A fizika kalandja

A fizika kalandja

Mi a kepleron

2023. április 21. - 38Rocky

A kepleron elv olyan kozmológiát alapoz meg, amelyben világossá válik a sötét energia eredete, és amelyben nincs szükség a sötét anyag hipotézisére. Ennek kidolgozását hosszú kutatómunka előzte meg, melynek eredménye hat fontos fizikai elv összekapcsolásában jelenik meg. A keperon nem a meglévő fizikai törvények kiegészítése valamilyen új elvvel, hanem a már meglévő és jól bizonyított fizikai elvek egyesítése, összefoglalása.

  1. ábra. Fizikai tudományterületek összekapcsolása a kepleron elvben

A kiinduló pont a részecskefizikából származik, mely szerint minden részecske rendelkezik spinnel, azaz perdülettel, de arra nincs elfogadott magyarázat, hogy ennek mi az eredete. A válasz megtalálásához forduljunk az általános relativitáselmélet einsteini alapelvéhez, amely a gravitáció okát a tér görbületében látja. De miért görbült a tér a tömeg körül? Ez továbblendíti a kérdést a speciális relativitáselmélet felé, amely mozgó rendszerekben a Lorentz-kontrakció szabálya szerint rövidebb térkoordinátákhoz vezet a haladás irányában, amíg arra merőlegesen nincs változás. Kiterjesztve ezt az elvet körmozgásokra, olyan geometriát kapunk, ahol a kör kerülete nem 2rπ lesz, hanem rövidebb, és a rövidülés mértékével jellemezhetjük a tér görbületét. Kérdezzünk tovább! Miért követi a testek mozgása a görbült teret? Mert ott találja meg a legrövidebb utat, ahol a görbület a legnagyobb, így kapcsolódik be az optika törvénye is. A legrövidebb út keresése nemcsak a fény útját, hanem valamennyi test mozgását meghatározó elv. De hogyan jöhet létre erőhatás a tér távoli pontjai között? Ezt magyarázza a kvantumtér elmélet alapvetése: a kölcsönhatás valamilyen közvetítő mechanizmuson keresztül megy végbe, ahol az egyik objektum kibocsát valamilyen részecskét, amely fénysebességgel terjedve éri el a másik objektumot, melynek átadja energiáját. Az elektrodinamika kvantumelméletében (QED) ez a részecske a foton. Ennek szellemében a gravitációnak is van közvetítője, ez a kepleron, amit úgy értelmezünk mint a tér spinnel és tömeggel nem rendelkező forgását. A forgás kerületi sebessége a Kepler törvényt követi – innen származik az elnevezés. Ez a forgás formálja meg a tér görbületi struktúráját. A kölcsönhatás pedig úgy alakul ki, hogy az egyik tömeggel rendelkező fizikai objektum – valamilyen elemi részecske, vagy azokból felépülő rendszer – kibocsátja a kepleronnak nevezett forgási állapotot, amely a fotonhoz hasonlóan fénysebességgel terjed a térben, ez pedig térgörbületet idéz elő a kölcsönhatásban lévő másik objektum helyén, ahol a jelenlevő tömeg potenciális energiához jut. A tér kepleronnak nevezett forgási állapota folytonos (nem kvantált) kölcsönhatást hoz létre, összhangban azzal, hogy a gravitációról szerzett információnk is folytonos jellegű.  Megjegyzés: az információ szerkezete határozza meg a szükséges matematikai struktúrát, nem pedig fordítva. Lásd, a gravitáció kvantumalapú térelméletének kidolgozására tett erőfeszítések immár százéves kudarcát!

  1. ábra. Fizikai elvek összekapcsolása a kepleron modellben
  2. ábra. A kepleron elvhez vezető kérdések

Létezik azonban a térforgásnak részecskegeneráló képessége is, amikor a kerületi sebesség megegyezik a fénysebességgel. Ebből a forgásból ered a részecskék töltése, tömege és a spin is. Ez utóbbi ad választ ad az induló kérdésre is: milyen fizikai forgás van a spin létrejötte mögött. A fénysebességű forgás ugyanis nullára zsugorítja a kör kerületét, vagyis extrém mértékű görbület keletkezik, amely épp akkora centripetális erőt hoz létre, amely ellentételezi a forgás által kiváltott centrifugális erőt. A kepleron kilépését a fizikai objektumból úgy értelmezhetjük, hogy a fénysebességű forgás parányi hányada – erősen lelassulva – átlép a részecske határán.

