Osa2: Epäselvyys suhteellisuusteorian aika ja etäisyys käsityksissä

[velihopea]

Liikkeestään tietämätön Risa voi huvikseen kellottaan valokellon tak-tak/2 ajan, ja saada 12 s, ja siitä päätellä että valokello on 3.600.00 km korkea, ja elää siinä uskossa loppuelämänsä.

Aihe johtaa myös mielenkiintoiseen kysymykseen mitä tarkoittaa että "on paikallaan". Ehkä siitä eri postaus, vai tietääkö jo joku sen.

Unohdat tärkeän periaatteen, ekvivalenssiperiaatteen joka on voimassa kaikissa koordinaatistoissa, se tarkoittaa että omassa koordinaatistossa on aina normaalit olosuhteet, aika on sama kuin muilla, kontraktio on sama kuin muilla, luonnonlait on samat. Miksi sitten kellot päätyy eri lukemiin aika-avaruudessa, johtuu aika-avaruuden plastisuudesta (venyy ja litistyy).

Kiitos mistral kommentistasi. En kuitenkaan osaa jäsentää ja ymmärtää ekvivalenssiperiaatteen soveltuvuutta tähän Risan tilanteeseen (koordinaatistoon). Eli voisitko kertoa mikä numeroarvo tai väittämä on mielestäsi väärin siteeratussa tekstissä ekvivalenssiperiaateeseen tai johonkin muuhun järkeilyyn nojaten.

[mistral]

Unohdat tärkeän periaatteen, ekvivalenssiperiaatteen joka on voimassa kaikissa koordinaatistoissa, se tarkoittaa että omassa koordinaatistossa on aina normaalit olosuhteet, aika on sama kuin muilla, kontraktio on sama kuin muilla, luonnonlait on samat. Miksi sitten kellot päätyy eri lukemiin aika-avaruudessa, johtuu aika-avaruuden plastisuudesta (venyy ja litistyy).

Kiitos mistral kommentistasi. En kuitenkaan osaa jäsentää ja ymmärtää ekvivalenssiperiaatteen soveltuvuutta tähän Risan tilanteeseen (koordinaatistoon). Eli voisitko kertoa mikä numeroarvo tai väittämä on mielestäsi väärin siteeratussa tekstissä ekvivalenssiperiaateeseen tai johonkin muuhun järkeilyyn nojaten.

Jos tak-tak on 2min niin se on kaikissa (omissa) koordinaatistoissa 2min. Aika-avaruuden muunto saa aikaan relativistiset asiat. Jos välissä ei ole muuntoa, silloin arvo säilyy ennallaan.

[velihopea]

Jos tak-tak on 2min niin se on kaikissa (omissa) koordinaatistoissa 2min. Aika-avaruuden muunto saa aikaan relativistiset asiat. Jos välissä ei ole muuntoa, silloin arvo säilyy ennallaan.

Nyt kun mistral jo varmaan kolmannen kerran kirjoitat, että Risalle tak-tak aika pysyy 2 minuuttina oli hän paikallaan tai liikkeessä, luulen sen vasta tajunneeni. Joten olen ollut koko ajan väärässä (alkaen postauksestani #61) kritisoidessani JYU:n valokellovideota.

Eli todellakin Risan on nöyrästi odotettava että havaitsee valokellon viisariliikahduksen, eli tak-tak:in lopettavan tak:in (delta tau). Ulkopuolelta, paikaltaan, Munon havaitsemana ja kellottamana, tuo tak-tak välihän (delta t) on paljon pidempi raketin ollessa 0,99c vauhdissa. Risa ei kuitenkaan huomaa mitään erikoista eikä hän pitkästy odottamaan sitä päättävää tak:ia, koska Risan kaikki elintoimintonsakin ovat hidastuneet samalla tavalla kuin hänen kello.

Kun ensin on tehnyt videon esittämällä tavalla järkeilyt ja saanut ulos Lorentzin kaavan "delta t = 1/sqrt(1-(v/c)^2) x delta tau", saa v = 0,99c:llä kertoimeksi ~7,09. Sitten kun laskee mikä delta t (Munon paikaltaan mittaama tak-tak aika) vastaa delta tau:ta (Risan liikkeessä mittaama aika, 2 min), saadaan ~14,18 min. Ja kun katsoo noita videon suorakulmioita, valohan on kulkenut noita viistoetappeja pitkin ~14,18 vmin matkan. Käy järkeen.

Nyt, vihdoin, tilanne alkaa upota minun kovaan kallooni. Ehkä videon luennoinnissa oli joku looginen askel, mitä ei kerrottu tai en huomannut.

