni jednowymiarowej, jest tu przedstawiony w postaci krzywej w dwuwymiarowym continuum czasoprzestrzennym. Każdemu punktowi naszego continuum czasoprzestrzennego odpowiada para liczb, z których jedna oznacza współrzędną czasową, druga – współrzędną przestrzenną.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys31_06small.gif)
    
  Continuum czasoprzestrzenne
 
Continuum czasoprzestrzenne
 
„R
ewolucja francuska zaczęła się w Paryżu dnia 14 lipca 1789 roku”. W zdaniu tym określone zostały miejsce i czas zdarzenia. Komuś, kto słyszałby to zdanie po raz pierwszy, a nie wiedział, co znaczy słowo „Paryż”, można wytłumaczyć, że jest to miasto na kuli ziemskiej położone pod 2° długości wschodniej i 49° szerokości północnej. Tak więc dwie liczby charakteryzowałyby miejsce, w którym zaszło zdarzenie, zaś „14 lipca 1789 roku” – czas, w którym ono zaszło. Dokładne określenie, gdzie i kiedy zaszło zdarzenie, jest w fizyce jeszcze ważniejsze niż w historii, gdyż dane te stanowią podstawę ilościowego opisu.
       Dla uproszczenia rozważaliśmy dotąd tylko ruchy wzdłuż linii prostej. Naszym u. w. była sztywna sztaba mająca początek, lecz nie mająca punktu końcowego. Utrzymajmy nadal to ograniczenie. Weźmy pod uwagę różne punkty na sztabie. Ich położenia można scharakteryzować jedną tylko liczbą, współrzędną punktu. Powiedzenie, że współrzędna punktu wynosi 7,586 metra, oznacza, że punkt ten jest oddalony od początku sztaby o 7,586 metra. I na odwrót, jeśli ktoś poda mi dowolną liczbę i jednostkę, zawsze mogę znaleźć na sztabie punkt odpowiadający tej liczbie. Możemy stwierdzić: każdej liczbie odpowiada określony punkt na sztabie, a każdemu punktowi na sztabie odpowiada określona liczba. Matematycy wyrażają ten fakt następującym zdaniem: wszystkie punkty na sztabie tworzą jednowymiarowe continuum. Dla każdego punktu na sztabie zawsze istnieje punkt dowolnie bliski. Dwa odległe punkty na sztabie można połączyć ze sobą, posuwając się dowolnie małymi odcinkami. Możliwość łączenia odległych punktów za pomocą dowolnie małych odcinków jest więc charakterystyczną cechą continuum.
       A teraz inny przykład. Mamy płaszczyznę lub – jeśli kto woli coś bardziej konkretnego – powierzchnię prostokątnego stołu. Położenie punktu na tym stole może być scharakteryzowane przez dwie liczby, a nie, jak uprzednio, przez jedną. Te dwie liczby to odległości od dwóch prostopadłych krawędzi stołu. Każdemu punktowi na płaszczyźnie odpowiada nie jedna liczba, lecz para liczb; każdej parze liczb odpowiada określony punkt. Innymi słowy: płaszczyzna jest dwuwymiarowym continuum. Dla każdego punktu na płaszczyźnie zawsze istnieją punkty dowolnie bliskie. Dwa odległe punkty można połączyć krzywą, dającą się podzielić na dowolnie małe odcinki. Tak więc dowolna małość odcinków dających połączenie dwóch odległych punktów, z których każdy może być przedstawiony za pomocą dwóch liczb, jest znów charakterystyczną cechą dwuwymiarowego continuum.
       Jeszcze jeden przykład. Wyobraźmy sobie, że chcemy uważać nasz pokój za u. w. Znaczy to, że chcemy opisywać wszystkie położenia w stosunku do sztywnych ścian pokoju.
Położenie końca lampy, jeśli lampa ta pozostaje w spoczynku, można zapisać w formie trzech liczb: dwie z nich wyznaczają odległość od dwóch prostopadłych ścian, trzecia – odległość od podłogi lub sufitu. Każdemu punktowi przestrzeni odpowiadają określone trzy liczby; każdym trzem liczbom odpowiada określony punkt przestrzeni. Wyrażamy to zdaniem: nasza przestrzeń jest trójwymiarowym continuum. Dla każdego punktu przestrzeni istnieją punkty dowolnie bliskie. I znów dowolna małość odcinków dających połączenie odległych punktów, z których każdy jest przedstawiony przez trzy liczby, jest charakterystyczną cechą trójwymiarowego continuum.
       Wszystko to jednak ma niewiele wspólnego z fizyką. Aby powrócić do fizyki, musimy rozważyć ruch cząstek materialnych. Chcąc obserwować i przewidywać zdarzenia zachodzące w przyrodzie, musimy brać pod uwagę nie tylko miejsce, ale i czas, w którym zachodzą zdarzenia fizyczne. Weźmy znów bardzo prosty przykład.
       Z wieży upuszczony zostaje mały kamień, który można uważać za cząstkę. Przypuśćmy, że wysokość wieży wynosi 80 m. Od czasów Galileusza potrafimy przewidywać, jaka będzie współrzędna kamienia w dowolnej chwili po jego upuszczeniu. Oto „rozkład jazdy” opisujący położenia kamienia po 0, 1, 2, 3 i 4 sekundach.
       Nasz „rozkład jazdy” notuje pięć zdarzeń, z których każde przedstawione jest przez dwie liczby – współrzędną czasową i przestrzenną danego zdarzenia. Pierwszym zdarzeniem jest upuszczenie kamienia z wysokości 80 metrów nad ziemią w zerowej sekundzie. Drugim zdarzeniem jest minięcie przez kamień kreski na naszej sztywnej sztabie (wieża) na wysokości 75 metrów nad ziemią. Następuje to po pierwszej sekundzie. Ostatnim zdarzeniem jest zderzenie się kamienia z ziemią.
       Wiadomości uzyskane z naszego „rozkładu jazdy” możemy ująć w nieco inny sposób. Pięć par liczb z „rozkładu jazdy” możemy przedstawić jako pięć punktów na płaszczyźnie. Najpierw ustalmy skalę. Jeden odcinek będzie odpowiadał metrowi, drugi sekundzie. Na przykład:
       Następnie narysujmy dwie prostopadłe linie i nazwijmy na przykład poziomą – osią czasową, pionową zaś – osią przestrzenną. Widać od razu, że nasz „rozkład jazdy” można przedstawić w postaci pięciu punktów na płaszczyźnie czasoprzestrzennej. Odległości punktów od osi przestrzennej przedstawiają współrzędne czasowe, zanotowane w pierwszej kolumnie naszego „rozkładu jazdy”, odległości od osi czasowej oznaczają współrzędne przestrzenne.
       Dokładnie te same informacje można zapisać na dwa sposoby: za pomocą „rozkładu jazdy” oraz za pomocą punktów na płaszczyźnie. Każdy z tych zapisów można skonstruować na podstawie znajomości drugiego. Wybór jednego z tych dwóch sposobów jest wyłącznie sprawą gustu, gdyż są one w gruncie rzeczy równoważne.
       Pójdźmy teraz o krok dalej. Wyobraźmy sobie lepszy „rozkład jazdy”, który by podawał położenie nie co sekundę, lecz na przykład co jedną setną albo jedną tysięczną sekundy. Na naszej płaszczyźnie czasoprzestrzennej będziemy wtedy mieli bardzo wiele punktów.
Jeśli wreszcie położenie będzie określone dla każdej chwili, czyli, jak powiadają matematycy, jeśli współrzędna przestrzenna będzie zadana jako funkcja czasu, wówczas nasz układ punktów stanie się linią ciągłą. Następny rysunek przedstawia więc pełną wiedzę o ruchu, a nie, jak poprzednio, jej wycinek.
       Ruch wzdłuż sztywnej sztaby (wieży), ruch w przestrzeni jednowymiarowej, jest tu przedstawiony w postaci krzywej w dwuwymiarowym continuum czasoprzestrzennym. Każdemu punktowi naszego continuum czasoprzestrzennego odpowiada para liczb, z których jedna oznacza współrzędną czasową, druga – współrzędną przestrzenną.
I na odwrót: każdej parze liczb charakteryzującej zdarzenie odpowiada określony punkt naszej płaszczyzny czasoprzestrzennej. Dwa sąsiednie punkty przedstawiają dwa zdarzenia, które zaszły w nieznacznie tylko odległych miejscach i w nieznacznie odległych chwilach.
       Mógłby ktoś postawić naszemu ujęciu zarzut, że nie ma sensu przedstawiać jednostki czasu w postaci odcinka, łączyć ten odcinek mechanicznie z przestrzenią i tworzyć z dwóch continuów jednowymiarowych jedno continuum dwuwymiarowe. Taki sam zarzut trzeba by jednak postawić wszystkim wykresom obrazującym na przykład zeszłoroczne zmiany temperatury w Nowym Jorku lub wykresom przedstawiającym zmiany kosztów utrzymania w ciągu ostatnich kilku lat, w każdym z tych wypadków stosowano bowiem dokładnie tę samą metodę. Na wykresach temperatury jednowymiarowe continuum temperatury połączono z jednowymiarowym continuum czasu w dwuwymiarowe continuum temperaturowo-czasowe.
       Powróćmy do cząstki upuszczonej z osiemdziesięciometrowej wieży. Nasz graficzny obraz ruchu jest bardzo pożyteczny, gdyż wyznacza on położenie cząstki w dowolnej chwili. Wiedząc, jak się cząstka porusza, chcielibyśmy jeszcze raz przedstawić jej ruch. Można tego dokonać na dwa sposoby.
       Pamiętamy obraz cząstki zmieniającej w czasie swe położenie w jednowymiarowej przestrzeni. Przedstawiamy tu ruch, jako następstwo zdarzeń w jednowymiarowym continuum przestrzennym. Nie mieszamy czasu i przestrzeni, stosujemy obraz dynamiczny, w którym położenia   z m i e n i a j ą   s i ę   z upływem czasu.
       Ale ten sam ruch można przedstawić inaczej. Rozważając krzywą w dwuwymiarowym continuum czasoprzestrzennym, uzyskamy obraz statyczny. Ruch jest teraz przedstawiony jako coś, co   j e s t,   co istnieje w dwuwymiarowym continuum czasoprzestrzennym, a nie jako coś, co się zmienia w jednowymiarowym continuum przestrzennym.
       Oba te obrazy są ściśle równoważne i wybór jednego z nich jest tylko rzeczą umowy i gustu.
       Wszystko, co powiedzieliśmy tu o dwóch obrazach ruchu, nie ma absolutnie nic wspólnego z teorią względności. Każde z tych przedstawień jest równie dobre, choć fizyka klasyczna skłaniała się raczej ku obrazowi dynamicznemu, opisującemu ruch jako coś dziejącego się w przestrzeni, a nie jako coś istniejącego w czasoprzestrzeni. Teoria względności zmieniła jednak ten pogląd. Wypowiedziała się ona wyraźnie za obrazem statycznym, znajdując w takim właśnie przedstawieniu ruchu, jako czegoś istniejącego w czasoprzestrzeni, wygodniejszy i bardziej obiektywny obraz rzeczywistości. Pozostaje nam jeszcze odpowiedzieć na pytanie: dlaczego te dwa obrazy, równoważne z punktu widzenia fizyki klasycznej, nie są równoważne z punktu widzenia teorii względności?
       Aby zrozumieć odpowiedź na to pytanie, rozważmy znów dwa u. w., poruszające się względem siebie ruchem jednostajnym.
       Według fizyki klasycznej obserwatorzy w dwóch u. w., poruszających się względem siebie ruchem jednostajnym, przypiszą danemu zdarzeniu różne współrzędne przestrzenne, ale jednakową współrzędną czasową. Tak więc, w naszym przykładzie, zderzenie cząstki z ziemią określone jest w naszym wybranym u .w. przez współrzędną czasową „4” oraz przez współrzędną przestrzenną „0”. Według mechaniki klasycznej obserwator poruszający się względem wybranego u. w. ruchem jednostajnym też stwierdzi, że kamień spadł na ziemię po czterech sekundach. Obserwator ten będzie jednak odnosił odległość do swego u. w. i przypisze zdarzeniu upadku na ogół inne współrzędne przestrzenne, choć współrzędna czasowa będzie taka sama dla niego, jak i dla wszystkich innych obserwatorów poruszających się względem siebie ruchem jednostajnym. Fizyka klasyczna zna tylko „bezwzględny” bieg czasu dla wszystkich obserwatorów. W każdym u. w. można rozbić continuum dwuwymiarowe na dwa continua jednowymiarowe: czas i przestrzeń. Z uwagi na „bezwzględny” charakter czasu, przejście od „statycznego” do „dynamicznego” obrazu ruchu ma w fizyce klasycznej obiektywny sens.
       Daliśmy się już jednak przekonać, że na ogół nie wolno w fizyce stosować transformacji klasycznej. Z praktycznego punktu widzenia można ją nadal stosować przy małych prędkościach, ale nie można z jej pomocą rozwiązywać podstawowych zagadnień fizyki.
       Według teorii względności czas zderzenia kamienia z ziemią nie będzie dla wszystkich obserwatorów taki sam. Współrzędne czasowe i współrzędne przestrzenne będą różne w dwóch u. w., a zmiana współrzędnej czasowej będzie zupełnie wyraźna, jeśli względna prędkość będzie bliska prędkości światła. Nie można, jak w fizyce klasycznej, rozbić continuum dwuwymiarowego na dwa continua jednowymiarowe. Przy wyznaczaniu współrzędnych czasoprzestrzennych w innym u. w. nie wolno nam rozważać oddzielnie czasu i przestrzeni. Rozbijanie continuum dwuwymiarowego na dwa jednowymiarowe wydaje się z punktu widzenia teorii względności postępowaniem dowolnym, nie posiadającym obiektywnego znaczenia.
       Wszystko, cośmy dotąd powiedzieli, łatwo jest uogólnić na przypadek ruchu nie ograniczonego do linii prostej. Istotnie, do opisu zdarzeń zachodzących w przyrodzie potrzeba nie dwóch, lecz czterech liczb. Nasza przestrzeń fizyczna, wyznaczona przez obiekty i ich ruch, ma trzy wymiary i położenia określane są przez te liczby. Chwila, w której zachodzi zdarzenie, jest czwartą liczbą. Każdemu zdarzeniu odpowiadają cztery określone liczby; każdej czwórce liczb odpowiada określone zdarzenie. A więc: świat zdarzeń tworzy czterowymiarowe continuum. Nie ma w tym nic tajemniczego i ostatnie zdanie jest równie prawdziwe dla fizyki klasycznej, jak i dla teorii względności. Różnica ujawnia się znów, gdy rozpatrywać dwa u. w., które się względem siebie poruszają. Pokój porusza się, a obserwatorzy, wewnętrzny i zewnętrzny, wyznaczają współrzędne czasoprzestrzenne tych samych zdarzeń. Fizyk klasyczny i tym razem rozbija czterowymiarowe continua na trójwymiarowe przestrzenie i jednowymiarowe continuum czasowe.
       Dawny fizyk zajmuje się tylko transformacjami przestrzennymi, gdyż czas jest dla niego bezwzględny. Rozbijanie czterowymiarowych continuów świata na przestrzeń i czas uważa on za naturalne i wygodne. Ale z punktu widzenia teorii względności przy przechodzeniu z jednego u. w. do drugiego zmienia się nie tylko przestrzeń, ale i czas, a transformacja Lorentza opisuje własności transformacyjne czterowymiarowego continuum czasoprzestrzennego związanego z naszym czterowymiarowym światem zdarzeń.
       Świat zdarzeń można opisać dynamicznie za pomocą obrazu zmieniającego się w czasie i przedstawionego na tle przestrzeni trójwymiarowej. Można go jednak również opisać za pomocą obrazu statycznego, przedstawionego na tle czterowymiarowego continuum czasoprzestrzennego. Z punktu widzenia fizyki klasycznej oba obrazy, dynamiczny i statyczny, są sobie równoważne. Ale z punktu widzenia teorii względności obraz statyczny jest wygodniejszy i bardziej obiektywny.
       Obrazem dynamicznym możemy, jeśli wolimy, posługiwać się nawet w teorii względności. Musimy jednak pamiętać, że ten podział na czas i przestrzeń nie ma sensu obiektywnego, gdyż czas nie jest już „bezwzględny”.
       W dalszych fragmentach będziemy nadal posługiwać się językiem „dynamicznym”, a nie statycznym, pamiętając jednak o jego ograniczeniach.
P
ozostaje jeszcze do wyjaśnienia jeden punkt. Nie rozstrzygnęliśmy dotąd jednego z najbardziej podstawowych zagadnień: czy istnieje układ inercjalny? Dowiedzieliśmy się już coś nie coś o prawach przyrody, ich niezmienności względem transformacji Lorentza oraz ich ważności we wszystkich układach inercjalnych poruszających się względem siebie ruchem jednostajnym. Mamy prawa, lecz nie znamy układu, do którego można by je odnieść.
       Aby sobie lepiej zdać sprawę z tej trudności, przeprowadźmy wywiad z przedstawicielem fizyki klasycznej, zadając mu kilka prostych pytań:
       – Co to jest układ inercjalny?
       – Jest to układ, w którym obowiązują prawa mechaniki. W takim u. w. ciało, na które nie działają siły zewnętrzne, porusza się ruchem jednostajnym. Własność ta pozwala nam odróżnić inercjalny u. w. od każdego innego.
       – Cóż jednak oznacza powiedzenie, że na ciało nie działają siły?
       – Znaczy to po prostu, że w inercjalnym u. w. ciało to porusza się ruchem jednostajnym.
       Moglibyśmy w tym miejscu powtórzyć pytanie „Co to jest inercjalny u. w.?” Ponieważ jednak nie ma wielkiej nadziei na uzyskanie odpowiedzi innej niż wyżej przytoczona, spróbujmy zdobyć trochę konkretnych informacji, zmieniając pytanie:
       – Czy u. w. związany sztywno z Ziemią jest inercjalny?
       – Nie, gdyż prawa mechaniki nie obowiązują w nim ściśle, a to ze względu na obrót Ziemi. W wielu zagadnieniach można za inercjalny u. w. uważać układ związany sztywno ze Słońcem; gdy jednak mówimy o wirującym Słońcu, wówczas związanego z nim u. w. również nie można uważać za ściśle inercjalny.
       – Czym więc właściwie jest twój inercjalny u. w. i jaki ruch należy mu przypisać?
       – Jest to po prostu pożyteczna fikcja i nie mam pojęcia, jak ją urzeczywistnić. Gdybym się tylko potrafił dostatecznie oddalić od wszystkich ciał materialnych i uwolnić od wszelkich wpływów zewnętrznych, mój u. w. byłby wówczas inercjalny.
       – Ale co rozumiesz przez u. w. wolny od wszelkich wpływów zewnętrznych?
       – Rozumiem przez to, że u. w. jest inercjalny.
       Znów powróciliśmy do pytania wyjściowego!
       Wywiad nasz ujawnia poważną trudność fizyki klasycznej. Mamy prawa, ale nie wiemy, w jakim układzie je stosować, a cały nasz gmach fizyki przypomina zamki na lodzie.
       Do tej samej trudności możemy podejść z innego punktu widzenia. Spróbujmy sobie wyobrazić, że w całym wszechświecie istnieje tylko jedno ciało stanowiące nasz u. w. Ciało to zaczyna wirować. Według mechaniki klasycznej prawa fizyki są inne dla ciała wirującego niż dla nie wirującego. Jeśli zasada bezwładności obowiązuje w jednym wypadku, to nie obowiązuje w drugim. Wszystko to jednak brzmi bardzo podejrzanie. Czy wolno rozważać ruch jednego tylko ciała w całym wszechświecie? Przez ruch ciała rozumiemy zawsze zmianę jego położenia w stosunku do innego ciała. Toteż mówienie o ruchu tylko jednego ciała jest sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem. Zachodzi tu wyraźna sprzeczność między mechaniką klasyczną a zdrowym rozsądkiem. Recepta Newtona brzmi: jeżeli obowiązuje zasada bezwładności, to u. w. albo pozostaje w spoczynku, albo porusza się ruchem jednostajnym. Jeżeli zasada bezwładności nie obowiązuje, to ciało porusza się ruchem niejednostajnym. Tak więc stwierdzenie ruchu lub spoczynku zależy od tego, czy w danym u. w. można stosować wszystkie prawa fizyki, czy też nie.
       Weźmy dwa ciała, na przykład Ziemię i Słońce. Ruch, który obserwujemy, jest i tym razem względny. Można go opisać, wiążąc u. w. bądź z Ziemią, bądź też ze Słońcem. Z tego punktu widzenia wielkie dzieło Kopernika polega na przeniesieniu u. w. z Ziemi na Słońce. Ponieważ jednak ruch jest względny i możemy się posługiwać dowolnym układem odniesienia, nie ma chyba powodu, aby uważać jeden u. w. za korzystniejszy od drugiego.
       I tu znów wkracza fizyka, zmieniając nasz dotychczasowy, zdroworozsądkowy sposób myślenia. U. w. związany ze Słońcem bardziej przypomina układ inercjalny niż u. w. związany z Ziemią. Prawa fizyki powinno się stosować w układzie Kopernika, a nie Ptolemeusza. Wielkość odkrycia Kopernika można ocenić tylko z punktu widzenia fizyki. Wskazuje ono na wielką korzyść, jaka wynika ze stosowania do opisu ruchu planet u. w. sztywno związanego ze Słońcem.
       W fizyce klasycznej nie istnieje bezwzględny ruch jednostajny. Jeżeli dwa u. w. poruszają się względem siebie, to powiedzenie: „Ten u. w. spoczywa, a ten się porusza” nie ma sensu. Jeśli jednak dwa u. w. poruszają się względem siebie niejednostajnie, wówczas powiedzenie: „To ciało porusza się, a to spoczywa (lub się porusza ruchem jednostajnym)” jest zupełnie uzasadnione. Ruch bezwzględny ma teraz zupełnie określone znaczenie. Powstaje tu głęboka przepaść między zdrowym rozsądkiem a fizyką klasyczną. Obie wspomniane trudności – kwestia układu inercjalnego oraz kwestia ruchu bezwzględnego – są ze sobą ściśle związane. Ruch bezwzględny możliwy jest tylko dzięki koncepcji układu inercjalnego, w którym obowiązują prawa przyrody.
       Mogłoby się wydawać, że z tych trudności nie ma wyjścia, że nie może ich uniknąć żadna teoria fizyczna. Wynikają one z tego, że prawa przyrody obowiązują tylko w szczególnej klasie u. w., tylko w układach inercjalnych. Możliwość przezwyciężenia tej trudności zależy od odpowiedzi na następujące pytanie: Czy można tak sformułować prawa fizyki, aby obowiązywały one we wszystkich u. w., nie tylko w tych, które się poruszają ruchem jednostajnym, ale również w tych, które się względem siebie poruszają zupełnie dowolnie? Jeśli się okaże, że tak jest, to będzie to oznaczało koniec naszych trudności. Prawa przyrody będzie można stosować w dowolnym u. w. Walka między poglądami Ptolemeusza i Kopernika, tak zawzięta w zaraniu nauk przyrodniczych, okazałaby się zupełnie bezprzedmiotowa, gdyż można używać z równym powodzeniem każdego z obu układów. Dwa zdania „Słońce spoczywa, a Ziemia się porusza” oraz „Słońce się porusza, a Ziemia spoczywa” oznaczałyby po prostu dwie różne umowy dotyczące dwóch różnych u. w.
       Czy można zbudować prawdziwie relatywistyczną fizykę, która by obowiązywała we wszystkich u. w., fizykę, w której nie byłoby miejsca na ruch bezwzględny, a tylko na względny? Otóż jest to możliwe!
       Mamy przynajmniej jedną, choć bardzo ogólnikową wskazówkę, jak tę nową fizykę budować. Prawdziwie relatywistyczna fizyka musi obowiązywać we wszystkich u. w., a więc również w szczególnym przypadku układu inercjalnego. Znamy już prawa, które obowiązują w inercjalnym u. w. Nowe, ogólne prawa, obowiązujące we wszystkich u. w., muszą w szczególnym przypadku układu inercjalnego sprowadzać się do starych, znanych praw.
       Zagadnienie sformułowania praw fizyki tak, by obowiązywały one w dowolnym u. w., zostało rozwiązane przez tak zwaną ogólną teorię względności; poprzednia teoria, dotycząca tylko układów inercjalnych, nazywa się szczególną teorią względności. Oczywiście obie te teorie nie mogą być ze sobą sprzeczne, gdyż stare prawa szczególnej teorii względności muszą się zawierać w ogólnych prawach zastosowanych do układu inercjalnego. O ile jednak poprzednio inercjalny u. w. był jedynym, dla którego formułowano prawa fizyki, o tyle teraz będzie on stanowił szczególny przypadek graniczny, gdyż dozwolone są wszystkie u. w., poruszające się względem siebie w dowolny sposób.
       Mamy więc program dla ogólnej teorii względności. Ale szkicując drogę jego realizacji, będziemy zmuszeni wyrażać się jeszcze mniej jasno niż dotychczas. Nowe trudności wyłaniające się w miarę rozwoju nauki sprawiają, że nasza teoria staje się coraz bardziej abstrakcyjna. Wciąż jeszcze oczekują nas niespodziewane przygody, ale naszym celem ostatecznym jest zawsze lepsze zrozumienie rzeczywistości. Łańcuch logiczny łączący teorię z doświadczeniem zostaje wzbogacony o nowe ogniwa. Aby drogę wiodącą od teorii do doświadczenia oczyścić ze zbędnych i sztucznych założeń, aby ogarniać coraz szerszy zakres faktów, musimy nasz łańcuch coraz bardziej wydłużać. Im prostsze, im bardziej podstawowe stają się nasze założenia, tym bardziej komplikuje się matematyczne narzędzie rozumowania; droga od teorii do doświadczenia staje się dłuższa, subtelniejsza i bardziej zawiła. Choć brzmi to paradoksalnie, jednak można powiedzieć, że fizyka współczesna jest prostsza od starej fizyki i dlatego wydaje się trudniejsza i bardziej złożona. Im prostszy jest nasz obraz świata zewnętrznego, im więcej ogarnia faktów, tym wyraźniej odbija w naszych umysłach harmonię wszechświata.
       Nasza nowa idea jest prosta: chcemy zbudować fizykę, obowiązującą we wszystkich u. w. Realizacja tej idei pociąga za sobą trudności formalne i zmusza nas do korzystania z narzędzi matematycznych innych niż te, którymi posługiwano się dotąd w fizyce. Pokażemy tu tylko związek między realizacją tego programu a dwoma podstawowymi zagadnieniami: grawitacją i geometrią.


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 31, 2009, 20:35:52
Wewnątrz i na zewnątrz windy
 
P
rawo bezwładności stanowiło w fizyce pierwszy wielki krok naprzód, było w gruncie rzeczy jej początkiem. Odkryto je na drodze rozważania wyidealizowanego doświadczenia z ciałem poruszającym się wiecznie, bez tarcia i bez działania jakichkolwiek sił zewnętrznych. Przykład ten, a potem wiele innych, pozwolił nam zrozumieć doniosłość wyidealizowanych doświadczeń myślowych. Obecnie będziemy znów rozważać wyidealizowane doświadczenia. Choć mogą się one wydać fantastyczne, to jednak pomogą nam zrozumieć teorię względności w takim zakresie, w jakim to jest możliwe przy użyciu naszych prostych metod.
       Poprzednio mieliśmy wyidealizowane doświadczenie z pokojem, który poruszał się ruchem jednostajnym. Teraz dla odmiany będziemy mieli spadającą windę.
       Wyobraźmy sobie wielką windę zawieszoną u szczytu drapacza chmur, znacznie wyższego niż jakikolwiek rzeczywiście istniejący. Lina utrzymująca windę nagle pęka i winda spada swobodnie ku ziemi. W czasie spadania obserwatorzy wewnątrz windy wykonują doświadczenia. Przy ich opisie nie musimy się zajmować ani oporem powietrza, ani tarciem, gdyż nasze wyidealizowane warunki pozwalają je pominąć. Jeden z obserwatorów wyjmuje z kieszeni chustkę i zegarek i upuszcza je. Co się stanie z tymi dwoma ciałami? Dla obserwatora zewnętrznego, który przygląda się wszystkiemu przez okno w windzie, zarówno chustka, jak i zegarek spadają w dół dokładnie tak samo, z jednakowym przyspieszeniem. Pamiętamy, że przyspieszenie spadającego ciała jest zupełnie niezależne od jego masy i że właśnie ta okoliczność wskazała na równość masy grawitacyjnej i masy bezwładnej. Pamiętamy także, iż równość obu mas, grawitacyjnej i bezwładnej, była z punktu widzenia mechaniki klasycznej czystym przypadkiem i nie odgrywała w jej strukturze żadnej roli. Teraz jednak równość ta, znajdująca swój wyraz w jednakowym przyspieszeniu wszystkich spadających ciał, ma zasadnicze znaczenie i stanowi podstawę całego rozumowania.
       Powróćmy do naszej spadającej chustki i zegarka; dla obserwatora zewnętrznego spadają one z jednakowym przyspieszeniem. Ale z takim samym przyspieszeniem spada również winda, jej ściany, sufit i podłoga. Toteż odległość obu ciał od podłogi nie zmieni się. Dla obserwatora wewnętrznego oba ciała pozostają dokładnie tam, gdzie się znajdowały w chwili ich upuszczenia. Obserwator wewnętrzny może nie brać pod uwagę pola grawitacyjnego, gdyż źródło tego pola leży poza jego u. w. Stwierdza on, że wewnątrz windy nie działają na oba ciała żadne siły, a więc ciała te pozostają w spoczynku, tak jakby to miało miejsce w inercjalnym u. w. W windzie dzieją się dziwne rzeczy! Jeśli obserwator popchnie jakieś ciało w dowolnym kierunku, na przykład w górę lub w dół, ciało to poruszać się będzie zawsze ruchem jednostajnym tak długo, dopóki się nie zderzy z sufitem lub z podłogą windy. Krótko mówiąc, w stosunku do obserwatora wewnątrz windy obowiązują prawa mechaniki klasycznej. Wszystkie ciała zachowują się tak, jak to przewiduje prawo bezwładności. Nasz nowy u. w., sztywno związany ze spadającą swobodnie windą, różni się od układu inercjalnego tylko pod jednym względem. W inercjalnym u. w. ciało, na które nie działają siły, będzie się poruszać ruchem jednostajnym wiecznie. Inercjalny u. w. – jak go sobie wyobraża fizyka klasyczna – nie jest ograniczony ani w przestrzeni, ani w czasie. Z obserwatorem w naszej windzie jest jednak inaczej.
       Inercjalny charakter jego u. w. jest ograniczony w przestrzeni i w czasie. Ciało, poruszające się ruchem jednostajnym, prędzej czy później zderzy się ze ścianą windy, niszcząc ruch jednostajny. Prędzej czy później cała winda zderzy się z ziemią, niszcząc obserwatorów wraz z ich doświadczeniami. Taki u. w. jest tylko „kieszonkowym wydaniem” prawdziwego inercjalnego u. w.
       Ów lokalny charakter u. w. ma zasadnicze znaczenie. Gdyby nasza urojona winda miała rozciągać się od bieguna północnego do równika, z chusteczką umieszczoną nad biegunem i z zegarkiem nad równikiem, wówczas dla obserwatora zewnętrznego przyspieszenia obu ciał nie byłyby równe; ciała te nie pozostawałyby względem siebie w spoczynku. Zawiodłoby całe nasze rozumowanie! Wymiary windy muszą być ograniczone tak, by można było założyć równość przyspieszeń wszystkich ciał względem obserwatora zewnętrznego.
       Przy tym ograniczeniu u. w. przybiera dla obserwatora wewnętrznego charakter inercjalny. Możemy nareszcie wskazać – co prawda ograniczony w czasie i przestrzeni – u. w., w którym obowiązują wszystkie prawa przyrody. Jeśli wyobrazimy sobie inny u. w., inną windę, poruszającą się ruchem jednostajnym względem spadającej swobodnie, to oba te u. w. będą lokalnie inercjalne. Wszystkie prawa są w nich obu dokładnie takie same. Przejście od jednego do drugiego jest dane przez transformację Lorentza.
       Przyjrzyjmy się, w jaki sposób obaj obserwatorzy, zewnętrzny i wewnętrzny, opisują, co się dzieje w windzie.
       Obserwator zewnętrzny spostrzega ruch windy i wszystkich ciał wewnątrz niej i stwierdza, że zachodzi on zgodnie z newtonowskim prawem ciążenia. Ruch ten nie jest dla niego jednostajny, lecz przyspieszony, ze względu na działanie pola grawitacyjnego Ziemi.
       Jednakże pokolenie fizyków urodzonych i wychowanych w windzie rozumowałoby zupełnie inaczej. Sądziliby oni, że posiadają układ inercjalny, i odnosiliby wszystkie prawa przyrody do swej windy, twierdząc słusznie, że prawa te przybierają w ich u. w. szczególnie prostą postać. Założenie, że ich winda spoczywa i że ich u. w. jest inercjalny, byłoby dla nich zupełnie naturalne.
       Rozbieżności między obserwatorami zewnętrznym i wewnętrznym nie sposób usunąć. Każdy z nich mógłby domagać się prawa odnoszenia wszystkich zdarzeń do swego u. w. W obu układach można opisywać zdarzenia w sposób równie konsekwentny.
       Przykład ten wykazuje, że można w sposób konsekwentny opisać zjawiska fizyczne w dwóch różnych u. w. nawet wtedy, gdy układy te nie poruszają się względem siebie ruchem jednostajnym. Przy takim opisie trzeba wziąć pod uwagę ciążenie, budując jak gdyby „most”, pozwalający na przejście od jednego u. w. do drugiego. Pole grawitacyjne istnieje dla obserwatora zewnętrznego, a nie istnieje dla obserwatora wewnętrznego. Dla obserwatora zewnętrznego istnieje przyspieszony ruch windy w polu grawitacyjnym, dla wewnętrznego – spoczynek i brak pola grawitacyjnego. Ale „most”, pole grawitacyjne, umożliwiające opis w obu u. w., opiera się na pewnym bardzo ważnym filarze – na równoważności masy grawitacyjnej i masy bez-władnej. Bez tego tropu, nie zauważonego przez mechanikę klasyczną, nasze obecne rozumowanie zupełnie by zawiodło.
       Rozważmy teraz nieco inne wyidealizowane doświadczenie. Przypuśćmy, że istnieje inercjalny u. w., w którym obowiązuje prawo bezwładności. Opisaliśmy już, co się dzieje w windzie, spoczywającej w takim u. w. Ale teraz zmieniamy nasz obraz. Ktoś z zewnątrz przymocował do windy linę i ciągnie ją ze stałą siłą w kierunku wskazanym na rysunku.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys33_01small.gif)
Nie jest ważne, jak się to dzieje. Ponieważ w naszym u. w. obowiązują prawa mechaniki, cała winda porusza się ze stałym przyspieszeniem, które ma kierunek ruchu. Posłuchajmy, jak obserwatorzy zewnętrzny i wewnętrzny objaśniają zjawiska zachodzące w windzie.
       O b s e r w a t o r   z e w n ę t r z n y:   Mój u. w. jest układem inercjalnym. Winda porusza się ze stałym przyspieszeniem, gdyż działa na nią stała siła. Obserwatorzy wewnątrz windy pozostają w ruchu bezwzględnym, w ich układzie nie obowiązują prawa mechaniki. Nie stwierdzają oni, by ciała, na które nie działają siły, pozostawały w spoczynku. Jeśli jakieś ciało upuścić, to szybko zderzy się ono z podłogą windy, gdyż podłoga porusza się w górę, jemu naprzeciw. Dotyczy to zarówno chustki, jak zegarka. Obserwator wewnętrzny musi, rzecz dziwna, pozostawać stale na „podłodze”, gdyż skoro tylko podskoczy, podłoga zaraz go dogoni.
       O b s e r w a t o r   w e w n ę t r z n y:   Nie widzę żadnego powodu, aby przypuszczać, że moja winda pozostaje w ruchu bezwzględnym. Przyznaję, że mój u. w., sztywno związany z windą, nie jest właściwie inercjalny, ale nie wierzę, by miało to cokolwiek wspólnego z ruchem bezwzględnym. Zegarek, chustka i wszystkie ciała spadają, gdyż cała winda znajduje się w polu grawitacyjnym. Spostrzegam tu dokładnie taki sam rodzaj ruchu, jaki obserwuje człowiek na Ziemi. Wyjaśnia on ten ruch działaniem pola grawitacyjnego. To samo ma miejsce w moim przypadku.
       Oba opisy, jeden dokonany przez obserwatora zewnętrznego, drugi przez wewnętrznego, są całkowicie konsekwentne i nie ma sposobu rozstrzygnięcia, który z nich jest słuszny. Każdy z nich możemy zastosować do opisu zjawisk zachodzących w windzie: albo ruch niejednostajny i nieobecność pola grawitacyjnego – zgodnie z obserwatorem zewnętrznym, albo spoczynek i obecność pola grawitacyjnego – zgodnie z obserwatorem wewnętrznym.
       Obserwator zewnętrzny może założyć, że winda pozostaje w „bezwzględnym” ruchu niejednostajnym. Ale ruchu, który przestaje istnieć przy założeniu działania pola grawitacyjnego, nie można uważać za ruch bezwzględny.
       Być może istnieje wyjście z dwuznaczności takich dwóch różnych opisów i można dokonać wyboru na rzecz jednego z nich. Wyobraźmy sobie, że przez boczne okienko wpada do windy poziomo promień światła, dobiegając po bardzo krótkim czasie do przeciwległej ściany. Zobaczmy, jak nasi dwaj obserwatorzy przewidzą drogę światła.
       O b s e r w a t o r   z e w n ę t r z n y,   utrzymujący, że winda porusza się ruchem przyspieszonym, rozumowałby tak: Promień światła wpada przez okienko i porusza się poziomo, po linii prostej, ze stałą prędkością w stronę przeciwległej ściany. Ale winda porusza się do góry i w czasie, w którym światło biegnie ku ścianie, winda zmienia swe położenie. Dlatego też promień padnie w punkcie położonym nie dokładnie naprzeciw punktu wejścia promienia, lecz trochę niżej.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys33_02small.gif)
Różnica będzie bardzo nieznaczna, niemniej jednak będzie ona istniała i promień poruszać się będzie względem windy nie po prostej, lecz po linii nieco zakrzywionej. Różnica jest związana z drogą, jaką przebyła winda w czasie, gdy promień biegł przez jej wnętrze.
       O b s e r w a t o r   w e w n ę t r z n y,   utrzymujący, że na wszystkie przedmioty w jego windzie działa pole grawitacyjne, powiedziałby: nie ma przyspieszonego ruchu windy, istnieje tylko działanie pola grawitacyjnego. Wiązka światła jest nieważka, toteż nie ulega wpływowi pola grawitacyjnego. Jeśli tylko miała kierunek poziomy, to dojdzie do ściany w punkcie położonym dokładnie naprzeciw punktu wejścia.
       Z powyższej wymiany zdań zdaje się wynikać, że istnieje możliwość rozstrzygnięcia między tymi dwoma przeciwstawnymi punktami widzenia, gdyż zjawisko przebiegałoby dla każdego obserwatora inaczej. Jeśli w żadnym z przytoczonych przed chwilą wyjaśnień nie ma nic nielogicznego, to całe nasze poprzednie rozumowanie upada i nie możemy opisać wszystkich zjawisk na dwa niesprzeczne z sobą sposoby, z polem grawitacyjnym i bez pola.
       Ale na szczęście w rozumowaniu obserwatora wewnętrznego jest poważny błąd, który ratuje nasz poprzedni wniosek. Obserwator ten powiedział: „Wiązka światła jest nieważka, toteż nie ulega wpływowi pola grawitacyjnego”. To przecież nieprawda! Wiązka światła niesie energię, a energia ma masę. Ale każda masa bezwładna jest przyciągana przez pole grawitacyjne, gdyż masa bezwładna jest równoważna masie grawitacyjnej. Wiązka światła zakrzywi się w polu grawitacyjnym zupełnie tak samo, jak zakrzywiłby się tor ciała rzuconego poziomo z prędkością równą prędkości światła. Gdyby obserwator wewnętrzny rozumował poprawnie i brał pod uwagę zakrzywienie się promieni świetlnych w polu grawitacyjnym, jego wyniki byłyby dokładnie takie same, jak obserwatora zewnętrznego.
       Oczywiście pole grawitacyjne Ziemi jest zbyt słabe, aby zakrzywianie się w nim promieni świetlnych można było wykryć bezpośrednim doświadczeniem. lecz słynne doświadczenia wykonane w czasie zaćmień Słońca wykazują w sposób niezbity, choć pośredni, wpływ pola grawitacyjnego na tor promienia świetlnego.
       Z powyższych przykładów wynika, że istnieje uzasadniona nadzieja sformułowania fizyki relatywistycznej. Aby to uczynić, musimy jednak najpierw uporać się z zagadnieniem ciążenia.
       Na przykładzie windy przekonaliśmy się, że oba opisy są konsekwentne. Można zakładać ruch niejednostajny, można go nie zakładać. Potrafimy za pomocą pola grawitacyjnego wyeliminować z naszych przykładów ruch „bezwzględny”. Ale w takim razie w ruchu niejednostajnym nie ma nic bezwzględnego. Pole grawitacyjne jest w stanie całkowicie to wykluczyć.
       Można więc wypędzić z fizyki upiory ruchu bezwzględnego i inercjalnego u. w. i zbudować nową, relatywistyczną fizykę. Nasze wyidealizowane doświadczenia wskazują, jak ściśle wiąże się zagadnienie ogólnej teorii względności z zagadnieniem ciążenia oraz dlaczego tak istotne znaczenie ma dla tego związku równoważność masy grawitacyjnej i bezwładnej. Rozwiązanie zagadnienia ciążenia w ogólnej teorii względności musi się, rzecz jasna, różnić od rozwiązania newtonowskiego. Prawa ciążenia, podobnie jak wszystkie prawa przyrody, muszą być sformułowane dla wszystkich możliwych u. w., podczas gdy prawa mechaniki klasycznej, w postaci nadanej im przez Newtona, obowiązują tylko w układzie inercjalnym.


