Eistein Relativitás elméletének cáfolása. Ötletek?

Mindenképpen tapasztalati alapon indulnák el, hiszen az egyenletek bonyolultak és nem közérthetőek.

Holnap meg is csinálom a sorsdöntő kísérletet: Lemegyek a boltba, ha elállítódik a karórám akkor Einstein nyert.

Kevesen tudják, de Einstein relativitás elmélete a legalaposabban alátámasztott elmélet a fizikán belül. A részecskegyorsítókban a relativisztikus sebességgel haladó részecskék viselkedése másodpercenként milliárdszor bizonyítja az elmélet jóslatainak megbízhatóságát.

Szóval vállalkozásod minden bizonnyal kudarcra van ítélve.

Egy kicsit nézzünk a kérdés mélyére, kicsit tudományfilozófiai szempontból.

Az első kérdés az, hogy mit tekintünk cáfolatnak. Einstein relativitáselmélete cáfolta Newton törvényeit? Ha innen nézem, akkor igen, hiszen kimutatta, hogy bizonyos fizikai jelenségeket jóval összetettebb törvény írja le, mint ami Newton törvényeiből adódik. Másik oldalról viszont nem cáfolta, hiszen kis sebességek esetén a speciális relativitáselméletből következő képletekkel számolva adott hibahatáron belül megkapjuk Newton törvényeit. Azok a megfigyelések, amelyeket Newton törvényeivel értelmeztük továbbra is érvényesek lesznek adott hibahatáron belül. Mondhatjuk úgy, hogy a speciális relativitáselmélet képletei kellően kis sebességek esetén egyszerűsíthetők elhanyagolható mennyiségekkel úgy, hogy belőlük a newtoni törvények jöjjenek ki. Pl. a hosszkontrakció képlete a következő:

L = L₀ * √( 1 - v²/c²)

Ha v kellően kicsi, mondjuk három nagyságrenddel kisebb, mint c, azaz v=0,001 * c, akkor a v²/c² kétszer akkora nagyságrenddel lesz különböző 0-tól:

v² / c² = (0,001 * c)² / c² = 0,000001 c²/c² = 0,000001

Innen a következő adódik:

L = L₀ * √0,999999 = L₀ * 0,9999995 ≈ L₀

Ha v nem az ezred, hanem milliomodrésze c-nek (v< 300 m/s, azaz v<1080 km/h), akkor a hosszkontrakció aztán végképpen elhanyagolható:

L = L₀ * 0,9999999999995

Ez az oka, hogy nagyon sokáig nem tapasztaltuk a relativisztikus hatást, hiszen 1000 km/h óriási sebesség a hétköznapi gyakorlatban, viszont még itt is jóval a mérési, számítási pontosságon belül marad az eltérés L és L₀ között.

Tehát ebben az értelemben nem tette érvénytelenné a specrel. a newtoni törvényeket, csak egy adott sebességtartományra adott pontosságon belülre korlátozta az érvényességét.

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

Ebből következően egyszer ha lesz egy elmélet, ami jóval másabb összefüggéseket ír le a különböző fizikai jelenségekből, annak magában kell foglalnia pl. a specrel. összefüggéseit is megfelelő pontosságon és megfelelő használati kör mellett. Ilyen módon a relativitáselméletet leváltó esetleges elmélet nem fogja cáfolni a relativitáselméletet, pusztán pontosítani fogja azt.

Tehát cáfolat nem lehetséges, csak a relativitáselmélet összefüggéseinek bizonyos esetekre vonatkozó érvényességének korlátozása lehetséges. Ezzel viszont már elkéstél, ugyanis tudjuk, hogy pl. a speciális relativitáselmélet nem érvényes minden esetben. Einstein képletei ellentmondásba kerülnek bizonyos esetekben a részecskefizika összefüggéseivel, tudjuk, hogy ha pl. nagyon kis méretek, de nagyon nagy tömegek esetén – pl. fekete lyukak, ősrobbanás – kell egy új elmélet, ami leírja a világunkat. Folynak is ilyen irányba elméleti kutatások. (Főleg elméleti kutatások, hiszen nem tudunk gyakorlatban megvizsgálni egy fekete lyukat vagy az ősrobbanást, maximum következtetéseket tudunk levonni más megfigyelésekből.)

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

A másik, ami szöget ütött a fejemben – visszakanyarodva az alapkérdéshez –, hogy ugye eleve két relativitáselmélet van, a speciális és általános relativitáselmélet, amelyekből az elméleten belül sok-sok összefüggés állapítható meg, amit magában foglalnak ezek az elméletek. Pontosan melyik részét akarod „cáfolni”? Mert pl. egy összefüggés már ilyen módon cáfolva lett, ráadásul duplán is.

