Alternativní teorie gravitace

V minulém článku jsem popsal vývoj teorie gravitace z minulosti až po současnost a snažil jsem se ukázat, že každá další se dá vyjádřit jako rozšíření teorie minulé. Tentokrát bych se podíval na dvě dostatečně šílené alternativní teorie gravitace, které nejsou jen vylepšením současné uznávané teorie (OTR), ale snaží se, v případně jedné, pootevírat okno do nové fyziky, v případě druhé to potom kompletně překopat. Dnes opravdu jen krátké čtení k odpolední kávě.

Komplexní hmotnost

Když byla v roce 2011 nameřena rychlost neutrin větší než rychlost světla, tak se objevila krásná a dostatečně bláznivá hypotéza.

Co jsou to neutrina. Neutrina jsou elementární částice bez elektrického náboje interagující pouze slabou interakcí (na wiki je uvedeno i gravitačně, není mi znám jediný experiment prokazující chování neutrin v gravitačním poli; chování v gravitačním poli se teď měří pro mnohem jednodušeji detekovatelné antičástice a i tak je to mimořádně náročný experiment).

Co je ale podstatné pro tuto hypotézu je, že se o hmotnosti neutrin ví jen to, jaký je rozdíl kvadrátů hmotností jednotlivých typů. Neví se, jakou hmotnost má neutrino samotné.

Když se nad tím zamyslíme, asi leckoho napadne totéž, co napadlo Roberta Ehrlicha. Jaký typ matematického objektu se chová tak, že nelze zjistit jeho hodnotu, ale když se umocní tak už to jde? Jedná se o komplexní, či přesněji imaginární čísla. Každý jistě ví, že imaginární jednotka i se definuje jako i2 = -1. Samotné i žádnou reálnou hodnotu nemá, tu má až jeho druhá mocnina.

Tedy kdyby měla neutrina imaginární hmotnost, krásně by to odpovídalo potížím s určením jeho hmostnosti (to, čemu dnes říkáme hmotnost by mohla být jen reálnou složkou komplexní hmotnosti) a také by to neporušovalo pravidlo, že se žádná hmotná částice nemůže pohybovat rychleji než světlo. Dodejme, reálně hmotná. Ehrlich přichází s myšlenkou, co když to pro imaginární hmotnost neplatí?

Co se mi na tom tak líbí

Jedná se o teorii, která otevírá další okno do světa a současně nijak neporušuje nic existujícího (jen by se ve stávající literatuře přidalo slovo reálná, před hmotnost). Hmotnost by tak získala další rozměr (s nevyřčenou otázkou, kolik rozměrů může mít).

Dneska už víme, že se neutrina nepohybují rychleji než světlo, v experimentu OPERA se našla chybka. A také tato teorie neobstojí při podrobnějším zkoumání (její závěry neodpovídají pozorování). Ale to myslím nijak neubírá na půvabu této myšlenky a způsobu myšlení autora.

Gravitace neexistuje

S mnohem šílenější teorií přišel Erik Verlinde. Ten tvrdí, že gravitace jako samostatný fenomén vůbec neexistuje a je jen statistickým působením kvantových jevů.

Zní to bláznivě? Ale vůbec ne. S tímto se setkáváme každý den. Teplota také neexistuje. Tlak už vůbec ne. Teplota je jen statistické vyjádření vnitřního stavu tělesa. Nic víc. Kdybyste to těleso rozebrali na elementární částice a podívali se na každou zvlášť, zjistíte, že nic jako teplotu nemají (neexistuje žádné kvantové číslo pro teplotu). Takže, teplota plynu odpovídá střední kvadratické rychlosti molekul (tímto je dán vztah mezi teplotou a rychlostí dané molekuly, i když ta nic jako teplotu nemá), případně můžeme přes Planckův vyzařovací zákon položit vztah mezi teplotou a energií (a potom mezi kinetickou energií a rychlostí elementární částice). Ale teplota jako samostatný fenomén neexistuje. S tlakem je to ještě jednodušší, tlak je síla na plochu, v ideálním plynu je to vlastně hybnost molekul předávaná na stěny tlakové láhve (povrch).

Přestože teplota a tlak neexistují, nečiní nám žádný problém s tím běžně pracovat.

Verlinde tvrdí, že gravitace je jen statistickým působením již existujících kvantových jevů.

Zatímco kvantová fyzika zdá se funguje a dává skvělé předpovědi experimentů, standardní model elementárních částic již 50 let předpovídá další částice a ty se opravdu nachází tam kde jsou předpovězené, tak s gravitací jsou pořád nějaké problémy. Jedním z nejzásadnějších problémů je spojení gravitace a dalších 3 sil (silná, slabá, elektromagnetická). Pokud by gravitace neexistovala, tak je hotovo.

