Kritika článku Alberta Einsteina „Zur Elektrodynamik bewegter Korper“ (1)

Kritika se zabývá výhradně par.1 Definice současnosti (Annalen der Physic, str.892-895). Klíčová slova: Současnost dějů – prázdný prostor – vakuum – univerzální konstanta  

Albert Einstein při stanovení univerzální konstanty, tedy rychlosti světla, vychází zejména z definice času jako současnosti dějů a z výsledků Michelsonova experimentu.

Nedefinuje hodiny jako zařízení, kterým čas měří.

Není vidět důvod, proč v určitý moment nahrazuje děje časem.

Prostor je pro Einsteina prázdný.

Rychlost světla jako univerzální konstanta neodpovídá fyzikální realitě.

I. Matematická fikce a fyzikální realita

Než se Albert Einstein pouští do definice současnosti, upozorňuje na rozdíl mezi matematickým popisem a smyslem takového popisu ve fyzice. Jeho poznámka se týká skutečnosti, že je nejprve třeba definovat, co myslíme pod pojmem čas, aby matematický popis platil i pro fyziku.

To je naprosto zásadní přístup, který má univerzální platnost.

Nazvěme matematický popis matematickou fikcí a fyzikální popis fyzikální realitou.

Když Einstein definuje „klidový systém“ (ruhendes System), ve kterém platí newtonovská mechanika, zmiňuje v této souvislosti rovněž eukleidovskou geometrii a karteziánský systém souřadnic, ve kterém můžeme určit polohu hmotného bodu (materieller Punkt).

Hmotný bod je matematickou fikcí.

Eukleidovská geometrie je matematickou fikcí

Karteziánský systém souřadnic je matematickou fikcí

Newtonovská fyzika je matematickou fikcí.

Všechny výše uvedené systémy slouží velmi dobře pro naší orientaci, nejsou však fyzikální realitou.

II. Definice děje, pohybu a rychlosti

Děj je fyzikální realita. Představuje změnu (vývoj) stavu vesmíru. Důsledkem děje je vždy pohyb, definovaný mezní rychlostí. Pod základními ději žádné další děje neprobíhají. Všechny ostatní děje jsou složené.

Příklad: Jedeme na kole. Výsledná rychlost se rovná rozdílu mezi ději, které působí ve směru jízdy a těmi, které působí proti směru jízdy, tedy:

děje1 – děje2 = rychlost v

Z uvedeného vztahu vyplývá, že rychlost je vždy mezní. To lze jednoduše dokázat – není možné, aby kolo samo zrychlilo (zpomalilo), aniž by se změnily působící děje.

Z uvedeného vztahu rovněž vyplývá, že rychlost měnit nemůžeme. Pohyb, definovaný mezní rychlostí, je dán výsledkem dějů.

To, co měnit můžeme, jsou děje. Chceme-li kolo zrychlit (zpomalit), začíná celý proces ději v našem mozku (rozhodovací proces). Výsledkem těchto dějů je řetězec velkého množství dalších dějů, které končí změnou rychlosti kola.

III. Definice hodin

Albert Einstein definuje čas, ale ne zařízení, kterým čas měří.

1) Uhlíř skládá pomocí putny uhlí do sklepa. Každá putna uhlí přenesená z auta do sklepa je dějem. Aby si uhlíř pamatoval, kolik puten odnesl, dělá si značky pomocí kamínků. Tři malé vždy nahradí jedním velkým, a tak na konci ví přesně, kolik puten odnesl. Nazvěme tento systém improvizovaným počítadlem.

2) Dítě se učí počítat pomocí počítadla. Každých 10 bílých kuliček, které přesune na pravou stranu, (deset dějů), nahradí 1 červenou kuličkou a bílé kuličky přesune zpět. Nazvěme tento systém manuálním počítadlem.

3) Mechanický strojek hodin je nastaven tak, že za každých sedm otočení ozubeného kola (sedm dějů) se posune vteřinová ručička o jednu čárku. Nazvěme tento systém mechanickým počítadlem.

4) Atomové hodiny jsou nastaveny tak, že po každých 9 192 631 770 kmitech atomů cesia (9 192 631 770 dějů) se posune vteřinová ručička (zastoupená digitálním displejem) o jednu čárku. Nazvěme tento systém atomovým počítadlem.

Všechny hodiny libovolné konstrukce jsou počítadlem dějů. Hodiny žádný čas neměří.

IV. Princip neurčitosti a antropická realita

Albert Einstein definuje čas jako současnost dějů (gleichzeitige Ereignisse)

Dostáváme se k podstatě problému.