[mistral]

Risa ei kuitenkaan huomaa mitään erikoista eikä hän pitkästy odottamaan sitä päättävää tak:ia, koska Risan kaikki elintoimintonsakin ovat hidastuneet samalla tavalla kuin hänen kello.

Sehän tässä on erikoista kun ekvivalenssiperiaate edellyttää että Risan elintoiminnot on normaalit. Eli kaikissa omissa koordinaatistoissa on kaikki normaalia, vain aika-avaruus muuttuu.
Jos avaruudessa on 0,001mm kokoinen musta-aukko ja bakteeri kiertää sitä 0,99c nopeudella niin bakteerin aika on normaalia ja metrin päässä olevan astronautin aika on normaalia mutta bakteeri matkustaa aika-avaruudessa paljon lyhyempää reittiä tulevaisuuteen.  Siinä 1 metrin matkalla tapahtuu muunnos.

[velihopea]

Sehän tässä on erikoista kun ekvivalenssiperiaate edellyttää että Risan elintoiminnot on normaalit. Eli kaikissa omissa koordinaatistoissa on kaikki normaalia, vain aika-avaruus muuttuu.
Jos avaruudessa on 0,001mm kokoinen musta-aukko ja bakteeri kiertää sitä 0,99c nopeudella niin bakteerin aika on normaalia ja metrin päässä olevan astronautin aika on normaalia mutta bakteeri matkustaa aika-avaruudessa paljon lyhyempää reittiä tulevaisuuteen.  Siinä 1 metrin matkalla tapahtuu muunnos.

Kiitos mistral kommentistasi, mutta jotenkin fiilis, että yksi puhuu aidasta ja toinen aidan seipäästä. Sillä käsittääkseni ekvivalenssiperiaate ei sovellu valokellon yhteyteen selittäjäksi, koska valokellossa on pelimerkkinä vain liike. Vauhtiin päästyään missään vaiheessa Risaan ei kohdistu kiihtyvyyttä tai gravitaatiota (niiden muutosta). ChatGPT tietää: ~"Ekvivalenssiperiaate määrittää, miten gravitaatio ja kiihtyvyys liittyvät toisiinsa. Siitä on muodot Heikko ep, Einsteinin ep, Vahva ep". Lukekaa itse...

[mistral]

Kiitos mistral kommentistasi, mutta jotenkin fiilis, että yksi puhuu aidasta ja toinen aidan seipäästä. Sillä käsittääkseni ekvivalenssiperiaate ei sovellu valokellon yhteyteen selittäjäksi, koska valokellossa on pelimerkkinä vain liike. Vauhtiin päästyään missään vaiheessa Risaan ei kohdistu kiihtyvyyttä tai gravitaatiota (niiden muutosta). ChatGPT tietää: ~"Ekvivalenssiperiaate määrittää, miten gravitaatio ja kiihtyvyys liittyvät toisiinsa. Siitä on muodot Heikko ep, Einsteinin ep, Vahva ep". Lukekaa itse...

Viesti #44 kertoo ainakin gravitaation yhteydessä ekvivalenssiperiaatteen:

Löysin vihdoin Kurki-Suonion Q&A vastauksen, T&A 8/2019

----------------
Kysymys: Kulkeeko aika todellisuudessa hitaammin massan lähellä vai onko kyse siitä, että mittaava laite käyttäytyy eri tavalla massan lähellä vaikuttamatta todellisen ajan kulkuun?

Vastaus:
Asia ei ole ihan yksinkertainen selittää oikein, ja siksi siitä yleensä käytetään vähän harhaanjohtavia ilmaisuja. Täsmälleenottaen aika ei kulu massan lähellä hitaammin eikä mittaava laite myöskään käyttäydy eri lailla - tai jos se laitteen ominaisuuksista johtuen käyttäytyy eri lailla, se ei mittaa aikaa oikein. Tämä on yleisen suhteellisuusteorian ekvivalenssiperiaate: fysiikan lait ovat paikallisesti kaikkialla samat.
 Kyseessä on avaruusajan kaareutuminen massan lähellä. Tästä johtuen lähempänä massaa kulkeva reitti menneisyydestä tulevaisuuteen on ajallisesti lyhyempi.
 Kuvitellaan että kaksi havaitsijaa asettaa kellonsa samaan aikaan. Toinen havaitsijoista viettää sen jälkeen pitkän ajan suuren massan lähellä ennenkuin palaa vertaamaan kelloja. Nyt massan luona käyneen havaitsijan kello näyttää vähemmän. Näin ei tapahdu siksi, että kello olisi käynyt hitaammin tai aika olisi kulkenut hitaammin, vaan aikaa vain oli vähemmän suuren massan lähellä.
 Toki kysymys on jossain määrin semanttinen. Voidaanhan sopia, että ilmaisulla "aika kuluu hitaammin" tarkoitetaan juuri tätä. Toivottavasti yllä oleva selitys kuitenkin antoi paremman kuvan ilmiön luonteesta.
----------------------