Co se mi líbí

Tahle teorie těší mou redukcionistickou stránku osobnosti. Pokud je možné cokoliv odstranit se zachováním původní funkčnosti, mělo by to být odstraněno. Jestliže je možné gravitaci odstranit a její působení vysvětlit jinak, pryč s ní.

Co je možná podstatnější než ten filozofický psychoblábol v předchozím odstavci: jestliže se podařilo z kvantových zákonů a pomocí statistiky odvodit rovnice teorie gravitace (a to se podařilo), může to být obrovský skok kupředu na cestě při hledání teorie všeho. Je to další známka toho, že kvantovka a OTR mají někde hodně hluboko společného předka. A jestli tomu přispěla i tato šílená teorie (která sama o sobě neplatí, to už se ví), tak je to jen a jen dobře.

Příspěvek byl publikován v rubrice Fyzika, Názory. Můžete si uložit jeho odkaz mezi své oblíbené záložky.

7 komentářů u Alternativní teorie gravitace

  1. Michal Raška napsal:

    První teorie se mi líbí a tím co je pod OTR by mohla být M teorie. Gravitace prostřednictvím gravitonů budou pravděpodobně sílené mezi M membránami. To by vysvětlilo nejen problém se stanovením hmotnosti, ale taky nemožností je zachytit. Další problém, který to řeší je temná hmota a energie, které jsou taky virtuální v tom smyslu, že je sdílená. Proto si myslím, že ve skutečnosti pokus temnou hmotu a energii odhalit tuto možnost zároveň eliminuje (Schrödingerova kočka). Můžeme tak pozorovat jen jakýsi statisticky působící vliv. Ve stručnosti, pokud se v nějaké M membráně nakumuluje hmota, tak gravitony jí emitované ovlivňují i sousední membrány a hmota se začne kumulovat v i ostatních membránách. My ovšem vidíme jen tu hmotu, která je v našem časoprostoru. Gravitační vliv sousedních membrán navíc tu naši různě kroutí a natahuje a proto se nevytvoří mezi nimi jediný singulární bod.

    Druhá se mi nelíbí, včetně přirovnání. U „teploty“, přesněji energie částic je mediátorem el. mag. vlnění. U tlaku je to ještě horší, protože ten je pouze lokálním projevem hustoty částic. Chybí mediátor, který by to zprostředkoval okolí. Prostě u tlakové nádoby nepoznám, jestli je plná, nebo prázdná bez manometru a gravitace se projevuje i mimo hranici hmotného objektu.

    Jinak pěkný článek.

    • Heron napsal:

      Díky :-)

      S M teorií mám trochu problém, protože z ní se dá vypočítat prakticky všechno a neposkytuje žádný aparát k tomu to nějak omezit na reálné jevy. Tím je prakticky netestovatelná.

      Jasně, přirovnání vždycky pokulhává, nechtěl jsem ani tak srovnávat Verlindeho entropickou teorii k termodynamice, to fakt ne, jen jsem chtěl ukázat, jak může neexistující fenomén docela běžně fungovat a že na tom není nic zvláštního. Máš pravdu v tom, že v případě gravitace jsou hypotetické intermediální částice s nekonečným dosahem, zatímco v případě tlakové nádoby je ten dosah omezený (protože se jedná o hmotné zprostředkovatele).

      • Michal Raška napsal:

        To je fakt, ale na druhou stranu je to takový švýcarský nožík, kterým uděláš cokoliv a to možná jde. Ono popravdě naše znalosti nedokáží rozumně zhodnotit, kde končí realita a pokud se objeví něco, co z reality vybočuje a máme něco čím to popsat tak je to lepší stav, než překopávat do naší reality zasazené modely. Do budoucna to vidím tak, že omezení budou beztak dána tím, co najdeme. Dcera mě dnes dostala otázkou, co je mezi kvantovými tiky času…

        Jasně:) Přirovnání jsou ošemetná, ale máš pravdu, že gravitace je něco jako teplota -> vnitřní energie a mediátor el.mag. vlnění / hmota a mediátor gravitony. Ale to na podstatě gravitace vlastně nic nemění, jen se mění na označení skupiny vlastnosti podobně, jako u teploty.