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 31, 2009, 20:38:27
Geometria i doświadczenie
 
N
asz kolejny przykład będzie jeszcze bardziej fantastyczny od przypadku ze spadającą windą. Musimy się zająć nowym zagadnieniem, związkiem ogólnej teorii względności z geometrią. Zacznijmy od opisu świata, w którym żyją istoty nie, jak w naszym świecie, trójwymiarowe, lecz dwuwymiarowe. Kino przyzwyczaiło nas do dwuwymiarowych istot, działających na dwuwymiarowych ekranach. Wyobraźmy sobie teraz, że owe istoty-cienie, to znaczy aktorzy na ekranie, rzeczywiście istnieją, że posiadają zdolność myślenia, że mogą tworzyć swą własną naukę, że dwuwymiarowy ekran stanowi dla nich przestrzeń geometryczną. Istoty te nie są w stanie wyobrazić sobie w sposób namacalny przestrzeni trójwymiarowej, tak jak my nie potrafimy sobie wyobrazić świata czterowymiarowego. Potrafią zgiąć linię prostą i wiedzą, co to jest koło, ale nie mogą zbudować kuli, gdyż oznaczałoby to wyjście poza ich dwuwymiarowy ekran. Znajdujemy się w podobnym położeniu. Możemy zginać i zakrzywiać linie i powierzchnie, ale w żaden sposób nie potrafimy sobie wyobrazić zgiętej i zakrzywionej przestrzeni trójwymiarowej.
       Żyjąc, myśląc i przeprowadzając doświadczenia, nasze istoty-cienie mogłyby z czasem opanować dwuwymiarową geometrię euklidesową. Mogłyby więc na przykład udowodnić, że suma kątów trójkąta wynosi 180 stopni. Mogłyby skonstruować dwa koła ze wspólnym środkiem, jedno bardzo małe, drugie duże. Stwierdziłyby, że stosunek obwodów takich dwóch okręgów jest równy stosunkowi ich promieni, co jest znów wynikiem charakterystycznym dla geometrii euklidesowej. Jeśliby ekran był nieskończenie duży, istoty-cienie stwierdziłyby, że wyruszywszy raz w podróż prosto przed siebie, nigdy nie wrócą do swego punktu wyjścia.
       Wyobraźmy sobie teraz, że zmieniają się warunki, w których żyją nasze dwuwymiarowe istoty. Przypuśćmy, że ktoś z zewnątrz, z „trzeciego wymiaru”, przenosi je z ekranu na powierzchnię kuli o bardzo dużym promieniu. Jeśli nasze cienie są bardzo małe w stosunku do całej powierzchni, jeśli nie mają środków porozumienia się na odległość i jeśli nie mogą podróżować zbyt daleko, nie zauważą żadnej zmiany. Suma kątów w małych trójkątach będzie nadal wynosiła 180 stopni. Stosunek obwodów dwóch małych okręgów będzie równy stosunkowi ich promieni. Podróż po linii prostej nie będzie nigdy prowadzić do punktu wyjścia.
       Niech jednak istoty-cienie rozwiną z biegiem czasu swą wiedzę techniczną. Niech wynajdą środki komunikacji, które pozwolą im szybko pokonywać duże odległości. Stwierdzą wówczas, że podróżując prosto przed siebie, powrócą w końcu do punktu wyjścia. „Prosto przed siebie” znaczy teraz „po wielkim okręgu kuli”. Stwierdzą również, iż stosunek obwodów dwóch okręgów ze wspólnym środkiem nie jest równy stosunkowi promieni, jeśli jeden promień jest mały, a drugi bardzo duży.
       Jeśli nasze dwuwymiarowe istoty są konserwatywne, jeśli w ciągu wielu pokoleń, gdy nie umiały jeszcze daleko podróżować, uczyły się geometrii euklidesowej, która się wtedy dobrze zgadzała z obserwowanymi faktami, będą z pewnością robiły co w ich mocy, aby przy niej pozostać, wbrew świadectwu swoich pomiarów. Mogą próbować zrzucać winę za te rozbieżności na fizykę. Mogą poszukiwać fizycznych przyczyn odkształcania linii i powodujących odstępstwa od geometrii euklidesowej, przyczyn takich, jak na przykład różnice temperatury. Ale wcześniej czy później muszą zauważyć, że istnieje znacznie bardziej logiczny i przekonujący sposób opisu tych zjawisk. Z czasem zrozumieją, że ich świat jest skończony, że zasady jego geometrii są inne od tych, których się uczyły. Zrozumieją, że ich świat jest dwuwymiarową powierzchnią kuli, mimo że sobie tego nie będą mogły wyobrazić. Szybko nauczą się nowych zasad geometrii, które się wprawdzie różnią od euklidesowych, ale mimo to dają się sformułować dla ich dwuwymiarowego świata w sposób równie logiczny i konsekwentny. Nowe pokolenie, wychowane ze znajomością geometrii kuli, będzie uważało geometrię euklidesową za bardziej skomplikowaną i sztuczną, gdyż nie zgadza się ona z obserwowanymi faktami.
       Powróćmy do trójwymiarowych istot naszego świata.
       Co mamy na myśli mówiąc, że nasza trójwymiarowa przestrzeń ma charakter euklidesowy? Znaczy to, że wszystkie udowodnione logicznie twierdzenia geometrii euklidesowej można również potwierdzić faktycznym doświadczeniem. Za pomocą ciał sztywnych lub promieni świetlnych możemy konstruować obiekty odpowiadające wyidealizowanym obiektom geometrii euklidesowej. Krawędź linijki lub promień świetlny odpowiada linii prostej; suma kątów trójkąta zbudowanego z cienkich sztywnych prętów wynosi 180 stopni; stosunek skonstruowanych z cienkiego sztywnego drutu promieni dwóch kół o wspólnym środku jest równy stosunkowi obwodów tych kół. Geometria euklidesowa staje się w tej interpretacji działem fizyki, co prawda bardzo prostym.
       Ale można sobie wyobrazić, że wykryto rozbieżności: na przykład suma kątów wielkiego trójkąta zbudowanego z prętów, które z rozmaitych powodów należy uważać za sztywne, okazała się różna od 180 stopni. Ponieważ przyzwyczailiśmy się już do poglądowego przedstawiania obiektów geometrii euklidesowej, używając ciał sztywnych, dopatrywalibyśmy się zapewne przyczyny takiego nieoczekiwanego zachowania się naszych prętów w działaniu jakiejś siły fizycznej. Próbowalibyśmy znaleźć charakter fizyczny tej siły oraz jej wpływ na inne zjawiska. Aby ocalić geometrię euklidesową, postawilibyśmy naszym przedmiotom zarzut, że nie są one sztywne, że nie odpowiadają dokładnie obiektom geometrii euklidesowej. Próbowalibyśmy lepiej przedstawiać te obiekty, aby zachowywały się one tak, jak przewiduje geometria euklidesowa. Jeśliby się nam jednak nie udało połączyć geometrii euklidesowej i fizyki w jeden prosty i konsekwentny obraz, musielibyśmy zrezygnować z przekonania, że nasza przestrzeń jest euklidesowa, i szukać bardziej przekonującego obrazu rzeczywistości, opartego na bardziej ogólnych założeniach co do geometrycznego charakteru naszej przestrzeni.
       Potrzebę tego można zilustrować, posługując się wyidealizowanym doświadczeniem, wykazującym, że prawdziwie relatywistyczna fizyka nie może się opierać na geometrii euklidesowej. W naszym rozumowaniu będziemy korzystać z tego, co już wiemy o inercjalnym u. w. i o szczególnej teorii względności. Wyobraźmy sobie wielkie koło z narysowanymi na nim dwoma współśrodkowymi okręgami, jednym bardzo małym, drugim bardzo dużym. Koło wiruje szybko względem obserwatora zewnętrznego, a na kole znajduje się obserwator wewnętrzny. Zakładamy ponadto, że u. w. obserwatora zewnętrznego jest układem inercjalnym. Obserwator zewnętrzny może w swoim u. w. narysować te same dwa okręgi, mały i duży, spoczywające w jego u. w., lecz pokrywające się z okręgami na wirującym kole. Ponieważ jego u. w. jest inercjalny, obowiązuje w nim geometria euklidesowa, a więc obserwator zewnętrzny stwierdzi, że stosunek obwodów jest równy stosunkowi promieni. A co powie obserwator na kole? Z punktu widzenia fizyki klasycznej, a także szczególnej teorii względności, jego u. w. jest układem niedozwolonym.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys34_01small.gif)
Jeśli jednak chcemy znaleźć dla praw fizycznych nowe sformułowania, obowiązujące w dowolnym u. w., musimy obu obserwatorów, na kole i zewnętrznego, traktować z równą uwagą. Śledzimy teraz z zewnątrz poczynania obserwatora wewnętrznego, który stara się zmierzyć obwody i promienie na wirującym kole. Posługuje się on tym samym krótkim prętem mierniczym, którego używał obserwator zewnętrzny. „Ten sam” oznacza albo rzeczywiście ten sam pręt, przekazany przez obserwatora zewnętrznego wewnętrznemu, albo jeden z dwóch prętów mających w spoczynku tę samą długość.
       Obserwator wewnętrzny na kole zaczyna mierzyć promień i obwód małego okręgu. Wynik, który uzyska, powinien być taki sam, jak wynik obserwatora zewnętrznego. Oś, wokół której koło wiruje, przechodzi przez jego środek. Części koła położone blisko środka mają bardzo małe prędkości. Jeśli tylko okręg jest dostatecznie mały, możemy śmiało stosować mechanikę klasyczną, zaniedbując szczególną teorię względności. Znaczy to, że długość pręta jest dla obserwatora zewnętrznego i wewnętrznego taka sama i że wyniki tych dwóch pomiarów będą dla nich obu jednakowe. Teraz obserwator na kole mierzy promień dużego okręgu. Pręt umieszczony wzdłuż promienia porusza się względem obserwatora zewnętrznego. Ponieważ jednak kierunek ruchu jest prostopadły do pręta, nie kurczy się on i będzie miał dla obu obserwatorów taką samą długość. Mamy więc trzy pomiary, które dadzą dla obu obserwatorów taki sam wynik: dwa promienie i mały obwód. Ale z czwartym pomiarem rzecz się ma inaczej! Długość dużego obwodu będzie dla każdego z obu obserwatorów inna. Pręt umieszczony na obwodzie zgodnie z kierunkiem ruchu będzie się obserwatorowi zewnętrznemu wydawał skrócony w stosunku do jego spoczywającego pręta. Prędkość jest teraz znacznie większa od prędkości małego okręgu i trzeba to skrócenie uwzględnić. Stosując wyniki szczególnej teorii względności, dochodzimy do wniosku: długość dużego obwodu wypadnie w pomiarach każdego z obu obserwatorów inaczej. Ponieważ tylko jedna spośród czterech zmierzonych przez obu obserwatorów długości nie jest dla nich jednakowa, zatem dla obserwatora wewnętrznego stosunek dwóch promieni nie może być równy stosunkowi dwóch obwodów, jak to jest dla obserwatora zewnętrznego. Znaczy to, że obserwator na kole nie może w swoim u. w. potwierdzić ważności geometrii euklidesowej.
       Otrzymawszy ten wynik, obserwator na kole mógłby powiedzieć, że nie chce się zajmować u. w., w których nie obowiązuje geometria euklidesowa. Geometria ta zawiodła z powodu bezwzględnego ruchu wirowego, zawiodła, gdyż jego u. w. jest zły i niedozwolony. Ale rozumując w ten sposób, odrzuca on zasadniczą ideę ogólnej teorii względności. Z drugiej strony, jeśli chcemy odrzucić ruch bezwzględny i zachować ideę ogólnej teorii względności, to trzeba zbudować całą fizykę w oparciu o geometrię ogólniejszą od euklidesowej. Jest to nieuniknionym następstwem założenia, że dozwolone mają być wszystkie u. w.
       Zmiany, które wprowadza ogólna teoria względności, nie mogą się ograniczać do samej tylko przestrzeni. W szczególnej teorii względności mieliśmy w każdym u. w. spoczywające w nim zegary, które miały ten sam rytm i były zsynchronizowane, to znaczy wskazywały jednocześnie ten sam czas. Co się dzieje z zegarem w nieinercjalnym u. w.? Posłużymy się znów naszym wyidealizowanym doświadczeniem z kołem. Obserwator zewnętrzny ma w swym inercjalnym u .w. doskonałe zegary, wszystkie o tym samym rytmie i wszystkie zsynchronizowane. Obserwator wewnętrzny bierze dwa takie same zegary i umieszcza jeden z nich na małym okręgu wewnętrznym, drugi na dużym zewnętrznym. Zegar na okręgu wewnętrznym ma względem obserwatora zewnętrznego bardzo małą prędkość. Możemy więc śmiało powiedzieć, że jego rytm będzie taki sam, jak rytm zegara na zewnątrz. Ale zegar na dużym okręgu ma znaczną prędkość, która sprawia, że zmienia się jego rytm w porównaniu z zegarami zewnętrznymi, a więc również w porównaniu z zegarem umieszczonym na małym okręgu. Dwa wirujące zegary będą więc miały różny rytm i nawiązując do wyników szczególnej teorii względności, znów widzimy, że w naszym wirującym u. w. nie można wprowadzać urządzeń takich, jak w inercjalnym u. w.
       Aby wyjaśnić, jakie wnioski można wyciągnąć z tego i z poprzednio opisanych wyidealizowanych doświadczeń, przytoczmy raz jeszcze dialog pomiędzy dawnym fizykiem D, wierzącym w fizykę klasyczną, a fizykiem współczesnym W, który zna ogólną teorię względności. D jest obserwatorem zewnętrznym w inercjalnym u. w., podczas gdy W znajduje się na wirującym kole.
       D. W twoim u. w. nie obowiązuje geometria euklidesowa. Śledziłem twoje pomiary i zgadzam się, że stosunek dwóch obwodów nie jest w twoim u. w. równy stosunkowi promieni. Ale świadczy to tylko o tym, że twój u. w. jest niedozwolony. Tymczasem mój u. w. ma charakter inercjalny i mogę śmiało stosować geometrię euklidesową. Twoje koło pozostaje w ruchu bezwzględnym i z punktu widzenia fizyki klasycznej stanowi niedozwolony u. w., w którym nie obowiązują prawa mechaniki.
       W. Nie chcę nic słyszeć o ruchu bezwzględnym. Mój u. w. jest równie dobry, jak twój. Zauważyłem tylko, że ty się obracasz wokół mojego koła. Nikt mi nie zabroni odnosić ruchów do mojego koła.
       D. Lecz czy nie czułeś dziwnej siły starającej się odrzucić cię od środka koła? Gdyby twoje koło nie było szybko wirującą karuzelą, dwa fakty, które zaobserwowałeś, z pewnością nie miałyby miejsca: nie spostrzegłbyś siły ciągnącej cię na zewnątrz, ani nie stwierdziłbyś, że w twoim u. w. nie można stosować geometrii euklidesowej. Czy fakty te nie wystarczają, aby cię przekonać, że twój u. w. pozostaje w ruchu bezwzględnym?
       W. Bynajmniej! Oczywiście, zauważyłem oba fakty, o których mówisz, ale uważam, że ich przyczyną jest pewne dziwne pole grawitacyjne, działające na moje koło. Pole to jest skierowane na zewnątrz koła i odkształca moje pręty oraz zmienia rytm moich zegarów. Pole grawitacyjne, geometria nieeuklidesowa, zegary o różnych rytmach – wszystko to jest moim zdaniem ściśle z sobą związane. Przyjmując jakiś u. w., muszę jednocześnie założyć istnienie odpowiedniego pola grawitacyjnego, działającego na sztywne pręty i zegary.
       D. Ale czy zdajesz sobie sprawę z trudności, jakie pociąga za sobą twoja ogólna teoria względności? Wyjaśnię, o co mi chodzi, na prostym przykładzie spoza fizyki. Wyobraź sobie wyidealizowane miasto amerykańskie składające się z siatki równoległych ulic i prostopadłych do nich, równoległych alei. Odległości między ulicami, a także między alejami są wszędzie jednakowe. Przy takim założeniu wszystkie bloki są dokładnie takich samych rozmiarów. W ten sposób mogę łatwo określić położenie każdego bloku. Taka konstrukcja byłaby jednak niemożliwa bez geometrii euklidesowej. Nie możemy więc na przykład pokryć całej naszej Ziemi jednym ogromnym wyidealizowanym miastem amerykańskim. Przekona cię o tym rzut oka na globus. Ale taką „siatką amerykańskiego miasta” nie moglibyśmy również pokryć twego koła. Twierdzisz, że pole grawitacyjne odkształca twoje pręty. Fakt, że nie udało ci się sprawdzić twierdzenia Euklidesa o równości stosunków promieni i obwodów, wskazuje wyraźnie, że jeśli zechcesz konstruować taką siatkę ulic i alei na dostatecznie dużym obszarze, prędzej czy później natkniesz się na trudności i stwierdzisz, że jest to na twoim kole niemożliwe. Geometria na twym wirującym kole przypomina geometrię na zakrzywionej powierzchni, gdzie oczywiście skonstruowanie na dostatecznie dużej części powierzchni siatki ulic i alei jest niemożliwe. Innym, bardziej fizycznym przykładem może być płaszczyzna ogrzana w sposób nierównomierny, tak że temperatury są w różnych częściach powierzchni inne. Czy mógłbyś za pomocą pręcików żelaznych wydłużających się pod wpływem temperatury skonstruować siatkę „równoległo-prostopadłą”, którą poniżej narysowałem? Oczywiście nie! Twoje „pole grawitacyjne” płata twym sztabom takie same figle, jak zmiany temperatury pręcikom żelaznym.
       W. Wszystko to mnie nie przeraża. Siatka ulic i alei potrzebna jest do wyznaczania położeń punktów, przy czym zegar porządkuje zdarzenia. Miasto nie musi być amerykańskie, równie dobrze może to być starożytne miasto europejskie. Wyobraź sobie, że twoje wyidealizowane miasto zostało wykonane z plasteliny, a następnie odkształcone. Nadal mogę numerować bloki i identyfikować ulice oraz aleje, choć nie są one już ani proste, ani równoległe. Podobnie długość i szerokość geograficzną wyznaczają położenia punktów na Ziemi, choć nie ma siatki „miasta amerykańskiego”.
       D. Mimo to widzę jednak trudność. Zmuszony jesteś stosować „siatkę miasta europejskiego”.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys34_02small.gif)
Zgadzam się, że możesz porządkować punkty lub zdarzenia, ale taka siatka wprowadzi ci bałagan do wszelkich pomiarów odległości. Nie da ci ona właściwości metrycznych przestrzeni, które daje moja siatka. Weź taki przykład. Wiem, że w moim mieście amerykańskim, aby przejść dziesięć bloków, muszę przebyć odległość równą podwojonej długości pięciu bloków. Ponieważ wiem, że wszystkie bloki są równe, mogę z łatwością wyznaczać odległości.
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys34_03small.gif)
 W. To prawda. W mojej siatce „miasta europejskiego” nie mogę mierzyć odległości bezpośrednio liczbą odkształconych bloków. Muszę wiedzieć coś ponadto; muszę znać własności geometryczne mojej powierzchni. Każdy wie przecież, że odległość między 0° i 10° długości na równiku nie jest taka sama, jak między 0° i 10° długości w pobliżu bieguna północnego. Ale każdy żeglarz wie, jak ocenić odległość między takimi dwoma punktami kuli ziemskiej, zna bowiem własności geometryczne Ziemi. Może on tę odległość wyznaczyć albo drogą obliczeń opartych na znajomości trygonometrii sferycznej, albo doświadczalnie, przepływając statkiem obie drogi z taką samą prędkością. W twoim przypadku całe zagadnienie jest banalne, gdyż wszystkie ulice i aleje są od siebie nawzajem jednakowo odległe. W przypadku Ziemi sprawa się komplikuje; południki 0° i 10° schodzą się na biegunach Ziemi, a na równiku odległość ich jest największa. Podobnie ja, aby wyznaczać odległości, muszę o mojej „siatce miasta europejskiego” wiedzieć coś więcej niż ty o twojej „siatce miasta amerykańskiego”. Tę dodatkową wiedzę mogę zdobyć, badając w każdym szczególnym przypadku własności geometryczne mojego continuum.
       D. Ale to wszystko wskazuje tylko, do jakich niewygód i komplikacji prowadzi wyrzeczenie się prostej struktury geometrii euklidesowej na rzecz złożonego schematu, który musisz stosować. Czy to naprawdę konieczne?
       W. Obawiam się, że tak, jeśli chcemy stosować naszą fizykę w dowolnym u. w., bez uciekania się do tajemniczego układu inercjalnego. Zgadzam się, że stosowane przeze mnie narzędzie matematyczne jest bardziej złożone niż twoje, ale moje założenia fizyczne są prostsze i bardziej naturalne.
       Dyskusja ta ograniczała się do continuów dwuwymiarowych. W ogólnej teorii względności sprawa jest jeszcze bardziej złożona, gdyż mamy tam nie dwuwymiarowe, lecz czterowymiarowe continuum czasoprzestrzenne. Ale idea jest taka sama jak w przypadku dwuwymiarowym. W ogólnej teorii względności nie możemy, jak w teorii szczególnej, stosować mechanicznego rusztowania złożonego z równoległych, prostopadłych sztab i zsynchronizowanych zegarów. Nie możemy w dowolnym u. w. wyznaczyć za pomocą sztywnych sztab i dobrze chodzących zsynchronizowanych zegarów punktu i chwili, w których zachodzi zdarzenie – jak to czyniliśmy w inercjalnym u. w. szczególnej teorii względności. Nadal możemy porządkować zdarzenia za pomocą naszych nieeuklidesowych sztab i różnie chodzących zegarów. Ale właściwe pomiary, wymagające sztywnych sztab oraz doskonale rytmicznych i zsynchronizowanych zegarów, można przeprowadzać tylko w u. w. lokalnie inercjalnym. Ważna w nim jest cała szczególna teoria względności, lecz nasz „dobry” u. w. jest tylko lokalny, jego inercjalny charakter jest ograniczony w przestrzeni i w czasie. Nawet w naszym dowolnym u. w. możemy przewidzieć wyniki pomiarów dokonanych w lokalnie inercjalnym u. w. W tym celu musimy jednak znać charakter geometryczny continuum czasoprzestrzennego.
       Nasze wyidealizowane doświadczenia zarysowują tylko ogólny charakter nowej, relatywistycznej fizyki. Wskazują one, że zagadnieniem podstawowym jest zagadnienie ciążenia. Wskazują również, że ogólna teoria względności prowadzi do dalszego uogólnienia pojęć czasu i przestrzeni.