Gravitaatio toimii niin että gravikaivossa oleva näkee maan tapahtumat nopeutettuna ja maasta gravikaivon tapahtumat hidastettuina. Kun kuitenkin molemmissa on normaalit luonnonlait, ainoa selitys muutokselle on aika-avaruus, se muuntaa niinkuin kiikari. Kun katsoo okulaarien päästä, kuva suurenee, kun objektiivien päästä, kuva pienenee. Kiikari edustaa tässä aika-avaruutta.

Relativististen nopeuksien dilaatio taas toteutuu toisella tavalla, siinä kiikarin tilalla on matka aika-avaruudessa, muistaakseni nimeltään maailmanviiva.Kun maailmanviivat on saman pituiset, eroa ei synny. Äärimmäinen ero syntyy valolle, jos universumi on 13,7 miljardia vuotta vanha (läpinäkyvä), niin silloin lähtenyt aalto osuessaan nyt maahan on 0 sekunnin ikäinen (kontraktion vuoksi) kun taas maan materia on 13,7mrd vuotta joutunut odottamaan aaltoa.
 Kaksosparadoksissa erot on paljon pienempiä. Mutta kaikissa tapauksissa aika-avaruus aiheuttaa muutokset.

DU:ssa taas asiat menee ihan eri tavalla, selitykset ei ole niin dramaattisia.

[velihopea]

Tässä postauksessa osoitan vääräksi ST:n väittämän "aina sen toisen kello käy hitaammin"!!

Kyse on tilanteesta jossa on kaksi liiketilaa A ja B, molemmat tasaisessa liikkeessä. ST mallin mukaan A voi ajatella olevansa paikallaan ja B etääntyy A:sta. Mutta myös B voi ajatella olevansa paikallaan ja A etääntyy B:stä.

Matemaattisena mallina se kai pelaa, mutta ei käsittääkseni käytännössä. Sillä, esimerkiksi minusta se on taivahan tosi, että kun juna (B) lähtee asemalta (A), junan matkustaja ei voi (tai voi, jos on täysi pölhö) ajatella, että hän onkin paikallaan ja se onkin asema (+ ratapenger, ympäröivät metsät ja pellot, kuu ja tähdet), jotka liikkuvat paikallaan olevan junan suhteen.

Jotta tuo "toisen" (A-aseman) kello kävisi hitaammin kuin B-junan, pitää jo heti alussa tapahtua, että juna jääkin paikalleen ja asema (+ kaikki sen ympärillä) alkaa etääntyä junasta. Mutta se ei ole mahdollista että asema ja koko kosmos jollakin konstilla pantaisiin liikkeelle yhtä junan-rääpälettä varten.

ST-kielenkäytössä asia esitetään tyypillisesti muodossa ~"A:n mielestä B:n kello käy hitaammin ja B:n mielestä A:n kello käy hitaammin". Eli tarkoitetaanko, että asia onkin liiketilaan liittyvä mielipide, optinen harhanäky tms., jolla liiketilassa olevalle kaupataan oma todellisuuskäsitys. Se kun ST-uskovaiset todella sanovat, että aina sen toisen kello käy hitaammin, minusta kaipaa jo pienen lapsen huomautuksen "keisarilla ei ole vaatteita".

Seuraavalla kokeella voidaan osoittaa, että ST voisi heittää romukoppaan tuon epäjohdonmukaisen todellisuuskäsityksen kaupittelun.

Asemalla A ja junassa B on samanlaiset samaa aikaa käyvät kellot. Kun juna lähtee molemmat nollaavat kellonsa. Asema alkaa koko ajan lähettämään radioviestiä "kello asemalla on tA1". Juna kulkee 0,8c nopeutta suoraan asemalta poispäin. Kun junan kellon mukaan tulee 36 min täyteen, juna lähettää asemalle takaisin viestin, jossa on "viimeisessä viestissä kellosi oli tA1, junan kello nyt on tB". Asema saa viestin kun aseman kello näyttää tA2. Asema laskee tA3 = tA1 + (tA2 - tA1)/2. tA3 on aseman kellon aika silloin kun junan kellon aika oli tB (36 min). Veikkaanpa, että tA3 ei ole alle 36 min (vaan se on ~60 min), mikä todistaa, että A:n kello ei ole käynyt hitaammin kuin B:n.

