Gravitacija, verzija 1.5

/ Ideja o streli vremena kao okidaču gravitacione sile /

.

Već četvrt milenijuma silu gravitacije posmatramo kao jednu od četiri standardne sile koje definišu naš kosmos kao i sve interakcije u njemu. Tako pored jake i slabe sile koje opisujemo kvantnom hromodinamikom (QCD Quantum chromodynamics) i elektroslabom teorijom (electroweak force), još elektromagnetnu opisujemo kvantnom elektrodinamikom (QEDQuantum electrodynamics). Za prve dve nosioci sile su gluoni i W i Z bozoni, dok treću detektujemo γ – odnosno fotonima. Ipak, ono što i dalje jeste problem i što nam za gravitacionu silu po Standardnom modelu (The Standard Model) za sada nedostaje jesu njeni nosioci sile koje za sada jedino teoretski nazivamo gravitonima, iako do sada oni nisu detektovani.

No, to nas nije sprečilo da standardnom analizom gravitacione sile pojasnimo kosmičku silu privlačenja, na primer, objekata ka Zemlji, ili pri orbitama u kosmosu, jer se u tome svakako uviđa određeni tip univerzalnosti koji nam to omogućava.

Iz sadašnje perspektive potpuno je ironična situacija kako smo silu gravitacije otkrili prvu, pre ostale tri, s jasnim naznakama iste još iz perioda antičke Grčke i Arhimeda oko 200. godine pre nove ere, pa sve do prvog, modernog naučnog utemeljenja pod uticajem dela Galilea krajem 16. veka i krunom rada Isaka Njutna i objave ”Principie” 1687. godine. Dakle, za gravitaciju se znalo skoro 2000 godina pre definisanja preostale tri fundamentalne sile našeg kosmosa. No, kako sada stvari stoje, iako su gravitacioni uvidi došli prvi, i iako je delovalo da se radi o vrlo jednostavnoj sili, bar je tako tada bilo na papiru, na kraju se ispostavilo upravo suprotno. Ispostavilo se to da je danas gravitacija i dalje ostala nerešiva enigma jer je reč o sili koja i dalje nema definisanu česticu. Dok je tzv. graviton tek idejni predlog potencijalnog nosioca sile gravitacije. Ukoliko, pak, stvari posmatramo iz ugla tri, pardon četiri-dimenzionalne perspektive stvarnosti, zanemarimo li kvantnu mehaniku.

Prve pukotine i sumnje u tu jednostavnost gravitacije počele su da se javljuju još pre jednog veka, kada je sve više postajalo jasno da ovakav vid bazičnog tumačenja gravitacije nikako nije potpun, a ni zadovoljavajuć, jer je nauka bila na pragu nove naučne paradigme – kvantne mehanike koja je pretila da uvede, pardon – uvela potpuno novu paradigmu pri proučavanju ove naše svekolike stvarnosti. I upravo se zbog toga u poslednje vreme čini i pogrešnim da na gravitraciju gledamo isključivo kao na zakrivljenje prostorvremena, iako većinski uticaj ove sile koju mi na našoj planeti svakodnevno individualno osećamo upravo i potiče prvenstveno od zakrivljenja (samo) vremenske koordinate, na čemu se i baziraju neke od novijih ideja na temu ove naučne problematike, one koja osnovano preti da uvede jednu potpuno novu dimenziju sagledavanja iste i to u sve udžbenike fizike u vremenu koje je pred nama.

Tako jedna od njih sada jasno upućuje kako je sâmo vreme itekako podložno zakrivljenju.

Na isti način kako to sada očekujemo od tkanja prosotora.

I upravo takva reperekusija tumačenja na kraju dovodi do onoga što mi kolektivno nazivamo gravitacionom silom. Ali šta tačno znači koncept vremenskog zakrivljenja u smislu preciznijeg definisanja i tumačenja gravitacije kao sile? Ili makar kao nusproizvoda?

Ovde zato moramo uposliti naše mentalne resurse i prepustiti se jednom svojevrsnom misaonom eksperimentu gde ćemo, za početak, zamisliti jednu izuzetno visoku zgradu. Toliko visoku da ona svojim vrhom para granicu s kosmosom. Naravno, obzirom da je reč o misaonom eksperimentu ignorisaćemo sve inženjerske poteškoće koje bi onemogućile izgradnju jedne takve mega-građevine. Sada, već u narednom koraku, pretpostavimo da se u prizemlju ove zgradurine nalazi jedan laser koji je uperen iz prizemlja ka vrhu i koji periodično, svake sekunde, ispaljuje po jedan foton u smeru ka njenom vrhu. A na vrhu, prigodno ovom eksperimentu, imamo detektor koji beleži svaki od ispaljenih fotona i poseduje tajmer koji sve lansirane fotone iz prizemlja atomski precizno beleži – jedan po jedan – kako do njega dospevaju – automatski beležeći vremenske razmake među njima.