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 31, 2009, 20:40:43
Ogólna teoria względności
i jej potwierdzenie
 
O
gólna teoria względności zmierza do formułowania praw fizycznych dla wszystkich u. w. Podstawowym zagadnieniem teorii jest zagadnienie ciążenia. Po raz pierwszy od czasów Newtona podjęto poważną próbę nowego sformułowania prawa ciążenia. Czy to jest rzeczywiście potrzebne? Zapoznaliśmy się już z osiągnięciami teorii Newtona, z wielkim rozwojem astronomii opartej na jego prawie ciążenia. Prawo Newtona nadal pozostaje podstawą wszystkich obliczeń astronomicznych. Ale spotkaliśmy się też z pewnymi zastrzeżeniami wobec starej teorii. Prawo Newtona obowiązuje tylko w inercjalnym u. w. fizyki klasycznej, w u. w. określonym, jak pamiętamy, przez warunek, że muszą w nim obowiązywać prawa mechaniki. Siła działająca między dwiema masami zależy od ich wzajemnej odległości. Wiemy, że związek między siłą a odległością jest niezmienny względem transformacji klasycznej. Prawo to nie da się jednak pogodzić ze szczególną teorią względności. Odległość nie jest niezmienna względem transformacji Lorentza. Moglibyśmy próbować, jak to z powodzeniem uczyniliśmy z prawami ruchu, uogólniać prawo ciążenia, tak by było ono zgodne ze szczególną teorią względności, czyli – innymi słowy – nadać mu postać niezmienną względem transformacji Lorentza, a nie względem transformacji klasycznej. Ale newtonowskie prawo ciążenia uporczywie opierało się wszelkim próbom uproszczenia i uzgodnienia go ze szczególną teorią względności. Nawet gdyby się to nam udało, konieczny byłby jeszcze dalszy krok: przejście od inercjalnego u. w. szczególnej teorii względności do dowolnego u. w. ogólnej teorii względności. Z drugiej strony, wyidealizowane doświadczenia ze spadającą windą jasno wykazują, że nie ma nadziei na sformułowanie ogólnej teorii względności bez rozwiązania zagadnienia ciążenia. Z naszego wywodu widać, dlaczego rozwiązanie zagadnienia ciążenia w ogólnej teorii względności będzie inne niż w fizyce klasycznej.
       Staraliśmy się wskazać drogę wiodącą do ogólnej teorii względności i przyczyny, które zmuszają nas do ponownej zmiany uprzednich poglądów. Nie wnikając w formalną strukturę teorii, scharakteryzujemy pewne cechy nowej teorii ciążenia w porównaniu ze starą. W świetle tego, cośmy dotąd powiedzieli, uchwycenie istoty tych różnic nie powinno być zbyt trudne.
1. Równania grawitacyjne ogólnej teorii względności można stosować w dowolnym u. w. Wybór – w specjalnym przypadku – jakiegoś szczególnego u. w. jest tylko kwestią wygody. Teoretycznie dopuszczalne są wszystkie u. w. Gdy nie bierzemy pod uwagę ciążenia, powracamy automatycznie do inercjalnego u. w. szczególnej teorii względności.
2. Newtonowskie prawo ciążenia wiąże ruch ciała tu i teraz z działaniem innego ciała w tej samej chwili, na znacznej odległości. Na tym prawie opierał się cały pogląd mechanistyczny. Ale pogląd mechanistyczny upadł. W równaniach Maxwella odkryliśmy nowy model dla praw przyrody. Równania Maxwella są prawami struktury. Wiążą one zdarzenia zachodzące teraz i tu ze zdarzeniami, które zajdą trochę później w bezpośrednim sąsiedztwie. Mówiąc schematycznie, można by powiedzieć: przejście od newtonowskiego prawa ciążenia do ogólnej teorii względności przypomina w pewnym stopniu przejście od teorii płynów elektrycznych z prawem Coulomba do teorii Maxwella.
3. Nasz świat nie jest euklidesowy. Jego charakter geometryczny jest kształtowany przez masy i ich prędkości. Równania grawitacyjne ogólnej teorii względności starają się wykryć własności geometryczne naszego świata.
Przypuśćmy na chwilę, że udało nam się konsekwentnie przeprowadzić program ogólnej teorii względności. Czy jednak w naszych spekulacjach nie grozi nam niebezpieczeństwo zbytniego oddalenia się od rzeczywistości? Wiemy, jak dobrze stara teoria objaśnia obserwacje astronomiczne. Czy istnieje możliwość zbudowania pomostu między nową teorią a obserwacją? Każde rozumowanie musi być sprawdzone doświadczalnie, a wyniki niezgodne z faktami trzeba odrzucić, bez względu na ich atrakcyjność. Jak nowa teoria ciążenia przeszła próbę doświadczenia? Na to pytanie można odpowiedzieć jednym zdaniem: Stara teoria jest szczególnym, granicznym przypadkiem nowej. Stare prawo Newtona okazuje się, w przypadku słabych sił grawitacyjnych, dobrym przybliżeniem nowych praw ciążenia. Wszystkie obserwacje potwierdzają teorię klasyczną, potwierdzają więc zarazem ogólną teorię względności. Z wyższej poziomem nowej teorii uzyskujemy z powrotem starą.
       Nawet gdyby na korzyść nowej teorii nie przemawiały żadne dodatkowe obserwacje, gdyby dawane przez nią wyjaśnienie było tylko równie dobre jak stare, musielibyśmy, mając możność swobodnego wyboru, wypowiedzieć się za nową teorią. Równania nowej teorii są z formalnego punktu widzenia bardziej złożone, ale ich założenia są z punktu widzenia podstawowych zasad o wiele prostsze. Zniknęły dwa straszące upiory – czas bezwzględny i układ inercjalny. Nie przeoczono tropu równoważności masy grawitacyjnej i bezwładnej. Nie potrzeba żadnych założeń co do sił ciążenia i ich zależności od odległości. Równania grawitacyjne mają postać praw struktury, czego od czasu wielkich osiągnięć teorii polowej wymagamy od wszystkich praw fizycznych.
       Z nowych praw ciążenia można wyciągnąć pewne wnioski, których nie zawiera prawo ciążenia Newtona. Jeden z nich – zakrzywianie się promieni świetlnych w polu grawitacyjnym – wymieniliśmy już uprzednio. Teraz wspomnimy o dwóch dalszych konsekwencjach.
       Jeśli stare prawa wynikają z nowych, gdy siły grawitacyjne są słabe, to odstępstw od newtonowskiego prawa ciążenia należy się spodziewać tylko w przypadku stosunkowo dużych sił grawitacyjnych. Weźmy nasz Układ Słoneczny. Planety, wśród nich nasza Ziemia, poruszają się wokół Słońca po torach eliptycznych. Planetą najbliższą Słońca jest Merkury. Przyciąganie między Słońcem a Merkurym jest silniejsze niż przyciąganie między Słońcem a jakąkolwiek inną planetą, gdyż jest tu mniejsza odległość. Jeżeli mamy nadzieję na wykrycie odstępstwa od prawa Newtona, to największe na to widoki istnieją w przypadku Merkurego. Z teorii klasycznej wynika, że tor opisywany przez Merkurego jest podobny do torów innych planet, tylko że bliższy Słońca. Według ogólnej teorii względności ruch powinien być nieco inny. Merkury powinien nie tylko obiegać Słońce, ale opisywana przezeń elipsa powinna jeszcze bardzo powoli obracać się względem u. w. związanego ze Słońcem. Ten obrót stanowi nowy efekt ogólnej teorii względności. Nowa teoria przepowiada wielkość tego efektu. Elipsa Merkurego wykonuje jeden pełny obrót w ciągu trzech milionów lat!
(http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/pict/rys35_01small.gif)
  Odchylenie ruchu Merkurego od toru eliptycznego było znane przed sformułowaniem ogólnej teorii względności, ale nie potrafiono go w żaden sposób wyjaśnić. Z drugiej strony, ogólna teoria względności rozwijała się zupełnie niezależnie od tego szczególnego zagadnienia. Wniosek o obrocie elipsy w ruchu planety dokoła Słońca wyciągnięto z nowych równań grawitacyjnych dopiero później. W przypadku Merkurego teoria z powodzeniem wyjaśniła odstępstwo ruchu od prawa Newtona.
       Istnieje jednak jeszcze jeden wniosek, który wyciągnięto z ogólnej teorii względności i porównano z doświadczeniem. Widzieliśmy już, że zegar umieszczony na dużym okręgu wirującego koła ma inny rytm niż zegar umieszczony na małym okręgu. Podobnie, z teorii względności wynika, że zegar umieszczony na Słońcu miałby inny rytm niż zegar umieszczony na Ziemi, gdyż wpływ pola grawitacyjnego jest na Słońcu znacznie silniejszy niż na Ziemi.
       Wspomnieliśmy wcześniej, że rozżarzony sód wysyła jednorodne światło żółte o określonej długości fali. W tym promieniowaniu ujawnia się jeden z rytmów atomu; atom jest jak gdyby zegarem, a długość wysyłanej fali jest miarą jednego z jego rytmów. Według ogólnej teorii względności długość fali światła, wysyłanego przez atom sodu umieszczony na przykład na Słońcu, powinna być nieznacznie większa od długości fali światła, wysyłanego przez atom sodu na Ziemi.
       Zagadnienie doświadczalnego sprawdzenia konsekwencji ogólnej teorii względności jest złożone i bynajmniej ostatecznie nie rozwiązane. Ponieważ zajmujemy się pojęciami podstawowymi, nie będziemy wnikać głębiej w tę kwestię i ograniczymy się do stwierdzenia, że wyrok doświadczenia zdaje się, jak dotąd, potwierdzać wnioski wyciągnięte z ogólnej teorii względności


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 31, 2009, 20:41:49
Pole i materia
 
W
idzieliśmy, jak i dlaczego upadł mechanistyczny punkt widzenia. Wyjaśnienie wszystkich zjawisk przez założenie prostych sił działających między niezmiennymi cząstkami okazało się niemożliwe. Nasze pierwsze próby wyjścia poza pogląd mechanistyczny i wprowadzenia pojęć polowych doprowadziły w dziedzinie zjawisk elektromagnetycznych do doskonałych wyników. Sformułowano prawa struktury dla pola elektromagnetycznego, prawa wiążące pomiędzy sobą zdarzenia bardzo bliskie w przestrzeni i w czasie. Prawa te są zgodne ze szczególną teorią względności, gdyż są niezmienne względem transformacji Lorentza. Później ogólna teoria względności sformułowała prawa ciążenia. Są one znów prawami struktury, opisującymi pole grawitacyjne między cząstkami materialnymi. Łatwo było również uogólnić prawa Maxwella, tak by można je było stosować w dowolnym u. w., podobnie jak prawa ciążenia ogólnej teorii względności.
       Mamy dwa byty rzeczywiste: materię i pole. Nie ulega wątpliwości, że nie potrafimy sobie dziś wyobrazić całej fizyki zbudowanej w oparciu o pojęcie materii, tak jak to sobie wyobrażali fizycy początku dziewiętnastego stulecia. Przyjmiemy na razie oba te pojęcia. Czy można wyobrazić sobie materię i pole jako dwa odrębne i różne byty? Mając małą cząstkę materii, moglibyśmy sobie stworzyć naiwny obraz, według którego istnieje określona powierzchnia cząstki, gdzie sama cząstka przestaje istnieć i pojawia się jej pole grawitacyjne. W tym obrazie obszar, w którym obowiązują prawa polowe, jest wyraźnie oddzielony od obszaru, w którym obecna jest materia. Jakie są jednak kryteria fizyczne odróżniające materię od pola? Zanim poznaliśmy teorię względności, moglibyśmy odpowiedzieć na to pytanie w następujący sposób: materia ma masę, podczas gdy pole jej nie ma. Pole przedstawia energię, materia – masę. Ale wiemy już, że w świetle później zdobytej wiedzy taka odpowiedź nie jest wystarczająca. Z teorii względności wiemy, że materia przedstawia kolosalne zasoby energii oraz że energia przedstawia materię. Nie możemy więc odróżnić jakościowo materii od pola, gdyż różnica między masą a energią nie jest jakościowa. Ogromna większość energii jest skupiona w materii; jednakże pole otaczające cząstkę również przedstawia energię, choć w nieporównanie mniejszej ilości. Moglibyśmy zatem powiedzieć: Materia jest tam, gdzie koncentracja energii jest wielka, pole – gdzie koncentracja energii jest mała. Ale jeśli tak jest, to między materią a polem istnieje różnica raczej ilościowa niż jakościowa. Nie ma sensu uważać materii i pola za dwie zupełnie od siebie różne jakości. Nie można sobie wyobrazić określonej powierzchni wyraźnie oddzielającej pole od materii.
       Ta sama trudność powstaje dla ładunku i związanego z nim pola. Nie można, jak się zdaje, podać oczywistego jakościowego kryterium, pozwalającego odróżnić materię od pola lub ładunek od pola.
       Nasze prawa struktury, to znaczy prawa Maxwella i prawa ciążenia, zawodzą dla wielkich skupisk energii, czyli – jak można powiedzieć – tam, gdzie istnieją ładunki elektryczne lub materia. Czy nie można by jednak naszych równań tak zmienić, by obowiązywały one wszędzie, nawet w obszarach o ogromnej koncentracji energii?
       Nie można zbudować fizyki w oparciu o samo tylko pojęcie materii. Ale po uznaniu równoważności masy i energii podział na materię i pole jest czymś sztucznym i nieokreślonym. Czy nie moglibyśmy odrzucić pojęcia materii i zbudować fizyki czysto polowej? To, co dostarcza naszym zmysłom wrażenie materii, jest w rzeczywistości wielką koncentracją energii w stosunkowo małej przestrzeni. Moglibyśmy uważać materię za obszary przestrzeni, w których pole jest niezwykle silne. W ten sposób można by stworzyć nowe podłoże filozoficzne, którego ostatecznym celem byłoby objaśnienie wszystkich zjawisk przyrody za pomocą praw struktury, obowiązujących zawsze i wszędzie. Z tego punktu widzenia, rzucony kamień jest zmiennym polem, przy czym stany o największym natężeniu pola przemieszczają się w przestrzeni z prędkością kamienia. W naszej nowej fizyce nie byłoby miejsca dla materii i dla pola; jedynym bytem rzeczywistym byłoby pole. Ten nowy pogląd nasuwają nam wielkie osiągnięcia fizyki polowej, powodzenie w wyrażeniu praw elektryczności, magnetyzmu i ciążenia w postaci praw struktury i wreszcie równoważność masy i energii. Naszym ostatecznym celem byłoby takie zmodyfikowanie praw pola, aby nie zawodziły one w obszarach o ogromnej koncentracji energii.
       Jak dotąd nie udało nam się zrealizować tego programu w sposób przekonujący i konsekwentny. Decyzja, czy w ogóle jest to możliwe, należy do przyszłości. W chwili obecnej wciąż jeszcze musimy we wszystkich naszych faktycznych konstrukcjach teoretycznych zakładać istnienie dwóch bytów: pola i materii.
       Ciągle jeszcze mamy przed sobą podstawowe zagadnienia. Wiemy, że cała materia zbudowana jest tylko z niewielu rodzajów cząstek. W jaki sposób z tych elementarnych cząstek zbudowane są rozmaite rodzaje materii? W jaki sposób te elementarne cząstki oddziaływują z polem? Poszukiwanie odpowiedzi na te pytania doprowadziło do powstania w fizyce nowej koncepcji – teorii kwantów.


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Grudzień 31, 2009, 20:42:28
Streszczamy:
 
W
fizyce pojawia się nowe pojęcie, najdonioślejsza koncepcja od czasów Newtona: pole. Uświadomienie sobie, że zasadniczej roli w opisie zjawisk fizycznych nie odgrywają ani ładunki, ani cząstki, lecz pole w przestrzeni między nimi, wymagało wielkiej wyobraźni naukowej. Pojęcie pola odnosi wielkie triumfy i prowadzi do sformułowania równań Maxwella, opisujących strukturę pola elektromagnetyczne-go i rządzących zjawiskami zarówno elektrycznymi, jak i optycznymi.
Teoria względności bierze swój początek w zagadnieniach pola. Sprzeczności i niekonsekwencje starych teorii każą nam przypisać nowe własności continuum czasoprzestrzennemu, będącemu scenerią wszystkich zdarzeń w naszym świecie fizycznym.
Teoria względności rozwija się w dwóch etapach. Pierwszym etapem jest tak zwana szczególna teoria względności, stosująca się tylko do inercjalnych układów współrzędnych, to znaczy do układów, w których obowiązuje sformułowane przez Newtona prawo bezwładności. Szczególna teoria względności opiera się na dwóch założeniach: prawa fizyki są takie same we wszystkich układach współrzędnych, poruszających się względem siebie ruchem jednostajnym; prędkość światła ma zawsze tę samą wartość. Z tych założeń, w pełni potwierdzonych przez doświadczenie, wysnuwa się wnioski co do własności poruszających się sztab i zegarów, zmian ich długości i rytmu w zależności od prędkości. Teoria względności zmienia prawa mechaniki. Stare prawa zawodzą, gdy prędkość poruszającej się cząstki jest bliska prędkości światła. Nowe, podane przez teorię względności prawa ruchu ciał są znakomicie potwierdzane przez doświadczenie. Dalszą konsekwencją (szczególnej) teorii względności jest związek między masą a energią. Masa jest energią, a energia posiada masę. Dwa prawa zachowania – dla masy i dla energii – zostają przez teorię względności połączone w jedno prawo zachowania masy-energii.
Ogólna teoria względności daje jeszcze głębszą analizę continuum czasoprzestrzennego. Zakres ważności teorii nie jest już ograniczony do inercjalnych układów współrzędnych. Teoria atakuje zagadnienie ciążenia i formułuje nowe prawa struktury dla pola grawitacyjnego. Zmusza nas do rozważenia roli, jaką odgrywa geometria w opisie świata fizycznego. Fakt równości masy grawitacyjnej i bezwładnej uważa za zasadniczy, a nie, jak w mechanice klasycznej, za czysto przypadkowy. Konsekwencje doświadczalne ogólnej teorii względności różnią się tylko nieznacznie od konsekwencji mechaniki klasycznej. Wszędzie, gdzie możliwe jest porównanie, wytrzymują one dobrze próbę doświadczenia. Ale siła teorii leży w jej wewnętrznej zwartości i w prostocie jej podstawowych założeń.
Teoria względności podkreśla doniosłość pola w fizyce. Nie udało się nam jednak dotąd sformułować fizyki czysto polowej. Na razie musimy zakładać istnienie obojga: i pola, i materii.
http://www.wiw.pl/fizyka/ewolucja/Esej.asp?base=r&cp=1&ce=37


 konkluzja
Planowałem poruszyć temat nieco szerzej lecz na razie muszę  zostawić tak jak jest

„Człowiek zajmujący się nauką nigdy nie
zrozumie, dlaczego miałby wierzyć w pewne
opinie tylko dlatego, że znajdują się one w
jakiejś książce. (...) Nigdy również nie uzna
swych własnych wyników za prawdę
ostateczną”.
A.Einstein
Powszechnie uważa się  iż linia prosta jest  najkrótsza drogą między
dwoma punktami. Twierdzenie  to wydaje się prawdziwe ,ale czy tak jest w
rzeczywistości? Jeśli rozpatrywali byśmy to zagadnienie z perspektywy istot
dwu wymiarowych niewątpliwie tak ,ale my  żyjemy przynajmniej w trzech
wymiarach plus czwarty jakim jest czas, ale ten potrafimy przemierzać tylko w
jednym kierunku.

W różny sposób możemy sobie wyobrażać zakrzywioną przestrzeń i tak np:
nie ma linii równoległych suma kątów w trójkącie nie równa się180 stopni.
Ciała w przestrzeni trójwymiarowej poruszają się po najkrótszych drogach łączących dwa punkty, linie tą nazywamy Linią Geodezyjną lub po prostu geodezyjną
Dla przestrzeni euklidesowej geodezyjne są zwykłymi prostymi lecz
dla przestrzeni nieeuklidesowej już takie nie są .Lecz   dostrzec to jest niezwykle ciężko  przez proces RENORMALIZACJI(rodzaju uproszczenia zjawisk)  który przeszliśmy w szkole jak twierdzi Nassim Haramein:”dzisiejsza teoria pola kwantowego została usunięta  przez RENORMALIZACJA to coś,co próbowali zrobić mi w szkole" opisując nam świat w dwóch wymiarach przestrzeni euklidesowej, kartki papieru. Dlatego wydaje mi się
że w próbie postrzegania czasoprzestrzeni jako takiej ma zastosowanie
święta geometria,  i na to  spróbuje odpowiedzieć na końcu tego wywodu.

http://www.youtube.com/v/6580BRPL6KA&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/6580BRPL6KA&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>

Już Gauss zauważył , że możliwe jest budowanie logicznie spójnej i
prawidłowej z matematycznego punktu widzenia geometrii odrzucając piąty
aksjomat Euklidesa dotyczących prostych równoległych tzw. geometrii
nieeuklidesowej. Takiej obserwacji możemy dokonać sami jeśli spróbowali byśmy narysować na powierzchni ziemi trójkąt lub dwie proste odpowiedniej wielkości, to trójkąt nie miałby   180 stopni a dwie proste nie byłyby równoległe tylko wypukłe ( różnica uzależniona jest od skali rysunku) możemy się o tym przekonać  znacznie łatwiej próbując  narysować  to na globusie, jeśli odwrócimy tą sytuacje i spróbujemy narysować  to na wewnętrznej stronie kuli okaże się  iż suma wszystkich kątów jest mniejsza niż 180 stopni a dwie proste są wklęsłe .Ale jaki wynik uzyskalibyśmy rysując te figury na E8 ?  Z tego prostego doświadczenia wynika że lina prosta niekoniecznie  jest prosta i tylko oglądając  ją w dwóch wymiarach jest prostą między dwoma punktami ale de facto jest nią Linia Geodezyjna oglądana z góry.
Cóż to może mieć wspólnego z grawitacją otóż ma, jeśli przypomnimy
sobie że grawitacja w/g teorii względności jest równoważna  z przyspieszeniem a to co odczuwamy jako grawitację  to  bezwładność jak w zmieniającym kierunek pojeździe.

Promień świetlny lasera odpowiada linii prostej, ale wyobraźmy sobie taką hipotetyczną sytuacje. Znajdujemy się na statku kosmicznym który przyspiesza do 99% prędkości światła na jednej ze ścian mocujemy laser który skierowany jest na przeciwną ścianę, co mogli byśmy zaobserwować w trakcie przyspieszania? Otóż razem z wzrostem prędkości statku promień światła zaczął by się zakrzywiać do dołu i bylibyśmy światkami zakrzywienia przestrzeni wraz z przyrostem prędkości(Prędkość światła w próżni jest taka sama dla wszystkich obserwatorów, taka sama we wszystkich kierunkach i nie zależy od prędkości źródła światła), podobne zjawisko  można zaobserwować  na obracającej się płaszczyźnie kiedy spróbujemy przetoczyć po niej piłkę,zaobserwujemy wtedy że porusza się ona po łuku(choć zależy to od punktu naszej obserwacji gdyż patrząc z obracającego się talerzy to toczy się prosto)  , to zjawisko opisuje nam tak zwana siła lub efekt Coriolisa a tak naprawę jest to bezwładność w nieinercyjnym układzie odniesienia.

(http://www.zgapa.pl/zgapedia/data_pictures/_uploads_wiki/c/Coriolis_tar.JPG)
lub na animacji
(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Corioliskraftanimation.gif)
http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Corioliskraftanimation.gif&filetimestamp=20060801110615

Innym przykładem jest lot orbitalny i stan tzw. nieważkości pojazd porusza się po bez wątpienia kolistej orbicie lecz człowiek nie odczuwa ciążenia czy wręcz siły odśrodkowej lecz brak grawitacji (który występuje tylko w czasie swobodnego spadku). Można to tłumaczyć  powstawaniem siły dośrodkowej Dana Wintera i jej interakcji z siła odśrodkową która to interakcja jest fraktalną przyczyną takiego wektora grawitacji.opartego na złotej proporcji.Powstaje lej grawitacyjny .Dlatego satelity latają w kółko po orbicie około planetarnej czy słonecznej spadając po niekończącej sie  studni grawitacyjnej
http://www.youtube.com/v/3WL_vtu4r1w&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/3WL_vtu4r1w&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>

(http://img22.imageshack.us/img22/6338/12scian.gif)
W samolocie lecącym niżej i wolniej takiego zjawiska nie dostrzegamy chyba że zacznie pikować w dół i wcale nie trzeba lecieć pionowo w dół ;) czyli astronauci doświadczają swoistego zakrzywienia czasoprzestrzeni i anomalii grawitacyjnej gdyż ze swojej perspektywy horyzontu zdarzeń spadają pionowo w dół nie odczuwając grawitacji.  I taka ciekawostka  na wysokości 300 kilometrów siła ziemskiej grawitacji jest tylko o 10% niższa niż na ziemi.
Poza tym żeby sprawę jeszcze bardziej skomplikować nasze odczucie ruchu jest pojęciem względnym , nie można jednoznacznie stwierdzić, czy jesteśmy w ruchu czy w spoczynku, czy poruszamy  się po linii prostej czy krzywej, czy poruszamy się wolno czy szybko, to wszystko zależy od punktu lub punktów odniesienia

W podobny sposób można przedstawić czasoprzestrzeń jako przestrzeń wypełnioną energią Jednolitego Pola  które składa się ładunków z dośrodkową lub odśrodkową siła  którą to nazywamy grawitacją lub anty grawitacją  ich wzajemnym nakładanie, czy mnożeniem  falami elektromagnetycznymi lub w końcu oddziaływaniem pola kwantowego. Sił których oddziaływań nie jesteśmy do końca świadomi.Jest to geometria dwudziestościanu jak wynika z wykładu Dana Wintera o  grawitacji i jak to wyjaśnia w  geometrii, którą nazwa Gwiezdną Matką .Kiedy ją powielimy stanie się  strukturą E8 a ta z kolei obrazuje budowę oraz rozkład pola wszechświata i wzbudzających  go fal wibracji .
Wibracje kosmosu nagrane przez sondę Voyager i nie tylko
http://www.youtube.com/v/juFVYQ4QnnI&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/juFVYQ4QnnI&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/Wswgy6cnwv8&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/Wswgy6cnwv8&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>

 O ile przykład  ten dość precyzyjnie opisuje nam przestrzeń to mamy deficyt opisu dotyczącego czasu  i tak na  przykładzie naszych astronautów krążących po orbicie  tam gdzie spotyka się siła dośrodkowa   z siła odśrodkową, powstaje tam ślad grawitacyjny(Grawitacja jest konsekwencją niezerowego tensora energii-pędu) rodzaj leja grawitacyjnego opasającego ziemię . Jeśli moglibyśmy ten ślad zaobserwować i potraktować  czas jako coś stałego i niezmiennego, wieczne  "TERAZ"  moglibyśmy zobaczyć ruch całej materii w czasoprzestrzeni.I niewiele miałby wspólnego z wyobrażeniem tego ruchu wyniesionym ze szkoły .Ponieważ obraz jest lepszy niż tysiące słów pozwólmy niech wypowie się  Nassim Haramein gdzie zobaczymy jaki ślad na mapie czasu zostawia przemieszczająca się ziemia i układ słoneczny.
http://www.youtube.com/v/W5jZnErmuDQ&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/W5jZnErmuDQ&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>

Gdyby zastosować równania Teorii Względności Einsteina do całego wszechświata zobaczyli byśmy  iż czasoprzestrzeń  jest zakrzywiona , lecz zakrzywiona czasoprzestrzeń, niejako wymusza ruch materii.Jednak zgodnie z tą  teorią wszechświat powinien być skończony,jego czterowymiarowa czasoprzestrzeń jest zakrzywiona i zarazem zamknięta analogicznie do struktury E8. W takim modelu wszechświata grawitacyjnie wyznaczone wektory przyciągania nigdy nie są całkowicie statyczne, chyba że spojrzymy na nie z perspektywy mapy czasu, czyli  jako zamkniętej i opisującej całą swoją historie Bezczasu jako opalizującą  perłę . 
Do pełnego zrozumienia Grawitacji  i Czasoprzestrzeni wypadłoby napisać kila słów o czasie   który jest jednym wydawałoby się z najbardziej znanych atrybutów fizycznego świata a zarazem owiany jest nimbem tajemniczości .
Niektórzy opisują czas  jako linie bez początku i końca na której położony jest punkt będący w ciągłym ruchu chwili obecnie doświadczanej ,rodzaj  wiecznie przemieszczającego TU I TERAZ , po osi czasu .Wszystko co jest przed tym punktem to przyszłość a za nim to przeszłość.W ten sposób   interpretując czas można osiągnąć nieskończoność. Co może tłumaczyć nam Paradoks Zenona z Elei  paradoks filozoficzny, ale również matematyczny i fizyczny. "Jeśli czas i przestrzeń będziemy rozumieć jako wielkości ciągłe, linearne  to ...
Biegacz musi przebiec jakąś ściśle określoną odległość zarówno w czasie jak i przestrzeni. Zanim jednak osiągnie metą  musi najpierw pokonać 1/2 długości, ale zanim to osiągnie musi najpierw dobiec do 1/4,  no ale przedtem musi najpierw dobiec do 1/8, i tak w nieskończoność , zastosujmy tu złoty podział i mamy fraktalną strukturę czasoprzestrzeni jako kompletna całość nieskończoności ale ze swoim początkiem i końcem taki paradoks .
(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e4/Asymptote02.png)

Tak jak przewidział to Nassim Haramein przestrzeń jest nieskończonością,a granice są skończoną strukturą czyli pole jest skończoną strukturą.
Konkluzja :Biegacz przemieszczając się po linii czasu ma do przebycia nieskończoną ilość odcinków, natomiast czas jest co prawda nieograniczony, ale skończony. Zadanie zatem niewykonalne. Nigdy nie ukończy  swego biegu."Ale przy takim przedstawieniu sprawy rodzi się pytanie o naszą wolną wole no cóż zastosuję tu pewną alegorię wyobraźmy sobie  że to przemieszczające się TU I TERAZ ma formę rozchodzących się    we wszystkich możliwych kierunkach prostych jak igły jeżowca, te proste  to inne wersje rzeczywistość, nasze wybory kierują nas na inne linie czasu alternatywnej rzeczywistości w inne wymiary  wielowymiarowego wszechświata ,jak mechanika kwantowa działania  mózgu opisuje to zjawisko.
Według zasad OR (obiektywna redukcja, zaproponowana przez Penrose’a w jego książce z 1994 roku, Shadows of Mind) nałożone stany mają własne geometrie czasoprzestrzenne. Kiedy stopień spójnej różnicy masy-energii prowadzi do wystarczającego oddzielenia geometrii czasoprzestrzeni, system musi wybrać i rozpada się (redukuje, zapada) w pojedynczy stan wszechświata, zapobiegając w ten sposób „wielości wszechświatów". W ten sposób przejściowe nałożenie się nieco różniących się geometrii czasoprzestrzeni trwa do pojawienia się nagłej klasycznej redukcji kwantowej i jedno lub drugie zostaje wybrane. W ten sposób świadomość może wiązać się z samozakłóceniem geometrii czasoprzestrzeni.
http://www.youtube.com/v/XTUGLvqmRsw&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/XTUGLvqmRsw&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>
 ale  o nich i ich geometrii struktury E8 już kiedy indziej.

Ps.
Cytuj
Każdy człowiek już jako struktura cielesna rzuca swą „smugę cienia”. Ten cień ma charakter przestrzenny i fizyczny. Ale każdy z nas ma także swój cień — a ściślej biorąc, dwa cienie — w aspekcie czasowym (eterycznym). Jako ego-świadomość funkcjonujemy, tak przynajmniej sądzimy, w teraźniejszości, która wszakże jest umownym „punktem” naszej uwagi, przesuwającym się (zależnie od przyjmowanej perspektywy) już to z przeszłości w przyszłość, już to z przyszłości w przeszłość. Dlatego mamy dwa cienie: cień naszej przeszłości i cień naszej przyszłości. Oba leżą w mniejszym lub większym stopniu poza naszą (aktualną) świadomością: jeden już poza nią, drugi jeszcze przed nią. Oba cienie zachowują pewien związek z naszą świadomością (stąd ich tylko „szara” barwa): cień przeszłości żyje jeszcze w naszych wspomnieniach, cień przyszłości zarysowuje się w naszych fantazjach, marzeniach czy wreszcie planach i zamiarach. Nasze cienie „temporalne” towarzyszą nam od chwili pojawienia się naszej świadomości aż do jej zatraty — ściślej, przemiany — w śmierci.Jerzy Prokopiuk
http://www.gnosis.art.pl/e_gnosis/w_labiryncie_duszy/prokopiuk_cien1.htm

... :( :( :(

Może ktoś ułoży to lepiej
http://www.swietageometria.darmowefora.pl/index.php?topic=613.0
 ;D
 Czworościan to podstawowa figura Platońska(Według Platona "materia zbudowana jest z całostek i nie jest podzielna, a całostki te mają charakter idealny. Nie są bowiem ciałami stałymi, lecz figurami geometrycznymi") którą można przekształcić fraktalnie w Gwiezdną Matką którą można przekształcić fraktalnie w figurę E8 która obrazuje nam teorie toroidalnego pola  i obrazuje fraktalną budowę wszechświata


(http://www.goldenmean.info/powerpoint/phaseconjugation09_files/Slide0027.gif)


(http://www.goldenmean.info/warming/MAZmation.gif)


(http://www.goldenmean.info/powerpoint/phaseconjugation09_files/Slide0026.gif)
(http://theresonanceproject.org/images/graphics/bubble1.png)

(http://img4.imageshack.us/img4/9416/est2small.jpg)

(http://postepy.camk.edu.pl/pics/art3_2009-3.jpg)
(http://postepy.camk.edu.pl/pics/art3_2009-1.jpg)
(http://img396.imageshack.us/img396/1057/przepywenergiiwtorusie2rv1.jpg)
(http://postepy.camk.edu.pl/pics/art3_2009-3.jpg)

(http://postepy.camk.edu.pl/pics/art3_2009-4.jpg)
 
   (http://img22.imageshack.us/img22/6969/vesicaieoe2resizelu5.jpg)
(http://img27.imageshack.us/img27/3641/vesicaieoeresizebw6.jpg) X


(http://img222.imageshack.us/my.php?image=franksnewestos4.gif)

(http://img518.imageshack.us/img518/7573/muszla3ga0.jpg)

(http://img24.imageshack.us/img24/5718/szyszkaft1.jpg)


informacje pomocnicze.
1.Linia geodezyjna (ortodroma) jest krzywą charakteryzującą się tym, że normalna w każdym punkcie tej krzywej jest jednocześnie normalną do powierzchni na której krzywa ta leży. Krzywizna geodezyjna linii geodezyjnej równa jest 0.

Najkrótsza droga = linia geodezyjna
Linia geodezyjna <> najkrótsza droga
2.Przyspieszenie ziemskie (g=9,81m/s2) to przyspieszenie z jakim poruszają się
   ciała, na które działa tylko siła grawitacji (czyli które spadają na ziemię)
3.Efekt Coriolisa – efekt występujący w obracających się układach odniesienia. Dla obserwatora pozostającego w obracającym się układzie odniesienia, objawia się zakrzywieniem toru ciał poruszających się w takim układzie. Zakrzywienie to zdaje się być wywołane jakąś siłą, tak zwaną siłą Coriolisa. Siła Coriolisa jest siłą pozorną, występującą jedynie w nieinercjalnych układach obracających się. Dla zewnętrznego obserwatora siła ta nie istnieje. Dla niego to układ zmienia położenie a poruszające się ciało zachowuje swój stan ruchu zgodnie z I zasadą dynamiki.
4. I zasada dynamiki:      Jeżeli na ciało nie działają żadne siły lub działające siły równoważą się to  ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym   prostoliniowym
5.W ruchu jednostajnym po okręgu występują dwie siły: dośrodkowa
i odśrodkowa. Ich wartości są równe, mają one tylko przeciwne zwroty.
6.Siły pozorne wynikające z przyspieszenia układu odniesienia nazywamy siłami bezwładności. Np. podczas rozpędzania się samochodu na pasażera działa siła bezwładności zwiększająca jego nacisk na oparcie fotela. Kolejnym przykładem może być stacja orbitalna obiegająca Ziemię - siła bezwładności (zwana siłą odśrodkową) równoważy siłę ciężkości, mówimy, że kosmonauta znajduje się
w stanie nieważkości. Siły bezwładności
7.O polu  jednorodnym mówimy jeżeli na ciało umieszczone w polu jednorodnym działa siła o stałej wartości niezależnie od położenia tego ciała.
8.Renormalizacja jest precyzyjną procedurą matematyczną pozwalającą na odjęcie od nieskończonego ładunku gołego elektronu nieskończonego ładunku otaczającego go pancerza, tak aby w wyniku otrzymać obserwowaną w doświadczeniach wartość skończoną.Pytanie, jakie w tym kontekście stawiają sobie fizycy, to, czy z danej teorii można usunąć wszystkie nieskończoności, tak aby przewidywania modelu prowadziły do jednoznacznych, skończonych wyników.



Tytuł: Odp: Przestrzeń i czas
Wiadomość wysłana przez: Leszek Styczeń 01, 2010, 17:31:16
Przestrzeń i czas
Geometria czasoprzestrzeni

Jak zostało napisane wcześniej, pełny opis naszej czasoprzestrzeni uwzględnia nie tylko całą przestrzeń ale również cały, absolutny czas. Mówiąc inaczej, wszystko co kiedykolwiek się wydarzyło i co dopiero się wydarzy w tej czasoprzestrzeni.
Teraz oczywiście, tłumacząc to sobie zbyt dosłownie, napotykamy pewien problem. Nie możemy przecież prześledzić wszystkiego, co zaszło oraz co dopiero ma nastąpić, aby zmienić rozkład energii i pędu (ilości ruchu) we Wszechświecie. Na szczęście ludzie zostali obdarzeni wyobraźnią i możliwością przewidywania, dlatego też potrafimy tworzyć abstrakcyjne modele, które mają na celu przybliżyć rzeczywisty wygląd Wszechświata, powiedzmy w skali gromad galaktyk.
Aby rozwiązać równania, należy przyjąć pewne ułatwiające założenia. Pierwszym z nich jest to, że czas i przestrzeń można starannie rozdzielić. Nie jest to właściwe we wszystkich przypadkach, np. w pobliżu rotującej czarnej dziury przestrzeń i czas są ze sobą ściśle związane i nie mogą być w żaden sposób odseparowane. Założeniem jest więc fakt, że czasoprzestrzeń określamy jako przestrzeń zmieniającą się w czasie.


http://www.eioba.pl/a71894/przestrzen_i_czas

Bogdan Szenkaryk napisał:

"Artykuł pt. "Przestrzeń i czas" jest bardzo dobrym przykładem pokrętnego i nielogicznego myślenia współczesnych fizyków relatywistów, mechaników kwantowych oraz fizyków - specjalistów od teorii strun. Artykuł jest doskonałym świadectwem braku u tych fizyków jakiejkolwiek wiedzy o działaniu ludzkiej psychiki. (Oczywiście, możliwe, że niektórzy fizycy dysponują wiedzą o działaniu ludzkiej psychiki, ale teorie fizyczne i pisane przez tych fizyków artykuły w najmniejszym stopniu nie odzwierciedlają tego faktu.)
W takim myśleniu nie ma nawet znikomego śladu o istnieniu (u tych fizykow) wiedzy o tym, co w obszarze wiedzy fizycznej jest pierwsze - świadomość czy materia. Podkreślam, rzecz dotyczy obszaru wiedzy fizycznej.
Dzisiejsi fizycy nie są świadomi tego, że czas jest kategorią psychiczną, a nie fizyczną. W świecie, w którym nie istnieje świadomość człowieka bądź zwierzęcia, nie istnieje ani czas przeszły, bo ten jest "funkcją psychiczną" pochodną istnienia psychicznego zjawiska zwanego pamięcią, ani czas przyszły, bo ten jest "funkcją psychiczną", której podstawą jest pamięć oraz wyobraźnia, która tworzy obrazy przyszłych zdarzeń.
W świecie "bez pamięci i wyobraźni" wiecznie istnieje jedynie "aktualna chwila", w której "bez pośpiechu i bez opóźnienia" przebiegają wszelkie oddziaływania.