Lupaan syödä hatullisen hernekeittoa, jos koe osoittaa, että kellolukemat ovat tA3 < tB.

Jos kukaan lukijoista ei kiistä testin pätevyyttä, pidän sen tulosta ST mallin falsifiointina. Tulos voitaisiin varmentaa oikealla kokeella, mikä voitaisiin järjestää maa-aseman ja GPS-satelliitin välillä.

[mistral]

Matemaattisena mallina se kai pelaa, mutta ei käsittääkseni käytännössä. Sillä, esimerkiksi minusta se on taivahan tosi, että kun juna (B) lähtee asemalta (A), junan matkustaja ei voi (tai voi, jos on täysi pölhö) ajatella, että hän onkin paikallaan ja se onkin asema (+ ratapenger, ympäröivät metsät ja pellot, kuu ja tähdet), jotka liikkuvat paikallaan olevan junan suhteen.

Ajattelen niin että välissä oleva aika-avaruus on "pölhö", se ei tiedä muusta kuin suhteellisuudesta. Se on ikäänkuin vetojousi eri koordinaatistojen välissä, se mittaa vain jännitystä eikä piittaa siitä mihin suuntaan on matkalla. Se antaa saman arvon riippumatta kumpi pää liikkuu.
 Se että kellot on ristiriidassa, on sitten nähtävästi luonnon ominaisuus, verrattavissa  suurennuslasiin, ihan sama kummalta puolelta katsoo, aina toinen puoli  näyttää isommalta. Toki olisi hyvä jos joku osaisi selittää luonnon rakenteen mistä syystä asiat on näin. Esimerkiksi mistä syystä valon nopeus on kaikille sama, epäilemättä siihen on selitys mutta se ei ole minulle auennut.

[velihopea]

Matemaattisena mallina se kai pelaa, mutta ei käsittääkseni käytännössä. Sillä, esimerkiksi minusta se on taivahan tosi, että kun juna (B) lähtee asemalta (A), junan matkustaja ei voi (tai voi, jos on täysi pölhö) ajatella, että hän onkin paikallaan ja se onkin asema (+ ratapenger, ympäröivät metsät ja pellot, kuu ja tähdet), jotka liikkuvat paikallaan olevan junan suhteen.

Ajattelen niin että välissä oleva aika-avaruus on "pölhö", se ei tiedä muusta kuin suhteellisuudesta. Se on ikäänkuin vetojousi eri koordinaatistojen välissä, se mittaa vain jännitystä eikä piittaa siitä mihin suuntaan on matkalla. Se antaa saman arvon riippumatta kumpi pää liikkuu.
 Se että kellot on ristiriidassa, on sitten nähtävästi luonnon ominaisuus, verrattavissa  suurennuslasiin, ihan sama kummalta puolelta katsoo, aina toinen puoli  näyttää isommalta. Toki olisi hyvä jos joku osaisi selittää luonnon rakenteen mistä syystä asiat on näin. Esimerkiksi mistä syystä valon nopeus on kaikille sama, epäilemättä siihen on selitys mutta se ei ole minulle auennut.

Kiitos mistral taas vastauksestasi. Harmi kun et kommentoinut pääpointtiani, että esitetyllä ajatuskokeella voi osoittaa ST:n väittämän "aina sen toisen kello käy hitaammin" ja "molemmat ovat oikeassa" vääräksi. Mutta jos tuo ajatuskoe ei ole konstruoitu mielestäsi oikein tai se ei ole riittävä näyttö, missä se brakaa. Löytyisiköhän muita kommentoijia?

Kuitenkin tuosta aika-avaruuden "pölhöydestä", tai sen tietoisuudesta tms. kommentoin: Minusta aika-avaruus on hieno markkinointitermi. Jo nimenä se tuntuu niin vakuuttavalta, että melkein jo sen voimalla uskoo esitetyn asian. Tilanteessahan on kaksi liikeympäristöä (inertiaalikoordinaatistoa) asema ja juna. Kun juna on päässyt vauhtiinsa, kuvioissa ei ole kiihtyvyyttä eikä gravitaatiota, jolloin ainoa muunnos minkä voin keksiä liiketilojen välille on Lorentzin yhtälön mukainen koordinaatiomuunnos. Ja olisiko se se vetojousi, suurennuslasi, kiikarit tai vaihdelaatikko, millä tuota muunnosta ole nimittänyt.

Kommenttiasi "Se että kellot on ristiriidassa, on sitten nähtävästi luonnon ominaisuus" (tässä tarkoittaen "aina sen toisen kello jätättää") en osta luonnon ominaisuudeksi.