Ukoliko bi pretpostavili da postoji jedan jedinstveni vremenski okvir za sve pojave u kosmosu, što je upravo ono što nam naša intuicija i nalaže da uradimo, očekivali bi da naš detektor ispaljenih svetlosnih čestica registruje primanje po jednog nosioca svetlosti svake sekunde.

Ali to ovde nije slučaj, već:

detektor registruje pridošli foton svake

1.00000000001 sekunde

(reč je o razlici na nivou stotog dela jedne nanosekunde)

.

Ovakav epilog beleženja nam, između ostalog, jasno govori da sat koji imamo na vrhu zgrade kuca za nijansu brže od sata koji se nalazi u prizemlju, pokraj lasera koji ispaljuje pojedinačne fotone, te kada imamo ovakvu vrstu razlike u direktnom merenju vremena onda govorimo o fenomenu znanom kao – vremenska diletacija. Fenomen koji i dalje može uspešno biti opisan Ajnštajnovom Opštom teorijom relativnosti (General relativity). Ovde ćemo ovu pojavu, iz razloga koji će biti jasniji u daljem tekstu, ipak nazvati vremenskom varijacijom pre nego diletacijom. No, svakako je poenta u beleženju različitog protoka vremena na različitim prostornim koordinatama, što istovremeno sugeriše činjenicu da vreme sporije teče što se bliže nalazimo površini planete na kojoj se ovaj opit i dešava, a gde gigantski kosmički objekti, poput planeta i prirodnih satelita, svojom masom utiču na zakrivljenje vremenske koordinate. Naravno, to se dešava i kod objekata mnogo manjih dimenzija, jedino što u tom slučaju postaje besmisleno usitnjavati decimalu do nivoa apsurda. Nije nemoguće, ali je svakako nepotrebno insistirati na detaljima koji bi nam nepotrebno odvlačili pažnju s bitnih detalja.

Validnost jednog ovakvog naučnog pristupa danas je veoma lako i empirijski potvrditi, posebno što to gotovo automatski činimo tehnologijom koju maltene svi mi svakodnevno koristimo za naše lične potrebe. Da nije tako GPS (The Global Positioning System) danas ne bi bio u funkciji, te ukoliko ne bi obraćali pažnju na sve ove parametre koji utiču na praćenje i razliku u protoku vremena u odnosu na našu fizičku poziciju na površini Zemlje, izvesti preciznu triangulaciju koja je za ovu tehnologiju ključna postala bi nemoguća misija. Upravo se ta preciznost satelistkog lociranja održava redovnim korekcijama u merenju protoka vremena koje se bitno razlikuje ovde kod nas na tlu, u odnosu na poziciju satelita koji orbitiraju našom planetom, na visini od oko 20,000 kilometara gde je protok vremena nezanemarljivo drugačiji. Zato je vrlo korisno da mega-zgradu s početka misaonog eksperimenta ovde možemo direktno uporediti s veštačkim satelitima što nam omogućava da steknemo što precizniju sliku o redu rastojanja kojima baratamo. Ukoliko bi, pak, sve ove tehničke detalje birali da ignorišemo to bi nas na dnevnom nivou koštalo greške u lociranju od oko 12 kilometara od tačke na kojoj se zaista nalazimo. Dakle, GPS bi tehnološki bio neupotrebljiv da ova teorija nije tačna.

.

Zato treba precizirati da tip diletacije s kojim se u ovom primeru enormno visoke zgrade susrećemo naziva još i gravitacionom vremenskom diletacijom (Gravitational time dilation), ali ne zato što je uzrokovana gravitacionom silom, ne, već je mehanizam u potpunosti ovde obrnut od očekivanog – ovde diletacija vremena izaziva gravitaciju. Zato možemo i reći da je gravitacija svojevrsni nusproizvod diletacije vremena, a čija je puna snaga i smisao od nas skrivena. Skrivena, jer se izvorno dešava na dimenzionalnim ravnima dalje od naše dimenzionalne sredine (3D + 1D). Skoro pa jednako problematici da teserakt (četvorodimenzionalnu kocku) sagledamo u njenom punom koloritu, obliku, već je to jedino moguće kroz pojednostavljeni presek na trodimenzionalnoj ravni, gde možemo detektovati tek pojednostavljenu senku, odnosno presek jednog mnogo kompleksnijeg objekta koji nastanjuje višu ravan postojanja. Baš kao što je i dvodimenzionalna senka trodiomenzionalne kocke – kvadrat.