Nie idzie bynajmniej o to, aby nie posługiwać się pojęciem czasu, lecz o uświadomienie sobie, czym jest czas. Wówczas bardzo wyraziście widać, jak bardzo niedorzeczne, nielogiczne są teorie fizyczne, które traktują czas tak, jakby to był obiekt fizyczny, który ma wpływ na zachowanie się materii."

http://www.eioba.pl/a71894/przestrzen_i_czas#bottom


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Styczeń 02, 2010, 13:27:51
Znikła ta wypowiedź wiec ją tu wstawiam jeszcze raz  (chyba że ją można wstawić przednią Leszku)
Cytuj
Cytuj Leszek
Cytuj
"Dzisiejsi fizycy nie są świadomi tego, że czas jest kategorią psychiczną, a nie fizyczną. W świecie, w którym nie istnieje świadomość człowieka bądź zwierzęcia, nie istnieje ani czas przeszły, bo ten jest "funkcją psychiczną" pochodną istnienia psychicznego zjawiska zwanego pamięcią, ani czas przyszły, bo ten jest "funkcją psychiczną", której podstawą jest pamięć oraz wyobraźnia, która tworzy obrazy przyszłych zdarzeń."

Do wypowiedzi east,a dodam tylko że jest jeszcze coś takiego jak entropia której też nie wziął pod uwagę autor textu Bogdan Szenkaryk

Według II zasady termodynamiki, każdy układ izolowany dąży do stanu równowagi, w którym entropia osiąga maksimum. Zakładając, że Wszechświat jako całość jest układem zamkniętym, powinien on również dążyć do równowagi. Stwierdzenie tego faktu jest jednak stosunkowo trudne do zaobserwowania i dlatego prowadzi się liczne dyskusje czy Wszechświat jest, czy nie jest układem zamkniętym oraz czy rzeczywiście dąży jako całość do równowagi. Przeciwnicy tej koncepcji głoszą, że rozszerzającego się Wszechświata nie można traktować jako układu zamkniętego, gdyż nie można wyznaczyć obszaru, z którego nie wychodziłoby promieniowanie. Wiadomo jedynie, że entropia olbrzymiej większości znanych układów zamkniętych rośnie w kierunku, który nazywamy przyszłością. Tak więc, z tego punktu widzenia, termodynamika określa kierunek upływu czasu (tzw. termodynamiczna strzałka czasu).

Cytuj
Teoria względności podkreśla doniosłość pola w fizyce. Nie udało się nam jednak dotąd sformułować fizyki czysto polowej. Na razie musimy zakładać istnienie obojga: i pola, i materii
.
I tutaj może coś nam podpowiedzieć święta geometria

Może na pierwszy rzut oka nie w temacie ale jednak
Sposób postrzegania rzeczywistości determinuje sposób jej badania przez człowieka.
Percepcja rzeczywistości
1.Rola wiedzy i nastawień w procesie postrzegania.

Percepcja jako proc. zorganiz. interpretowania rzeczywistości a nie jej wiernego odzwiercied. Jest złożonym proc. wyciągania wniosków. W XIX w. MILLER sformuł. Tezę to co odbieramy jest w ogromnym stopniu zdecydowane to jaka droga nerwowa zostanie pobudzona. Jednak w ogromnym stopniu wiedza o świecie percep. rzeczywistości zależy od pewnej inteligentnej funkcji naszego umysłu która interpretuje ten świat również na poziomie wrażeń i spostrzeżeń. WITKIN przeprow. Badania nad STYLAMI POZNAWCZYMI to czego się spodziewamy podpowiada nam jaki ten świat jest. SHUBERT powiedział że żeby coś zrozumieć trzeba w to uwierzyć GOETHE natomiast widzimy to co wiemy PERCEPCJA nie jest bezpośr. doświad. Jest to złożony proces wyciągania wniosków. Ta teza odnosi się do wszystkich modalności zmysł: wzroku, słuchu, smaku, dotyku, bólu, czucia wew, trzewiowego, zimna. Zdolność mózgu do wykorzs. informacji niedostęp. w procesie percepcji sprawia że rzeczywistość modyfikujemy za każdym razem. Polega to na wykorzys. pewnej INFORM PAMIĘCIOWEJ,UZUPEŁNIENIU LUK, poprzez naszą pamięć o tej rzeczywistości.
2.Percepcja wzrokowa

Świat nauki jest zdomin. przez zmysł wzroku wg prof. BRONOWSKIEGO nasza cywilizacja i wiedza nie mogły się wykształ. bez tego zmysłu który działa podobnie jak kamera film. na ZASADZIE STAŁOŚĆI gdzie cechy przedmiotów wydają się niezmienne mimo że zmienia się odpow. im POBUDZENIE. Obraz rzeczyw. powstaje na styku świata zewn. i naszej integralnej funkcji umysłu która sprawia że ten świat jest sensowny, stały, spójny. Nasz obraz rzeczywist. powstaje poprzez bardzo skomplikowany syst. ruchów oka które zostaje naprowadz. na najbardziej istotne elementy obiektu obserwacji. Świat postrzegamy jako spójny dlatego że nasz system poznawczy potrafi wyodręb. w rzeczywistości pewne sensowne całości.
3.Obrazy konkurencyjne. Percepcja jako proces wyodręb. sensownych całości.

Obrazy konkuren-obrazy dwuznaczne co do których istnieje wiele sposobów interpretowan.

Mogą być postrzegane na wiele sposobów ale nigdy równocześnie, tzn. raz na rysunku widzimy młodą dziewcz, innym brzydką starą kobiet

My odbieramy, percypujemy jest to SYSTEM SĄDÓW o rzeczywis. a nie samą rzeczywistością. Nasz system narzuca na rzeczywis. pewną interpretacji zgodną z naszymi oczekiwaniami. Nasz system poznawczy organizuje rzeczywistość, strukturalizuje ją, interpretuje.
4.Założenia i prawa psychologii postaci.

Psychologia postaci GESTALT- protestuje przeciw poglądowi iż percepcja rzeczywistość jest sumą wrażeń (WERTHAIMER,KELLER). Nasz system poznawczy wyodręb. w tym polu spostrzeżeniowym pewne sensowne całości nazwano ją POSTACIĄ GESTALT nasz system wzrokowy dokonuje pewnej organiz. obrazów i pola spostrzeż. mianowicie rozdziela te pola na figurę i tło. Figura i tło mogą się zmieniać miejscami (raz postrzegamy tę właśnie figurę a raz tło).

PRAWA PERCEPCJI.

I Prawo podobieństwa-elementy są grupowane w całości ze względu na podobieństwa. do siebie.

II Prawo kontynuacji-całości są postrzegane ze względu na pewien kierunek zgodnie z którym te elementy przebiegają.

III Prawo zamykania (closer)-brakujące części figury uzupełniamy w taki sposób że postrzegamy tę figurę jako całość.

GIĘTKOŚĆ SPOSTRZEGANIA-dostrzeganie całości, domykanie ich. Bardzo złożone figury są rozpoznawane i dostrzegane pośród innych

IV Prawo bliskości-postrzegamy całość jako grupujące ją elementy położ. są blisko siebie.

Prawo zamykania i kontynuacji-są szczególnie ważne tworzą tzw. DOBRĄ POSTAĆ taką która jest najłatwiej spostrzegana. Świat postrzegany jest w postaci pewnych całości, identyfikowany. Tych całości jest skompl. procesem testowani a hipotezy o tej samej rzeczywistości które wysuwa nasz system poznawczy.
5.Percepcja przestrzeni fizycznej trójwymiarowej: rola informacji zawartej w obiektach, widzenie dwuoczne.

Informacje zawarte w samych obiektach podpowiadają nam, że rzeczywist. jest trójwymiar.

Zagęszczające linie-zwane ZWIEKSZENIEM SIĘ GRADIENTU CAŁOSCI inform. nas, że figura jest zlokal. w przestrzeni trójwymiar. Nie tylko widzenie dwuoczne KONWEGRENCJA OCZU podpowiada nam co jest rzeczywiście w przestrzeni ale także pewne cechy charakter- erystyczne kory wzrokowej a mianow. istnieje pewne przemieszanie nerwów na siatkówce obu oczu i odpow. im miejsc na korze mózg. Niedokładne nakładanie się tych obraz. Z prawego i lewego oka infor. naszą korę mózg.

że mamy do czynienia z głębią. Okazało się że na bardzo niskim poziomie siatkówki i kory mózg. istnieją wyspecjal. grupy nerwów do postrzegania tych przestrzeni jako linii, plam, kątów ale także ruch. Percepcja i integracyjna funkcja umysłu ma naturę rozsianą tzn. dzieje się w wielu częściach mózgowia i kory wzrok.
6.Percepcja obrazów dwuwymiarowych.

Aktywność korowych dekoratorów cech stanowi podst. wzrokowego rozpoznawania kształtów. Na poziomie kory następuje więc jakby rozłoż. obrazu wzrokow. na wiele element

System wzrokowy dokonuje organiz. obrazu że ukierunkowany jest na wyodręb. w obrazie pewnych sensownych całości. Figury zwane postaciami zostają dostrzeż. dzięki wyodrębnieniu stosunków pomiędzy poszcz. elementami obrazu. Na ekranie złudzenie to opiera się na zjawisku fi Polega ono na tym że jeśli w dwóch niezbyt odległ. miejscach siatkówki w szybkim tempie pojawia się taki sam przedmiot, dostrzegamy płynny ruch tego przedmiotu od pkt. gdzie pojawił się najpierw do pkt. gdzie wystąpił później. Przy niedost. inform. wzrokow. o ruchu mózg wybiera tę najb. prawdopodobną ewentualność. Spostrzegając jakiś kształt staramy się zidentyfikować go tj. przypisać go do pewnej klasy przedmiotów znanych nam z uprzednich doświad. Proces stawiania i weryfikowania hipotez powtarza się wielokrotnie aż do moment. znalezienia najodpowiedniejszej. W procesie spostrzegania kształt. ważną rolę odgrywają ruchy oczu.
7.Prawo Webera-Fachnera

W XIX w. WEBER zauważył, że nasze wrażen. subiektywne nie są liniową funkcją bodźców. FECHNER ujął to matemat. w formie że nasze subiekt. wrażenia są logarytmiczną funkcją tych bodźców. Wiąże się z zagadnieniem POMIARU jeśli ustalimy jakąś wysokość bodźca badamy ile trzeba tego bodźca fizycz. dodać żebyśmy dostrzegli subiektywną różnicę w stosunku do tego bodźca-LEDWIE DOSTRZE-GALNA RÓŻNICA. Okazało się że wyobrażenie wzrasta o stałą wielkość w stos. do bodźca. To jest słynne prawo WEBERA- FECHNERA, które mówi że to się zmienia logarytmicznie, nasze struktury psych. nasz syst. poznawczy nie odzwierciedla w sposób realistyczny. W latach 60 stało się oczywiste że inna relacja niż log-rytmiczna rządzi naszymi wrażen. subiektywn.
8.Prawo potęgowe Stewensa i Ekmana. Spostrzeganie przestrzeni fizyczn. a przestrzeni psychologicznej (subiektywnej).

Związane jest to z 2 postaciami STEVENS-EM i EKMANEM. Zaczęli oni wymagać bardzo dokładnie nowych metod skalowania, czyli nowych metod statystycz. wrażenia relacji na-szych doznań subiekt. do fizyczn. Otóż jedną z metod jest SZCOWANIE WIELKOŚĆI np. badamy ważność różnych miast na świecie. Przypuśćmy że Wiedeń ma wartość 10,prosimy by oszacował wartość innych miast przyjmując tą jego jednostkę psychologiczną. Oblicza się SREDNIĄ GEOMETR WARTOŚCI poszczeg. Miast. Jaka jest relacja przestrzeni fizycznej, przest. subiekt? EKMAN uzyskał fizyczne odległości różnych miast w których odległ. od Sztokholmu wynosiła 3-5tys.km.Mówił badanym by nie podawali km tylko prosił by wyobrażali sobie odległość. Interesowało go jaka była relacja naszych doznań, wrażeń, naszych wart-ości subiektywnych do tych bodźców. Naniesione pkt. to miasta które mają swoją odległość rzeczywistą oraz psychologiczną. Do pewnego momentu te związki są w miarę LINIOWE ale potem w miarę zwiększania odległości fizycz. naszymi doznaniami dzieje się coś interesującego. Odległości stają się coraz mniejsze choć fizyczna odległość rośnie. Im coś dalej tym się nam wydaje bliżej. Powstaje efekt skracania się odległości fizyczn. W sensie matematycznym ta krzywa mówi nam że jest to relacja potęgowa a nie logarytmiczna. Okazuje się że większość procesów fizjologicznych podlega prawu potęgowemu.
9.Przestrzeń subiektywna jako przestrzeń symboliczna.

Jaka jest relacja zaangażowania emocjonalnego i przestrzeni subiektywnej? Ekman prosił badanych by podali swoje zaangaż. emocjon. do różnych miast, również wyskalował te miasta jedną z metod szacowania wielkości. Otrzymał relację potęgową, tylko o wykładniku ujemnym. Jeśli coś jest blisko nas to jest bardzo duże zaangażowanie. W miarę zwiększania się odległości subiekt. czyli wewn. reprezentacji przestrzeni fizyczn. to zaangażow. maleje. Zaangażow. emocjon. jest funkcją odległ. subiektyw. Ekman nazwał to prawem odwrotności pierwiastka kwadrat. który opisuje relację odległości do zaangażowania emocjonalnego.
10.Psychologia architektury i środowiska.

Psych. architek. dotyczyła badań jak projektować przestrzeń fizyczn. by projektowanie przy-niosło zamierzony cel. Starożytni potrafili projektować tak by wywołać określone wrażenia. Kiedy budow. świątynie nie wiedziano jak usta-wić kolumny żeby z oddali nie sprawiały wrażenia że świątynia się zawali. Zatem kolumny nie mogą być równoległe. Iktionos powiedział że kolumny muszą być pochylone żebyśmy nie byli przekonani że te kolumny pękną w środku to trzeba stworzyć tzw. ENTAZĘ- pogrubienie kolumny w środku co sprawia że nie wydają się wklęsłe. Banki były tak projektow. by widać było że jest to twierdza solidna.

Psychologowie arch. i środ. Interesowali się jak ludzie zachowują się w pewnych środowiskach. Obserwowali w Londynie, Paryżu, Tokyo jak ludzie zachowują się w poczekalniach metra. Obserwowano jak zachowują się w pomieszczeniach, gdzie są jakieś FILARY wspierające konstrukcyjność. Okazało się że ludzie b. chętnie gdzie jest dużo przestrzeni gromadzą się wokół tych filarów. Jest to jakby trans kulturowe

Ludzie szukają pewnej prywatności, ta ściana ich chroni, jest im przyjemnie. Kiedy patrzono jak ludzie zachow. się w kawiarniach obserwowano to samo zjawisko. Ludzie nie wybierają miejsca na środku tylko gdzieś z boku. Wiele danych wskazuje że zacieśnienie przestrzeni fizycznej, pogwałcenie tych niepisanych kulturowo reguł korzystania z tej przestrz. prowadzi do zaburzeń psychol. i fizjologicznych.
11.Proksymika Halla.

Przykład badań Halla Ukryty wymiar. Hall interesował się jak my wykorzyst. tą przestrzeń fizyczną w naszych relacjach społ. Hall zauważył kilka przestrzeni, które nazwał PRZEST-RZENIAMI OSOBISTYMI. Zauważył, że wokół nas jest PRZESTRZEŃ INTYMNA(15-20) cm. W obrębie tej przestrz. dzieją się ważne sprawy dla naszej osobowości. Trzecią wyróżnił PRZESTRZEŃ IDYWIDUALNĄ (120-150)cm w której pytamy kogoś, która jest godz. Dalej Hall obserwując jak ludzie zachow. się na spotkaniach towarzyskich zauważył, że ludzie ci siadają obok siebie w odległ.120-300cm,naz-wał tą przestrz. PRZESTRZENIĄ TOWARZYSKĄ. Ta przestrzeń narzuca pewne społecznie ugruntowane sposoby zachow. się. Hall wprowadził jeszcze przestrz. zwaną PRZEST. PUBL-ICZNĄ (300cm-10m).Przestrzenie te wzajemnie się przenikają.
12.Mapy poznawcze.

Pojęcia przestrzeni mentalnej, subiektyw. zostało wykorzystane w pewnych koncepcjach psych. poznawczej do sformułow. pojęcia MAP POZNAWCZYCH. Tego w jaki sposób wykorzystujemy do celów poznawczych tę przestrzeń. Psychologowie badając taksówkarzy doszli do wniosku że istnieją pewne mapy poznaw. Tzn. poznawcze odwzorowanie terenu, które pozwalają na poruszanie pewnymi nieskończenie najkrótsz. w sensie fizyczn. odległościami ale najbardziej dogodnymi.


http://lakomiecmateusz.w.interia.pl/psychologia/04.htm


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: east Styczeń 02, 2010, 19:11:25
Interesujące są te spostrzeżenia  Halla na temat przestrzeni. Jednakże jakkolwiek  byśmy ich nie nazwali to przestrzenie w tym ujęciu są koncepcjami wymyślonymi przez człowieka. W tym sensie, że  nie są one uniwersalne dla całego świata przyrody , a jedynie dla człowieka jako istoty społecznej. Dla tego, kto nazywa i postrzega .
Podobnie jak prawa percepcji.  Kiedy mówimy o percepcji, myślimy o percepcji człowieka, bo tylko takiej doświadczamy.

Pomyślmy o przestrzeni jako o czymś uniwersalnym , dającym się opisać w jednoznaczny i niesubiektywny sposób. Sposób , który da się zmierzyć.


Tytuł: Upragnione znajduje się bliżej
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Styczeń 18, 2010, 18:36:08
teoria względności  ;)
Upragnione znajduje się bliżej     

Jeśli czegoś pragniemy, wydaje nam się, że obiekt pożądania znajduje się bliżej niż w rzeczywistości. Oznacza to, że nasze chęci zmieniają postrzeganie otaczającego świata.
Emily Balcetis z New York University oraz David Dunning z Uniwersytetu Cornella przeprowadzili 2 eksperymenty. W pierwszym ochotnicy mieli ocenić, jaka odległość dzieli ich od butelki wody. Niektórym przed badaniem pozwolono się napić, a pozostali jedli bez popijania solone precle. Spragnieni ochotnicy twierdzili, że woda znajduje się bliżej nich niż dobrze nawodnieni uczestnicy eksperymentu.

Nasze pragnienia oddziałują nie tylko na procesy poznawcze, ale i na zachowanie. W kolejnym badaniu Amerykanów wolontariusze rzucali wypełnionymi grochem woreczkami w kierunku leżącego na podłodze bonu o wartości 25 lub 0 dolarów. Wygrywali go, gdy woreczek upadł dokładnie na karcie. O dziwo, badani rzucali woreczkami o wiele dalej, gdy bon miał wartość 0 dol. Próbując zdobyć bon o wartości 25 dolarów, mieli tendencję do niedoszacowywania odległości, ponieważ – ze względu na chęć posiadania – widzieli go bliżej siebie.

Opisywane odchylenie pojawiło się, by zachęcić obserwatora do działania pozwalającego zdobyć upragniony obiekt. Innymi słowy: gdy widzimy, że cel znajduje się blisko nas (dosłownie w zasięgu ręki), motywuje nas to do osiągania go.

Źródło: Psychological Science/kopalniawiedzy.pl

Czas w przestrzeni

22-01-2010 17:33

czas · przestrzeń · odległości fizyczne · Daniel Casasanto · dzieci

Do wieku 4 lat dzieci oznaczają czas, odnosząc się do fizycznych odległości. Wg Daniela Casasanto z Instytutu Psycholingwistyki Maxa Plancka, rozumienie abstrakcyjnych pojęć, a więc i czasu, wywodzi się od obserwacji oraz zachowań dzieci w rzeczywistym świecie i nie zależy od oddziaływań kulturowych czy języka obfitującego w metafory (Cognitive Science).

Odkryliśmy, że reprezentacje czasu zależą od przestrzeni tak samo silnie u 4-, jak i 10-latków, chociaż 4-latki mają niewielkie doświadczenie związane z używaniem w języku metafor przestrzeń-czas. Do wieku 10 lat dzieci słyszą i korzystają z wielu takich sformułowań, np. "odległy w czasie" czy "dążyć do porozumienia".

Wcześniejsze badania Casasanto na dorosłych ujawniły, że oszacowując, ile czasu potrzeba, by linie rozciągnęły się na szerokość ekranu komputera, badani sugerowali się przebytą odległością. Jeśli dwie linie w tej samej jednostce czasu wydłużały się na różne odległości, ochotnicy uznawali, że mniejsza poruszała się krócej, a większa dłużej niż w rzeczywistości.

W nowym studium podobną wrażliwość na wskazówki dot. odległości stwierdzono u 99 dzieci z przedszkoli i szkół podstawowych w Salonikach. Na początku psycholodzy sprawdzili, że dzieci potrafią zidentyfikować dłuższą z dwóch linii i wskazać, który z dwóch jednocześnie wyświetlanych rysunkowych ślimaków skacze przez dłuższy czas. Następnie każdy maluch oglądał 3 inne filmiki, ukazujące pary ślimaków (czerwonych i niebieskich), które ścigają się od lewej do prawej na równoległych torach. Część zwierzątek przebywała różne odległości w tym samym przedziale czasowym, część różne odległości w różnych okresach, a pozostałe te same odległości w różnych przedziałach czasowych. Ślimaki przemieszczały się o 400 lub 600 pikseli i potrzebowały na to 4 lub 6 sekund.

Bez względu na wiek, próbując stwierdzić, ile czasu zajęło rysunkowym postaciom dotarcie do celu, dzieci silnie polegały na odległości przebytej przez każdą z nich. W jednym z przykładów zwierzę, które w czasie 4-sekundowego wyścigu dopełzało dalej, często uznawano za osobnika poruszającego się dłużej od swojego rywala. Dzieci zazwyczaj ignorowały jednak dane dotyczące czasu, w którym każdy ślimak z pary się poruszał (przez całe 4 lub 6 sekund czy krócej) i czy obaj zawodnicy zatrzymywali się w tym samym punkcie.

Casasanto odnotowuje, że ojczystym językiem badanych dzieci był grecki. Mówiąc o czasie, jego użytkownicy nie muszą używać słów odnoszących się do odległości. Eksperymentatorzy mogli więc zadawać maluchom pytania związane z czasem, nie posługując się wprowadzającymi zamęt metaforami.
Autor: Anna Błońska

Źródło: Science
http://kopalniawiedzy.pl/czas-przestrzen-odleglosci-fizyczne-Daniel-Casasanto-dzieci-9535.html


Tytuł: Pamięć i czasoprzestrzeń w poszukiwaniu całości.
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Styczeń 29, 2010, 21:07:48
Pamięć i czasoprzestrzeń w poszukiwaniu całości.
Bohdan Kos
http://www.gnosis.art.pl/e_gnosis/anthropos_i_sophia/kos_pamiec_i_czasoprzestrzen_w_poszukiwaniu_calosci.htm

 Gdzie mieszka pamięć? W czasie raczej czy w przestrzeni?  Z kim się przyjaźni? Nie - gdzie przebywa w naszej głowie. Lecz w której z apriorycznych (prawie apriorycznych) kategorii? Dziecinne pytanie od kiedy wiemy, że pływamy w sklejonej wyrafinowaną geometrią czasoprzestrzeni. A jednak jesteśmy skłonni sądzić, że pamięć prowadzi gry z czasem raczej, pozostawiając przestrzeń dziwnie neutralną, obojętną. W zabarwionym eschatologicznie misterium pamięci postacią główną, głównym adwersarzem jest czas. To on odbiera nam, zgarniając w zapomnienie, prawie w nieistnienie to, co dziś faktyczne i konkretne, i co (wydaje się wbrew zamiarowi czasu) ocalić zdolna jest jedynie pamięć[1]. Bo pamięć to wiara w możliwość podróżowania po zamkniętej księdze świata. Bilet w obie strony, nie tylko w przód strzałki czasu. To taka gra, w której czas jawi nam się jak przyjazny pejzaż, którego miejsca możemy odwiedzać w nieskończoność.

Czy przestrzeń tylko przygląda się biernie naszym dramatycznym poczynaniom, próbom ocalenia? Czy też jest naszym potajemnym wspólnikiem?

A może przyjdzie nam uwierzyć w istnienie takich punktów, gdzie czas i przestrzeń nie przeciwstawiają się sobie, lecz wzajemnie splecione w węzłach swej jednakowości-niejednakowości rodzą fenomen pamięci.

Wbrew naszej dzisiejszej intuicji, renesansowe metody mnemoniczne z jakąś tajemniczą ufnością odwołują się właśnie do przestrzeni i zdają się przyjmować od niej cenne dary, których sensu nie bardzo jesteśmy w stanie dziś pojąć. A świadectwo to znaczące, zważywszy że sztuka pamięci jest dla Renesansu osią, wokół której obraca się intelektualny kosmos tej epoki[2].

Oto teoretycy zalecają konstruowanie w wyobraźni najrozmaitszych przestrzeni: budynków, scen teatralnych, placów, korytarzy, nisz, wyodrębnianie w nich miejsc i umieszczanie w nich wyobrażeń, które chcemy zapamiętać. Przy czym ten szczególny układ współrzędnych, ta mnemoniczna machina odwołuje się nie tylko do mechanizmów naszej percepcji, lecz w równej mierze do zasady odpowiedniości między makrokosmosem i mikrokosmosem.

Z pewnym zdziwieniem konstatujemy, że system miejsc-odciśnięć stanowi jakąś naturalną ramę pamięci.

Wśród miejsc o szczególnym znaczeniu pojawia się co prawda zodiak. Ten twór w oczywisty sposób czasoprzestrzenny, ślad rocznego ruchu ziemi, zegar przyporządkowujący pory roku miejscom na niebie ma i dla nas mnemoniczną moc. A jednak mimo chwilowych zachwytów, koncept miejsc budzi raczej zdziwienie. Wydaje się nam, że za pomocą dość topornych machiny usiłuje się tkać subtelną sieć pamięci.

Dlaczego tak rozpaczliwie retoryczne wydają się nam renesansowe koncepty przestrzeni? Jakiej wrażliwości nam brakuje, że nie w pełni czujemy smak tamtego misterium?

Wydaje się, że z jakichś powodów przestrzeń zbanalizowała się w nas. Jakby za szybko, za wcześnie oddała swoje skarby i tajemnice. Geometryczne misteria perspektywy naiwnym jak dzieci malarzom, swoje symetrie fizykom i iluzjonistom. Kiedyś szkatułka tajemnic – przestrzeń. Dziś wobec nas: panna zbyt niewinna dla nas zbyt dorosłych.

Lecz czy dzisiejsze intuicje i ostrożności nie wiodą nas na manowce, czy w każdym razie nie porzucamy dawnych znaków zbyt lekkomyślnie?

Wzruszająca jest u twórców renesansowej mnemoniki pokładana w przestrzeni ufność, przekonanie o jej swojskości. W teatrze pamięci Giulio Camilla renesansowi intelektualiści czuć się musieli jak w domu.

I może nie mylili się w swej ufności.

Rola przestrzeni jako receptaculum przeszłości, zbioru dokumentów, wielkiego archiwum powraca w całej swej powadze i dostojeństwie i staje się fizykalną realnością, gdy spoglądamy na Wszechświat jako całość. W skali kosmicznej gradacja przestrzeni w sposób cudownie nieunikniony niesie w sobie gradację czasu. Dzieje się tak za sprawą skończonej prędkości światła[3]. Skierowując teleskopy w odległe rejony kosmosu sięgamy jednocześnie w jego przeszłość, bo obraz dociera do nas z opóźnieniem. Obiekty odległe to świadkowie odległej przeszłości, zapisy z dzieciństwa Wszechświata.

Wszechświat jako całość jawi się więc jako twór obdarzony absolutną pamięcią. Przeszłość istnieje w nim rozlokowana przestrzennie jak alegoryczne figury w renesansowym teatrze pamięci.

Człowiek-mikrokosmos wydaje się tu uboższy od swego kosmicznego analogonu; nie ma wewnątrz siebie naturalnego, docierającego ciągle z głębi siebie z opóźnieniem nośnika informacji. Nie umiemy tak podróżować po swojej jaźni jak porusza się światło po Wszechświecie. Lecz tak jak powolne światło po kosmosie, tak w nas krąży nieustannie pamięć przynosząc nieustannie spóźnione, błogosławione wiadomości.

W rzeczywistości języka niewątpliwie właśnie pamięć pozwala przerzucić intuicje przestrzenne w świat czasu, budując analogie: dalekie – dawne, w tym samym miejscu – jednoczesne. Być może bez tej przestrzennej frazeologii przeniesionej w niegościnną geografię czasu, nasza pamięć byłaby jeszcze bardziej bezradna i osamotniona.

Pamięć to budowanie relacji z przeszłością; wiara w jej nieprzemijające trwanie, może w ogólności tworzenie relacji z innymi światami, których status ontyczny jest czymś drastycznie obniżany, które właśnie jak teraźniejszość oddalają się, są nam odbierane i z którym to oddalaniem trudno jest nam się pogodzić.

Jest więc tak, że w istocie przestrzeń i czas prowadzą nie tylko ten ściśle fizyczny dialog wyrażony w języku niezmienniczości interwału czasoprzestrzennego. Gdzieś indziej, ponad nim, czy obok, toczy się równoległy dialog, w który jesteśmy wplątani, którego może jesteśmy podmiotem i który ma związek z pamięcią. Subtelna przemienność czasu i przestrzeni, przelewanie się jednego w drugie odwołuje się do nas ludzi, szczególnego miejsca gdzie pamięć, dodana do świata tajemnicza struktura, integruje rozpraszające się ciągle teraźniejszości w upragnioną całość.

Bo całość, właśnie ona, jest ostatecznym celem pamięci.

I tak jak wszechświat w którymś momencie swojej historii musiał stać się przezroczysty, stworzyć możliwość wglądu w samego siebie, zbudować zalążek własnego poczucia całości, tak mikroświat musiał dodać do swojej historii pamięć[4]. Dzięki jej całkującej roli pamięci słowo wszystko nabiera sensu, konstytuuje odpowiadające mu przestrzenie i umożliwia nasze bardziej lub mniej mądre podróże po CAŁYM.
 

[1] Jak wiadomo żyjemy w świecie który daje się parametryzować czterema współrzędnymi; trzema przestrzennymi i jedna czasową. Gdzie i kiedy (cztery liczby) określa jednoznacznie punkt zdarzenia. Problem pamięci związany jest niewątpliwie z nieredukowalną innością czasu wobec czterech pozostałych współrzędnych. Nad przestrzenią panujemy, wybieramy miejsce gdzie jesteśmy i chcemy być. Czas zaś porywa nas, unosi ze sobą. Pamięć w pewnym sensie łagodzi bezwzględną naturę czasu. Dzięki niej możemy cofać się względem jakiegoś łagodniejszego niż on sam analogonu czasu wracając do przeszłości.

[2] Frances A. Yates. Sztuka pamięci. Warszawa 1977.

[3] Szokująca w ziemskiej skali dysproporcja między sekundą a jej przestrzennym odpowiednikiem wynoszącym 300 000 km, w skali kosmicznej znika. Tu prędkość światła wydaje się mała, harmonijna względem odległości, które przebywa. To właśnie powolność światła wobec rozmiarów Wszechświata, (światło wlecze się po kosmosie), predestynuje ją do roli wielkoskalowej pamięci.

[4] Promieniowanie reliktowe, zawsze obecne elektromagnetyczne tło wygwieżdżonego nieba jest otwartym dokumentem tego doniosłego momentu w historii Wszechświata.


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: east Styczeń 30, 2010, 11:59:53
Pamięć  jest cechą  przestrzeni. Jest to holograficzny zapis wszystkiego co się wydarzyło, a ponieważ przestrzeń ma nieograniczoną pojemność ( właśnie dzięki swojej holograficznej naturze ) , więc wszystko  TAM jest.
Można o tym poczytać u Rogera Nelsona z projektu Noosfere  ( noosfere.edu.org ) . Można się tego dowiedzieć od Stuarta Hameroffa, czy Fritza Albert Poppa.
Dzięki nim wiemy ,że pamięć nie jest zmagazynowana w konkretnym miejscu. Ma naturę holograficzna i jest zapisana s formie geometrycznej, niematerialnej , a więc jest dostępna z  ... przestrzeni nawet po śmierci człowieka.


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Marzec 24, 2010, 23:29:03
http://www.youtube.com/v/ZAq3bObfNpE&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/ZAq3bObfNpE&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/sEdCthXYRlE&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/sEdCthXYRlE&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/i9wy15OlCNI&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/i9wy15OlCNI&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/asogqPF0jow&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/asogqPF0jow&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>


http://www.youtube.com/v/nqUpAcYLCmg&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/nqUpAcYLCmg&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>

całą serie znajdziesz tu
http://www.youtube.com/watch?v=ZAq3bObfNpE&feature=related


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Marzec 24, 2010, 23:39:16
http://www.youtube.com/v/ETy71gkoJZ0&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/ETy71gkoJZ0&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/HoC-Kf2X960&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/HoC-Kf2X960&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/vgZ2NknxlSg&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/vgZ2NknxlSg&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/TZ9b9dpWhVw&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/TZ9b9dpWhVw&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/_RFAUunLoPM&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/_RFAUunLoPM&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>


Tytuł: Na tropie antygrawitacji
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Kwiecień 19, 2010, 22:34:13
Naukowcy finansowani przez ESA (European Space Agency) twierdzą, że udało im się zarejestrować w laboratorium grawitacyjny odpowiednik pola magnetycznego. Ten efekt jest dużo większy niż przewidywany w Ogólnej Teorii Względności Einsteina. Wydaje się, że to znaczący krok w kierunku długo poszukiwanej kwantowej teorii grawitacji.
Podobnie jak poruszające się ładunki elektryczne wytwarzają pole magnetyczne, tak samo poruszająca się masa wytwarza pole grawitomagnetyczne. Według Ogólnej Teorii Względności Einsteina efekt ten jest praktycznie niemierzalny, jednakże Martin Tajmar, Clovis de Matos wraz ze współpracownikami twierdzą stanowczo, że zmierzyli ten efekt w laboratorium.
W ich eksperymencie użyto pierścienia zbudowanego z nadprzewodzącego materiału obracającego się z prędkościami dochodzącymi do 6 500 razy na minutę. Nadprzewodniki są to specjalne materiały, które tracą całkowicie rezystancję elektryczną w niskich temperaturach. Nowy eksperyment sprawdza przypuszczenie Tajmana i de Matosa, które wyjaśnia różnicę pomiędzy pomiarami wysokiej precyzji mas par Coopera (nośników ładunku
w nadprzewodnikach) oraz wyników obliczeń bazowanych na kwantowej teorii. Odkryli oni, że ta anomalia może być wyjaśniona pojawieniem się pola grawitomagnetycznego w wirującym nadprzewodniku (ten efekt został nazwany Londyńskim Momentem Grawitacyjnym (Gravitomagnetic London Moment) poprzez analogię do jego magnetycznego odpowiednika).