Fyzikální realitu představují děje, kterými se mění (vyvíjí) vesmír. Jakákoliv současnost dějů nemá z hlediska (vývoje) změn ve vesmíru žádný význam. Vesmír se mění na základě výsledku dějů. Výsledek dějů je dán principem neurčitosti, tak, jak ho popsal a experimentálně prokázal na úrovni základních dějů Werner Heisenberg.

Princip neurčitosti není ani chaos, ani náhoda. Je to systém, kdy do změn vstupují děje s různou váhou vlivu, podle výsledků předchozích dějů. Nic to však nevypovídá o dalších změnách (vývoji).

Příklad: V ruletě je dán poměr 18:18:1 (18 červená, 18 černá, 1 zelená). Jeden hod = 1 děj. Bez ohledu na výsledek děje jsou v dalším hodu síly rozložené stejně. Není žádná vazba mezi jednotlivými ději.

V praxi se běžně děje, že výsledek například 15 hodů bude vypadat následovně: 12x černá, 3x zelená, 0x červená. Po 15 hodech se hra z nějakého důvodu ukončí. Je vidět rozdíl mezi matematickou fikcí, která předpokládá konečný výsledek vypočítaný statistickými metodami, a fyzikální realitou, která statistickým metodám nemůže odpovídat, protože výsledkem je právě 1 varianta (z množství matematicky vypočítaných variant).

Fyzikální realita zahrnuje holistický přístup, tedy intervenci dalších dějů, se kterými matematická fikce nepočítá.

Antropická realita (realita biosystému) je jiná. Je založena na koordinaci dějů a  předvídatelnosti výsledku dějů. Mluvíme proto například o minulosti, přítomnosti a  budoucnosti, což jsou časové dimenze.

Antropická realita (realita biosystému) je pouze podmnožinou vesmíru, musí být tedy podřízena fyzikální realitě. To se také beze zbytku děje. Veškerá koordinace dějů vždy začíná rozhodnutím v našem řídícím (koordinačním) centru (mozku). Tam probíhají identické děje jako kdekoliv jinde ve vesmíru. Do rozhodování vstupují děje s různou váhou vlivu a jejich výsledek přesně odpovídá principu neurčitosti, jak byl rámcově výše popsán.

3 příklady na téma principu neurčitosti a rozdílu mezi fyzikální a antropickou realitou

1) Atomová elektrárna Zwentendorf. Dnes slouží jako četnická akademie a je osázena tisícovkou solárních panelů. Výsledek nebyl v roce 1972 (rok zahájení výstavby) předurčen. Vliv principu neurčitosti na dnešní stav je zřejmý. Z hlediska antropické reality je zde časová posloupnost. Z hlediska fyzikální reality se o žádný čas nejedná, jedná se o výsledky dějů.

2) Rubikova kostka. Pro další postup není důležité, jak bylo aktuálního stavu dosaženo, o minulosti z pohledu fyzikální reality nemůžeme mluvit.  Z hlediska fyzikální reality je rovněž jedno, jak dopadnou děje (rozhodnutí) v našem mozku, které povedou k dalšímu otočení kostky. Pro antropickou realitu, hledající „ideál symetrie“, je ovšem budoucnost důležitá, tedy nalezení správného tahu k vytvoření jednotných barevných ploch.

3) Přestupná vteřina. Aby „držely pohromadě“ naše „přirozené hodiny“ -  tedy otáčení Země kolem Slunce a otáčení Země kolem vlastní osy (rok a den), je třeba v nepředvídatelných intervalech vkládat do kalendáře vteřinu. Tento interval je dán ději, jejichž výsledek není předem určen. Princip neurčitosti je i v tomto případě zřejmý. Z hlediska fyzikální reality je náš systém času bezvýznamný. Z hlediska antropické reality je nezbytné „čas“ udržet pohromadě.

V. Současnost dějů (gleichzeitige Ereignisse)

Z popsaných příkladů dějů je zřejmé, že z hlediska vertikální osy nemůžeme mluvit o současnosti, ale pouze o dějích. Totéž platí i z hlediska horizontální osy, jak bude dále prokázáno.

Einstein nejprve definuje současnost dějů, probíhajících na stejném místě. Říká: „Vlak přijíždí v 7 hodin“ což znamená „Malá ručička na čísle 7 a příjezd vlaku jsou současné děje.“

Einstein zatím nepoužívá termín „čas“, ale „současné děje“. Současnost dějů je ovšem matematická fikce, protože děje ve vlaku a v hodinách probíhají nezávisle a nenajdeme 2 hmotné body (jak se nám hodí matematická fikce!), kde by byla rychlost dějů stejná (viz kap.V De Broglieova vlna, Měsíc a Slunce)

Pokud jsou děje vlaku oproti hodinám koordinovány – například tak, aby stejný vlak přijel opět za 2 hodiny, pak taková koordinace dějů má význam pouze z hlediska antropické reality, jak bylo výše popsáno.