Ugye Einstein megalkotta a gravitációt leíró általános képletet. A matematikai leírás lehetővé tette egy konstanssal történő kiegészítését az elméletnek, ez volt a kozmológiai állandó, a lambda. Az eredeti képletek egy dinamikusan változó világegyetemet adtak volna meg. Az akkoriban elfogadott világkép egy stacionárius, Giordano Bruno által leírt univerzumot feltételezett, ahol a világegyetem egyenletesen van kitöltve csillagokkal, amelyek ugyan változnak, mozognak, de összességében az egész jellege állandó. Einstein azért vette fel ezt a kozmológiai állandót, hogy ezáltal a képletével leírt világ megfeleljen ennek a stacionárius világképnek. Aztán jött Edwin Hubble, aki a csillagok fényének vöröseltolódásából arra következtetett, hogy a világegyetem tágul. Einstein belátta ennek a felfedezésnek a jelentőségét, elfogadta azt, és kivette a kozmológiai állandót az egyenletből, illetve úgy nyilatkozott, hogy annak felvétele az egyenletbe élete legnagyobb hibája volt.

Csakhogy időközben kiderült, hogy a világegyetem nem pusztán tágul, hanem gyorsulva tágul. Egy ilyen világkép a kozmológiai állandó nélküli egyenletekből nem jön ki, de a kozmológiai állandóval bővített egyenleteknek van olyan matematikai megoldása, amiben a világegyetem egy adott időpillanatában a tágulás gyorsuló mértékű. Szépen tehát visszatették Einstein egyenleteibe a kozmológiai állandót.

Einstein tehát két alkalommal is tévedett:

1. Elsőként akkor, mikor egy kísérletileg nem ellenőrzött feltételezésből kiindulva számolta ki a kozmológiai állandót.

2. Mikor kiderült, hogy a feltételezése nem felel meg a valóságnak, akkor nem azt a következtetést vonta le, hogy a kozmológiai állandó nem akkora, mint amit kiszámolt, hanem azt, hogy az értéke nulla, azaz kivehető az egyenletből.

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

Einstein tehát tévedett. De meg kell érteni ennek a tévedésnek a jelentőségét. Alapvetően egy részletkérdésben tévedett egy matematikai nyelven leírt formulában. Persze ez az aprónak tűnő matematikai kérdés az egész világegyetem működése, sorsa, története szempontjából nagyon lényegessé válik. Illetve Einsteinek nem ez volt az egyetlen tévedése. Sokat idézett mondása ugye, hogy „Isten nem vet kockát”, ami a kvantummechanika elfogadhatatlanságára világít rá. (Nota bene ennek a kvantummechanikának a létrejöttében Einsteinnek óriási szerepe volt, amiért végül is Nobel-díjat kapott.) Vitázott is Bohrral, anno az ő korukban nem is volt kísérleti mód arra, hogy vitájukat eldöntsék. Később kiderült, hogy Bohr meglátásai voltak a helyesek, Einstein szemlélete a kvantummechanikát tekintve nem elvetendők. (A tudományos eredményei viszont nem!)

Einstein is tévedett tehát. De mit sem von le ez az érdemeiből. Einstein bár korai éveiben pozitivista szemléletet vallott, később szinte teljes mértékben szembement ezzel az általános szemlélettel. (Itt arról van szó tudományos szempontból, hogy egyszerűen a fizika feladata annyi, hogy leírja a világot, legyen az akármilyen. Ha így tesz, egyre többet fog megtudni a világról és kész.) Pl. anno ugye megmérték a tehetetlen tömeg és a súlyos tömeg közötti összefüggést. Mindenki tudta, hogy ez a két tömeg egyenlő. De hogy miért, arra nem volt igazán tudományosan értékelhető válasz. Hát szépen a pozitivista szemlélet szerint mit csináltak? Megmérték még pontosabban, nagyon sokféle anyag esetén. Kiderült, hogy a tehetetlen és súlyos tömeg 6 nagyságrenden belül azonos bármilyen anyag esetén. A pozitivista szemlélet szépen el is fogadta ezt.

Nem úgy Einstein, aki szinte már idealista szemléletet vallott, holott maga ezt soha nem ismerte be, sőt valószínű tiltakozott volna egy ilyen jellemzésre. Ő meg akarta érteni az okokat a jelenségek mögött, választ keresett a két tömeg közötti viszony mibenlétére, okára, kereste azt a fizikai elvet, ami miatt a kettő azonosnak adódik.

Az eredmény ismert. Einstein szigorúan ténynek tekinthető adatokból kiindulva, kicsit figyelmen kívül hagyva az addigi klasszikus fizika összefüggéseit olyan összefüggéseket tárt fel, ami messze túlmutat korának fizikai eredményein. A zsenialitása abban rejlett, hogy képes volt eltérő perspektívából nézve meglátni az összefüggéseket, amiben nem gátolták a kor elfogadott fizikai világképéből származó kétségek. Megalkotta azt a relativitáselméletet, ami teljesen eltérő képet festett a világra, de közben úgy, hogy az addigi klasszikus fizika megfigyeléseit is jól írta le. Ez óriási mentális teljesítmény.