Małe czujniki przyspieszenia umieszczono w różnych miejscach blisko wirującego nadprzewodnika, który był przyspieszany w ruchu obrotowym, aby efekt był zauważalny. Czujniki zarejestrowały pole przyspieszenia na zewnątrz nadprzewodnika, które najwyraźniej zostało wytworzone przez grawitomagnetyzm. "Ten eksperyment jest grawitacyjnym odpowienikiem eksperymentu Faraday'a indukcji magnetycznej przeprowadzonej w 1831 r. Demonstruje on, że nadprzewodnikowy masywny pierścień jest zdolny do wytworzenia potężniego grawitomagnetycznego pola - jest więc grawitacyjnym odpowiednikiem cewki magnetycznej”.
Zależnie od późniejszych potwierdzeń, ten efekt może tworzyć podstawy dla nowych urządzeń technicznych. Zmierzone przyspieszenie grawitacyjne stanowi jedynie 1/10000 przyspieszenia ziemskiego pola i jest ono zaskakująco większe, bo aż milion bilionów razy, niż przewiduje Ogólna Teoria Względności.
Źródło: http://www.esa.int/SPECIALS/GSP/SEM0L6OVGJE_0.html


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Kwiecień 20, 2010, 22:56:22
(http://www.fizyka.net.pl/astronomia/grafika/ewolucja.gif)
 Równoważność energii i masy - najpopularniejszy wzór fizyki, określający tożsamość pomiędzy masą i energią.

E = mc2

W Wielkim Wybuchu powstały tylko wodór  i hel czyli dwa najprostsze pierwiastki.


"Na początku istnienia Wszechświata (w czasie tzw. epoki inflacyjnej) rozszerzał się on z prędkością większą od szybkości światła (Wszechświat podwajał swoją wielkość 50 do 100 razy, przy czym takie podwojenia trwały około 10-33 sekundy). Po 50 podwojeniach swojej wielkości Wszechświat powiększył się tysiąc bilionów razy (1015), po stu - aż o ponad milion bilionów bilionów razy (10300). Ktoś mógłby powiedzieć: jak to, przecież nic nie może się poruszając z prędkością większą od światła, przecież to coś miałoby nieskończenie wielką masę. Odpowiadam: poruszać się w przestrzeni nic nie może się z prędkością większą od światła, gdyż zgodnie ze wzorem E = mc2  masa przedmiotów rośnie z jego prędkością
obiekt, który miałby prędkość większą od światła miałby nieskończenie wielką masę, a energia potrzebna do jego poruszenia wynosiłaby... ∞, ale w przypadku epoki Inflacyjnej nie zwiększała się odległość między materią, ale "rozciągała" się przestrzeń! - nic nie może się poruszać z prędkością większą od światła względem przestrzeni, jednak rozszerzanie się przestrzeni "unosi" ze sobą materię. (Można też dojść do jeszcze głębszego wniosku: Wszechświat nie narodził się w jakimś miejscu w przestrzeni, przestrzeń znajdowała się tylko w młodym Wszechświecie."
http://www.astrofizyka.info/eseje/wszechswiat.htm
Wniosek

Wszechświat  powstał w wyniku gwałtownego rozprzestrzeniania się  energii a nie materii


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Kwiecień 24, 2010, 17:45:29


http://www.youtube.com/v/jmane3Z9ABw&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/jmane3Z9ABw&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="640" height="385"></embed></object>


Tytuł: O wzorze E=mc2
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Maj 03, 2010, 18:40:44
O wzorze E=mc2

Ten najsłynniejszy chyba wzór fizyczny świata jest dla wielu niemal symbolem nowoczesnej fizyki, albo prawie obiektem religijnego zafascynowania.
Masa.. Energia?... Jedno równe drugiemu. I jeszcze ta prędkość światła – c – jedna najbardziej tajemniczych stałych fizycznych. W tym krótkim rozdzialiku Autor portalu daktik postara się rzucić nieco światło na problem, „co tu jest czym”, a przy okazji trochę pofilozofować.
Pierwsze spojrzenie na wzór

Teoretycznie E = mc2 oznacza, że masa jest „równa” energii (z dokładnością do współczynnika). Jednak w istocie nie do końca wiemy, ani co to jest masa, ani co to jest energia. Dlatego bardziej naukowa, czyli praktyczna interpretacja tego wzoru byłaby nieco inna:

   1. po pierwsze: część fenomenu objawiania się materii związana ze zjawiskiem bezwładności (czyli masa), może w pewnych warunkach zamienić się na postać kwantów promieniowania (np. podczas reakcji rozszczepienia jąder atomowych). Inaczej mówiąc, w postaci widzianej jako masa „ukryte” jest promieniowanie.
   2. od drugiej strony patrząc oznacza to również, że energia posiada bezwładność
      - Inaczej mówiąc, gdybyśmy mieli jakiś zbiornik, w którym umieszczono dużą ilość kuleczek, mogących się poruszać i odbijać od ścianek i gdybyśmy chcieli ten zbiornik z kuleczkami rozpędzić (przyspieszyć), to trudność tego przyspieszania zależałaby istotnie od tego, czy kuleczki są w ruchu, czy nie. Kuleczki w szybkim ruchu dawałyby dodatkowy efekt związany z trudnością przyspieszenia naszego zbiornika - miałby on większą "masę" (patrz przykład poniżej).
      Podobnie rozgrzany kawałek kuli (z szybciej poruszającymi się cząsteczkami) będzie trudniejszy do rozpędzenia (cięższy) niż ten sam kawałek kuli - chłodny.
      Tak więc energia kinetyczna owych kulek/cząsteczek daje swój wkład do masy objawiającej się jako bezwładność.
(http://www.daktik.rubikon.pl/images_fiz/tw_e_m2.gif)
 
Trochę filozofowania

Chciałbym tu zaznaczyć, że w obiegowych przypadkach ogólna interpretacja w rodzaju "masa jest równa energii" (oczywiście wciąż z dokładnością do współczynnika) niewiele wnosi, bo jest to w większości przypadków dość puste stwierdzenie. Bez dobrej wiedzy o tym, co jest masą, a co energią w jakiejś sytuacji, ten wzór nie znaczy nic. Dla fizyków wartość wzoru Einsteina opiera się na możliwości zastosowania go w konkretnych sytuacjach.

Słowa „masa”, „energia” są jakby bramami, do pewnego sposobu widzenia rzeczy – mają zastosowanie do konkretnych wzorów, sytuacji w fizyce. I nie są wcale pojęciami łatwymi.
Czym jest masa tak „w istocie”, wciąż do końca nie wiadomo. Podobnie jest z energią – znamy wiele jej postaci – np. energie: cieplną, chemiczną, jądrową, świetlną. Mamy energię pola, energię kwantów, a nawet „ciemną energię” odpowiadającą za tajemnicze fenomeny kosmologiczne. Dopóki nie poznamy dobrych zasad umożliwiających nam przetłumaczenie jak ową masę „zamieniać” w którąś z postaci energii, dopóty owa równoważność masy i energii, dla wielu sytuacji, pozostanie postulatem w rodzaju: „dobrze by było, żeby się poprawiło ludziom...” – czyli ogólnie niby prawda, tylko że nic z tego konkretnego nie wynika.

W fizyce do dziś toczą się spory na temat, czy masa nie jest po prostu jakąś formą "uwięzionej" energii. Np. w słynnych wykładach fizyki Feynmana, ów wielki fizyk zastanawia się, czy czasem nie dałoby się masy elektronu wyliczyć własności samego pola elektromagnetycznego związanego z samooddziaływaniem tej cząstki. Czyli pole elektromagnetyczne i nic więcej - z niego miałyby wynikać pozostałe własności tej cząstki.
Podobnie można zastanawiać się nad każdą inną masą – czy np. taki proton, albo kwark, to nie jest „zwitek” pól różnego rodzaju, a „prawdziwej” masy nie ma w nim za grosz?...
Ale czy jest coś takiego jak prawdziwa masa?
- A może po prostu masa i energia są różnymi stronami tego samego fenomenu – natury rzeczy? Tylko nie bardzo potrafimy je jeszcze połączyć w jedną dobrze zrozumiałą całość.

http://www.daktik.rubikon.pl/index.htm


Tytuł: O zasadzie kosmologicznej
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Maj 05, 2010, 23:02:59
Kosmologia jest najstarszą dziedziną ludzkich zainteresowań. Można wręcz powiedzieć, że zaczęła się wraz z ludzkością. Wszystkie przekonania religijne były kosmologiami, jak w nich zawierał się pogląd na przyczynę i pochodzenie wszystkiego. Kosmologię uprawia każdy, kto zamyśla się nad związkiem części z całością w sensie kosmicznym.

Mimo prób wchłonięcia kosmologii przez fizykę i astronomię, dziedzina ta się ostała, jak nie sposób zgodzić się na rezygnację z pytania, jaki musi być wszechświat, aby mogło być tak jak jest. W XX wieku uczeni zaczęli rozważać o jakości Wszechświata niezbędnej dla powstania człowieka. W XXI wieku zaś prawdziwie kosmologicznym zagadnieniem staje się pytanie jeszcze radykalniejsze: Co powinien wiedzieć człowiek, aby nie wypadł z kosmologicznej zasady Wszechświata?(!) Kosmologia jest więc nie tylko wiedzą naukową: jest także religijną funkcją nauki, ponieważ z zasady powstania wynika zasada działania jako odwzorowanie sposobu istnienia (powstania) wszystkiego, sposobu zachowań poszczególnych składników. To kosmologiczne wyczuwanie Wszechświata przekłada się na etykę: czyli stosowność zachowań względem otoczenia. Nauka, jeżeli ma być pożyteczną dla człowieka, musi określać stosowność używania wiedzy. Dziedzina, która eksperyment ludobójczych możliwości zjawiska fizycznego przetestowała na "materiale ludzkim", musi zostać głęboko zrewidowana, aby nie dokonała eksperymentu na obiekcie będącym żywą planetą.

O ile mechanika kwantowa z fizyki klasycznej przejęła zagadnienie istoty obiektu fizycznego i nadal pyta, co to znaczy być obiektem fizycznym, o tyle teoria względności nie traktuje o składnikach fizycznej struktury przyrody. Mało tego: teoria względności nawet nie traktuje o ruchu i przestrzeni, a co nie mieści się w świadomości nie tylko oszołomionej mitem Einsteina populacji uprzeciętnionych, ale i tym, którzy mają się za znawców zagadnień czasoprzestrzeni. Teoria względności w sensie merytorycznym jest po prostu teorią informacji.
Zagadnienie informacji jest w ogóle głównym dylematem fizyki od momentu odkrycia radioaktywności.[2] Jest prawdą także i to, że kwantyści już nie poszukują owej jedynej funkcjonalnie cząstki elementarnej, lecz grupy obiektów elementarnych zdolnych wytworzyć elementarną konfigurację korpuskularno-polową, w obrębie której wykształca się komplet zróżnicowań własności wszystkich przyrody. Szuka się więc sposobu na zrozumienie różnych wartości mas i oddziaływań, aby uzasadnić czym jest zawartość przyrody i czym jest proces w przyrodzie.

Mimo wielu koncepcji modelowych sposobów rozwiązania powyższego zagadnienia, za najbardziej podstawową uznaje się koncepcję zakładającą dwie grupy cząstek elementarnych: 1. grupę cząstek o zdecydowanych, wysoce trwałych przejawach masy i ładunku i 2. grupę cząstek powodujących zmiany własności tych pierwszych. O ile grupa pierwsza "obsługuje" własności obiektów makrokosmicznych, a więc pierwiastków i substancji złożonych, o tyle grupa druga odpowiada swoiście za procesy, które prowadzą do wykształcenia się tych pierwszych, jak i za procesy na pograniczu masy i energii. W mechanice kwantowej najbardziej nienaukowym momentem jest to, że pewnej części cząstek elementarnych przypisano znaczenie tylko liczbowe bez jakiegokolwiek ich fizycznego potwierdzenia. Są to tak zwane "cząstki wirtualne", które mogą powodować przemiany cząstek w inne w tym momencie, kiedy własności cząstki danej nie uzasadniają pewnych własności, jakie ta cząstka nie posiada, a jakie mieć powinna. Wirtualność polega tu na tym, iż potrzebną cechę jak np. ilość i działanie, które stają się niezbędne, po prostu postuluje się pod postacią propozycji nowej cząstki elementarnej. W sytuacji, w której zauważa się, że dana cząstka powinna mieć jeszcze inną własność niż znany zbiór jej zachowań, tę inną się określa i nazywa cząstką elementarną, zaś w istocie rzeczy jest to taka lub inna cecha (cząstka, człon) równania matematycznego, niezbędna do złamania symetrii lub zmiany znaku itp. i coś takiego nazywa się "cząstką wirtualną", której nadaje się nazwę i teoretyczny byt fizyczny. Klasycznym przykładem takiej cząstki są tak zwane cząstki Higgsa.
Z uwagi na zapotrzebowanie jasności obiektu elementarnego, mechanika kwantowa ma ogromne skłonności do tych elementów wyobrażeniowych, które swoiście znajdują się w obrębie teorii względności: ruch, czas, przestrzeń (tło), grawitacja i Wszechświat, ale i światło, sygnał, informacja i obserwator. Rzecz w tym, iż obraz teorii względności nie dostarcza mechanice kwantowej ani kosmologii kwantowej, ani kosmologii ogólnej-wspólnej.
W mechanice kwantowej prace dotyczyły nie tylko zagadnienia realizmu obserwacyjnego, ale także realizmu procesu fizycznego, a więc i stotowości obiektu. Trzeba umieć być świadomym tego, że Bohr i Heisenberg nie zrezygnowali z przekonania o istnieniu cząstek elementarnych, decydując się zakwestionować możliwość ich punktowej obserwacji. Zgoła odwrotnie: powołanie teorii nieoznaczoności służyło programowo "ochronie jest" cząstek elementarnych i tłumaczeniu niemożności śledzenia ich indywidualnych losów.

(kwestia horyzontu zdarzeń, z naszej perspektywy obserwatora[ za duża szybkość następujących po sobie zdarzeń] A-M)

Zatem kopenhańczycy nigdy nie zrezygnowali z dociekań tego, jak, czyli w jaki sposób obiekty fizyczne są masą, a w jaki substancją. Stąd w ramach mechaniki kwantowej nigdy nie lekceważono substancjalnego związku między energią a masą, gdyż domaga się tego rozumienie grawitacji.(!) Podatność masy i energii na uleganie przyciąganiu grawitacyjnemu, to już problem związku energii z przestrzenią. Masa i energia jako w równym stopniu nieprzezroczyste dla siły grawitacyjnej, są więc w rozdzielnym związku z przestrzenią tą, którą siły grawitacji pokonują, aby oddziaływać na odległość. Prościej mówiąc, ośrodek dozwalający na propagację grawitacji nie może być ani masą, ani energią, gdyż nie byłaby możliwa sama grawitacja.(!)
Głęboko badając teorię względności na tle mechaniki kwantowej, ale także mechanikę kwantową na tle teorii względności (z uwzględnieniem także ogromu zagadnień filozoficzno-teoriopoznawczych i stanowisk uczonych nie uczestniczących w nurtach tych dwu teorii), dochodzi się do odkrycia, że obie szkoły sposobu podejścia do fizyki przyrody nie umiały sobie uświadomić, iż obiekt i obserwację w przyrodzie łączy informacja. Einstein nie miał świadomości wystarczającej do spostrzeżenia, że obserwacja wymaga udziału substancji obiektów w substancji ośrodka, czyli tego, że obiekty i ośrodek wymagają tego, aby były związane wspólną substancją.(!) W teorii względności tak naprawdę nie chodziło o naturę przestrzeni, lecz o przesył informacji, a co dopiero właściwie podjęte zostało w ramach inicjatywy A. Rosenbluetha. Koślawość w samym spięciu masy i energii (E = mc2) tkwi bowiem w tym, iż dla zaistnienia informacji niezbędną jest nierówność (≠) czyli układ dynamiczny, który musi być w swoistym napięciu, by mógł generować informację.


(http://img210.imageshack.us/img210/958/zlotyodcinekqn7.jpg)
A-M

Teorii względności i mechanice kwantowej zabrakło więc zapytania o to, jaki musi być sposób istnienia substancji, aby mogła generować informacje. Rzecz w tym, iż to i takie pytanie ma sens w zapytaniu o substancjalność Wszechświata, a właściwie rozwiązanie wymusza zauważyć, iż z wyłanianiem się informacji związane jest także wyłanianie się struktury fizycznej i logicznej przyrody rozumianej jako Wszechświat obiektów, pól i ośrodka: ciał, galaktyk i przestworzy. Informatycy i cybernetycy budując pierwsze generatory informatyczne, kiedy uchwycili sens bitu, mogli w zwykłym ogniwie elektrycznym, zdolnym do emisji bitu odkryć najgłębszy sens Wszechświata. Nie stało się tak jednak, ponieważ na przeszkodzie stanęły właśnie mechanika kwantowa i teoria względności funkcjonujące jako fakty nie podlegające kwestionowaniu: prace nad maszyną inteligentną były już pod presją paradygmatu, który nie dozwalał poprawiać fizyki i matematyki, a tylko wprowadzać je do sztucznych pamięci planowanych komputerów.

Wnioski matematyczne:

   1. Wszechświatowi nie przynależy "1", mogące być składową zbioru. Wszechświat jest całością nie mogącą być nigdy częścią.
   2. Zdejmując stronę ilościową z sygnału należy zauważyć, że sygnał nie ma zdolności do samodzielności ilościowej. Stąd sygnał nie ma stanu "1", ze względu na siebie. Sygnał jest pojedynczo niestwierdzalny.
   3. Znaczenia jako "1" nie posiada także brak sygnału.
   4. Zatem sam sygnał i sam brak sygnału nie mają długości w czasie ze względu na siebie. 1x5, 5x1 w obrębie sygnału i braku sygnału są niedorzecznościami.
   5. Niedorzecznym jest więc każdy układ liczbowy szeregujący, zakładany jako abstrakcyjny, ponieważ brak jasności interwału między np. 1-2-3-4 w sprzężeniu zwrotnym oznacza niejasność samej liczby, czyli ilości i braku ilości.
   6. Wszechświat jest "obiektem" niematematycznym, ponieważ nie przynależy do żadnej mnogości ani sumy. Generując rytm swych przejawów, generuje matematyczność jako rytm odmienności.

http://www.sheller.pl/pl/wyklady_szczegolowe/wyklad-szczegolowy2.html




Tytuł: Peter Russell - Biała dziura w czasie
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Maj 07, 2010, 13:25:05


http://www.youtube.com/v/m6wJg25nlzw&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/m6wJg25nlzw&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="480" height="385"></embed></object>

http://www.youtube.com/v/Vo3w3fEJ8ls&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/Vo3w3fEJ8ls&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="480" height="385"></embed></object>
http://www.youtube.com/v/ameZwVco45Q&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/ameZwVco45Q&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="480" height="385"></embed></object>


Tytuł: Dolina Zapomnienia
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Maj 08, 2010, 00:55:28

(http://www.tpd-bydgoszcz.ovh.org/dolina.jpg)
Czas ma bardzo dużo czasu. Nikt nie, wie czym jest?  A nawet  czy jest?  A jeśli jest, to ma charakter linearny? Czy może raczej spiralny? Tju...  No i , czy biegnie, płynie, czy ucieka?  Czy jest obiektywny, czy subiektywny? Ile mózgów, tyle odpowiedzi. A jak do tego dołożyc, w którą stronę płynie? O ile płynie. No i jeszcze, czy może się zatrzymac, zawrócic, zapętlic, ścisnąc...? Czysta kałabania. Nikt nie wie czy jest i czym jest-powtórzę- ale fizyki to bez czasu nie ma. Bo się wielu wzorów ułożyc nie da.

A przestrzeń? Czym ona jest? Najprościej, jest wszystkim co nas otacza. Wszystkim?

Uczono mnie w szkole, że ma trzy wymiary. Teraz jednak okazuje się, że nieprawda. Naczytałem się, że ma tych wymiarów znacznie więcej. Ile? Nikt nie wie. Czym jest? Nikt nie wie. A nawet, czy jest? Nie wiadomo. A może tylko nam się wydaje...

Najgorsze, że czas i przestrzeń mają się ku sobie. Mają się tak bardzo, że nauka mówi o czasoprzestrzeni. A najgorsze, po poprzednim najgorszym, jest to, że się ten czas i ta przestrzeń kotłują, wyginają, kłębią, ścieśniają.

Jak do tego dołożyc na przykład taki punkt co to jest, ale tak naprawdę to go nie ma i falę, która jest czymś zbudowanym z fali(?).  Ale ta fala jest zbudowana z cząsteczek( chwilami) i dlatego ma charakter korpuskularno-falowy. A czym jest sama fala nikt nie wie. No oprócz tego, że jest zaburzeniem przestrzeni.

Kiedyś, dawno, dawno temu rozmawiałem o czasie i przestrzeni z moim kolegą, lekarzem ginekologiem, a prywatnie buddystą. Przecudowny człowiek. Taki z tych co „do rany przyłóż”. Rozmowa była wspierana bimbrem z rodzynkami, który to napój kolega w podzięce od szczęśliwych rodziców otrzymał.  I kiedy już myślałem, że zaczynam kumac... Światło zgasło.

Może i dobrze, że zgasło.

Waldek, bo tak ma na imię, już nigdy więcej do rozmowy nie nawiązał. Widac stwierdził, że wyjątkowo tępy jestem. Choc wprost tego nie powiedział.

To samo stwierdził inny mój kolega, informatyk.( On stwierdził to głosno. Jak najbardziej. I to wielokrotnie). Np. kiedy o pętli Mobiusa żeśmy gaworzyli. No bo jak coś przestrzennego może miec jedną płaszczyznę?  A jednak może. Bo ma. Skaranie boskie...

A tak w ogóle to on jest tępy, cybernetyczny, ściśnięty móżdżek. Dla niego zdanie: „Uczeń podszedł do tablicy”. Jest tożsame ze zdaniem: „ Do tablicy podszedł uczeń”. No nie tuman jeden!? Burak! Choc druh mój serdeczny. Bronisław ma na imię.

A mój profesor, u którego egzamin przez trzy godziny zdawałem, i który w tym czasie nauczył mnie więcej niż inni w ciągu całego mojego życia. A rozmowa, ( bo to była rozmowa) metafizyki dotyczyła. Bytów , toposów, zanikań, przenikań i takich tam...  Na imię ma Jacek.

I ksiądz, o nieznośnie archaicznym imieniu, Bonawentura. Ksiądz, zakonnik, katolik, który w trakcie jednej rozmowy nauczył mnie Boga.

I Krystyna, moja wieloletnia przyjaciółka,(Krysiu! Ile to już lat? Dwadzieścia dwa, trzy...?) malarka, z którą o sztuce przegadaliśmy dziesiątki nocy, i która nauczyła mnie jak powstają oleje i akwarele. Pejzaże i portrety...

I moja babcia. Kochany, mądry człowiek, pełen radości życia. Która w jednym roku straciła dwóch synów, moich wujków. Nigdy ich nie poznałem. Babcia, która nauczyła mnie odwagi, i która swoim życiem pokazała, co to znaczy byc dzielnym, a przy tym dobrym, życzliwym ludziom człowiekiem.

I setki, setki innych, z którymi się zetknąłem, a których twarzy już nie pamiętam.

Nie musimy wiedziec czym jest, a czym nie jest rzeczywistośc. Nie musimy znac natury wszechświata. Owszem staramy się je poznac od tysiącleci i będziemy poznawac zawsze. To dobrze. Bardzo dobrze. Ale nie dowiemy sie tego nigdy. Każde odkrycie rodzi nowe zagadki, nowe tajemnice. Nowe lądy.

Odczuwamy wszyscy jak czas prześpiesza. Im więcej mamy urządzeń ułatwiających codzienne życie, tym mniej mamy czasu. Paradoks? Czy coś więcej?

No ale Kim ty  jesteś? CZASIE.

Jesteśmy, w wymiarze osobistym i zbiorowym, sumą wiedzy i doświadczenia. I doświadczenia! Na nie składa się nasza przeszłośc, a więc i Ci, których na naszej drodze spotkaliśmy. Wszyscy.

Każy ma swoją Dolinę Zapomnienia. Warto od czasu do czasu przejśc górę i zejśc w tę Dolinę. Tam można znaleźc sytuacje, osoby, słowa, zdarzenia, zapachy, kolory, nastroje, tęskonoty, marzenia, o których tak często zapominamy. A to jest tak, jakbyśmy zapominali o jakiejś cząstce siebie.

Warto jeszcze raz ich poszukac. Przypomniec sobie  twarze,  imiona, chwile. Odkryc na nowo. Wówczas o wiele pełniej i lepiej będziemy rozumiec siebie.

A to jest także droga do rozumienia świata. Byc może jedyna droga. Czy nie jest przypadkiem tak, że odpowiedź na pytanie: "Czym jest wszechświat"? Kryje się w odpowiedzi na pytanie: "Kim jest człowiek"?

Nie wiem. Byc może...

Podobno w Dolinie Zapomnienia niektórzy mieli szczęście znaleźc rozum. Własny rozum, który zginął po drodze, i którego braku nie zauważyli.

Nie mieli czasu.

Wiecej: http://www.eioba.pl/a126198/dolina_zapomnienia#ixzz0nHrPNcTh


Tytuł: Rzeczywistość to kwestia umowna
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Maj 08, 2010, 15:17:59
Miejsce jest różnie postrzegane przez różnych ludzi żyjących równocześnie: rolnika, mieszkańca miasta, podróżnika, archeologa, złodzieja, geologa, Cygana, poety, malarza itp. Tego, jak miejsce jest postrzegane przez różnych ludzi w różnych miejscach i różnych czasach, możemy się jedynie domyślać. Czas - w sensie linearnym przeszłość/teraźniejszość/przyszłość/ - jest fikcją. Czas jest związany ze zmysłem jaźni, a w związku z tym także z ego. Miejsce mocno związane jest z własnością, dziedzictwem i pieniędzmi z jednej strony oraz z kolektywem lub pokrewieństwem z drugiej strony.

Nasze współczesne poczucie czasu i miejsca jest także związane z nacjonalizmem - czy też narodowym socjalizmem "Ziemi i krwi", uskrzydlonym romantyzmem arturiańskim, "celtycką Anglią" lub miłym, ludowym Narodowo opiekuńczym pojęciem "dziedzictwa" (lub, we Francji, całego etosu zawartego w słowach Patrimoine'a). To znaczy "Narodowa" Opieka, nie ludzka. Tytuł ten wiele mówi o ogólnie przyjętym pojęciu jednolitości Zjednoczonego Królestwa Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej. Czas i miejsce są niechybnie polityczne. Skłaniamy się do przekopywania naszej wizji do fantastycznej przeszłości, pomagając jednocześnie ograbić naszą planetę w teraźniejszości, przyszłości więc nie będzie. Powinniśmy przytulać się do drzew, ograniczyć nasze własne marnotrawstwo i zmienić naszą paleolityczną świadomość, zamiast traktować krajobraz jako "dziedzictwo" i nostalgiczną przechadzkę. Jak wielu z nas posiada w ogródku zagajnik, aby szanować w nim naturę?

Jak rzymscy niewolnicy myśleli o okolicy Toskanii? Jak Etruskowie lub Syryjczycy postrzegali rzymskie imperium, a jak na pustynię patrzeli wcześni Chrześcijanie? Jak różni Anglicy, Irlandczycy, Rosjanie i Senegalczycy myślą o morzu? Co Anglosasi myśleli o Stonehenge? Te pozornie proste pytania mogą tylko częściowo doczekać się odpowiedzi po latach lub nawet pokoleniach badań. Te pytania o czas i miejsce, jakie zadajemy teraz, są przekorne.

Głównym problemem jest to, że pytania te zawierają w sobie historyczny mit: wyobrażenie przeszłości dokonane przez ludzi żyjących w teraźniejszości. Wiktorianie snuli wielkie plany i pojęcia jednolitości. W następstwie upadku chrześcijańskiego totalitarianizmu, który nastąpił w okresie renesansu, reformacji i oświecenia, chcieli znaleźć alternatywne wielkie wytłumaczenie wszystkiego, dostaliśmy więc Gibbona, Carlyle'a, Frazera, Darwina, Freuda i tysiące innych. Zamiast czasu będziemy współdziałać z Wolą Bożą od Upadku aż do powstania Nowej Jerozolimy, oni to postrzegali jako roboczy proces począwszy od "prymitywu" do mistrzostwa i pomyślności.

Wordsworth i kilku innych twórców okresu romantyzmu przyjęli nieco inny pogląd: człowiek upadł ze stanu Pierwotnej Chwały, do której to chwały możemy powrócić jedynie przez prostotę, integralność i uczciwość. Marx podążył za romantycznym poglądem na historię, podczas gdy Schopenhauer, Hegel, Nietzsche i ich następcy obrali pogląd progresywny. Są to dwie strony jednej post średniowiecznej monety i mamy tu do czynienia z różnymi stopniami i mieszaninami ich podobnych poglądów.

Rzeczywistość to kwestia umowna

Nasze pojęcie rzeczywistości jest sztuczne i zależne od kultury. Wyobrażamy sobie "prawdziwy" świat będący odbiciem naszego ego, które z kolei jest formowane przez społeczny świat kontrolujący zarówno gospodarkę jak i życie rodzinne. "Prawdziwym" światem dla nas, ludzi XXI wieku, jest świat pracy i "czasu wolnego", pieniędzy i postępu, sukcesu (przez który rozumiemy sławę) i całego stosu stosunkowo nowego bagażu kulturowego. Jest to sprawa "edukacji": procesu prowadzenia nas bez udziału pewnego rodzaju wewnętrznej świadomości - to dlatego tak wielu młodzieńców chce "wyjść poza własne głowy": mają wrażenie, że ich głowy nie należą do nich. Rzeczywistość jest tylko kwestią umowną, tak samo jak dobre maniery czy noszenie konkretnego rodzaju ubrania. Zakładamy, że istnieje wyraźny i ostateczny "prawdziwy świat", któremu musimy się tylko przyjrzeć. Jest to błędne naukowe pojęcie, które powstało w czasach renesansu. Według tego pojęcia wiedza jest tylko kategoryzowaniem i pojmowaniem określonego prawdziwego świata, który powiązany jest z prawami fizyki i dynamiki psychosocjalnej.

Dopiero ostatnio zaczęliśmy zdawać sobie sprawę z tego, że nie może być tak, że czas jest cykliczny i że wiedza jest aktualnie akceptowaną przez nasze głowy fikcją. To nie tylko mózg, który widzi, ale cała obecna w mózgu struktura odpowiedzialna za uczenie się. Ta ucząca struktura jest określona przez kulturę. Widzimy to, co mamy zaprogramowane do zobaczenia. I nasz niepoetycki, stanowczy pogląd na świat jest dziś całkiem inny, niż poglądy naszych przodków. Na początek zastanówmy się nad pojęciami związanymi z globalną polityką i stanami jednostkowymi, nad pojęciem faktu przeciwko fikcji, prawdy przeciw kłamstwu, przeszłości która różni się od teraźniejszości, która z kolei różni się od przyszłości. Jak w takim razie możemy wrócić do poglądu mówiącego o cyklicznym, płynnym świecie? Jak możemy myśleć o społeczeństwach, w których każdy strumień był święty i miał swojego opiekuna, swojego anioła? Dla nas strumienie są najlepszymi miejscami do połowu ryb, przerzucenia mostu, stworzenia przepustu odwadniającego, stworzenia fosy lub gromadzenia opadów. Jak ludzie mogą poznać krajobraz lub naturę, myśląc że deszcz jest "złą pogodą"? W przeszłości archeolodzy zapowiadali dla nas coś, co nie było niczym więcej jak tylko kulturowym snem: brak esencji, brak empatii. Stosujemy naszą wizję kulturową w stosunku do paleolitycznego społeczeństwa łowieckiego i otrzymujemy coś mniej "prawdziwego" niż Grota Platońska.

Przeżywamy dziesięć do piętnastu lat nauki, w tym czasie cała nasza naturalna mądrość, poezja i entuzjazm (dosłownie: "oddech boży") zostają z nas usunięte i przez to stajemy się emocjonalnymi kalekami niezdolnymi do tego, by uściślić, oszacować lub poznać najlepszy czas na zasadzenie porów. Jak możemy zacząć odczuwać krajobraz w sposób, w jaki robią to myśliwi i rozmawiać z lasami, jak robili to Celtowie, Rumuni, Galaci lub Ulsterzy? Nie nadajemy drzewom specjalnych nazw, mylimy pojęcie ofiary z masochizmem, a jako "magiczne" rozpoznajemy tylko miejsca zawierające jakieś megalityczne pozostałości. A przecież istnieją jeszcze inne "magiczne" miejsca - nawet wśród brzydoty miast. Nie mamy poczucia świętości: nasze domy nie są świątyniami. Sami cierpimy i zadajemy światu cierpienia, wprowadzając chaos, rozłąkę i bezład w jego samoświadomości, która próbuje zamazać wszystko z wyjątkiem samej siebie. Gdy królowie po rytuałach byli zabijani, wedle poetyckiej reguły dzieci obserwowały wszystko ze zboczy górskich. Teraz dzieci są ofiarami jeszcze gorszego fatum: nuklearnej rodziny, telewizji i systemu edukacji.

Gdy podróżujemy, z rzadka udajemy się na pielgrzymkę celem doznania duchowego lub nabycia mądrości, częściej zaś udajemy się do miast lub kurortów dla czysto hedonistycznych (lub biznesowych) powodów. Wyznajemy kulturę arogancji i szybkiego wynagrodzenia. Orgia świętości została zlikwidowana i zastąpiona przez przymusowe, nieoczyszczające, nieodzowne zakupy i widowiska sportowe. Poezja została zastąpiona katalogiem - katalogiem zawierającym fakty lub dobra konsumpcyjne. Obrządki przejścia i rytualne próby zostały zastąpione szkolnymi egzaminami. Szacunek dla świata naturalnego przywłaszczyły sobie religia do spółki ze sztuką. Teraz traktujemy samych siebie bardziej jako producentów i konsumentów, niż integralną część przyrody i jesteśmy wyobcowani wobec tego, co stało się naszą przeszłością, naszą zbiorową podświadomością.

