Szerző: Tóth László » 2016.10.07. 21:30
Tisztelt Dávid Gyula! A kérdésem a következő volna Ön felé, mi erről a feladványról a véleménye, a probléma elég zavaró:
Teljesen klasszikus tárgyalásmód alapján meg lehet oldani a következő feladványt.
Vegyünk egy olyan fiktív Univerzumot, amiben nem tömegpontok vannak, hanem elektromos töltések. Ez már eleve azért különleges, mert tömegből ugye csak egyféle van. De töltésekből van pozitív is meg negatív is. Felejtsük el a gravitációt, hanem helyette használjuk a Coulomb törvényt. Ugye akkor ez alakilag teljesen ugyanaz, mint a gravitációs erőtörvény, tehát ugyanúgy egy 1/r^2-es erőtörvény, csak most nem gravitáció van meg tömeg, hanem elektromos töltés van meg Coulomb törvény. Az egészben a csavar az, hogy 2 komponens van és nem egy féle tömeg, hanem kétféle töltés van. És akkor legyen az, hogy az egyik töltés töltéssűrűsége az legyen valami ρ1, a másiké ρ2. Valójában itt ilyen töltés/tömeg arányt kellene venni, de ennek most nincs különösebben jelentősége, mert hogy az erőtörvényben a tehetetlen tömeg az benne marad. De vehetjük azt, hogy egységnyi tömegű részecskékről van szó, ennek most nincs jelentősége. Lényeg az, hogy töltéssűrűség van és Coulomb törvény.
Induljunk ki egy olyan kezdőállapotból, hogy homogén módon vannak elosztva a pozitív töltések és homogén módon vannak elosztva a negatív töltések is. Tehát a kezdőfeltétel az teljesíti a kozmológiai elvet, homogén és izotróp a Világegyetem, csak éppen most így tele van szórva pozitív meg negatív töltésekkel, és azért annyit tegyünk meg, azért az úgy nem lenne izgalmas az egész eset, ha a ρ1 és ρ2 kezdőfeltételként egyenlő lenne. Mert ugye akkor nincsenek erők. Tehát gyakorlatilag azt az esetet tételezzük fel, hogy az egyik komponense a töltéssűrűségnek nagyobb, mint a másik, tulajdonképpen mindegy, hogy most a negatívat vagy a pozitívat vesszük, de a lényeg az, hogy így az össz töltéssűrűség az nem nulla. Kezdőfeltételként álló helyzetből indulunk ki, a Hubble paraméter nulla, lefagyasztjuk az esetet, és az a kérdés, hogy hogy fog fejlődni egy ilyen Világegyetem. A kérdés, hogy hogy fognak kinézni az evolúciós egyenletek. A tömeg esetre, tehát hogy tömegből áll minden és gravitáció hat, arra az evolúciós egyenletek azok a Friedmann egyenletek. Most a kérdés az, hogy mindazt a levezetést megcsináljuk, úgy, hogy két komponens van, és pozitív és negatív töltések vannak, és elektromos erő van közöttük, akkor hogy fognak kinézni a Friedmann egyenleteknek megfelelő, azokkal analóg evolúciós egyenletek.
Ez tulajdonképpen a feladvány.
Most a furcsasága az egésznek, és ez egy ilyen paradoxon, és ezért olyan triviálisnak tűnik, hogy csak így izomból essünk neki, tehát egyszerűen helyettesítsük be, de valójában a feladványnak része azon elgondolkodni, hogy az a furcsa eset áll fenn, hogy ugye a gravitációs esetnél azt tudtuk megcsinálni, hogy beültünk egy adott pontba, és akkor abból a pontból nézve, egyszerűen az erőtörvény jellegéből fakadóan az teljesül, hogy egy adott pontnak az evolúcióját le tudjuk úgy írni, hogy egy ilyen gömbbe foglaljuk a tömegeket, és akkor az 1/r^2-es erőtörvény miatt igaz az, hogy kívül semmi sem hat erővel a gömbön belüli pontban levő részecskére, hanem csak a gömbön belüliek hatnak rá erővel. De ha töltések vannak meg Coulomb erő ez ugyanúgy igaz, mert ugyanúgy 1/r^2-es. Csakhogy az első probléma a kétkomponensű rendszerrel, az az, hogy a gömb felületén levő pontban a szerint, hogy pozitív vagy negatív töltésű részecskét nézünk, mondjuk ha ennek a gömbnek az össz töltéssűrűségét pozitívnak képzeljük el, vagy az össz töltését pozitívnak képzeljük el, akkor egy a gömb felületén levő pozitív töltésű részecske az taszító erőt érez, egy ugyanott levő negatív töltésű részecske meg vonzó erőt érez. Ebből fakadóan már hogy két féle erő van, ebből már úgy adódik ötletként, hogy akkor igazából két Hubble törvény van, és két Hubble állandó/paraméter van, tehát hogy valójában külön kell felírni az egyenleteket, ugye mind az erőtörvényt a pozitív részecskékre meg a negatívakra is.