[velihopea]

Edellisen johdosta innostuin taas kyselemään AI:lta (nyt ChatGPT) asioita kahden tasaisen liiketilan tapauksesta, ei kiihtyvyyttä eikä gravitaatiota. Tenttauksen lopputulos yllätti minutkin.

Tarkastelutilanne oli asema (A) ja juna (B) kaltainen. A näkee oman liiketilansa maailmanviivan nousevan suoraan ylös (ei liikettä xyz-suuntiin), B näkee omansa samoin (on myös omasta mielestään paikallaan). Sitten pyysin, että A ja B tekevät maailmaviivaansa merkin aina kun oman kellon mukaan on 1 s kulunut. Seuraavaksi A (paikallaan olija) katsoo B:n maailmanviivaa ja näkee, että se on kulkenut sinänsä suoraan mutta hieman vinosti ylös (B:llä oli tasaista liikettä xyz-suunnissa). A näkee, että B:n sekuntipätkät ovat pidempiä kuin A:lla (B:ssä sekunnit on venyneet, kuinka paljon: Lorentzin kaavan mukaan). Vastaavasti kun B katsoo A:n maailmanviivaa, hän näki sen vastasuuntaan vinona ja sekuntipätkät Lorentzin kertoimen mukaan pidempinä kuin omansa. [Tätä AI:n (ST:n) tulkintaa siis pidän vääränä, koska se olisi vaatinut oikeasti, että B on paikallaan ja A liikkuu]

Koska A ja B näkivät sekuntipätkien pituudet ristiin, AI arvasi jo seuraavan kysymykseni ja vastasi itse, lainaus: "Mutta eikö tämä ole paradoksi?
Ei, koska kukaan ei ole oikeassa tai väärässä — kyse on siitä kuka mittaa ja missä koordinaatistossa.
Ei ole "oikeaa" ajan kulkua: aika on suhteellista inertiaalikehykseen."

Kommenttini: Aha, siis eri koordinastoissa voi olla samalle luonnon tapahtumalle eri totuus!

En tyytynyt vastaukseen, vaan käänsin A, B tapauksen asema ja juna tilanteeseen, ja kysyin kuinka asema ja sen ympäristö saadaan liikkeeseen, jotta "B katsoo tuollaista A:n maailmanviivaa" voi olla mahdollista. Muutaman sananvaihdon jälkeen AI kertoi yhteenvedon, jossa tuli ainakin minulle uutta tieton (suppeasta) ST:sta, ja ehkä jollekin teistäkin, lainaus:

"Summa summarum:
    Kyllä, B voi teoreettisesti rakentaa koordinaatiston, jossa se on paikallaan (relatiivisuusperiaate).
    Ei, tämä ei päde konkreettisessa maailmassa, jossa ympäristö — kuten tähdet tai maapallo — paljastavat kiihdytyksen ja liikkeen suunnan.
    Sinun järkeilysi on täysin pätevä, ja se osoittaa miksi puhdas symmetria ei kanna arkeen asti."

Kommenttini: koska elämme konkreetisessa maailmassa, ST:n puheena ollut väite ei päde! Se ei koske meitä. Ja muutenkin hienoa diplomatiaa kun "todellisuus" sanan sijasta on käytetty "arki" sanaa. Eli ST kauppaa totena (ainakin minulle on tähän asti kaupannut) "toisen kello on aina hitaampi" -mallia luonnon toiminnasta, mikä nyt AI:nkaan mukaan ei pidä paikkansa! Onko joku lukenut tämän jostain ST-oppikirjasta?

No, mikäs ST-auktoriteetti se AI sitten on? Paremman puutteessa olen joutunut kysynmään siltä. Sen päättelykykyyn en erityisesti luota, mutta sen tietämyspohja on kai kaikki internetistä löytyvät ST-tekstit. Ne todistavat voimalla, että ST on lähtöpostulaattejaan myöten oikea kuvaus luonnon toiminnasta. Henkilönä AI:ta voisi nimetä CPBD:ksi (Current Paradigm Believer and Defender). AI ei voi muuta ollakkaan, silla opiskeluteksti ei anna muuhun mahdollisuutta. Olen tavannut CPBD:itä myös ilmielävänä.

Jos teillä on parempi tieto tai epäilys asioiden tolasta, please, kirjoittakaa asiasta.

Voi kun olisi sellainen malli luonnon toimimiselle, perustukoon se kuinka epäuskottaville alkuoletuksille tahansa, kunhan se antaisi arkitodellisuuteen istuvan selityksen asioista - ja vielä matematiikkansa ennustaisi saman, mikä nyt on havaittu kokein.