Język zastąpił "Naturę" macierzą

Nasza kultura oddzieliła zwierzę od człowieka i skazała większość wyższych form życia zamieszkujących tą planetę na eksterminację lub niedolę. Oddzieliło to płciowość od duchowości i przez oddzielenie "świętości" od "świeckości" sprofanowaliśmy płciowość i tym samym wywierciliśmy duchową dziurę: powstała forma bez ciała. To antynomijne podzielenie kategorii spowodowało, że jesteśmy w stanie wojny z planetą i naszymi własnymi naturami; te podziały są zaledwie lingwistyczne, wbite w drogę naszego myślenia, dlatego że myślimy, używając języka. Rozumiemy w naszym języku w taki sposób, który nie pasuje do naturalnego świata. Język w większości zastąpił "naturę" pojęciem macierzy. To włąśnie przez język "wymknęliśmy się spod kontroli": wymyśliliśmy pojęcia lub rozróżnienia. Język służy tylko do opisywania rzeczywistości, ale tak naprawdę nie jest on przezroczysty i opisuje tylko nasz, oparty na języku, pogląd na świat.

Zamiast świętości mamy kult malowniczości. Krajobraz nie ma dla nas żadnego większego znaczenia: w większości jest to dla nas polityczne symbol takiego czy innego rodzaju. Uśmiechamy się, słysząc o Wzgórzach Anu (bliźniacze wzgórza znajdujące się w brytyjskim hrabstwie Cork) i możemy zapomnieć o takich obiektach jak Hag Goddess (Boskie Bagna). Krajobraz istnieje tylko po to, byśmy go używali (choćby w "czasie wolnym"), zamiast go przeżywać lub doświadczać. Niewielu ludzi obecnie "przeżywa krajobrazy", obojętnie czy w północno-wschodniej Portugalii, brytyjskim Herefordshire, południowej Albanii czy środkowej Francji. Inni może i widzą te krajobrazy, ale nie pozwalają im przeniknąć do swoich wnętrz. Staliśmy się zaledwie duchami zamkniętymi wewnątrz mózgowych telewizorów.

Ludzka świadomość jest zagmatwaną mieszaniną stanów, amalgamatem pomieszanych lub sprzecznych stopni świadomości. Pigmeje, australijscy Aborygeni, myśliwi Niugini, kolumbijscy Kogi, syberyjscy pasterze reniferów mają świadomość i poglądy na świat zupełnie odmienne od naszych. Większość z nich robi coś, co można nazwać "rozwijaniem świadomości". My na "Zachodzie", w kulturze zdefiniowanej przez działanie lewej półkuli mózgu (której działanie jest z kolei definiowane nie przez język, ale przez literaturę), mamy "narzuconą świadomość": zamiast otworzyć się na obecne na świecie świadomości, zdefiniowaliśmy sobie jedną "naprawdę światową" świadomość i najzwyczajniej narzuciliśmy ją całej planecie. Mamy wyjątkowo totalitarną wizję i kulturę.

Pozwolisz, że jako przykład podam "piękno". W naszej kulturze jest to po prostu ozdoba szarej egzystencji i brzydkiego świata. Jednakże, w przeciwieństwie do poczucia upływania czasu, który jest tylko umysłową fikcją stworzoną przez ego, piękno jest wrodzoną cechą wszystkich innych światopoglądów. W naszej kulturze tylko wysoko rozwinięci ludzie nie będący ponurakami naprawdę widzą piękno, obojętnie czy patrzą na pole uprawne czy na żywopłoty, na ulicę czy na chmury. Paradoksalnie nasza kultura, tak bardzo polegająca na wrażeniach słuchowych i wizualnych z wyłączeniem zmysłów zapachu i dotyku, niezbyt dobrze dostrzega piękno. Możemy widzieć na przykład "widoki" dostosowane do romantycznych abstrakcji piękna wyśnionego (ponieważ nasza kultura mocno demaskuje kulturę lunatyków) [na obrazach pochodzących] z wieków osiemnastego i dziewiętnastego.

Jesteśmy odłączeni od wszystkiego przez pojęcie czasu linearnego

Więc gdy przychodzimy do miejsc takich jak Stonehenge, po prostu nie łączymy się [z nimi]. Wczytujemy się w literaturę i zaczynamy szaleńczo śnić o druidach i astronomach stworzonych nie przez ludzi, którzy byli połączeni z przeszłością lub z miejscem, lecz przez ludzi pożądających "wyjaśnienia" w warunkach naszej kultury - w pojęciach związanych z "postępem", czyli w technologii, rywalizacji, organizacji i rasizmu. Ponieważ w naszych umysłach zabiliśmy już mit, nie mamy żadnej mapy umysłowej, pozwalającej dostroić się do (dziś już nieodwracalnie zbezczeszczonych) doliny Boyne lub Carnac, więc tworzymy próbujące coś tłumaczyć legendy, których wytłumaczenia są bardziej strawne i mniej odkrywcze niż np spopielone kości znalezione w Newgrange. Widzimy Stonehenge jako poukładaną warstwa na warstwie kupę zakurzonych naukowych lub nawiedzonych hipotez, i nie widzimy poprzez stopy (które powinny nas łączyć z ziemią) lub nasze genitalia bądź przez inne kanały świadomości, których istnienie neguje nasza kultura.

Dobrym przykładem naszej upartej wąskości jest zjawisko przewierconych kamieni. Ktoś, kto dużo podróżował i spoglądał na te kamienie, doskonale wie, że większość z nich zawiera dziurę na wysokości 1 metra nad powierzchnią gruntu i że dziura ta ma zwykle około 75 mm średnicy, często też dziury zakończone są tzw fazą. Jest rzeczą niezmiernie prawdopodobną, że w te otwory w szczególnym okresie roku wkładano ludzkie penisy, co miało symbolizować związek z ziemią, której różnego typu urodzajność była w ten sposób rozbudzana. Blokujemy ten rodzaj intuicji, ponieważ reprezentujemy kulturę chrześcijańską, a chrześcijańska kultura jest przepełniona krwią, a nie spermą.

Ludzie "Nowej Ery" i "Tajemnicy Ziemi" są w złej percepcyjnej sytuacji, bo chcieliby posiadać ciastko z prehistoryczną tajemnicą, zostało ono jednak zjedzone przez zęby naszego totalitarnego światopoglądu, który neguje istnienie tajemnicy i w ten sposób niszczy związek z nią. Jak wiadomo, australijscy Aborygeni mieli "holistyczne" podejście do świata: postrzegali siebie jako istoty zamieszkujące ląd i wszystko, co istnieje na nim i wewnątrz niego, w cyklicznym i zrozumiałym wszechświecie, podczas gdy my jesteśmy od tego wszystkiego odłączeni przez pojęcie czasu linearnego (w którego jesteśmy apogeum) oraz w wyniku infantylnego kategoryzowania ogromnie złożonego świata zewnętrznego i wewnętrznego. To ciekawe, że kultura tak wyszukana i technologiczna jak nasza coraz bardziej się infantylizuje i tym samym osłabia swoich członków, czyniąc ich zależnymi od neurotycznego przetrwania [opartego] na gadżetach i błyskotkach, których widok nawet sto lat temu wywołałby śmiech. Nasze nastawienie do zwierząt (które są duszami, anima, w przeciwieństwie do nas, którzy staliśmy się zamiarem) pokazuje, że nie mamy szacunku dla żywych stworzeń i rzeczy istniejących poza naszym ego-pudełkiem i poza naszą małą klatką niszczących psot, jaką jest nasza kultura. Nie żałujemy ani nawet nie zauważamy śmierci zwierząt, które torturujemy i spożywamy. Dopóki tego nie zrobimy, my i nastawienie, które stworzyliśmy z naszego bolesnego ego, będą zadawać ból. Widzimy Ziemię w kontekście agresywnej obrony i eksploatacji, podczas gdy przedpiśmienni ludzie widzą ją jako świętość i źródło wszystkiego. Porównaj Ziemię z okropnymi domami dookoła (nie wspominając o fabrykach i instalacjach wojskowych) ze wznoszeniem tymczasowych schronień. Nasz pomysł z obecnym i przyszłym królem odzwierciedla nasz militarystyczno-nacjonalistyczny pogląd. Nasza obsesja z "Celtami" to kuriozalne historyczne dziwactwo, wywodzące się z tak bardzo niemistycznych krajów, jak Irlandia, z ważnych politycznych powodów (niezależność od Diabelskiego Imperium po drugiej stronie irlandzkiego morza).

Słowo "Celtycki" jest teraz używane jako określenie rasowe, kiedy jest to po prostu słowo opisujące pewną grupę języków, które to języki są pokrewne z wieloma innymi językami indoeuropejskimi, jak te z grupy łacina/greka/albański, nordyckie/germańskie i słowiańskie. Jeśli "Celtycki duch" wciąż żyje, to na pewno nie znajdziemy go na celtyckich peryferiach, ale w celtyckim ośrodku, czyli we Francji. Ostatnie badanie pokazało, że francuskie nazwy miejscowości, które w większości nic dziś nie znaczą (w przeciwieństwie do duńskich, hiszpańskich, irlandzkich, holenderskich, niemieckich i słowiańskich nazw miejscowości), zawierają elementy przed celtyckie i liguriańskie.

Okazuje się, że dokładne zbadanie czasu i miejsca przy użyciu lingwistycznych telewizorów, jakimi są nasze umysły, jest po prostu niemożliwe. Żeby to "zobaczyć", będziemy musieli wyjść z tych telewizorów - co jest bardzo trudne, odkąd język (razem z systemem edukacji) zamknął nas wewnątrz nich. Próba wyrwania się z objęć tych umysłowych telewizorów może być bezowocna. Jedynym sposobem na wyjście może być wypłynięcie za pomocą ponadczasowej intuicji, której istnieniu słowo pisane stale zaprzecza.

Inaczej mówiąc, możemy uciec od totalitarnego telewidoku tylko poprzez obalenie języka. Ta kwestia jest decydująca, ponieważ w korzeniu destrukcyjności naszej cywilizacji i ograniczania jej widoku na świat tkwi proza. Próbujemy zinterpretować i zrozumieć wszystko poprzez prozę, która jest pewnego rodzaju samo-ustawiającą się pułapką, inaczej niż poezja, która jest twórcza.

Życie i świat są dużo bardziej subtelne, niż nasza proza - i "oparta na faktach" cywilizacja jest przygotowana, by to zaakceptować. Poezja została zdegradowana do roli wystroju wnętrz dla burżuazyjnego umysłu. Nie posiadamy żadnej Delfickiej Wyroczni zadającej poetyckie zagadki, żadnych Misteriów Eleuzyjskich - nawet nie oglądamy już greckich tragedii. W języku starogreckim słowo "tragedia" oznaczało "kozła ofiarnego", w dzisiejszej grece oznacza zaledwie "piosenkę". Nasza rzeczywistość jest prozaiczna i linearna: praca, informacje i rozrywki. Zatraciliśmy się w niepoetyckiej kulturalnej głupocie. Jak możemy myśleć lub wyobrażać sobie siebie samych w epoce kamienia łupanego, skoro nasza świadomość jest związana z tak prymitywnymi pojęciami jak postęp i cel, a nasze życia są uzależnione od pasty do zębów, papieru toaletowego, gorącej wody i wszystkich śmieci serwowanych nam przez kapitalizm? Możemy to zrobić tylko poprzez poetycką wizję, która stanowi obalenie języka (w szczególności języka pisanego). Poezja zawiera w sobie strumień i dąży do cykliczności.
Większość ludzi nie może się identyfikować z dwudziestowiecznym światopoglądem takich poetyckich mistyków, jak Yeats i Rilke. Jak my, zamknięci w prozie, możemy zacząć "czuć przeszłość" jaka miała miejsce 2000 lub 20 000 lat temu, kiedy wszystko, w pewnym sensie, musiało być poezją? Skoro wymyśliliśmy "przeszłość", przecząc tym samym cyklicznemu powtarzaniu i ciągłej teraźniejszości, to zróbmy co się da z jej materialnymi artefaktami. Możemy umieścić je w muzeach, otoczyć ochroną jak kamienny krąg Stonehenge, zaplombować jak grotę w Lascaux lub przekształcić w parszywe prehistoryczne supermarkety jak grobowiec Newgrange. Nie możemy tego jednak zrobić, dopóki stosujemy pojęcie "przeszłości": idea "przeszłości" niczym pewnego rodzaju Cerber chroni nas przed świadomością miejsca i czasu. Nasz prozaiczny język zamyka rzeczywistość poprzez "fakty" i "informację". Atakujemy rzeczywistość prozą, przez co staje się ona naszą fikcją.

Prozą atakujemy także przeszłość, rzucając na nią z jednej strony nasze prozaiczne dwudziestowieczne nastawienie by zadziałać, określić cel i zebrać dane, a z drugiej - nasze aktualne zainteresowania innymi rzeczami. Rozpaczliwie spoglądamy na "przeszłość" jako złotą z szacunkiem dla "matki Ziemi" itp itd. Ale natura przez setki tysięcy lat była wrogiem dla próbującego ją sobie przywłaszczyć człowieka. Być może szanujemy wroga, ale to nasze poczucie wrogości zaprowadziło nas i naszą planetę do obecnej sytuacji, gdzie zamiast widzieć siebie samych jako małych, kruchych kolonizatorów, obserwujemy kruchą biosferę. Oczywiście rozumiemy przez to, że biosfera od zawsze była krucha. Co prawda biosfera przeżyje szóste wielkie wymieranie gatunków, do którego dążymy - jednak w zupełnie innej formie.

Aby uciec przed historycznym błędnym pojęciem, stanowiącym myślo-kształt naszej kultury, możemy, moim zdaniem, tylko "zobaczyć w czasie" (który jest fikcją) znaczenie poezji, jednej linii mogącej dać więcej wglądu niż sto książek z dziedziny archeologii lub antropologii. Jak na ironię, "nadejście poezji" zmniejszy nasze pragnienie prozaicznego "rozumienia" przeszłości i wtedy zobaczymy, że samo rozumienie jest prozatorską fikcją, która uzurpowała sobie cud.

Anthony Weir
Artykuł opublikowany w czasopiśmie "At The Edge" nr 1/1996
http://nasze-artykuly.pl/artykul,2,Czas-i-miejsce-Telewizja-naszych-umyslow


Tytuł: Fraktalny kosmos
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Maj 10, 2010, 19:36:15
Pierwszym uczonym, który już w pierwszych latach XIX wieku zasugerował, że możliwy jest taki rozkład gwiazd, który wyjaśniałby zagadkę „ciemności nocnego nieba” był William Herschel. Pisał on: „...łatwo wyobrazić sobie strukturę Wszechświata dosłownie nieskończoną, która umożliwiałaby dowolną ilość kierunków, w których nie natrafilibyśmy na gwiazdę. Tak byłoby, gdyby składał się on z układów podzielonych zgodnie z prawem, że każda struktura wyższego rzędu jest znacznie bardziej odległa od środka struktury niższego rzędu...”.
Ponad sto lat później, starając się znaleźć odpowiedź na paradoks Olbersa i na Paradoks Grawitacyjny, wykładowca fizyki w Birmingham, Edmund Fournier D'Albe zaproponował model kosmosu, w którym gwiazdy rozmieszczone są w sposób hierarchiczny. Przykładowy model tego typu przedstawia poniższy rysunek:
(http://2.bp.blogspot.com/_kJlBYLv_P6E/R6TMoXK-LOI/AAAAAAAAAAc/k6gW3O4RO90/s1600-h/model_Fourniera.bmp)
Pięć gwiazd (w trójwymiarowej przestrzeni siedem gwiazd), skupionych jest w pewnym obszarze, tworząc gromadę. Pięć takich gromad tworzy gromadę wyższego rzędu – odległości między gromadami wyższego rzędu są większe od rozmiarów gromad rzędu niższego. Gromady rzędu wyższego, tworzą w analogiczny sposób gromady jeszcze wyższego rzędu i tak dalej, aż do nieskończoności.
Idee Fourniera D'Albe rozwinął szwedzki uczony Carl Charlier. To on właśnie wyprowadził zależność, o której pisałem w poprzednim poscie – by rozwiązać ciemności nocnego nieba oraz paradoks grawitacyjny hierarchia musi spełniać nierówność Ri+1/Ri>=pierwiastek(N i+1). Oczywiście taka hierarchia, by spełniać swoje zadanie przy rozwiązywaniu paradoksów, rozciągać się musi aż do nieskończoności.
W roku 1922 austriacki uczony Franz Selety, pokazał, że hierarchia zaproponowana przez Charliera wcale nie wymaga istnienia środka – środków może być nieskończenie wiele. Przedstawił on następujące postulaty kosmologiczne, które jak pokazał, wcale nie muszą być ze sobą sprzeczne:
* nieskończona przestrzeń
* nieskończona łączna masa
* masa wypełniająca przestrzeń w taki sposób, że wszędzie ma skończoną gęstość
* uśredniona gęstość masy we Wszechświecie jest zerowa
* brak centralnego punktu lub obszaru we Wszechświecie

(http://www.faces-of-nature.art.pl/math_gal/fraktale/kosmos1.gif)

(http://www.faces-of-nature.art.pl/math_gal/fraktale/kosmos7.gif)
Oczywiście wszyscy ci uczeni zdawali sobie sprawę, że hierarchia kosmiczna nie będzie tworzyła regularnych geometrycznych wzorów i rozkład ciał niebieskich jest w znacznym stopniu przypadkowy, ale nie ma to większego znaczenia dla opisywanych praw. W czasach, gdy tworzyli oni swoje teorie obserwacje Wszechświata były jeszcze bardzo słabo rozwinięte, nic więc nie mogło tych hipotez potwierdzić.
Fakt, że gwiazdy grupują się w galaktykach, a Mleczna droga jest po prostu jedną z wielu takich galaktyk odkryty został dopiero w połowie lat dwudziestych. W latach trzydziestych zauważono, że galaktyki mają tendencje do skupiania się w gromady.

Przełom nastąpił, gdy w 1977 roku Benoit Mandelbrot przewidział, że galaktyki we Wszechświecie rozmieszczone są w sposób fraktalny i podał pierwszy matematyczny opis ich rozkładu. Zaproponował on dojrzały matematyczny model rozkładu materii, gdzie „nie ma środka, a jest hierarchia”.
Oczywiście kosmologiczne fraktale, są to fraktale rzeczywiste, które różnią się od ich matematycznych ideałów w analogiczny sposób, co kształt ziemskiego globu różni się od matematycznej kuli. Do tego są to fraktale stochastyczne, a więc takie, przy których tworzeniu decydującą rolę odgrywają procesy chaotyczne. Matematycznym przykładem fraktala stochastycznego może być zbiór Cantora, w którego konstrukcji losowo wybieraliśmy odrzucany odcinek. W kosmologii czynnikiem powodującym „przypadkowość” rozmieszczenia materii są niemożliwe do przewidzenia czynniki związane z ruchem i oddziaływaniami poszczególnych elementów.
Z pojęciem fraktali łączy się ważne pojęcie wymiaru fraktalnego. W kosmologii pojęcie to można traktować jako miarę zależności ilości galaktyk od odległości. Dla modelu Charliera wymiar fraktalny wynosi dwa, co oznacza, że ilość materii wzrasta z kwadratem, a nie z trzecią potęgą rozmiarów. Najbardziej nieoczekiwanym odkryciem, którego na początku lat osiemdziesiątych dokonała grupa włoskich astrofizyków pod kierownictwem Luciano Pietronero, było to, że (w skali do pięciu megaparseków) obserwowany rozkład galaktyk wykazywał strukturę fraktalną, o wymiarze niemal dokładnie równym 2. Obrońcy jednorodności rozkładu galaktyk nie poddali się i model fraktalny został gwałtownie zaatakowany. W 1996 roku doszło do słynnego zakładu między Pietronero, a broniącym jednorodności Davisem, o to czy skala fraktalności przekroczy 15 megaparseków (lokalna gromada galaktyk ma średnicę około jednego megaparseka). Fakt że konserwatywni kosmologowie nie chcieli się zgodzić na model fraktalny nie powinien nas dziwić. Przy fraktalnym rozkładzie materii Big-Bang przestanie już być potrzebny przy wyjaśnianiu paradoksów Olbersa i grawitacyjnego. Co ważniejsze jednak jednorodność jest podstawowym założeniem tłumaczącym ekspansję Wszechświata (dla kosmosu fraktalnego nie można by zastosować modeli Fridmana przewidujących jednorodną ekspansję Wszechświata), do tego gigantyczne fraktalne struktury wymagałyby do swego uformowania czasu znacznie większego niż przewidywany przez BB wiek Wszechświata. Fraktalność (wprawdzie dopiero przy istnieniu ogromnych ilości ciemnej materii skupionej w sposób analogiczny co materia świecąca) może również wytłumaczyć redshift jako efekt przesunięcia grawitacyjnego. Wracając do wspomnianego wyżej zakładu między dwoma uczonymi, najnowsze obserwacje wyłoniły już zwycięzcę - fraktalność potwierdzona została najpierw w skali 50 megaparseków, potem w skali 100 megaparseków, a obecnie, w sposób niemal całkowicie pewny w skali 500 megaparseków, zaś w sposób bardzo prawdopodobny w skali giga parseka.
Jednorodność była intuicyjnym założeniem, które opanowało ludzkie umysły i spod którego władania uwolnić się było niesłychanie trudno. Podobnie było kiedyś z pojęciem środka Wszechświata. Wydawało się, że Wszechświat musi mieć środek i nawet tak wybitny umysł, jak Kopernik, zdołał ów środek zaledwie przesunąć z Ziemi ku Słońcu. Wieleset lat później, wierzono, że środek istnieje i znajduje się w sercu Drogi Mlecznej. Kolejne przesuwanie tego „środka Wszechświata”, ku coraz to dalszym obszarom, doprowadziło wreszcie uczonych do koncepcji, że środek w ogóle nie istnieje. Podobnie może być z koncepcją kosmologicznej jednorodności. Gdy fraktalność potwierdza się na coraz to większych skalach, dla nowych pokoleń uczonych może się stać czymś naturalnym, że granica, od której "zaczyna się już jednorodność" po prostu nie istnieje.
Warto tu przypomnieć słynne powiedzenie Maxa Plancka, że: "Nowe naukowe prawdy nie triumfują dzięki przekonaniu ich oponentów i ukazaniu im światła prawdy, lecz raczej dlatego, że ich oponenci umierają, a kolejne pokolenie łatwiej przyjmie to co nowe lecz już ‘oswojone’."
http://kaskaderzy-kosmologii.blogspot.com/




W kosmosie, fraktalną strukturę wykazują : powierzchnie planet, obłoki gazu międzygwiezdnego, obłoki protogwiazd, gromady galaktyk i supergromady galaktyk(włókna, ściany, komórki puste).Opis struktur kosmicznych w języku fraktali umożliwia symulacje i modelowanie rzeczywistych, obserwowanych zjawisk we wszechświecie.

Wszechświat fraktalny w przedstawieniu Teerikorpiego i Baryszewa (wzmocnionym przedsłowiem genialnego matematyka B.Mandelbrota), to fenomen fascynujący dla czytelnika.
Historia kosmologii(i kosmogonii) w ujęciu Teerikorpiego i Baryszewa, to głęboki nurt myśli ludzkiej wciąż atakujący archetypalny problem przyrody: gładkości ,jednorodności oraz idealności fenomenów i obiektów przyrody z jednej strony ,a z drugiej strony ich przeciwieństwa - chropowatości ,niejednorodności i przypadkowości.

Już starożytni Grecy stali w rozdarciu intelektualnym ,za czym się opowiedzieć: za platońskim światem wiecznych, niezmiennych oraz idealnych form geometrycznych będących cieniami Idei Dobra i Piękna ,które organizują i determinują ciemną i chaotyczną hylos ,czy za babilońsko-judaistyczną koncepcją świata nieokreślonego, przypadkowego, świata fenomenów i procesów stwarzania, rodzenia, ginięcia, umierania, procesów – ich zdaniem - pozbawionych niezmiennych struktur formalnej konieczności.

Wybierając ten pierwszy biegun dualnego archetypu myślenia o kosmosie, Grecy na wiele następnych wieków utrwalili wizję kosmologicznego ładu: idealność form przestrzenno-czasowych bez jakichkolwiek osobliwości w rodzaju początku lub końca, regularność ruchów i prostota torów wędrowania ciał niebieskich, całkowity brak osobliwości w zestawie fizycznych parametrów gwiazd i ich układów, wieczna niezmienność trwania gwiazd bez narodzin, ewolucji i śmierci.

Jeszcze w latach dwudziestych ubiegłego wieku, dominowała platońsko-arystotelesowska wizja ładu kosmicznego, do której idee osobliwości i nieregularności oraz indeterminizmu nie miały dostępu. Konstrukcja historii kosmologii według archetypalnego napięcia pomiędzy ideami: regularności i nieregularności, porządku i chaosu ,konieczności i przypadkowości, niezmienności i zmienności, przynosi poważne korzyści metodologiczne.
Pozostają jednak pytania dość ważne z punktu widzenia rozwoju wiedzy o wszechświecie: czy model fraktalny obiektów kosmicznych jest płodny ,czy li tylko jest opisem zjawisk w innym języku? Czy sugeruje jakiś nieznany dotychczas, mechanizm procesów i obiektów astronomicznych o strukturze fraktalnej?

Na przykład : ciemnej materii, ciemnej energii? Czy hierarchia struktur we wszechświecie wykazuje lokalną fraktalność, czy przeciwnie- globalną? Jak wytłumaczyć zadziwiającą zgodność prawa Hubblea(które implikuje jednorodność rozkładu galaktyk) i fraktalne rozmieszczenie galaktyk nawet do odległości 100 Mpc ?

Czy grupowanie gromad galaktyk ma ten sam wymiar fraktalny, co grupowanie galaktyk? A czy rozkład fraktalny skupisk obiektów (galaktyk, gromad galaktyk) przechodzi w jednorodny i na jakich odległościach od ziemskiego obserwatora to zachodzi? Sięganie na odległość gigaparseków ,to tym samym cofanie się wstecz w historii wszechświata, wobec tego wykrycie megafraktali, może mieć znaczenie dla naszej wiedzy o bardzo wczesnym wszechświecie.
http://autodafe.salon24.pl/64881,na-tropie-fraktalnego-wszechswiata


Tytuł: Unifikacja w wyższych wymiarach
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Maj 10, 2010, 19:54:04
Wysunięta przez Kaluzę w 1919 roku hipoteza o istnieniu w naszym Wszechświecie dodatkowych wymiarów przestrzennych sama w sobie zasługiwała na uwagę. Szczególne znaczenie zyskała jednak w związku z ogólną teorią względności Einsteina. Teoria ta odnosiła się do Wszechświata o trzech wymiarach przestrzennych i jednym czasowym. Ale jej matematyczną strukturę dało się w dość prosty sposób rozszerzyć, aby zapisać analogiczne równania dla wszechświata o większej liczbie wymiarów przestrzennych. Przy założeniu, że istnieje tylko jeden dodatkowy wymiar, Kaluza przeprowadził odpowiednią matematyczną analizę i otrzymał nowe równania.

Zauważył, że jego równania odnoszące się do trzech zwykłych wymiarów mają w zasadzie identyczną postać jak równania Einsteina. Ponieważ jednak Kaluza dodał jeden wymiar przestrzenny, zgodnie z oczekiwaniami otrzymał też dodatkowe równania, których teoria Einsteina nie zawierała. Po ich zbadaniu uczony uświadomił sobie coś zadziwiającego. Te dodatkowe równania nie były niczym innym, jak równaniami zapisanymi przez Maxwella w latach osiemdziesiątych XIX wieku, równaniami opisującymi siłę elektromagnetyczną. Dodając jeden wymiar przestrzenny, Kaluza zjednoczył teorię grawitacji Einsteina z teorią światła Maxwella.

Przed odkryciem Kaluzy grawitację i elektromagnetyzm uważano za dwie nie związane ze sobą siły. Mając dość twórczej odwagi, aby wyobrazić sobie, że nasz Wszechświat ma dodatkowy wymiar przestrzenny, Kaluza pokazał, iż tak naprawdę między owymi siłami istnieje ścisła zależność. Zgodnie z jego teorią zarówno grawitacja, jak i elektromagnetyzm wiążą się ze zniekształceniami w strukturze przestrzeni. Grawitację przenoszą zaburzenia w znanych nam trzech wymiarach przestrzennych, natomiast elektromagnetyzm propaguje się dzięki zniekształceniom w nowym, zwiniętym wymiarze.

Kaluza przesłał swój artykuł Einsteinowi, którego początkowo zaintrygowało to odkrycie. 21 kwietnia 1919 roku odpisał Kaluzie, że nigdy nie wpadł na pomysł, aby osiągnąć unifikację przez wprowadzenie "pięciowymiarowego [cztery wymiary przestrzenne i jeden czasowy], cylindrycznego świata". Po czym dodał: "na pierwszy rzut oka Pański pomysł niezmiernie mi się podoba". Tydzień później Einstein wysłał jednak do Kaluzy list wyrażający sceptycyzm: "Przeczytałem dokładnie Pański artykuł i stwierdzam, że jest naprawdę interesujący. Na razie nie znalazłem w nim nic niemożliwego. Z drugiej strony, muszę przyznać, że przytoczone argumenty nie są dość przekonujące". Ponad dwa lata później, po dokładnym przeanalizowaniu nowatorskiego podejścia Kaluzy, 14 października 1921 roku Einstein jeszcze raz do niego napisał: "Zastanawiam się ponownie, czy słusznie zniechęciłem Pana dwa lata temu do publikacji Pańskiego artykułu, zawierającego pomysł na połączenie grawitacji z elektrycznością. [...] Jeśli Pan sobie życzy, ostatecznie jestem skłonny przedstawić Pańską pracę Akademii". W końcu, z opóźnieniem, Kaluza otrzymał aprobatę mistrza.

Chociaż koncepcja Kaluzy była piękna, późniejsze jej badania pokazały, że pozostaje ona w sprzeczności z rezultatami doświadczeń. W wyniku najprostszych prób włączenia do tej teorii elektronu między jego masą a ładunkiem powstawały związki, które znacznie się różniły od zmierzonych wartości. Ponieważ nie znaleziono żadnego sposobu, aby rozwiązać ten problem, fizycy przestali interesować się pomysłem Kaluzy. Einstein i inni co jakiś czas wracali do możliwości istnienia dodatkowych, zwiniętych wymiarów, ale wkrótce tego rodzaju badania znalazły się na peryferiach fizyki teoretycznej.

W rzeczywistości koncepcja Kaluzy znacznie wyprzedzała swoje czasy. Dopiero w latach dwudziestych fizycy teoretyczni i doświadczalni rozwinęli badania, których celem było zrozumienie zasadniczych praw mikroświata. Teoretycy poświęcili się próbom stworzenia mechaniki kwantowej i kwantowej teorii pola. Fizycy doświadczalni musieli jeszcze odkryć szczegółowe właściwości atomu i innych elementarnych składników materii. Teoria kierowała eksperymentem, a eksperyment udoskonalał teorię. Fizycy przez pół wieku parli do przodu, aby w końcu stworzyć Model Standardowy. Nie ma nic dziwnego w tym, że w owych produktywnych i ekscytujących czasach nikt nie zajmował się spekulacjami na temat dodatkowych wymiarów. Kiedy fizycy badali możliwości metod mechaniki kwantowej, a ich przewidywania dawało się doświadczalnie sprawdzić, nie budziła szczególnego zainteresowania hipoteza, że Wszechświat jest zupełnie inny w skalach o wiele mniejszych niż te, które badano za pomocą najlepszych urządzeń.

Ale wcześniej czy później każdy kierunek badań, choćby należał do najbardziej popularnych, przestaje się rozwijać. Teoretyczną strukturę Modelu Standardowego dobrze poznano właściwie do końca lat sześćdziesiątych. Przed początkiem lat osiemdziesiątych wiele przewidywań związanych z tym modelem potwierdzono doświadczalnie i większość fizyków cząstek uznała, że sprawdzenie reszty to tylko kwestia czasu. Chociaż kilka istotnych szczegółów pozostało nie wyjaśnionych, wiele osób czuło, że na zasadnicze pytania dotyczące oddziaływań silnych, słabych i elektromagnetycznych znaleziono już odpowiedź.

W końcu sytuacja dojrzała do tego, aby znów podjąć najważniejszą kwestię związaną z tajemniczą sprzecznością między mechaniką kwantową a ogólną teorią względności. Sukces w sformułowaniu teorii kwantowej opisującej trzy spośród czterech oddziaływań zachęcił fizyków do podjęcia prób włączenia czwartej siły - grawitacji. Przeanalizowano wiele pomysłów. Bezskutecznie. Fizycy stali się wówczas bardziej otwarci na stosunkowo radykalne propozycje. I tak teoria Kaluzy-Kleina, którą odrzucono pod koniec lat dwudziestych, została wskrzeszona.

Współczesna teoria Kaluzy-Kleina

Od momentu wysunięcia przez Kaluzę jego hipotezy minęło sześćdziesiąt lat. Przez ten czas zrozumiano wiele problemów fizycznych. Stworzono i potwierdzono doświadczalnie całą mechanikę kwantową. Odkryto i dobrze poznano oddziaływania silne oraz słabe, nieznane jeszcze w latach dwudziestych. Niektórzy fizycy sugerowali, że pierwotna propozycja Kaluzy nie zdała egzaminu, ponieważ badacz nie wiedział o istnieniu tych sił i w związku z tym jego reforma przestrzeni musiała być konserwatywna. Istnienie większej liczby oddziaływań wiązało się z koniecznością wprowadzenia jeszcze większej liczby wymiarów. Dowodzono, że choć pojedynczy wymiar kołowy wskazuje na istnienie związku między ogólną teorią względności a elektromagnetyzmem, związek ten okazuje się niewystarczający.

Do połowy lat siedemdziesiątych intensywnie badano teorie wskazujące na większą liczbę wymiarów. Rycina 8.7 to przykład przestrzeni z dwoma dodatkowymi zwiniętymi wymiarami. Mają one postać powierzchni piłki, czyli sfery. Tak jak w przypadku pojedynczego wymiaru kołowego, te dodatkowe wymiary dołączone są w każdym punkcie zwykłych rozciągłych wymiarów. (Chcąc zachować przejrzystość rysunku, przedstawiliśmy tylko próbkę sferycznych wymiarów w równo oddalonych od siebie punktach siatki wymiarów rozciągłych). Poszczególne teorie różnią się nie tylko liczbą dodatkowych wymiarów, ale także ich kształtem. Na rycinie 8.8 pokazano fragment przestrzeni o dwóch dodatkowych wymiarach mających kształt obwarzanka, czyli torusa. Łatwo sobie wyobrazić bardziej skomplikowane możliwości, w których różne niesamowite kształty tworzą trzy, cztery, pięć dodatkowych wymiarów przestrzennych, a w zasadzie dowolną ich liczbę. Jedyne ograniczenie wiąże się z tym, że wszystkie wymiary muszą być mniejsze od najmniejszych odległości, jakie potrafimy badać. Żaden eksperyment bowiem nie wykazał jeszcze ich istnienia.