K tomuto případu – tedy současnosti dějů -  Einstein poznamenává, že nepřesnost, ke které dochází, musí být překlenuta abstrakcí -  s tím, že se tím dále práce nebude zabývat.

Ve skutečnosti je „nepřesnost“, ke které dochází, klíčový problém. Nejde o nepřesnosti měření, dané našimi technickými možnostmi, ale o rozdíl mezi fyzikální a antropickou realitou.

VI. Synchronizace hodin, nacházejících se ve dvou bodech (na dvou místech)

Einstein začíná používat termín „čas“. Mluví o „A-čase“ v bodě A a „B-čase“ v bodě B. Protože není zřejmé, jak lze hodinami (viz Definice hodin) měřit čas, je třeba interpretovat výše uvedené „časy“ jako „děje v místě A“ a  „děje v místě B“.

Einstein představuje způsob, jak pomocí světla (Licht, Lichtstrahl) synchronizovat hodiny v bodě A  s hodinami  v bodě B. Pro takový postup je rozhodující výsledek praktické zkušenosti, tedy  Michelsonova experimentu.

Einstein používá následující úvahu: Světlo vyrazí z bodu A do bodu B v čase tA, dorazí do bodu B v čase tB a vrátí se v čase t´A zpět do bodu A. Platí-li rovnice

tB  -  tA =  t´A -  tB

potom jdou oboje hodiny synchronně.

„A-čas“ v bodě A i „B-čas“ v bodě B musíme nahradit termíny „počet dějů v bodě A“ a „počet dějů v bodě B“, protože hodiny jsou počítadlem dějů. Platí-li výše uvedená einsteinova rovnice, potom „počet dějů“ v hodinách v bodě A je shodný s „počtem dějů“ v hodinách v bodě B.

Rozdíl popisu „čas“ nebo „děje“ je naprosto zásadní. Popis pomocí času nás vede k dilataci času, popis pomocí dějů nás vede k retardaci dějů.

VII. De Broglieova vlna,  Měsíc a Slunce

Synchronní děje podle výše uvedené rovnice – tedy v horizontální ose - jsou ovšem rovněž matematickou fikcí a ne fyzikální realitou, jak už bylo výše uvedeno, například:

1) S využitím de Broglievovy vlny byl experimentálně změřen rudý posuv na výškovou vzdálenost 0,1mm.

2) Vztah Země, Měsíce a Slunce je ve „vesmírné verzi“, která je sofistikovanější, totéž jako Cavendishův experiment. (Protože Země, Měsíc a Slunce vůči sobě neustále mění polohu, což se v Cavendishově experimentu neděje.) Důsledky vzájemného působení známe z praktické zkušenosti.

Za fyzikální realitu proto musíme považovat skutečnost, že nenajdeme 2 hmotné body, které by vykazovaly stejné vlastnosti.

VIII. Pohyb (rychlost) světla

Není vidět důvod, proč by pro světlo (fotony) měla platit zvláštní realita. Rovnice z definice děje, pohybu a rychlosti platí i pro světlo. Nejprve je ale zapotřebí vyjasnit následující:

Einsteinem používaný termín prázdný prostor (leerer Raum) je matematická fikce

Vakuum je fyzikální realita

Pohyb je důsledek dějů. Dějem v případě pohybu světla je interakce mezi vakuem a fotony.

děje1 (interakce vakua a fotonů) – děje2 (hustota vakua) = rychlost v

Protože není prázdný prostor, ale vakuum, je hodnota děje2 (vakua) vždy větší než nula.

Protože rychlost světla nesouvisí s pohybem zdroje, emitujícího fotony, ale s interakcí fotonu a vakua, šíří se světlo pro antropického pozorovatele všemi směry stejnou rychlostí (Michelsonův experiment).

IX. Hafele-Keatingův  a  Pound-Rebkův  experiment

V Hafele-Keatingově experimentu (což je praktické provedení myšlenkového experimentu „Paradox dvojčat“) probíhaly v konkrétních trojích hodinách děje různou rychlostí. Je důležité si uvědomit, že neprobíhaly děje různou rychlostí pouze v hodinách, ale že ve stejném poměru probíhaly různou rychlostí veškeré děje v soustavách, ve kterých se  jednotlivé hodiny nalézaly. Tedy například, že u jednoho letce proběhly všechny biologické děje jeho organismu pomaleji (rychleji) než u druhého letce.

Dilatace času tedy není ničím jiným než retardací dějů.

Dilatace času je matematická fikce

Retardace dějů je fyzikální realita

V Pound-Rebkově experimentu platí, že v hodinách výše položených probíhají děje rychleji než v těch níže položených (což není nic jiného než zákon zachování energie).