 Végül eljutunk a hatodik fizikai elvhez, melyet a kozmológia vet fel az univerzum gyorsulva tágulásaként. E szerint a térnek két alapvető mozgási állapota van: az egyik a forgás, mint a gravitáció forrása, a másik a tágulás. Azt az erőforrást, ami a tágulást létrehozza, nevezték el a kozmológiában sötét energiának. De ez honnan származik? A kérdésre mindmáig nincs válasz, viszont a kepleron elv erre is világos magyarázatot ad! A sugár irányú mozgás a sugár rövidülése miatt megfordítja a tér görbületének előjelét, és így a gravitációs vonzást taszítás váltja fel. De ez mekkora távolságban lép fel? Ott, ahol a távolsággal csökkenő Kepler sebességet utoléri a távolsággal növekvő tágulási sebesség. A Tejút tömegére támaszkodva azt kapjuk, hogy ez a távolság meghaladja a galaxisok teljes méretét, de kisebb a galaxisok közötti távolságnál! Ezért a galaxison belül a gravitációs vonzás az úr, de a galaktikák már taszítják egymást. Ennek a taszításnak van egy furcsa tulajdonsága: nem csökken a távolsággal, sőt amikor a tágulási sebesség közel kerül a fénysebességhez, relativisztikus erősödés jön létre. Emiatt a sok százmilliárd galaxis taszító kölcsönhatása mind-mind összeadódik szétfeszítve az egész univerzumot.

  1. ábra A gravitációs erő távolságfüggése a fényév logaritmusában. Baloldalon a Newton törvény szerinti vonzó erő, középen a gyenge, egyenletes taszítási erő, jobboldalon a taszítási erő relativisztikus megugrása 13,78 milliárd fényévhez közeledve

Így fejtjük meg a sötét energia titkát, ez nem más mint a galaktikák között fellépő antigravitációs taszítás, és ennek mértéke a kozmológiai számítások szerint nagyságrendileg haladja meg a látható anyag Mc2 energiáját. Ennek oka, hogy a taszítási energiát alapvetően az univerzum határán lévő és közel fénysebességgel távolodó galaxisok hozzák létre a relativisztikus tömegnövekedés által (lásd 4. ábra).

A galaktikák közötti taszítás hozza létre azt az erőt is, amit a jelenlegi kozmológia a hipotetikus sötét anyagnak tulajdonít. A hatalmas számú (több százmilliárd!) galaxis együttes hatása gigászi erővel nyomja össze a csillagászati objektumokat, vagyis nem kell kipótolni a gravitációs vonzóerőt sötét anyaggal, hogy magyarázzuk a spirál-galaxisok stabilitását, a nagy centrális tömegsűrűséget, vagy a felfokozott gravitációs lencsehatást. Így jutunk el olyan kozmológiához, amelyben láthatjuk az univerzum minden létező anyagát, amelyből megérthetjük, hogy honnan is származik az univerzum gyorsuló tágulását előidéző hatalmas energia! Ez már a világosság univerzuma lesz és nem a sötétségé, a sötét anyagé, a sötét energiáé.

A bejegyzés trackback címe:

https://afizikakalandja.blog.hu/api/trackback/id/tr9418107656

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

gregor man 2023.05.24. 13:01:43

„A gravitáció lenyűgöző világa” c. filmben keresik, hogy a Földön hol öregszik legkevésbé az ember.

Felmásznak egy hegyre aztán dél felé utaznak. Először arra jutnak, hogy mivel az egyenlítőnél a legkisebb a gravitáció, az idő ott telik a leggyorsabban. Készül is egy applikáció érkeznek az adatok a Föld különböző helyeiről, mikor ráébred a tudós, hogy óriásit hibázott. Kifelejtette a föld forgásából származó időlassulást!
Végül kiderül, hogy a Föld pont annyira dudorodok ki az egyenlítőnél, hogy a Föld teljes felületén tengerszinten azonosan telik az idő. Azaz a magasságból fakadó gravitációcsökkenés időgyorsítását pontosan ugyanolyan mértékben korrigálja a forgási sebességből fakadó időlassulás! Ez nyilván nem véletlen.
Elhangzik egy olyan mondat is, hogy az idő múlásának eltérő mértéke hozza létre a gravitációt, ami létrehozza a zuhanást! Az anyag olyan terület felé (zuhan) vándorol, ahol lassabban telik az idő, azaz lassabban öregszik.
Kicsit azt sugallják, mintha az idő határozná meg a gravitációt!

38Rocky 2023.06.27. 11:52:24

@gregor man: Ezzel a kérdéssel részletesen foglalkoztam „Ikerparadoxon: A látszat valósága” c. bejegyzésben. Itt csak röviden: a gravitációs tér okozta idő dilatációt kiegyenlítheti a kinetikus energia változása miatti hatás. De a pontos kompenzáció csak egy adott magasságnál következik be. Félre magyarázás, hogy az idő múlásának mértéke határozza meg a gravitációt. Valójában a négydimenziós téridő görbülete játszik szerepet a gravitációban, amelyet a négydimenziós metrikus tenzor ír le, amiben 10 független pataméter van, melyek közül négy kapcsolódik az időhöz. Az idő múlásának sebessége tehát szerepet játszik a gravitációban, de nem kizárólagosan.
süti beállítások módosítása