(http://www.wiw.pl/biblioteka/piekno_greene/pict/08-z.jpg)
 Dwa dodatkowe wymiary zwinięte w kształt sfery.

(http://www.wiw.pl/biblioteka/piekno_greene/pict/09-z.jpg)

Najbardziej obiecująco zapowiadały się te hipotezy na temat istnienia większej liczby wymiarów, które uwzględniały supersymetrię. Fizycy mieli nadzieję, że częściowe znoszenie się największych fluktuacji kwantowych w wyniku istnienia superpartnerów zwykłych cząstek złagodzi sprzeczność między grawitacją a mechaniką kwantową. Teorie obejmujące grawitację, dodatkowe wymiary i supersymetrię zaczęto nazywać supergrawitacją o wyższej liczbie wymiarów.

Podobnie jak pierwotna hipoteza Kaluzy, różne wersje supergrawitacji wydawały się na początku dość obiecujące. Nowe równania otrzymywane dzięki wprowadzeniu dodatkowych wymiarów niezmiernie przypominały równania używane do opisu elektromagnetyzmu, a także oddziaływań silnych i słabych. Dokładne badania ujawniły jednak, że stare przeszkody pozostały. Co ważniejsze, wprawdzie supersymetria nieco osłabiła zgubne kwantowe zafalowania przestrzeni na małych odległościach, ale nie na tyle, by dało się stworzyć sensowną teorię. Trudno było również znaleźć spójną teorię zakładającą istnienie większej liczby wymiarów, która opisywałaby wszystkie właściwości sił i materii.

Zrozumiano, że choć istnieją fragmenty zunifikowanej teorii, brakuje kluczowego elementu, który połączyłby je ze sobą w sposób kwantowomechanicznie spójny. Ów brakujący element - teoria strun - pojawił się w 1984 roku.

Dodatkowe wymiary i teoria strun

Z tego, o czym pisano wyżej, wynika, iż nie można wykluczyć, że nasz Wszechświat ma dodatkowe zwinięte wymiary przestrzenne o bardzo małych rozmiarach. Dodatkowe wymiary mogą wydawać się nam czymś sztucznym. Niemożność badania odległości mniejszych niż jedna miliardowa miliardowej metra pozwala nam nie tylko wprowadzić w tych skalach dodatkowe wymiary, ale i zrealizować wszelkie najdziwaczniejsze pomysły - nawet umieścić tam mikroskopijną cywilizację z maleńkimi zielonymi ludzikami. Chociaż pierwsza z tych możliwości ma z pewnością bardziej racjonalne uzasadnienie niż druga, postulowanie każdej z tych niezbadanych doświadczalnie - i obecnie niemożliwych do sprawdzenia - ewentualności wydaje się równie uprawnione.

Tak było przed powstaniem teorii strun. Struktura ta rozwiązuje zasadniczą sprzeczność współczesnej fizyki - niezgodność między mechaniką kwantową a ogólną teorią względności - i daje zunifikowany obraz wszystkich podstawowych składników materii i sił natury. Okazuje się jednak, że dokonuje tego, zakładając istnienie we Wszechświecie dodatkowych wymiarów przestrzennych.

Oto dlaczego. Do największych osiągnięć mechaniki kwantowej należy konstatacja, że nasza możliwość przewidywania zasadniczo ogranicza się do stwierdzeń, iż dany wynik otrzymamy z określonym prawdopodobieństwem. Chociaż można się zgodzić z opinią Einsteina, iż jest to niepożądana cecha naszego obecnego obrazu natury, wydaje się, że tak wygląda rzeczywistość. Przyjmijmy ją więc. Wszyscy wiemy, że prawdopodobieństwa określa się za pomocą liczb o wartościach między 0 a 1 lub procentowo - wtedy liczby mają wartości od 0 do 100. Fizycy stwierdzili, że podstawową oznaką zawodności teorii kwantowomechanicznej jest otrzymywanie w wyniku obliczeń prawdopodobieństw, które nie mieszczą się w tych granicach. Ostrą sprzeczność w strukturze cząstek punktowych między ogólną teorią względności a mechaniką kwantową widać po tym, że w obliczeniach otrzymuje się nieskończone prawdopodobieństwa. Teoria strun, jak stwierdziliśmy, usuwa te nieskończoności. Nie wspomnieliśmy jednak o pewnym subtelnym problemie, który pozostał. Wkrótce po stworzeniu teorii strun fizycy zauważyli, że część obliczeń kończy się ujemnymi prawdopodobieństwami. One również wykraczają poza dozwolony zakres. Na pierwszy rzut oka wydawało się więc, że mechanika kwantowa niszczy teorię strun.

Dzięki determinacji i uporowi fizycy znaleźli w końcu przyczynę tego niepokojącego zjawiska. Otóż jeśli struna musi przebywać na dwuwymiarowej płaszczyźnie - takiej jak powierzchnia stołu lub węża ogrodowego - liczba niezależnych kierunków, w których może drgać, maleje do dwóch: prawo-lewo i przód-tył. Każde drganie ograniczone do tej powierzchni stanowi pewną kombinację drgań w owych dwóch kierunkach. Widzimy więc, że struna w Krainie Płaszczaków, wszechświecie węża ogrodowego lub jakimkolwiek innym dwuwymiarowym świecie również jest ograniczona do drgań w dwóch niezależnych kierunkach przestrzennych. Gdyby jednak struna opuściła tę powierzchnię, liczba niezależnych kierunków drgań wzrosłaby do trzech, ponieważ wtedy struna drgałaby także w kierunku góra-dół. Podobnie, we Wszechświecie o trzech wymiarach przestrzennych struna drga w trzech niezależnych kierunkach. Chociaż trudniej to sobie wyobrazić, schemat ten odnosi się także do wszechświata o większej liczbie wymiarów przestrzennych. We wszechświecie takim istnieje jeszcze więcej możliwych kierunków drgań struny.

Zwracamy tak dużą uwagę na drgania struny, ponieważ fizycy stwierdzili, że kłopotliwe wyniki obliczeń wiążą się właśnie z liczbą niezależnych kierunków jej drgań. Ujemne prawdopodobieństwa pojawiały się na skutek niedopasowania wymagań teorii do tego, co zdawała się narzucać rzeczywistość. Z obliczeń wynikało, że gdyby struny drgały w dziewięciu niezależnych kierunkach przestrzennych, wszystkie ujemne prawdopodobieństwa by znikły. Cóż to oznacza? Jeśli teoria strun ma opisywać nasz trójwymiarowy świat, nadal musimy rozwiązać pewne trudności.

Ale czy rzeczywiście? Idąc tropem wyznaczonym pół wieku wcześniej przez Kaluzę i Kleina, zauważamy, że podejście to, być może, wybawi nas z kłopotliwej sytuacji. Skoro struny są wyjątkowo małe, mogą wibrować nie tylko w dużych, rozciągłych wymiarach, ale także w małych i zwiniętych. Mamy więc szansę spełnić wymaganie teorii strun, aby na Wszechświat składało się dziewięć wymiarów przestrzennych, zakładając - za Kaluzą i Kleinem - że oprócz trzech znanych, rozciągłych wymiarów przestrzennych istnieje sześć zwiniętych. W ten sposób uratowano teorię strun, której groziła już eliminacja ze świata użytecznych teorii fizycznych. Co więcej, teoria strun nie tyle postuluje istnienie dodatkowych wymiarów, jak to robili Kaluza, Klein i ich kontynuatorzy, lecz wręcz tego wymaga. Aby miała sens, Wszechświat powinien odznaczać się dziewięcioma wymiarami przestrzennymi i jednym czasowym, czyli w sumie dziesięcioma wymiarami. W ten sposób hipoteza Kaluzy z 1919 roku znajduje swoje najbardziej przekonujące i najlepsze zastosowanie.
Fizyczne wnioski z dodatkowych wymiarów

W ciągu lat badań prowadzonych od momentu opublikowania artykułu Kaluzy stało się jasne, że chociaż wszystkie proponowane przez fizyków dodatkowe wymiary muszą być mniejsze niż te, które bezpośrednio "oglądamy" (gdyż ich dotąd nie dostrzegliśmy), mają one pośredni wpływ na obserwowane przez nas prawa fizyki. W teorii strun ten związek między mikroskopowymi właściwościami przestrzeni a obserwowanymi prawami fizycznymi widać szczególnie wyraźnie.

Aby ułatwić zrozumienie całego problemu, przypomnijmy, że masy i ładunki cząstek są w teorii strun określone przez rezonansowe drgania struny. Wyobraźmy sobie ruchomą, oscylującą strunę, a natychmiast stanie się dla nas jasne, że drgania te ulegają wpływom jej przestrzennego otoczenia. Za przykład niech posłużą fale oceanu. Na otwartym morzu izolowane wzory drgań powstają stosunkowo swobodnie i rozchodzą się w rozmaite strony. Podobnie dzieje się z drganiami struny, gdy porusza się ona w dużych, rozciągłych wymiarach przestrzennych. Jak opisano w rozdziale szóstym, struna taka w dowolnej chwili równie swobodnie oscyluje w każdym z rozciągłych kierunków. Jeśli jednak fala oceanu przejdzie przez jakieś ciasne miejsce, dokładna postać jej ruchu z pewnością się zmieni pod wpływem, na przykład, głębokości wody, położenia i kształtu napotkanych skał oraz kanałów i tak dalej. Innym przykładem jest piszczałka organów lub róg. Dźwięki wytwarzane przez każdy z tych instrumentów powstają bezpośrednio na skutek pojawienia się we wnętrzu danego instrumentu drgających w rezonansie strumieni powietrza. Drgania te są z kolei określone przez rozmiary i kształt instrumentu, przez który przechodzą strumienie powietrza. Zwinięte wymiary przestrzenne wywierają podobny wpływ na rezonansowe drgania struny. Ponieważ małe struny drgają we wszystkich wymiarach przestrzennych, sposób zwinięcia i wzajemnego ustawienia dodatkowych wymiarów w znaczący sposób wpływa na strunę i nakłada duże ograniczenia na możliwe rezonansowe wzory drgań. Wzory te, w dużej mierze wyznaczone przez geometrię dodatkowych wymiarów, tworzą widmo możliwych właściwości cząstek, które to właściwości obserwujemy w znanych, rozciągłych wymiarach. Geometria wyższych wymiarów wyznacza więc podstawowe cechy fizyczne, takie jak masy i ładunki cząstek, obserwowane w zwykłych trzech dużych wymiarach przestrzennych, znanych z codziennego doświadczenia.

Stwierdzenie to jest niezwykle ważne. Powtórzymy je więc raz jeszcze. Zgodnie z teorią strun Wszechświat składa się z małych strun, których rezonansowe drgania są mikroskopowym źródłem mas cząstek i ładunków sił. Teoria strun wymaga również istnienia dodatkowych wymiarów przestrzennych, które muszą być zwinięte do bardzo małych rozmiarów, skoro nigdy ich nie widzieliśmy. Ale mała struna może badać jedynie przestrzeń w małej skali. Gdy struna się porusza i wibruje, geometryczna postać dodatkowych wymiarów decyduje o właściwościach jej rezonansowych drgań. Ponieważ owe wzory drgań widzimy w postaci mas i ładunków cząstek elementarnych, dochodzimy do wniosku, że te podstawowe cechy Wszechświata są w dużej mierze określone przez geometryczne rozmiary i kształt dodatkowych wymiarów. Jest to jedno z najdonioślejszych odkryć teorii strun.

Skoro dodatkowe wymiary w tak dużym stopniu kształtują podstawowe fizyczne właściwości Wszechświata, powinniśmy z niesłabnącym uporem dążyć do tego, by zrozumieć, jak owe wymiary wyglądają.

Jak wyglądają zwinięte wymiary?

Dodatkowych wymiarów przestrzennych pojawiających się w teorii strun z pewnością nie można poukładać byle jak. Równania tej teorii w znacznym stopniu wyznaczają ich geometryczną postać. W 1984 roku Philip Candelas z Uniwersytetu Teksasu w Austin, Gary Horowitz i Andrew Strominger z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara oraz Edward Witten udowodnili, że warunki te spełnia pewna szczególna klasa sześciowymiarowych kształtów geometrycznych. Znamy je jako przestrzenie (lub kształty) Calabiego-Yau. Nazwę nadano na cześć dwóch matematyków, Eugenio Calabiego z Uniwersytetu Pensylwanii i Shing-Tunga Yau z Uniwersytetu Harvarda, których badania w pokrewnej dziedzinie, jeszcze przed powstaniem teorii strun, w ogromnym stopniu przyczyniły się do zrozumienia tych przestrzeni. Chociaż matematyka opisująca przestrzenie Calabiego-Yau jest skomplikowana, łatwo pokazać ich wygląd na rysunku.

Rycina 8.9 przedstawia jedną z przestrzeni Calabiego-Yau. Patrząc na rysunek, pamiętajmy o pewnych nieuniknionych ograniczeniach. Na dwuwymiarowej kartce papieru bowiem przedstawiono kształt sześciowymiarowy, a to spowodowało wprowadzenie znacznych zniekształceń. Niemniej rycina 8.9 oddaje ogólny wygląd przestrzeni Calabiego-Yau. Kształt przedstawiony na rycinie 8.9 to jeden z dziesiątków tysięcy przykładów tej przestrzeni, które spełniają skomplikowane wymagania teorii strun co do dodatkowych wymiarów. Chociaż przynależność do klubu liczącego dziesiątki tysięcy członków nie wydaje się zbytnim wyróżnieniem, miejmy świadomość, że liczba kształtów matematycznie możliwych jest nieskończona. Z tego punktu widzenia przestrzenie Calabiego-Yau rzeczywiście należą do rzadkości.
(http://www.wiw.pl/biblioteka/piekno_greene/pict/10-z.jpg)
Przykład przestrzeni Calabiego-Yau.

(http://www.wiw.pl/biblioteka/piekno_greene/pict/11-z.jpg)
Zgodnie z teorią strun Wszechświat ma dodatkowe wymiary zwinięte do postaci przestrzeni Calabiego-Yau.
Wyobraźmy sobie teraz, że każdą ze sfer przedstawiających zwinięte wymiary (por. ryc. 8.7) zastępujemy przestrzenią Calabiego-Yau. Oznacza to, że zgodnie z teorią strun w każdym punkcie trzech znanych nam rozciągłych wymiarów znajduje się sześć nieznanych dotąd wymiarów, ciasno zwiniętych do postaci jednego ze skomplikowanych kształtów, przypominających ten, który pokazano na rycinie 8.10. Wymiary te są nieodłączną częścią struktury przestrzennej. Istnieją wszędzie. Jeśli na przykład zatoczymy ręką łuk, poruszamy nią nie tylko w trzech rozciągłych wymiarach, ale także w tych zwiniętych. Zwinięte wymiary są jednak na tyle małe, że gdy ruszamy ręką, obiegamy je olbrzymią liczbę razy, powracając wielokrotnie do punktu wyjścia. Ich mała wielkość sprawia, że nie ma w nich miejsca na ruch tak dużego obiektu, jak nasza ręka. Ruch ten się uśrednia. Po zatoczeniu łuku nie zdajemy sobie sprawy z podróży odbytej w zwiniętych wymiarach Calabiego-Yau.
Jest to zaskakująca właściwość teorii strun. Jeśli jednak mamy umysł praktyczny, musimy wrócić do zasadniczej kwestii, która pojawiła się w naszych rozważaniach. Teraz, kiedy lepiej wyobrażamy sobie, jak wyglądają dodatkowe wymiary, zastanówmy się nad cechami fizycznymi wynikającymi z drgań strun w tych wymiarach i związkiem tych właściwości z wynikami doświadczeń. To najważniejsze pytanie, przed jakim stoi teoria strun.

http://www.wiw.pl/biblioteka/piekno_greene/03.asp

Przestrzenie (lub kształty) Calabiego-Yau są rodzajem rozmaitości topologicznej, która odgrywa rolę w niektórych działach matematyki  (takich jak geometria algebraiczna) oraz w fizyce. Dla przykładu teoria strun zakłada istnienie dodatkowych wymiarów
z wiki
http://www.swietageometria.darmowefora.pl/index.php?topic=15.msg3717#msg3717


Tytuł: Odp: Czas i przestrzeń - wykraczając poza teorię Einsteina
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Maj 11, 2010, 14:27:40
Pasuje bardziej do kącika muzycznego ale..
http://www.youtube.com/v/wS7CZIJVxFY&hl=pl_PL&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/wS7CZIJVxFY&hl=pl_PL&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="480" height="385"></embed></object>


Tytuł: Skalowanie
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Czerwiec 05, 2010, 19:14:20
Skalowanie Wszechświata od wymiaru Plancka czy strun do  całego znanego wszechświata , niesamowite,jest to podróż przez Punkt odniesienia naszej percepcji poza to co jesteśmy w stanie dostrzec naszymi zmysłami,prosta forma lecz pełen przekaz ,  jak by dało rade to wrzucić na forum  ???

http://uploads.ungrounded.net/525000/525347_scale_of_universe_ng.swf

Trzeba chwile poczekać aż sie załaduje


Tytuł: Odp: Skalowanie
Wiadomość wysłana przez: Leszek Czerwiec 05, 2010, 23:34:04
Wrzuca się tak samo jak filmiki. Kopiujesz tylko link z przeglądarki, tzn.
http://uploads.ungrounded.net/525000/525347_scale_of_universe_ng.swf
i dajesz w "nawiasy" flasha.
Pozdrawiam!

http://uploads.ungrounded.net/525000/525347_scale_of_universe_ng.swf


Tytuł: CZAS
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Czerwiec 18, 2010, 23:58:23
Ponieważ czas i przestrzeń nie są bezpośrednio dostępne naszym zmysłom zmuszeni jesteśmy poznawać je pośrednio poprzez zjawiska rozgrywające się w nich. Takiego uzasadnienia, właściwego dla substancjalisty, uznającego niezależne od świata materialnego istnienie czasu i przestrzeni, nie potrzebują relacjoniści i zwolennicy atrybutywizmu negujący substancjalność czasu i przestrzeni i sprowadzający je do relacji pomiędzy zdarzeniami­­­­[1] (w pierwszym przypadku) lub też do własności lokalizacji czasoprzestrzennej zdarzeń (w drugim). Dla nich konieczność odwołania się do zjawisk fizycznych w celu badania własności czasoprzestrzennych naszego świata jest naturalną konsekwencją przyjętych założeń ontologicznych.

Jednym z ciekawszych zjawisk, mogących dostarczyć nam informacji na temat własności czasu i przestrzeni, jest zjawisko ruchu. Poszukiwanie właściwej teorii opisującej ruch pomaga nam w zrozumieniu, jaką naturę posiadają czas i przestrzeń, jakie są relacje pomiędzy nimi i w jakie struktury są wyposażone. W pracy niniejszej chciałbym przeanalizować to zagadnienie najpierw w ramach fizyki nierelatywistycznej, potem w fizyce relatywistycznej. Na zakończenie zaś chciałbym omówić wnioski, jakie wynikają z analizy zjawiska ruchu, dla problemu ontologicznego statusu czasu i przestrzeni.

Problemem, który nie będzie rozpatrywany w niniejszym artykule, jest problem odwracalności w czasie zjawisk fizycznych. Wszystkie znane teorie ruchu są odwracalne w czasie, ale problem odwracalności w czasie zjawisk fizycznych nie może być dyskutowany wyłącznie w oparciu o analizę zjawiska ruchu.

Jeżeli chcemy opisywać ruch, musimy zdecydować się na pewne zasadnicze wybory. Musimy mianowicie zdecydować się na to, względem czego chcemy opisywać ruch oraz jakie cechy chcielibyśmy mu przypisać. Ostatni ze wspomnianych wyborów dotyczy symetrii czasoprzestrzennych zamierzonej teorii ruchu, pierwszy zaś tego, czy chcemy opisywać ruch relacyjnie, odnosząc ruchy ciał do siebie, czy też absolutnie, odnosząc ruch do czasu i przestrzeni (ew. czasoprzestrzeni). Każdy z tych wyborów zakłada pewne własności czasu i przestrzeni, zaś adekwatność uzyskanej teorii ruchu (przez adekwatność teorii rozumiem tutaj zdolność teorii do wyjaśniania i przewidywania zjawisk fizycznych) mówi nam o tym, czy przyjęte założenia są właściwe, czy też nie, dostarczając tym samym poszukiwanych informacji na temat czasu i przestrzeni.

Chciałbym omówić teraz dokładniej alternatywne drogi, jakimi można postępować, chcąc stworzyć jakąś teorię ruchu. Rozpocznę przy tym od prezentacji relacjonistycznej i absolutystycznej koncepcji ruchu. Stanowisko relacjonistyczne można precyzyjniej wyrazić w następujący sposób:

                Każdy ruch jest względnym ruchem ciał lub też odbywa się względem pewnej

                 struktury, np. inercjalnej, która to struktura jest jednoznacznie wyznaczona przez       

                 rozkład materii we Wszechświecie.

Tezę powyższą należy rozumieć w ten sposób, że, zdaniem relacjonisty, adekwatna teoria ruchu powinna zawierać w swoich równaniach wyłącznie wielkości takie jak względne odległości ciał, względne prędkości ciał czy względne przyspieszenia ciał, lub też powinna odwoływać się do pewnej struktury, np. tworzonej przez klasę układów inercjalnych, jednoznacznie wyznaczonej przez rozkład materii we Wszechświecie.

            Relacjonistycznej koncepcji ruchu  (REL) odpowiadają zatem dwie alternatywne strategie. Pierwsza z nich jest strategią klasyczną, przedstawioną konsekwentnie dopiero w pismach Huygensa a nie, jak można by sądzić, Leibniza[2]. Drugą z możliwych strategii rozważał już sam Newton we wczesnej pracy De Gravitatione, napisanej około roku 1668, ale odrzucił ją jako niemożliwą do przyjęcia. Idea ta została potem podjęta przez Berkeleya (1752) i Macha (1883) a sprowadza się ona do tego, aby wyjaśniać istnienie bezwładnościowych efektów ruchu niejednostajnego przez odnoszenie ruchu do gwiazd stałych. Ze względu na to, że strategia taka wcielałaby w życie zasadę Macha, zgodnie z którą lokalne układy inercjalne zdeterminowane są przez rozkład materii we Wszechświecie, można by ją nazwać strategią machowską. Dopiero Ogólna Teoria Względności (OTW) dała zwolennikom zasady Macha szansę na realizację tej strategii. Na ile nadzieje te były uzasadnione spróbuję pokazać w dalszej części pracy.

Zwolennik absolutystycznej koncepcji  ruchu, taki jak np. Newton, będzie oczywiście negował  (REL)  twierdząc,  że 
     
         Każda adekwatna teoria ruchu musi zawierać w swoich równaniach co najmniej jedną

          spośród absolutnych (odnoszących się do czasoprzestrzeni, a nie do innych ciał)

          wielkości, takich jak położenie, prędkość czy przyspieszenie.

To, które z tych wielkości będzie chciał absolutysta wykorzystać w swojej teorii ruchu, będzie zależało od własności czasoprzestrzennych - mówiąc językiem fizyki symetrii czasoprzestrzennych - które zechce przypisywać ruchowi. Ponieważ żądanie, aby teoria ruchu była relacjonistyczna, narzuca również pewnego rodzaju symetrie na wielkości czasoprzestrzenne występujące w takiej teorii, spór o naturę ruchu pomiędzy relacjonizmem i absolutyzmem jest powiązany z drugim rozważanym problemem dotyczącym tego, jakiego typu symetrie czasoprzestrzenne powinny obowiązywać w teoriach ruchu.

W przypadku pierwszej nowożytnej teorii ruchu, jaką była teoria Galileusza, o
wyborze symetrii czasoprzestrzennych zdecydowało ważne spostrzeżenie, jakiego dokonał jej
twórca:
Zamknijcie się z jakimś przyjacielem w możliwie najobszerniejszym ze znajdujących się pod pokładem pomieszczeń jakiegoś wielkiego okrętu, zabierzcie ze sobą muchy, motyle i inne podobne latające stworzenia, weźcie również spore naczynie z wodą, w którym pływają rybki, i powieście pod pułapem jakieś wiaderko, z którego kropla po kropli spadać będzie woda w wąską gardziel innego naczynia, podstawionego u dołu. Gdy okręt jeszcze stoi, przypatrujcie się uważnie, jak skrzydlate stworzenia z jedną i tą samą prędkością latają w różne strony kajuty. Rybki również będą pływały bez żadnej dostrzegalnej różnicy we wszystkich kierunkach, a kapiące krople spadać będą wszystkie do podstawionego naczynia. (...) Niech następnie okręt porusza się z dowolną prędkością: o ile tylko ruch ten będzie równomierny i nie będzie podlegał kołysaniu tam i z powrotem, nie zobaczycie wówczas najmniejszej zmiany we wszystkich wyżej wspomnianych zjawiskach i nie zdołacie na podstawie żadnego z nich wywnioskować, czy okręt płynie, czy też stoi nieruchomo.
Spostrzeżenie to doprowadziło do ważnej zasady fizycznej, zwanej zasadą względności
Galileusza, a mówiącej w swoim klasycznym sformułowaniu, iż zjawiska mechaniczne, czy
teŜ prawa dynamiki, nie wyróżniają żadnego z układów inercjalnych, poruszających się
względem siebie ze stałą prędkością. Zasada ta wraz z postulatem absolutności czasu,
uznawanym za pewnik przed powstaniem teorii względności, wiodła wprost do transformacji
Galileusza (GAL), czyli grupy symetrii czasoprzestrzeni, w której obowiązuje dynamika
newtonowska.
W ramach fizyki newtonowskiej nie ma Ŝadnej możliwości, aby związać strukturę
inercjalną z rozkładem materii we Wszechświecie, w związku z czym musimy przypisywać ją
czasoprzestrzeni. Zatem przyspieszenie pojawiające się w drugiej zasadzie dynamiki jest
przyspieszeniem absolutnym (odniesionym do czasoprzestrzeni) a dynamika newtonowska
stanowi absolutystyczną teorię ruchu. Fakt ten najwyraźniej uszedł uwadze polemistów
Newtona i niektórych ich komentatorów; Berkeley i Mach krytykując odnoszenie przez
Newtona ruchu do przestrzeni absolutnej nie zaproponowali równocześnie żadnej teorii, która
pozwalałaby na związanie struktury inercjalnej z rozkładem materii we Wszechświecie.

Wspomniane symetrie informują nas o ważnych własnościach czasu i przestrzeni w
fizyce newtonowskiej. Są nimi jednorodność czasu i przestrzeni (wyrażające się
niezmienniczością obiektów absolutnych mechaniki newtonowskiej względem przesunięć w
czasie i przestrzeni), izotropowość przestrzeni (wyrażająca się niezmienniczością tej
mechaniki względem obrotów przestrzeni) oraz symetria względem odbić przestrzennych.
Warto tu jeszcze dodać, że na mocy twierdzenia Noether każdej symetrii - w szczególności
symetriom czasoprzestrzennym - odpowiada pewne prawo zachowania. I tak z symetrii
względem przesunięć w czasie wynika prawo zachowania energii, z symetrii względem
przesunięć w przestrzeni wynika prawo zachowania pędu, a symetria względem obrotów w
przestrzeni pociąga za sobą prawo zachowania momentu pędu.

Mechanika newtonowska jest zatem absolutystyczną teorią ruchu przez to, że jej
równania  odnoszą ruch do inercjalnej (lub afinicznej) struktury czasoprzestrzeni.
Sam jej twórca rozumiał jednak tą absolutność inaczej. Newton nie rozróżniał absolutności
ontologicznej (substancjalności) przestrzeni oraz absolutności w sensie istnienia absolutnego
(wyróżnionego) układu odniesienia i sądził, że absolutność ruchu sprowadza się do istnienia
takiego absolutnego układu odniesienia:
Ruch absolutny jest przemieszczeniem z jednego absolutnego miejsca do innego; a ruch względny jest przemieszczeniem z jednego miejsca względnego do innego. Tak więc na żeglującym statku [...] względny spoczynek jest trwaniem ciała w tej samej części statku lub jego wydrążeniu. Natomiast rzeczywisty absolutny spoczynek jest trwaniem ciała w tej samej części nieruchomej przestrzeni, w której sam statek, jego wydrążenie i wszystko, co zawiera, porusza się. (Newton 1979, s. 7)
Jest rzeczą zaskakującą, Ŝe Newton wierzył w istnienie takiego układu oraz w to, że absolutny
ruch polega na zmianie absolutnego położenia w tym układzie, chociaż jednocześnie zdawał
sobie sprawę, że nie potrafi wskazać takiego układu.


Fizyka relatywistyczna
Tworząc STW, Einstein przyjął dwa podstawowe założenia. Po pierwsze, uznał, Ŝe światło
ma tę samą prędkość we wszystkich inercjalnych układach odniesienia. Po drugie zaś założył
obowiązywanie zasady względności, zwanej obecnie szczególną zasadą względności, a
mówiącej, iż prawa fizyki (w tym również równania elektrodynamiki) mają tę samą postać we
wszystkich układach inercjalnych. Opierając się na tych założeniach Einstein wykazał, iż
newtonowskie pojęcie równoczesności absolutnej powinno zostać zastąpione
równoczesnością względną (tzn. zrelatywizowaną do układu odniesienia) oraz wyprowadził
wzory na przekształcenia wiążące ze sobą czas i przestrzeń w różnych układach inercjalnych.
Wzory te okazały się być identyczne ze wzorami znalezionymi przez Larmora i Poincarégo,
co oznaczało, iż elektrodynamika maxwell-owska spełnia szczególną zasadę względności.
Przekształcenia znalezione przez Larmora, Poincarégo i Einsteina w swojej najogólniejszej
postaci zwane są przekształceniami Poincarégo.
Elektrodynamika Maxwella była pierwszą teorią spełniającą nową szczególną zasadę
względności. Mechanika newtonowska spełniała ją tylko w przybliżeniu, przy założeniu, że
prędkości są małe w porównaniu z prędkością światła. Einstein już w pierwszych swoich
pracach poświęconych STW zaproponował jednak nową mechanikę, niezmienniczą
względem (POINC).
Przekształcenia (POINC) tworzą grupę i wprowadzają do czasoprzestrzeni pewną
czterowymiarową geometrię, od nazwiska jej twórcy zwaną geometrią Minkowskiego.
Minkowskiemu udało się poprzez wprowadzenie czterowymiarowego rachunku tensorowego
zaproponować taki formalizm, dzięki któremu sama postać praw gwarantuje niezmienniczość
względem (POINC). Rachunek ten jest odpowiednikiem trójwymiarowego rachunku
wektorowego i tensorowego dla zwykłej przestrzeni.
Czasami uważa się, że to dopiero STW wprowadziła czterowymiarową
czasoprzestrzeń. Pojęcie czterowymiarowej czasoprzestrzeni wprowadzić jednak można
również do fizyki newtonowskiej tyle tyko, że hiperpowierzchnie jednoczesności (czyli
trójwymiarowe momentalne przestrzenie, na których ulokowane są zdarzenia jednoczesne
względem siebie) są wówczas absolutne (niezależne od wyboru układu odniesienia) i
czterowymiarowy sposób patrzenia na czasoprzestrzeń nie narzuca się jako konieczny. W
przypadku czasoprzestrzeni Minkowskiego czasu i przestrzeni nie da się w ten sposób
oddzielić. Musimy je odtąd uważać za jeden obiekt - czterowymiarową czasoprzestrzeń - i
zgodnie z zaleceniem Minkowskiego zrezygnować z poglądu, że czas i przestrzeń są
niezależne od siebie.

STW nie podobała się Einsteinowi z dwóch powodów12. Po pierwsze, nie dawało się
do niej włączyć w zadowalający sposób teorii grawitacji. Po drugie zaś - i tu zaznaczył się
wpływ Macha - STW wprowadzała odpowiednik newtonowskiej przestrzeni absolutnej w
postaci klasy układów inercjalnych. Układy inercjalne mianowicie wpływają na ruch ciał
same nie doznając wpływów z ich strony. Wyeliminować taką przestrzeń absolutną można
było w dwojaki sposób. Można było w konstruowanej teorii potraktować strukturę inercjalną
czasoprzestrzeni jako element dynamiczny, zależny od rozkładu mas (chociaż nie
zdeterminowany przez niego). Można też było starać się zrealizować w przyszłej teorii
bardziej ambitny postulat wysuwany przez Macha, a mówiący, iż bezwładność ciał opierać
się musi na oddziaływaniu mas. Postulat ten w innym swoim sformułowaniu głosi, że lokalne
układy inercjalne zdeterminowane są przez rozkład materii we Wszechświecie i tej właśnie
postaci pojawił się już  jako tzw. zasada Macha. Einstein wybrał drugi ze wspomnianych wariantów.
Warto w tym miejscu zwrócić uwagę na to, że oba omawiane wyżej postulaty,
wysuwane wobec przyszłej teorii, mimo pewnych zachodzących pomiędzy nimi podobieństw,
zakładają zasadniczo odmienne podejścia filozoficzne do czasoprzestrzeni. Pierwszy postulat
mówi, iż materia we Wszechświecie tylko wpływa na strukturę inercjalną czasoprzestrzeni, a
ponieważ mamy również wpływ czasoprzestrzeni i jej struktury inercjalnej na obiekty
materialne (chociażby w zjawisku ruchu) podejście to zakłada równorzędność ontologiczną
czasoprzestrzeni oraz świata materialnego.
Punktem wyjścia dla Einsteina w jego pracy nad równaniami OTW było
spostrzeżenie, iż równość masy grawitacyjnej i bezwładnej pociąga jako swoją konsekwencję
to, że lokalnie siły grawitacji, występujące w układzie inercjalnym, nie są odróżnialne od sił
bezwładności występujących w układzie odniesienia przyspieszającym względem układu
inercjalnego. Układy takie są zatem sobie fizycznie równoważne. Wynikało stąd, że
postulowana w STW niezmienniczość praw fizyki względem transformacji Poincarégo jest za
wąska i należy postulować także niezmienniczość praw względem nieliniowych transformacji
współrzędnych. Powstała w ten sposób nowa, ogólna zasada względności. Zasada ta, wraz z
założeniem mówiącym, iż poszukiwane równania pola grawitacyjnego powinny przechodzić
w granicy nierelatywistycznej w równania newtonowskiej teorii grawitacji, doprowadziły
Einsteina do znalezienia nowych równań pola grawitacyjnego.
Jak wynika z powyższych rozważań, poprzez zmianę statusu metryki z obiektu
absolutnego na dynamiczny udało się Einsteinowi zrealizować słabszy z dwóch omawianych
wcześniej programów anty absolutystycznych. Pierwotnym jego zamiarem była jednak
realizacja drugiego programu, bardziej ambitnego, wyraŜającego się zasadą Macha. Czy ten
plan mu się powiódł?
Fiasko zasady Macha sprawiło, że nie da się lokalnych układów inercjalnych oraz całej
struktury afinicznej jednoznacznie związać z rozkładem materii we Wszechświecie i musimy
ją wiązać z czasoprzestrzenią. Jest to zatem absolutystyczna teoria ruchu.
Jak wynika z powyższych rozważań, w teorii względności, zarówno szczególnej jak i
ogólnej, ruch jest absolutny. Nie wyklucza to jednak istnienia innej teorii, obowiązującej dla
wszystkich możliwych prędkości, w której ruch mógłby być relacyjny.


