dancanin

V tomto článku by som rád objasnil analógiu pohybových zákonov šírenia sa svetla a gravitácie. Obidva javy majú podľa môjho názoru ten istý princíp, ktorý možno nazvať „relativistický pohyb“, pričom   šírenie sa svetla a gravitácia sú inverzné javy.

1 Teória zjednotenia

1.1 Princípy ekvivalencie

Špeciálna teória relativity (ŠTR) sa všeobecne vysvetľuje na príklade vzájomného zotrvačného pohybu dvoch sústav mimo gravitačného poľa. Pochopiť ŠTR na tomto príklade je dosť náročné na predstavivosť a naviac takéto vysvetlenie nemá význam pre objasnenie gravitácie. Avšak existuje príklad, keď je špeciálna teória relativity v priamom vzťahu s gravitáciou, čo má význam pre vysvetlenie gravitácie a zároveň nám to umožňuje aj hlbšie pochopiť špeciálnu teóriu relativity.

V podstate sú ekvivalentné dve situácie:

A)    Keď sa teleso B pohybuje vzhľadom na teleso A zotrvačne mimo gravitačného poľa a skúmame, ako sa svetlo šíri vzhľadom na tieto dve telesá.

B)    Keď je svetelná vlna zachytená na horizonte udalostí čiernej diery¹ a skúmame, ako sa šíri vzhľadom na dve telesá padajúce do čiernej diery; teleso A považujeme za pokojové, teleso B sa vzhľadom naň pohybuje zotrvačne v smere proti pádu. Pre zjednodušenie uvažujeme o homogénnom gravitačnom poli, teda keď gravitácia s pádom telies pod horizont udalostí nerastie.

Prínosom tohto druhého pohľadu B) je, že na ňom môžeme objasniť, prečo sa teleso / hmotná častica nemôže zotrvačne pohybovať vzhľadom na iné teleso rýchlosťou c: Na to, aby sa teleso B pohybovalo vzhľadom na teleso A rýchlosťou c, museli by sme ho totiž udržovať na horizonte udalostí čiernej diery, zarovno s tu zachytenou svetelnou vlnou, a to nie je možné bez dodávania energie.

Vyplýva z toho Veta 1 – Všeobecný princíp ekvivalencie šírenia sa svetla a gravitácie horizontu udalostí čiernej diery (skrátene: Všeobecný princíp ekvivalencie):

Sústava spojená so svetelnou vlnou je ekvivalentná sústave zotrvávajúcej na horizonte udalostí čiernej diery.

Dodám, že podľa ŠTR nie je energia, ktorou by sme udržali hmotnú časticu v týchto sústavách; hmotná častica v týchto sústavách nemôže zotrvávať, môže len padať.

Všeobecný princíp ekvivalencie má význam pre zjednotené vysvetlenie gravitácie a šírenia sa svetla: Možno povedať, že gravitácia na horizonte udalostí vyplýva z princípu šírenia sa svetla. Touto problematikou sa budeme ďalej zaoberať.

Zo Všeobecného princípu ekvivalencie vyplývajú dva doplnkové princípy ekvivalencie. Tie sú odvodené z dvoch momentov, v ktorých sa môže hmotná častica nachádzať na horizonte udalostí čiernej diery:

Prvým momentom je prípad, kedy hmotnú časticu udržujeme na horizonte udalostí. Tento prípad je nereálny, pretože hmotná častica sa tu podľa ŠTR nemôže udržať pri dodávaní ľubovoľnej energie. Pre nás má však explanačný význam: Keby sme totiž udržiavali hmotnú časticu na horizonte udalostí, pôsobila by tu na ňu gravitačná sila na horizonte udalostí a tá je predmetom nášho záujmu. Rovnaká sila by totiž mala na hmotnú časticu pôsobiť, aj keby sme si čiernu dieru odmysleli, pretože situácia B) je ekvivalentná situácii A), vtedy by sa svetelná vlna aj s hmotnou časticou pohybovala rýchlosťou c v otvorenom vesmíre (priestore). Potom by to však už nebola gravitačná sila na horizonte udalostí čiernej diery, pretože čiernej diery tu niet, ale teraz by to bola, nazvime ju „relativistická zotrvačná sila“ pôsobiaca na hmotnú časticu pri rýchlosti c (obr. 1 na konci článku).Týmto pomenovaním chcem túto silu odlíšiť od klasickej zotrvačnej sily, ktorá pôsobí na telesá pri zrýchlení.