De a furcsa helyzet ott áll fent, hogy ha ugyanazt a játékot próbáljuk eljátszani, mint gravitációra, a gravitációnál működött az, hogy ha beültünk és elindult a dinamika, mondjuk álló helyzetből elkezd összezuhanni minden, akkor igaz volt az, hogy ha átülünk egy másik pontba, akkor onnan ugyanúgy ugyanazt látjuk magunk körül. Tehát hogy minden így felénk esik. És akkor itt jön be a paradoxon, hogy ha egy adott pontból nézzük ezt a végtelen kiterjedésű ilyen homogén kozmológiai elvet teljesítő Világegyetemet, akkor pl egy adott pontból egy másik pontot megnézzük, akkor azt látjuk, hogy álló helyzetből indulunk, de a következő pillanatban a pozitív részecskék azok kifele kezdenek el (tehát tőlem távolodva indulnak el), a negatív részecskék meg hozzám közelednek, tehát szétválik a kettő. Az adott térpontban ezek így egymástól szétválnak. Vagy úgy is lehet, hogy áthaladnak egymáson.
De akkor elvileg igaznak kéne lennie, hogy ha a gravitációs gondolatmenetet követjük, ha átülünk, akkor meg annak kéne teljesülnie, hogy minden, ahol vagyunk, ott egy helyben marad. Akkor meg nem mennek át egymáson. Ugye mert akkor úgy kell transzformálni…az erőket tudjuk úgy transzformálni, mert arra pontosan ugyanaz teljesül , mint a gravitációra, a probléma itt a sebességtranszformációval lesz. Hogy amikor már a nem álló helyzet van, hanem az egész elkezd összeesni, meg tágulni , és lesz egy ilyen differenciális ilyen tágulás meg összehúzódás , akkor ahol vagyunk ott ezt nem érzékeljük, mert ugye mi vagyunk a középpontban az egyiknél minden felénk esik , a másiknál minden tőlünk távolodik. De ennek elvileg teljesülnie kéne úgy is ha bárhová ülünk, mert az erők azok úgy fognak transzformálódni, hogy azokra teljesül, de akkor a sebességeknek is úgy kell transzformálódnia, hogy megint csak mi leszünk a középpontban, tehát tőlünk távolodnak a részecskék meg hozzánk közelednek.
És ez egyszerűen abból, hogy gyorsulásokat meg sebességeket transzformálunk, ezt még el tudjuk képzelni, hogy az olyan relatív, hogy kinek mekkora a sebessége, sőt itt még az is relatív, hogy kinek mekkora a gyorsulása hozzánk képest. Tehát az az egész gondolat alapja, hogy a gyorsulás is relatívvá válik. De akkor hogy lehet az, hogy még az is relatív ebben az esetben, és ez tűnik paradoxonnak, hogy egyik pontból nézve a másik pontban a két részecske szétválik, tehát az egyik egyik irányba megy a másik másik irányba, vagy áthaladnak egymáson, de elvileg ha átülök a másik pontba, akkor meg semmiféle áthaladást magamon nem fogok érzékelni.
Tehát a kérdés, hogy fognak kinézni az evolúciós egyenletek egy ilyen Univerzumban? Az egész nem fog úgy menni, hogy izomból nekiesünk, és azt mondjuk, hát akkor végül is 2 komponens van akkor csak annyi, hogy 2 Hubble tágulás van, vagy egy Hubble tágulás meg egy Hubble összehúzódás, de egyébként onnan már izomból mindent beírogathatok. Tehát azt kell átgondolni, hogy mi az, ami itt nem stimmel, és mi ennek a paradoxonnak a feloldása? És aztán kell levezetni az egyenleteket.
Az biztos, hogy valaminek történnie kell ezzel az Univerzummal, a paradoxonnak kell, hogy legyen feloldása, valahogy megoldja a természet, hogy mit csináljon, csak ez a kérdés, hogy hogyan.
A hozzászólást 4 alkalommal szerkesztették, utoljára
Tóth László 2016.10.08. 15:54-kor.