        • Heron napsal:

          „Dcera mě dnes dostala otázkou, co je mezi kvantovými tiky času…“

          Těmito otázkami jsme trápili učitele fyziky na základní škole :-D

  2. Jindra napsal:

    Gravitace je vědou špatně a nedostatečně prozkoumaným druhem nukleárního záření či silového pole, které je orjentováno do centra nukleární reakce, obdobně jako u tzv. černé díry. Vše co gravitačnímu záření podléhá vytváří hmotné prostředí a vše co z tohoto hmotného prostředí pochází má tedy gravitační závislost a orjentaci. Protože gravitace má směrový účinek k bodu svého zdroje, nabízí se řešení, stejně jako u jiných typů záření, spočívající ve vytvoření stínícího štítu, kterým gravitační pole nepronikne a tělesa za tímto štítem se stanou nehmotnými tj. ve stavu beztíže, kdy v tomto stínu mohou energeticky nenáročně vystoupat až mimo gravitační zónu planety. Úkolem vědy je nikoliv hledání antihmoty, ale takového prostředí, kterým gravitace neproniká, což by mohla být vrstva o teplotě absolutní nuly, nebo něco podobného.

    • Heron napsal:

      Tenhle nápad má tu vadu (mimo jiné), že zcela ignoruje ekvivalenci zrychlení a gravitačního působení.

      Když Newton řešil svou teorii gravitace, zavedl:

      F=m*a (zákon setrvačnosti)

      a

      F=(Mm)/r^2 (přitažlivost mezi dvěma tělesy – konstanty vynechme)

      Dlouho se nevědělo, jestli hmotnost tělesa v prvním zákoně (tam je vlastně hmotnost jakási vlastnost, která tělesu brání ve zrychlení, když se to přepíše, je to jasnější: a = F/m – hmotnost brání síle uvést těleso do zrychleného pohybu – odtud pojem inerciální hmotnost (setrvačná hmotnost) je stejná, jako hmotnost ve druhém vztahu.

      Ve druhém vztahu je hmotnost vlastně něco jako gravitační náboj (podobně jako elektrostatický náboj v Coulombově zákonu, F = (Q1*Q2)/r^2 – podobnost vztahů není náhodná).

      Takže se dlouho měřilo a ve všech měřeních vycházelo, že inerciální hmotnost je zcela stejná s gravitační hmotností (gravitačním nábojem). A to je problém, který vedl až k principu ekvivalence a obecné teorii relativity. (Zkrátka ty hmotnosti jsou stejné, tedy i ty jevy jsou zaměnitelné (zrychlení je ekvivalentní gravitaci)).

      Takže, kdyby byla gravitace skutečně něco jako náboj, tak (pokud by existoval vhodný materiál – např. pomocí supravodiče lze odstínit magnetické pole), šlo by odstínit gravitační pole (gravitační náboj). Jenže to co neodstíníte je ten „odpor“ vůči zrychlení.

      Jinak ony se samozřejmě hledají i jiné cesty. Už Newton si uvědomoval, že je celkem problém s definicí síly a inerciálních soustav (na které je to celé založeno), Maxwell po zformulování elektrodynamiky snil o rozšíření i na gravitaci (a tím inspiroval Einsteina) a když Einstein zformuloval OTR tak si s tím různí lidé hráli a hledali sjednocení s Maxwellkama a potom s kvantovkou.

      Takže jde se na to z obou stran, hledá se kvantová teorie gravitace, hledá se způsob, jak se jednoho nebo druhého zcela zbavit a výsledek je stále v nedohlednu.

      Mezitím se jak standardní model částic, tak i OTR stále více a více potvrzují v dalších a dalších experimentech. Třeba nápad se spontánním narušením symetrie (Higgs) není až tak složitý, problém je, že je tak masivně zabudován do elektroslabé teorie (která funguje), že kdyby Higgs nebyl nalezen, tak by to neznamenalo jen škrtnutí jedné částice ze seznamu, ale totální rozvrat.

      Stejně tak např. gravitační vlny nejsou jen nějakou třešničkou, která by šla z OTR odpárat, ale jsou ukryty v samotné podstatě.

      Takže jak nalezení Higgsova bosonu, tak loňský objev gravitačních vln (a hromada předchozích objevů), potvrzují ty teorie v jejich nejniternějších základech.

      Takže jakýkoliv nápad musí všechny tyto jevy zahrnovat, musí je vysvětlovat pokud možno lépe, než stávající teorie a musí také přinést něco nového a ověřitelného.

      Takže tak. Místo psaní takových nápadů o jaderném záření a materiálu v absolutní nule vám fakt doporučuji si k tomu něco dohledat a zkusit si třeba dojít od Newtona až k STR. Ono to není tak složité, materiálů je k tomu dost a dost u toho člověk pochopí.

      • Jindra napsal:

        Člověk pocházející z opice to pochopí, ale nikam se tím nedostane. Ne Darwin, ale Mendel, Einsteinem to nekončí, ale začíná. Opusťte dogmata a věnujte se nápadům, je to nejlepší cesta do budoucnosti.

Komentáře nejsou povoleny.