Postavme 2 věže ve vzdálenosti 2,99792458 kilometrů od sebe. 2 páry hodin instalujme dolů a nahoru každé věže a posílejme světlo mezi oběma páry současně (dolní proti dolním hodinám, horní proti horním hodinám). Podle rovnice

tB  -  tA =  t´A -  tB

kde t představuje počet dějů, bude výsledek u obou párů hodin stejný:

919.263,177 – 0 = 1.838.526,354 – 919.263,177 (při použití atomových hodin)

Protože však děje v horních hodinách probíhají rychleji než v těch dolních, musí být také rychlost světla mezi horním párem hodin vyšší. (Také pro fotony platí zákon zachování energie, perpetum mobile není fyzikální realitou.)

X. Rozpor mezi Pound-Rebkovým a Michelsonovým experimentem

Na jeden kmit atomu cesia připadá 32,61mm vzdálenosti, kterou urazí foton. Změna frekvence ve výšce ve výšce 22,55 metru odpovídá přibližně hodnotě 2,5x10-15 (dest na mínus patnáctou). Tuto změnu frekvence jsme schopni změřit pomocí speciální techniky, takže rudý a modrý posuv pro tuto výšku je experimentálně prokázán.

Změna  frekvence 2,5x10-15 přepočítaná na kmity atomu cesia činí pouhých 0,000023kmitů, což odpovídá vzdálenosti 0,00075mm, o kterou se zvýší rychlost světla na vzdálenost 299.792.458 metrů. Tato změna rychlosti je v principu, na kterém je založen Michelsonův experiment, pro nás neměřitelná.

Je důležité si uvědomit, že se nacházíme v té části vesmíru, kde hustota hmoty i dosahované rychlosti těles se blíží nulovému prahu. Jak nám názorně ukazuje Lorentzův faktor i praktická zkušenost, je v těchto rychlostech a hustotě hmoty zásadní rozdíl mezi fyzikální a antropickou realitou. To, co je pro antropickou realitu významný rozdíl, jsou ve fyzikální realitě zanedbatelné hodnoty. Proto také rozdíly v rychlosti světla jsou pro nás v našem prostředí obtížně měřitelné.

XI. Univerzální konstanta

V následném logickém postupu Einstein definuje vztah, ze kterého vyplývá rychlost světla (pro Einsteina univerzální konstanta):

2AB/t´A-tA = V

Univerzální konstanta V by platila, pokud by prostor byl skutečně prázdný. Protože však žádný prázdný prostor není, ale je vakuum, jehož vlastnosti se mění, rychlost světla V není ve fyzikální realitě univerzální konstantou.

Univerzální konstantou je poměr mezi rychlostmi dějů ve vakuu stejných vlastností. Tedy že  v konkrétním vakuu bude 9 192 631 770 kmitů (dějů) cesia vždy odpovídat dějům fotonu, při kterém foton urazí vzdálenost 299 792 458 metrů. Tato konstanta platí pro všechny děje bez výjimky.

V prostředí vakua je zapotřebí doplnit einsteinovu rovnici o index hustoty vakua.

Označme tento index ??. Hodnota ?? = 1 znamená, že vakuum je 100% průchodné To by byl případ prázdného prostoru, který nemůže nastat (nedocházelo by k interakci foton/vakuum). Index tedy hodnoty 1 nikdy nedosáhne. Hodnota ?? = 0 znamená, že se nacházíme v prostředí, kde se pohyb zcela zastavil.

Takto doplněná rovnice bude mít tvar

?? (2AB/t´A-tA) = V

Závěr

1) K popisu retardace dějů není nutná gravitace, jak ji popsal Isaac Newton. Veškeré gravitační jevy lze vyložit pomocí působení hmoty ve vakuu. Gravitaci jako sílu lze vypustit a popis vesmíru zjednodušit.

Koncentrace hmoty -  v podstatě množství nukleonů v atomu - zvyšuje hustotu vakua, která způsobuje retardaci dějů. Totéž se děje ve směru pohybu tělesa v přímé úměrnosti ke zvyšující se rychlosti. Popsat retardaci dějů při zvyšující se rychlosti tělesa pomocí gravitonů, případně gravitačních vln, není podle mého názoru možné. Pomocí vakua, které se ve směru pohybu zhušťuje, to však docela dobře možné je.

Cavendishův experiment je možné interpretovat i obráceně. Olověné koule nejsou k sobě přitahovány, ale přitlačovány.

2) Pokud přisoudíme vakuu nenulovou hmotnost, vyhneme se matematické fikci klidové nulové hmotnosti fotonů, protože rychlost světla nemůže nikdy dosáhnout absolutní (nekonečné) hodnoty.