Ovo trenutak kada stvari postaju komplikovanije i kada ćemo morati da, obzirom da operišemo u, ponavljam, okvirima misaonog eksperimenta, zaboravimo sve što do sada znamo o gravitaciji. Čak ćemo ići toliko daleko i zamisliti da ona uopšte ni ne postoji kao zasebna od četiri fundamentalne sile prirode koje smo na početku pomenuli, a sve u cilju boljeg razumevanja ideje koju ovde želimo u jednom svežijem ruhu da predstavimo. Dakle, u tom već sada jednom drugačijem svetu koji eksperimentalno posmatramo objekti ne bivaju privlačeni ka površini planete, već se oni, jednostavno, nalaze u bestežinskom stanju i sve se pretvara u jedno golemo njutnovsko igralište gde neizbalansirane sile ne znače nužno i ubrzanje, a izostanak ubrzanja znači da ukoliko se telo prethodno već nije kretalo, svakako sada to neće moći da započne.


Subjekt pozicioniramo u prostor bez uticaja gravitacije

Sada subjekt našeg opita postaje jedna imaginara veverica na kojoj ćemo postepeno demonstrirati sve o čemu govorimo i putem koje ćemo vršiti određena neophodna merenja u cilju definisanja novog pristupa sili gravitacije – bez direktnog prenosa sile na telo koje se nalazi u stanju mirovanja.

U prvom narednom koraku uvodimo parametar kojim planeta Zemlja svojom masom izaziva diletaciju vremena, te se sada možemo pristetiti kako vreme protiče različitim intenzitetom na različitim mestima u odnosu na to gde se merni instrument nalazi. Kako smo već vizuelizovali našu vevericu u bestežinskom stanju, sada na nju kačimo i dva merna instrumenta za protok vremena, dva sata. Sada ne moramo više da imamo onako enormnu razliku u udaljenosti dva sata koji se nalaze u podnožju i vrhu zgrade ne bi li merili razliku u protoku vremena, već je ta ista razlika primetna i na daleko manjim prostornim rastojanjima. Tako imamo jedan sat prikačen za gornju polovinu tela ove hrabre veverice, dok je drugi pričvršćen za njen donji deo tela.

Sada, razlika na tom drastično umanjenom rastojanju između dva sata, iznosi tek:

4/100 femto-sekundi

što je milioniti deo jednog milijarditog dela sekunde

i brojevima predstavljeno to je tek

10-15, ili 11 000 000 000 000 000 sekundi


Koordinatni sistem našeg subjekta u kojem merimo uticaj razlike protoka vremen

Iako je reč o izuzetno maloj razlici u protoku vremena, gotovo zanemarljivoj u odnosu na dimenzije subjekta, reč o razlici koja de facto postoji čak i kada je reč o dimenzijama subjekta poput jedne omanje životinja, samim tim naša obaveza je da se prema tome postavimo kao i prethodnim slučajevima gde je razlika bitno veća, kao u slučaju satelita i GPS triangulacije, ili građevine koja svojom visinom zadire u dubine kosmosa.

Činjenica je da razlika postoji, pa neka je i najminimalnija.

Ali i pored toga, čini se da razlika u kucanju ovih satova ipak nije dovoljno intuitivan primer našem svakodnevnom umu koji nije navikao da se suočava s razlikama u ovoj meri usitnjenim, posebno u slučaju kao što je ovaj gde težimo da problematiku što bolje razumemo. Svakako, ovde i dalje ne trebamo gubiti ni iz vida to da se i dalje nalazimo u imaginarnom svetu u kojem i dalje nema sile gravitacije i da naš subjekt stalno na jednakoj udaljenosti od površine, jer nema ni jedne trenutne sile koja bi dovela do promene njene trajektorije i njenog eventualnog obaranja, ili daljeg uzdizanja.

No da li nema?

Prođimo još jednom kroz sve činjenice na kojima baziramo ovaj opit.


Virtuelni prikaz razlike (pro)toka vremena pri različitim visinama koje uslovljavaju razliku u protoku vremena

Veverica lebdi u prostoru iznad površine Zemlje, ali se svakako kreće napred kroz vreme (The arrow of time), dok vreme protiče različitim tempom u odnosu na to gde se ono meri. Tu razliku u protoku vremena najlakše je zamisliti poput kakvog gradacijskog protoka koji obuhvata čitavu planetu, te što smo joj bliže struja protoka je slabija, a kako se odaljavamo od površine ona jača. Zbog toga, veverica koja bi se u ovom slučaju lebdeći kretala pravolinijski, sila protoka vremena bi na nju delovala na način da se njen vrh za nijanski kreće brže od njene donje polovine tela. Zato ova razlika u dejstvu protoka vremena postepeno pomera tzv. strelu kretanja koja označava smer i, vremenom, to inicijalno pravolinijsko kretanje polako se pretvara u kretanje koje se preusmerava ka površini Zemlje.