Aztán ugye a specrel. megalkotása és a kvantummechanikában elért eredményei után nyugodtan hátradőlhetett volna, vagy beszállhatott volna abba, amit kora tudósainak legtöbbje elkezdett csinálni, nevezetesen a klasszikus fizika eredményeit átírni relativisztikus alapon. Ő is elkezdhette volna mondjuk megalkotni a relativisztikus mechanika, relativisztikus termodinamika és hasonlók kidolgozását, elismeréseket is vívott volna ki vele, ha pusztán ennyit tett volna le az asztalra, akkor is a XX. század, vagy akár a fizikatörténet legnagyobb zsenijeként emlékeznénk rá.

Ehelyett elkezdett foglalkozni az ekvivalenciaelvvel. Miért azonos a tehetetlen tömeg a súlyos tömeggel? Hát kit érdekel? Megmértük, azonos, nyugodtan számolhatunk a kettő azonosságával. Ki a fenét érdekel, hogy miért azonos? Érezzük, hogy azonosnak kell lennie, megmértük, hogy azonos, akkor mi a fenének kellene foglalkozni a témával? Einsteint érdekelte, persze azért is, mert a specrel. nem adott teljes képet, pl. nem igazán foglalkozott a gyorsuló mozgásokkal. Persze voltak erre addig is matematikai módszerek, hogy a gyorsuló mozgást végző testek esetén hogyan kell számolni, de azért ez elég távol áll attól, ameddig az általános relativitáselmélet elment.

Az eredmény megint csak ismert, megszületett egy évtizednyi munka után az általános relativitáselmélet, ami megint csak – a speciális relativitáselmélethez képest is – gyökeresen átalakította a világról alkotott képünket.

Sokan akarják Einstein érdemeit kisebbíteni, mondván, hogy tévedett többször is, mondván, hogy egy csomó olyan eredményt használt fel, ami másoktól származik. A tévedés egy dolog, senki nem várja el egyetlen embertől sem, hogy tévedhetetlen legyen. Meg kell nézni, hogy a tévedéseinek száma, jelentősége hogyan viszonyul az eredményei számához, jelentőségeihez. Ehhez képest a tévedések elhanyagolhatók. Persze, hogy felhasználta mások eredményeit is, hiszen így működik a tudomány, de gyakorlatilag minden. Egyetlen tudós, feltaláló, filozófus sem volt még a föld kerekén, aki nem az elődei és kortárasi eredményeire építette volna fel a saját munkásságát. A kérdés itt az, hogy mennyit tett hozzá ezekhez az eredményekhez, és azt kell látni, hogy rengeteget.

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

Röviden: Azt kell látni, hogy a relativitáselmélet legtöbb összefüggése – ahogy azt írták fent – a legerősebben kísérletileg igazolt elmélet, azok összefüggéseinek igazságát nem igazán lehet cáfolni, maximum az érvényességi körét. De ezt sem találták meg csak nagyon speciális esetekben, holott azért majd egy évtizede tudósok százezrei dolgoznak ezekkel a képletekkel, végeznek tudományos munkát, felhasználva azoknak az eredményeit. Szóval ha eddig tudósoknak nem sikerült találniuk problémákat, akkor neked sem lesz egyszerű.

De a recept egyszerű:

1. Tanuld meg és értsd meg a speciális és általános relativitáselméletet, mert nem lehet egy olyan elméletet cáfolni, aminek a megállapításait nem ismered, vagy nem érted.

2. Nézd meg, hogy milyen területeken, hol használjuk a relativitáselméletet, miként épült be a fizikába, mik a felhasználási területei, stb…

3. Általában értened kell a fizikát, legalább doktori szinten.

4.a. Keress egy olyan jelenséget, területet, aminél nem lehet a relativitáselmélet egy adott összefüggését alkalmazni, azaz az adott terület nem írható le a relativitáselmélet és a fizika többi ágának elméleti keretei között. (Mondjuk érdemes a kvantummechanika területén keresgélni.)

4.b. Vagy keress egy olyan kísérletileg igazolt jelenséget, ami ellentmond a relativitáselmélet valamelyik összefüggésével.

5. Keress egy olyan elméletet, ami egyszerre írja le helyesen az eddig megismert jelenségeket, és a 4.a. vagy 4.b.-ben kiszemelt jelenséget is, azonos szemléletmódban, azonos képletekkel.

6. Publikáld az eredményeidet.

7. Vedd át a Nobel-díjat.

8. Dőlj hátra, igyál meg egy sört. Megérdemled.

Megfeledkeztem róla, hogy a gyakorikerdesek.hu ha hatnál több azonos karaktert talál egymás mellett, akkor a többit törli. Így egy kicsit át kell írnom az előző írás egy részét, szóközökkel tagolva a számokat:

Ha v nem az ezred, hanem milliomodrésze c-nek (v< 300 m/s, azaz v<1080 km/h), akkor a hosszkontrakció aztán végképpen elhanyagolható:

L = L₀ * 0,999 999 999 999 5

(Kis kiegészítés: Az eltérés tehát 0,000 000 000 000 5 * L₀, ami mondjuk egy Nap-Föld távolságnál (kb. 150 000 000 km) 7,5 cm-t, egy Budapest-Bécs távolságnál (240 km) 0,00012 mm-t jelent.)