Z toho vyplýva Veta 2 – Princíp ekvivalencie gravitačnej a relativistickej zotrvačnej sily:

Na objekt pohybujúci sa rýchlosťou c pôsobí v smere proti pohybu relativistická zotrvačná sila ekvivalentná gravitačnej sile na horizonte udalostí čiernej diery.

Druhý moment je reálny – je to situácia, keď hmotnej častici na horizonte udalostí nedodávame energiu. Hmotná častica vtedy padá pod horizont udalostí. Rovnako však padá aj v sústave spojenej so svetelnou vlnou. Obidve tieto sústavy sú rovnocenné a pád telesa v nich vyplýva z rovnakého princípu.

Z toho vyplýva Veta 3 – Princíp ekvivalencie pohybového zákona šírenia sa svetla a gravitácie horizontu udalostí čiernej diery:

Hmotná častica zaostáva (padá) za svetelnou vlnou, ako keby padala  pod horizont udalostí čiernej diery = pohybový zákon šírenia sa svetla = gravitácia horizontu udalostí čiernej diery.

Objasním podrobnejšie túto vetu:

Pokiaľ sa svetlo šíri vzhľadom na teleso alebo telesá mimo gravitačného poľa, zaostávajú za svetlom tak, ako keby padali pod horizont udalostí čiernej diery = pohybový zákon šírenia sa svetla. Ak svetelná vlna zotrváva zachytená na horizonte udalostí čiernej diery, telesá zostávajú za svetlom tak, že padajú pod horizont udalostí čiernej diery = gravitácia horizontu udalostí čiernej diery. Z toho vyplýva záver: Stačí vyrovnať energiu svetla, čo sa deje na horizonte udalostí čiernej diery a gravitácia následne vyplýva z pohybového zákona šírenia sa svetla.²

Princíp ekvivalencie pohybového zákona šírenia sa svetla a gravitácie horizontu udalostí čiernej diery nám umožňuje pochopiť voľný pád hmotnej častice pod horizont udalostí čiernej diery ako pohybový zákon sústavy ekvivalentnej sústave spojenej so svetelnou vlnou. 

Na základe týchto troch Viet sa ďalej pokúsim objasniť gravitáciu čiernej diery, ako relativistický pohyb jej hmoty, ktorý je inverzný voči šíreniu sa svetla.

1.2 Princíp šírenia sa svetla

Za šírením sa svetla stojí energia. Energia svetla sa však neprejavuje gravitáciou, ako je to v prípade hmoty, ale jeho šírením sa do priestoru. Na to, aby sa svetlo mohlo šíriť vzhľadom na všetky telesá  konštantnou rýchlosťou c, je potrebná jeho energia, ktorá udrží svetelnú vlnu na horizonte udalostí čiernej diery. Z hľadiska sústavy spojenej so svetelnou vlnou, všetky zotrvačne sa pohybujúce telesá, bez ohľadu na ich vzájomný pohyb, zaostávajú za svetlom  tak, ako keby padali pod horizont udalostí čiernej diery, a tak si svetlo zachováva vzhľadom na ne konštantnú rýchlosť c. (Touto problematikou sa podrobnejšie zaoberám v článku Hlavolam.)

Rozdiel zotrvačného pohybu telesa, od nazvime to „relativistického pohybu“ svetla objasňuje jednoduchý príklad: Umiestnime svetelnú vlnu na horizont udalostí čiernej diery. Svetelná vlna sa odtiaľto snaží uniknúť, ale gravitácia je tu taká veľká, že vyrovnáva jej energiu, takže zotrváva na mieste. Teraz na horizont udalostí umiestnime teleso. Tam, kde svetelná vlna zotrváva na mieste, teleso padá do čiernej diery.  