Drugim rečima – pod uticajem razlike u protoku vremena na različitim visinama, čak i u minimalnoj razlici kao što je malopre naglašeno, telo postepeno počinje da ponire pod uticajem te iste razlike u protoku, strujanju vremena. Samim tim i naša eksperimentalna veverica koju svo ovo vreme pažljivo posmatramo, a usled pojave vremenske diletacije, počinje postepeno da pada. Ponire.

Eto jednog malo jasnijeg modela gravitacije, kao i mehanizma iza nje. Mehanizma koji pokreće ovu silu, a koji je skriven u onome što percepriamo kao:

efekat protoka vremena


Potencijalni ”izvor” sile gravitacije

Iako se kroz ceo ovaj opit krećemo kosmosom bez standardno definisane sile gravitacije, usled razlike u protoku vremena uslovljenih masom unutar koordinata prostora dešavaće se da objekti na koje ona deluje neminovno dovodi do njihovog postepenog i gotovo sigurnog prizemljenja. Samim tim, ovako posmatrana sila gravitacija postoji bez potrebe da na nju gledamo kao na silu poput preostale tri fundamentalne sile prirode, već kao na mehanizam koji izvire iz efekata koji posredno doprinosi da dođe do efekta gravitacije – efekta uslovljenog širim mehanizmom iza paravana onoga što mi zovemo vremenom.

Odnosno onim mehanizmom koji do nas dopire u fragmentima iz 4. dimenzije postojanja.

Poput senke.

Dakle, rešenje se sâmo nameće:

Zašto objekti padaju ka površini planete?

Zbog gradacijske razlike u protoku vremena
na različitim udaljenostima od centra mase.

Zašto onda i Mesec orbitira oko Zemlje?

Zbog iste gradacijske razlike u protoku vremena
oko drugih masivnih objekata u prostoru.

.

Paradoksalno, svo ovo vreme ovaj čudni univerzum koji zamišljamo u našem mentalnom eksperimentu u stvari je isti onaj univerzum koji svi mi ovog trena i nastanjujemo. Svo vreme zamišljamo naš univerzum, samo to sada, možda neprimetno, činimo prema jednom novom modelu razmišljanja.

Čak ukoliko ove minijaturne satove kojima beležimo minimalne razlike u protoku vremena zamenimo kojekakvim imaginarnim česticama, situacija i dalje ostaje ista: one i dalje reaguju na razliku u gravitaciji koja na njih deluje, jer koliko god da su čestice kojima eksperimentalno baratamo male uvek će postojati određena i, samim tim, merljiva razlika u sili koja na njih deluje. Beležena na kojoj god decimali, razlika uvek postoji. Samo u ovom konkretnom slučaju one su ovde manje od veličina koje mi danas možemo tehnički da detektujujemo prema postojećim standardima osetljivosti savremenih mernih instrumenata, ali to ne znači da ih matematika na bilo koju drugi način tretira. Naprotiv.

Ako bi eksperimentalni subjekat smanjili čak do subatomskih dimenzija, dva sata na isti prikačena podjednako bi proporcijalno bivala umanjena zajedno sa subjektom, te bi i razlika među njima i dalje ostala nepromenjena, već eventualno teže uočljiva kako se potepeno krećemo ka minimumu svih minimuma gde sve postaje mutno i gde sva fizička i kvantno fizička pravila prestaju da važe – na plankovoj dužini (Planck length, P). Ali sve mimo plankove razine prostora, koliko god našu vevricu umanjili, njena dva merača vremena nikada ne bi zauzimala isti prostor i zbog toga oni nikada ne mogu kucati apsolutno istim ritmom i uvek ćemo na njih gledati kao na dva zasebna uređaja, koliko god razlika među njima bila mizerna.

Zato, zapitamo li se još jednom:

Otkud gravitacija?

Direktno iz dubina vremenske diletacije. Iz jednog opšte dokazanog stava da vreme gotovo nigde ne protiče istovetno, odnosno – univerzalno.

Velike mase poput planeta svojim prisustvom jedino što čine vremenu jeste da ga izobličuju i zbog toga čine da ono protiče različitim tempom, sporije za razliku od ostatka praznog prostora u kosmosu u kojem nema drugih većih koncetracija mase. Efekat prisustva mase vodi ka gradacijskom protoku vremena, poput posmatranja rečne struje gde voda pri sredini toka reke teče brže od delova koji su bliži obali i na koje utiče veće trenje podloge u odnosu na manju količinu zapremine vode. Zbog toga ovde jedino što radimo jeste da gravitaciju preciznije opisujemo kroz prizmu sveprisutne strele vremena, strele koja ima tendenciju da se zakrivljuje u različitim konfiguracijama prostora.

Iz tog razloga za vreme možemo reći da je fundamentalnije od sile gravitacije.

ODABIR TEMA


Subscribe / Pratite diskusiju
Notify / Obaveštavaj me
guest
0 Comments / Komentara
Inline Feedbacks
View all comments