Przyjmijmy, że substancjalizm jest poglądem głoszącym substancjalność czasoprzestrzeni, rozumianą w następujący sposób:

SUB    Punkty czasoprzestrzeni są indywiduami zaś czasoprzestrzeń jest teoriomnogościowym zbiorem takich punktów.

Jako uzupełnienie powyższej definicji oraz przedstawionych poniżej pozostałych stanowisk ontologicznych zakładam realizm naukowy, zgodnie z którym należy uznawać istnienie tych bytów, do których w nieeliminowany sposób odnoszą się nasze najlepsze teorie naukowe. Przez relacjonizm będę rozumiał stanowisko określone przez dwie tezy, z których pierwsza jest negacją ontologicznej tezy substancjalizmu (SUB), druga zaś głosi, że punkty czasoprzestrzeni nie są własnościami lokalizacji zdarzeń. Tego typu podział nie jest dychotomią, możliwe jest bowiem stanowisko pośrednie pomiędzy substancjalizmem i relacjonizmem - atrybutywizm - zgodnie z którym punkty czasoprzestrzeni są własnościami lokalizacji zdarzeń. Atrybutywizm, jako stanowisko pośrednie, posiada pewne cechy wspólne z oboma pozostałymi stanowiskami. Z relacjonizmem łączy go negowanie substancjalności czasoprzestrzeni, z substancjalizmem zaś odrzucenie możliwości ograniczenia się w opisie zjawisk do relacji (dwu- lub więcej członowych) pomiędzy zdarzeniami lub ciałami.
http://www.etiudafilozoficzna.pl/Tematy/czip/rpczgol.html

Poszerzenie tematu dla tych dociekliwszych :
http://www.etiudafilozoficzna.pl/Tematy/czip/sporonatczipgol.html


Tytuł: Życie we wszechświecie. Wykład profesora Stephena Hawkinga
Wiadomość wysłana przez: Michał-Anioł Sierpień 07, 2010, 23:45:27
W trakcie tej rozmowy chciałbym trochę pospekulować na temat rozwoju życia we wszechświecie, w szczególności zaś - rozwoju inteligentnego życia. Włączę do tego również rodzaj ludzki, nawet mimo tego, że większość jego zachowań w całej historii było dość głupich i bynajmniej nieobliczonych na przetrwanie gatunków. Chciałbym omówić dwa pytania, pierwsze to, “Jaka jest możliwość, że gdzieś jeszcze we wszechświecie istnieje życie?", drugie zaś brzmi "Jak życie może się rozwinąć w przyszłości?".

Często zdarza się, że rzeczy, wraz z upływem czasu, stają się coraz bardziej nieuporządkowane i chaotyczne. Tą obserwację można przenieść na grunt statusu prawa, tak zwanej Drugiej Zasady Termodynamiki. Mówi ona, że całkowita ilość nieporządku lub entropii we wszechświecie zawsze wzrasta z upływem czasu. Zasada ta odnosi się jednak tylko do całkowitej ilości nieporządku. Porządek w jednym ciele może wzrosną, o ile ilość nieporządku w jego otoczeniu wzrośnie bardziej od niego. Proces taki następuje w żywym ciele. Ktoś może zdefiniować życie jako uporządkowany system, który może oprzeć się tendencji do nieporządku i który może sam siebie reprodukować. To znaczy, że może tworzyć podobne, lecz niezależne, uporządkowane systemy. Aby tego dokonać, system musi przemienić energię w jakiejś uporządkowanej postaci, takiej jak jedzenie, światło słoneczne lub energia elektryczna, w energię nieuporządkowaną pod postacią ciepła. W ten sposób system może spełnić warunek zwiększania całkowitej ilości nieporządku, przy jednoczesnym zwiększaniu porządku wewnątrz siebie i swojego potomstwa. Żywa istota zwykle posiada dwa elementy: zestaw instrukcji, które mówią systemowi, jak przetrwać i dokonać reprodukcji samego siebie, oraz mechanizm do wykonywania tych instrukcji. W biologii te dwie części zwane są genami i metabolizmem. Warto jednak podkreślić, że nie musi w nich być nic biologicznego. Przykładowo, wirus komputerowy to program, który będzie wykonywał kopie samego siebie w pamięci komputera i będzie się rozprzestrzeniał na inne komputery. Stąd wypełnia on definicję żywego systemu, którą podałem. Podobnie jak wirus biologiczny, jest to raczej postać zdegenerowana, ponieważ zawiera jedynie instrukcje lub geny i nie posiada żadnego własnego metabolizmu. Zamiast tego, przeprogramowuje on metabolizm komputera-nosiciela lub komórki. Niektórzy ludzie poddawali w wątpliwość to, czy wirusy należy uznać za życie, ponieważ są one pasożytami i nie mogą istnieć niezależnie od swoich nosicieli. Jednak większość form życia, w tym my, to pasożyty właśnie, ponieważ żywimy się i jesteśmy zależni od przetrwania innych form życia. Myślę, że wirusy komputerowe należy uznać za życie. Być może coś o ludzkiej naturze mówi to, że jedyna forma życia, jaką do tej pory stworzyliśmy, jest czysto destruktywna. Porozmawiajmy o tworzeniu życia na nasze podobieństwo. Do elektronicznych form życia powrócę później.

    Zasada Antropiczna. Gdyby warunki nie były przyjazne dla życia, nie pytalibyśmy, dlaczego ono jest takie, jakie jest



To, o czym zwykle myślimy jako o "życiu", jest oparte na łańcuchach węgla, połączonych z kilkoma innymi atomami, na przykład azotu lub fosforu. Można spekulować, że coś może posiadać życie oparte na innej podstawie chemicznej, na przykład na silikonie, węgiel jednak wydaje się być pierwiastkiem najbardziej sprzyjającym, ponieważ posiada najbogatszą chemię. Aby atomy węgla mogły w ogóle istnieć i posiadać takie właściwości, jakie posiadają, niezbędne jest idealne dostosowanie stałych fizycznych takich, jak skala QCD, ładunek elektryczny, a nawet wymiar czasoprzestrzeni. Gdyby te stałe posiadały wyraźnie różne wartości, wówczas jądro atomu węgla nie byłoby stabilne albo elektrony rozbijałyby się na jądrze. Na pierwszy rzut oka wydaje się oczywiste, że wszechświat jest tak dokładnie dostrojony. Być może dowodem na to jest to, że wszechświat został specjalnie zaprojektowany do stworzenia gatunku ludzkiego. Należy jednak uważać na takie argumenty z uwagi na coś, co nazywane jest Zasadą Antropiczną. Jest ona oparta na samosprawdzającej się prawdzie, że gdyby wszechświat nie był odpowiedni dla życia, nie pytalibyśmy, dlaczego jest on tak dokładnie zaprogramowany. Można zastosować Zasadę Antropiczną lub jej Silną lub Słabą wersję. Przy Silnej Zasadzie Antropicznej przypuszcza się, że istnieje wiele różnych wszechświatów, z czego każdy posiada odmienne wartości stałych fizycznych. Przy małej ilości wartości te pozwolą na istnienie takich obiektów, jak atomy węgla, które mogą działać jako budulce żywych systemów. Ponieważ musimy żyć w jednym z tych wszechświatów, nie powinniśmy być zaskoczeni tym, że stałe fizyczne są tak dokładnie zestrojone. Gdyby tak nie było, nie byłoby nas. Silna postać Zasady Antropicznej nie jest zbyt zadowalająca. Jakie znaczenie operacyjne można nadać istnieniu wszystkich pozostałych wszechświatów? A jeśli są one odseparowane od naszego wszechświata, to w jaki sposób to, co się wewnątrz nich dzieje, wpływa na nasz wszechświat? Zamiast tego, zastosuję coś, co znane jest jako Słaba Zasada Antropiczna. To znaczy, że wezmę wartości stałych fizycznych, jak podano. Zobaczę jednak, jakie wnioski można wyciągnąć z faktu, że życie istnieje na tej planecie na tym etapie historii wszechświata.

    Silna Zasada Antropiczna. Istnieje wiele wszechświatów posiadających różne wartości stałych fizycznych



Około 15 miliardów lat temu, gdy w wyniku Wielkiego Wybuchu powstał wszechświat, nie było jeszcze węgla. Było tak gorąco, że cała materia miała postać cząstek zwanych protonami i neutronami. Na początku istniała równa ilość protonów i neutronów. Ponieważ jednak wszechświat rozszerzał się, następowało również jego schłodzenie. Około minuty po Wielkim Wybuchu temperatura spadła do około miliarda stopni, a więc temperatury słońca pomnożonej razy sto. W takiej temperaturze neutrony zaczynają się rozpadać i tworzyć większą ilość protonów. Gdyby to było wszystko, co się stało, wówczas cała materia we wszechświecie skończyłaby pod postacią najprostszego pierwiastka, wodoru, którego jądro składa się z pojedynczego protonu. Niektóre z neutronów zderzały się jednak z protonami i sklejały się z nimi, tworząc kolejny najprostszy pierwiastek, hel, którego jądro składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. W najwcześniejszym okresie istnienia wszechświata nie powstały żadne cięższe pierwiastki, takie jak węgiel czy tlen. Trudno wyobrazić sobie, by możliwe było zbudowanie żyjącego systemu jedynie z wodoru i helu, poza tym wczesny wszechświat wciąż był zbyt gorący dla atomów, by te mogły łączyć się w cząsteczki.

    Słaba Zasada Antropiczna. Otrzymując stałe fizyczne, co możemy wywnioskować z faktu, że życie istnieje tu i teraz?



Wszechświat w dalszym ciągu rozszerzał się i ochładzał. Niektóre jego regiony posiadały jednak gęstość większą od pozostałych. Grawitacyjne przyciąganie dodatkowej materii w tych regionach mogło spowolnić ich rozszerzanie, a czasami całkowicie ją zatrzymywało. Zamiast tego, począwszy od około dwóch miliardów lat po Wielkim Wybuchu zaczęły się one rozpadać i tworzyć galaktyki i gwiazdy. Niektóre z wczesnych gwiazd mogły być cięższe od naszego słońca. Były one gorętsze od słońca i mogły spalać pierwiastki począwszy od oryginalnego wodoru i helu po cięższe pierwiastki, takie jak węgiel, tlen czy żelazo. Trwało to zaledwie kilkaset milionów lat. Po tym okresie niektóre z gwiazd eksplodowały jako supernowe i rozrzuciły ciężkie pierwiastki spowrotem w kosmos, tworząc surowy materiał dla kolejnych pokoleń gwiazd.

Inne gwiazdy są zdecydowanie zbyt daleko od nas, byśmy mogli sprawdzić bezpośrednio, czy posiadają one krążące wokół nich planety. Jednak niektóre gwiazdy, zwane pulsarami, emitują regularne impulsy fal radiowych. Obserwujemy niewielką zmienność częstotliwości niektórych pulsarów, co oznacza, że są one zakłócane przez okrążające je planety wielkości Ziemi. Jest mało prawdopodobne, aby na planetach okrążających pulsary istniało życie, ponieważ wszystkie znajdujące się na nich żyjątka zostały zabite przez eksplozję supernowej, która doprowadziła do przemiany gwiazdy w pulsar. Fakt, że przy kilku pulsarach zaobserwowano planety, sugeruje jednak, że pewien ułamek spośród stu miliardów gwiazd znajdujących się w naszej galaktyce również może posiadać planety. Stąd warunki planetarne niezbędne dla naszej formy życia mogły istnieć już około czterech miliardów lat po Wielkim Wybuchu.

    Cztery kwasy nukleinowe znajdujące się w DNA, ułożone według par:
    Tymina - Adenina
    Cytozyna - Guanina



Nasz układ słoneczny powstał około czterech i pół miliarda lat temu lub około dziesięciu miliardów lat po Wielkim Wybuchu, z gazu wymieszanego z pozostałościami wcześniejszych gwiazd. Ziemia została uformowana głównie z cięższych pierwiastków, w tym węgla i tlenu. Jakimś sposobem niektóre z tych atomów zostały połączone w postaci cząsteczek DNA. DNA posiada postać podwójnej spirali, co zostało odkryte przez Cricka i Watsona w chacie niedaleko New Museum w Cambridge. Łącząc dwa łańcuchy w spiralę, otrzymamy parę kwasów nukleinowych. Istnieją cztery rodzaje kwasu nukleinowego - adenina, cytozyna, guanina i tymina. Adenina w jednym łańcuchu jest zawsze połączona z tyminą w drugim łańcuchu, guanina zaś - z cytozyną. Stąd sekwencja kwasów nukleinowych w jednym łańcuchu definiuje unikalną, uzupełniającą sekwencję w drugim łańcuchu. Dwa łańcuchy mogą się następnie odłączyć i każdy z nich będzie działał jako szablon do budowy kolejnych łańcuchów. Dlatego cząsteczki DNA mogą kopiować informację genetyczną zakodowaną w ich sekwencjach kwasów nukleinowych. Fragmenty sekwencji mogą być również używane do budowy protein i innych związków chemicznych, które mogą przenosić zakodowane w sekwencji instrukcje i gromadzić surowy materiał do kopiowania DNA.

Nie wiemy, jak pojawiły się pierwsze cząsteczki DNA. Szanse przeciwko powstaniu cząsteczki DNA w wyniku przypadkowych wahań są bardzo małe. Dlatego niektórzy ludzie sugerują, że życie przybyło na Ziemię z innego miejsca i że istnieją ziarna życia przepływające przez galaktykę. Wydaje się jednak nieprawdopodobne, by DNA mogło przetrwać długi czas w panującym w kosmosie promieniowaniu. Zresztą, nawet gdyby tak było, tak naprawdę nie pomogłoby nam wyjaśnić pochodzenia życia, ponieważ czas, który upłynął od powstania węgla, jest równy zaledwie podwojonemu wiekowi Ziemi.

Jedna z możliwości jest taka, że powstanie czegoś takiego jak DNA, które byłoby w stanie samo się kopiować, jest ekstremalnie nieprawdopodobne. Jednak we wszechświecie zawierającym bardzo dużą, lub nieskończoną, ilość gwiazd można się spodziewać wystąpienia DNA w kilku systemach gwiezdnych, byłyby one jednak silnie od siebie odseparowane. Nie jest jednak zaskoczeniem czy nieprawdopodobieństwem fakt, że życie powstało na Ziemi. Jest to jedynie zastosowanie Słabej Zasady Antropicznej: jeśli życie pojawiło się akurat tutaj, zamiast na innej planecie, będziemy pytać, dlaczego to się tutaj stało.

Jeśli pojawienie się życia na danej planecie było bardzo mało prawdopodobne, można by oczekiwać, że zajmie to dużo czasu. Mówiąc precyzyjniej, można by się spodziewać, że życie pojawi się właśnie w czasie dalszej ewolucji do inteligentnych istot, takich jak my, że nastąpi przed odcięciem spowodowanym czasem życia słońca. Jest to około dziesięciu miliardów lat, po których słońce rozrośnie się i wchłonie Ziemię. Inteligentna forma życia mogłaby opracować technikę podróży w kosmosie i być zdolna do ucieczki na inną gwiazdę. W innym jednak wypadku życie na Ziemi przestałoby istnieć.

Istnieją dowody w postaci skamieniałości potwierdzające, że około 3,5 miliarda lat temu na Ziemi istniała jakaś forma życia. Mogło to nastąpić zaledwie 500 milionów lat po tym, jak Ziemia ustabilizowała się i ochłodziła na tyle, by mogło się na niej rozwinąć życie. Życie jednak potrzebowało siedmiu miliardów lat, by się rozwinąć, i wciąż pozostawia czas takim istotom, jak my, które zapytałyby o pochodzenie życia. Jeśli prawdopodobieństwo rozwinięcia się życia na danej planecie jest bardzo małe, dlaczego stało się to na Ziemi, i to w ciągu 1/14 dostępnego czasu?

Wczesne pojawienie się życia na Ziemi sugeruje, że istnieje duże prawdopodobieństwo spontanicznego powstania życia w sprzyjających warunkach. Być może istniała jakaś prostsza forma organizacji, która stworzyła DNA. Gdy pojawiło się DNA, mogło ono działać tak skutecznie, że całkowicie zastąpiło wszystkie poprzednie formy życia. Nie wiemy, czym te poprzednie formy mogły być. Jedną z możliwości jest RNA. Jest ono podobne do DNA, ale raczej prostsze i nie posiada struktury podwójnej spirali. Małej długości RNA mogły kopiować się jak DNA, mogły też w końcu zbudować DNA. Nie da się wytworzyć kwasów nukleinowych w laboratorium, z nie-żywych materiałów, pozostaje więc RNA. Minęło jednak 500 milionów lat i większość Ziemi pokrywały oceany, istnieje więc duże prawdopodobieństwo istnienia RNA, które powstało przez przypadek.

Gdy DNA się kopiowało, mogły powstać przypadkowe błędy. Wiele z tych błędów było szkodliwych, i one zanikły. Niektóre były neutralne. To znaczy, że nie wpływały one na funkcję genu. Takie błędy doprowadziły do powstania stopniowego genetycznego dryfu, który wydaje się występować u wszystkich populacji. Kilka błędów mogło sprzyjać przetrwaniu gatunków. Zostały one wybrane przez darwinowską naturalną selekcję.

Proces biologicznej ewolucji był z początku bardzo powolny. Minęło dwa i pół miliarda lat, zanim najwcześniejsze komórki wyewoluowały do wielokomórkowych zwierząt, a kolejny miliard lat trwała ewolucja przez ryby i gady do ssaków. Nagle jednak ewolucja zdała się przyspieszyć. Rozwój począwszy od wczesnych ssaków do nas trwał zaledwie około sto milionów lat. To dlatego, że ryby posiadają większość ważnych dla człowieka organów, ssaki zaś - dokładnie wszystkie. Wszystkim, co było potrzebne do wyewoluowania od wczesnych ssaków, takich jak lemury, do człowieka, było precyzyjne dostrojenie.

    DNA = 100 000 000 bitów
    Biblioteka uniwersytecka = 10 000 000 000 000 bitów



Z gatunkiem ludzkim ewolucja osiągnęła jednak punkt krytyczny, porównywalny pod względem ważności z rozwinięciem się DNA. Był to rozwój języka, szczególnie jego formy pisemnej. To znaczy, że informacja może być przekazywana z pokolenia na pokolenie, inaczej niż w sposób genetyczny, czyli poprzez DNA. W ciągu tysiąca lat zapisanej historii nie nastąpiła wykrywalna zmiana w ludzkim DNA spowodowana ewolucją biologiczną. Ilość wiedzy przekazywanej z pokolenia na pokolenie wzrosła jednak ogromnie. Ludzie DNA zawiera około trzech miliardów kwasów nukleinowych. Większość informacji zakodowanej w tej sekwencji jest jednak zbędna lub nieaktywna. Całkowita ilość użytecznej informacji znajdującej się w naszych genach wynosi prawdopodobnie około stu milionów bitów. Jeden bit informacji stanowi odpowiedź na pytanie typu "tak lub nie". W porównaniu z tym, spisana na papierze opowieść może zawierać dwa miliony bitów informacji. Człowiek odpowiada więc pięćdziesięciu romansom typu "Mills and Boon". Główna biblioteka narodowa może zawierać około miliona książek lub około dziesięć trylionów bitów. Ilość informacji spisanej w książkach jest więc sto tysięcy razy większa, niż w DNA.

Ważniejszy nawet jest fakt, że informacja zawarta w książkach może być zmieniana i aktualizowana dużo szybciej. Wyewoluowanie od małp zajęło nam kilka milionów lat. W tym czasie użyteczna informacja w naszym DNA zmieniła się prawdopodobnie w ilości zaledwie kilku milionów bitów. Szybkość ewolucji biologicznej u ludzi wynosi zatem około jednego bita na rok. W porównaniu z tym, każdego roku publikowanych jest w języku angielskim około 50000 nowych książek, zawierających uporządkowane sto miliardów bitów informacji. Oczywiście, ogromna większość tej informacji to głupoty nieprzydatne żadnej formie życia. Ale nawet jeśli tak jest, ilość użytecznej informacji może być liczona w milionach, jeśli nie miliardach, razy większej, niż ta zawarta w DNA.

To oznacza, że wkroczyliśmy w nową fazę ewolucji. Najpierw ewolucja następowała poprzez dobór naturalny z przypadkowych mutacji. Ta darwinowska faza trwała około trzy i pół miliarda lat, i stworzyła nas, istoty, które rozwinęły język, by wymieniać informację. W ciągu ostatnich około dziesięciu tysięcy lat znajdowaliśmy się jednak w czymś, co można nazwać fazą transmisji zewnętrznej. W tej fazie wewnętrzny zapis informacji przekazywanej kolejnym pokoleniom w DNA nie zmienił się znacząco. Zapis zewnętrzny jednak, pod postacią książek i innych długotrwałych postaci przechowywania, ogromnie wzrósł. Niektórzy używają określenia "ewolucja" tylko dla wewnętrznie przekazywanego materiału genetycznego i sprzeciwiają się stosowaniu tego określenia do informacji zapisywanej na zewnątrz. Myślę jednak, że jest to zbyt wąski pogląd. Jesteśmy tym, co zebraliśmy przez ostatnie dziesięć tysięcy lat, w szczególności zaś przez ostatnie trzysta. Myślę, że warto przyjąć szerszy pogląd i umieścić zewnętrznie przekazywaną informację wraz z DNA w ewolucji gatunku ludzkiego.

Skala czasowa ewolucji w okresie transmisji zewnętrznej jest skalą czasową akumulacji informacji. Zwykle wynosi ona setki, a nawet tysiące lat. Obecnie jednak ta skala czasowa skurczyła się do około 50 lat lub mniej. Z drugiej strony, mózgi, dzięki którym przetwarzamy tą informację, ewoluowały tylko w darwinowskiej skali czasowej, wynoszącej setki lub tysiące lat. W tym miejscu zaczynają się problemy. W XVIII wieku mówiono, że żyje człowiek, który przeczytał wszystkie napisane książki. Dziś jednak, gdybyś czytał po jednej książce dziennie, przeczytanie wszystkich pozycji znajdujących się w Bibliotece Narodowej zajęłoby ci 15 tysięcy lat. W tym czasie powstałoby jeszcze więcej książek.

To znaczy, że nikt nie może być specjalistą w zakresie więcej niż małego kawałka ludzkiej wiedzy. Ludzie specjalizują się w coraz węższych dziedzinach. Prawdopodobnie będzie to główne ograniczenie w przyszłości. Nie możemy tak działać przez dłuższy czas z wciąż rosnącą szybkością wzrostu wiedzy, jaką mieliśmy przez ostatnie trzysta lat. Większym nawet ograniczeniem i zagrożeniem dla przyszłych pokoleń jest to, że wciąż posiadamy instynkty, w szczególności zaś agresywne impulsy, które posiadaliśmy jeszcze w czasach jaskiniowców. Agresja, pod postacią podbijania lub zabijania innych ludzi oraz zabierania im pożywienia i kobiet, do dziś dnia ma zdecydowaną, przetrwaniową zaletę. Obecnie jednak może ona zniszczyć cały rodzaj ludzki i większość z reszty życia na Ziemi. Wojna nuklearna wciąż stanowi pilne zagrożenie, jednak istnieją jeszcze inne, takie jak wypuszczenie genetycznie zaprogramowanego wirusa lub niestabilność efektu cieplarnianego.

Nie ma czasu, by czekać na darwinowską ewolucję, która uczyni nas bardziej inteligentnymi i łagodniej usposobionymi. Wkraczamy jednak obecnie w nową fazę, którą można nazwać samozaprojektowaną ewolucją, w której będziemy w stanie zmieniać i ulepszać nasze DNA. Istnieje już nowy projekt zmapowania całej sekwencji ludzkiego DNA. Będzie on kosztował kilka miliardów dolarów, są to jednak grosze jak na projekt o takim znaczeniu. Gdy przeczytamy księgę życia, zaczniemy wprowadzać do niej poprawki. Najpierw zmiany będą obliczone na naprawienie wad genetycznych, takich jak mukowiscydoza czy dystrofia mięśniowa. Są one kontrolowane przez pojedyncze geny, są też bardzo łatwe do zidentyfikowania i poprawienia. Inne cechy, takie jak inteligencja, są przypuszczalnie kontrolowane przez dużą ilość genów. Znaleźć je i zidentyfikować zachodzące między nimi relacje będzie dużo trudniej. Niemniej, jestem pewien, że w ciągu następnego stulecia ludzie odkryją, jak modyfikować zarówno inteligencję jak i instynkty, takie jak agresja.

Zostaną wprowadzone prawa zakazujące genetycznej modyfikacji ludzi. Niektórzy ludzie jednak nie będą mogli oprzeć się pokusie poprawienia ludzkich cech, takich jak rozmiar pamięci, odporność na choroby czy długość życia. Gdy pojawią się tacy superludzie, staną się oni głównym problemem politycznym, ponieważ niepoprawieni ludzie nie będą w stanie konkurować. Przypuszczalnie poumierają lub staną się zupełnie nieznaczący. Zamiast nich, będzie istniał gatunek samoprojektujących się istot, które będą się ulepszać na niespotykaną skalę.

Jeśli ten gatunek dąży do przeprojektowania siebie, zmniejszenia lub wyeliminowania ryzyka samodestrukcji, prawdopodobnie rozprzestrzeni się i skolonizuje inne planety i gwiazdy. Długa podróż przez kosmos będzie jednak trudna dla opartych na chemii formach życia, takich jak DNA. Naturalna długość życia dla takich istot jest krótka w porównaniu z czasem potrzebnym na podróż. Według teorii względności nic nie może się przemieszczać szybciej niż światło. Tak więc zwykła podróż do najbliższej gwiazdy zabrałaby osiem lat, a do środka galaktyki - około stu tysięcy lat. W filmach science-fiction bohaterowie obchodzą ten problem, załamując przestrzeń lub podróżując między dodatkowymi wymiarami. Nie sądzę jednak, by było to kiedykolwiek możliwie, nie ważne jak inteligentne stanie się życie. W teorii względności jeśli coś może się przemieszczać szybciej od światła, może również cofać się w czasie. Mogłoby to spowodować problemy z ludźmi wracającymi do przeszłości i ją zmieniającymi. Można by się również spodziewać wielu turystów z przyszłości, wyglądających dziwnie jak na nasz osobliwy, staroświecki sposób.


Może się okazać możliwe zastosowanie inżynierii genetycznej w celu stworzenia życia opartego na DNA, które przetrwałoby nieokreśloną ilość czasu lub przynajmniej sto tysięcy lat. Prostszym sposobem, który prawie znajduje się w zakresie naszych możliwości, byłoby jednak wysłanie maszyn. Byłyby one zaprojektowane do działania wystarczająco długo dla podróży międzygwiezdnej. Gdyby zjawiły się w pobliżu nowej gwiazdy, mogłyby wylądować na odpowiedniej planecie i wydobyć na niej materiał do produkcji kolejnych maszyn, które można by wysłać na następne gwiazdy. Takie maszyny stanowiłyby nową formę życia, opartą raczej na składnikach mechanicznych i elektronicznych aniżeli na cząsteczkach. Mogłyby w końcu zastąpić życie oparte na DNA, podobnie jak DNA zastąpiło wcześniejszą formę życia.

Takie mechaniczne życie będzie mogło również samo się projektować. Dlatego wydaje się, że okres ewolucji polegającej na transmisji zewnętrznej będzie tylko bardzo krótkim interludium pomiędzy fazą darwinowską a fazą samoprojektowania biologicznego lub mechanicznego. Zostało to ukazane na następnym diagramie, którego nie da się przeskalować, ponieważ nie da się pokazać okresu dziesięciu tysięcy lat na tej samej skali, co miliardy lat. To, jak długo potrwa okres samoprojektowania, jest kwestią otwartą. Może on być niestabilny, a życie może sam siebie zniszczyć lub dobiec końca. Jeśli nie, powinno ono być w stanie przeżyć śmierć słońca, która nastąpi za około 5 miliardów lat, przenosząc się na planety okrążające inne gwiazdy. Większość gwiazd wypali się w ciągu około 15 miliardów lat, a wszechświat, zgodnie z Drugim Prawem Termodynamiki, zacznie wchodzić w stan całkowitego nieporządku. Freeman Dyson pokazał jednak, że pomimo tego życie będzie potrafiło się dostosować nawet do szybko malejącej ilości uporządkowanej energii i dlatego, z zasady, będzie istniało wiecznie.

Jakie są szanse na to, że podczas przemierzania galaktyki natkniemy się na jakąś obcą formę życia? Jeśli argument mówiący o skali czasowej dla pojawienia się życia na Ziemi jest prawdziwy, powinno być wiele innych gwiazd, których planety posiadają formy życia. Niektóre z tych układów gwiezdnych mogły powstać 5 miliardów lat przed Ziemią. Dlaczego więc galaktyka nie raczkuje w dziedzinie samoprojektujących się mechanicznych lub biologicznych form życia? Dlaczego nie odwiedziły one ani nawet nie skolonizowały Ziemi? Pomijam kwestię tego, czy pojazdy UFO zawierają istoty z kosmosu. Myślę, że jakiekolwiek wizyty obcych byłyby dużo bardziej oczywiste, a być może również dużo bardziej nieprzyjemne.

Dlaczego nikt nas jeszcze nie odwiedził? Jedna z możliwości jest taka, że argument mówiący o pojawieniu się życia na Ziemi jest błędny. Być może prawdopodobieństwo spontanicznego powstania życia jest tak niskie, że Ziemia jest jedyną planetą w galaktyce lub w obserwowalnym wszechświecie, na której to się zdarzyło. Inna opcja mówi, że istniało uzasadnione prawdopodobieństwo powstania samokopiujących się systemów, takich jak komórki, ale żadna z tych form życia nie rozwinęła inteligencji. Zwykliśmy myśleć o inteligentnym życiu jako nieuniknionej konsekwencji ewolucji. Zasada Antropiczna powinna nas jednak ustrzec przed takimi argumentami. Bardziej prawdopodobne jest to, że ewolucja jest procesem przypadkowym, w którym inteligencja jest jednym z bardzo wielu możliwych wyników. Nie jest jasne, czy inteligencja posiada jakąkolwiek długoterminową wartość przetrwaniową. Bakterie i inne jednokomórkowe organizmy przeżyją, jeśli przez swoje działania zniszczymy wszystkie inne istniejące na Ziemi formy życia. Popierany jest pogląd, że inteligencja dla życia na Ziemi oznaczała mało prawdopodobny rozwój, biorąc pod uwagę chronologię ewolucji. Minęło bardzo dużo czasu - dwa i pół miliarda lat - by przejść od pojedynczych komórek do organizmów wielokomórkowych, które były niezbędnym prekursorem dla inteligencji. To dobry kawałek całego dostępnego czasu, zanim słońce wybuchnie. Byłoby to więc spójne z hipotezą, że prawdopodobieństwo by życie rozwinęło inteligencję jest niewielkie. W tym wypadku możemy oczekiwać znalezienia w galaktyce wielu innych form życia, jest jednak nieprawdopodobne, że znajdziemy inteligentne życie. Życie mogłoby również nie zdążyć rozwinąć inteligencji, gdyby w planetę miała uderzyć asteroida lub kometa. Właśnie zaobserwowaliśmy kolizję komety Schumacher-Levi z Jowiszem. Wytworzyła ona serie ogromnych ognistych kul. Uważa się, że uderzenie raczej małego ciała niebieskiego w Ziemię około 70 milionów lat temu było odpowiedzialne za wymarcie dinozaurów. Przetrwały bardzo małe ssaki, jednakże stworzenie wielkości człowieka zostałoby prawie całkowicie starte z powierzchni Ziemi. Trudno powiedzieć, jak często następują takie kolizje, jednak według uzasadnionego przypuszczenia następuje to, co mniej więcej dwadzieścia milionów lat. Gdyby to stwierdzenie było prawdziwe, mogłoby to oznaczać, że inteligentne życie na Ziemi rozwinęło się tylko z powodu szczęśliwego trafu, że w ciągu ostatnich 70 milionów lat nie było większych kolizji. Inne planety w galaktyce, na których rozwinęło się życie, mogły nie mieć wystarczająco długiego okresu wolnego od kolizji, by mogły na nich powstać inteligentne istoty.

Trzecia możliwość wygląda tak, że istnieje uzasadnione prawdopodobieństwo, że życie powstało i wytworzyło inteligentne istoty w fazie transmisji zewnętrznej. W tym miejscu jednak system staje się niestabilny, a inteligentne życie niszczy samo siebie. To byłoby bardzo pesymistyczne podsumowanie. Mam wielką nadzieję, że to nieprawda. Wolę czwartą wersję wydarzeń: prócz nas istnieją też inne formy inteligentnego życia, ale my je przeoczyliśmy. Istnieje projekt o nazwie SETI, poszukujący pozaziemskiej inteligencji. Polega on na skanowaniu częstotliwości radiowych by sprawdzić, czy będziemy w stanie odebrać sygnały od obcych cywilizacji. Myślałem, że projekt ten był wart wsparcia, został jednak zarzucony z powodu braku środków finansowych. Powinniśmy jednak być ostrożni zanim odpowiemy, do momentu aż się trochę bardziej rozwiniemy. Spotkanie z bardziej zaawansowaną cywilizacją na obecnym etapie naszego rozwoju mogłoby trochę przypominać spotkanie rdzennych mieszkańców Ameryki z Kolumbem. Nie sądzę, by byli na to przygotowani.

To wszystko, co mam do przekazania. Dziękuję za uwagę.

Profesor Stephen Hawking
Tłumaczenie i opracowanie: Ivellios
http://paranormalium.pl/zycie-we-wszechswiecie-wyklad-profesora-stephena-h,290,39,artykul.html


Polityka cookies
Darmowe Fora | Darmowe Forum

fox kolospawalniczeswc proskills neverdie devils