1.3 Zjednotené vysvetlenie gravitácie a šírenia sa svetla

Veta 1 hovorí, že sústava spojená so svetelnou vlnou je ekvivalentná sústave zotrvávajúcej na horizonte udalostí čiernej diery. Na základe tejto Vety môžeme formulovať veľmi jednoduchú hypotézu: Hmota má opačne orientovanú energiu ako svetelná vlna. Na horizonte udalostí čiernej diery sa tieto protipólne energie vyrovnávajú.

Pri vysvetlení gravitácie budeme ďalej postupovať tak, že gravitáciu najskôr vysvetlíme lokálne: rozdelíme  nehomogénne gravitačné pole telesa (nehomogénne znamená, že  gravitácia ubúda s druhou mocninou vzdialenosti od telesa) na vrstvy gravitačného poľa v rozmedzí, ktorých je gravitácia približne rovnaká. Následne môžeme vrstvy gravitačného poľa chápať ako sústavy pohybujúce sa virtuálne určitou relativistickou rýchlosťou – t.j. vrstvu gravitačného poľa budeme chápať ako sústavu, ktorej energia do určitej miery vyrovnáva energiu svetla – v dôsledku čoho na fyzikálne objekty vo vnútri týchto sústav / vrstiev gravitačného poľa pôsobí relativistická zotrvačná alias gravitačná sila.

Nehomogénnosť gravitačného poľa vyplýva  z toho, že energia hmoty sa rozkladá na obsah gravitačného poľa,  preto gravitácia rastie alebo ubúda s druhou mocninou vzdialenosti od stredu telesa.

Horizont udalostí je vrstva gravitačného poľa čiernej diery v rozmedzí, ktorej gravitácia vyrovnáva energiu svetla, takže svetelná vlna, ktorú tu umiestnime, nie je ani pohltená, ale nemôže ani uniknúť. Na základe Vety 2 môžeme potom horizont udalostí čiernej diery chápať ako sústavu pohybujúcu sa vzhľadom na pohlcované telesá virtuálne (tak ako) rýchlosťou c. Gravitácia následne vyplýva z pohybových zákonov tejto sústavy / vrstvy gravitačného poľa, a gravitačná sila pôsobiaca na horizonte udalostí čiernej diery je vlastne relativistická zotrvačná sila pôsobiaca v sústave pohybujúcej sa virtuálne rýchlosťou c.

Veta 2 – Princíp ekvivalencie gravitačnej a relativistickej zotrvačnej sily nám umožňuje intuitívne pochopiť šírenie sa svetla a gravitáciu ako inverzné javy, t.j. gravitáciu horizontu udalostí čiernej diery pochopiť ako relativistickú zotrvačnú silu pôsobiacu pri relativistickom pohybe hmoty čiernej diery, ktorý je analogický ako pohyb svetelnej vlny /  častice svetla, presnejšie je voči šíreniu sa svetla inverzný, teda hmota čiernej diery ostáva v priestore nehybná a jej relativistický pohyb sa prejavuje tvorbou gravitačného poľa a pohlcovaním hmoty z okolitého vesmíru  (obr. 2 na konci článku).  

2 Krátke fyzikálne eseje objasňujúce niektoré aspekty teórie zjednotenia

2.1 Rozdiel teórie zjednotenia oproti klasickej mechanike a ŠTR

V klasickej mechanike aj ŠTR je sústava pohybujúca sa rovnomerne priamočiaro vzhľadom na zotrvačnú sústavu definovaná ako zotrvačná a teda ekvivalentná pokojovej sústave. To by malo platiť aj pri rýchlosti c, ak odhliadneme od faktu, že podľa ŠTR sa teleso / hmotná častica môže pohybovať ľubovoľnou rýchlosťou menšou ako c. Pohyb s rýchlosťou c by podľa klasickej mechaniky aj ŠTR teoreticky (!)  mal byť zotrvačný. Oproti tomu podľa  teórie zjednotenia  sústava pohybujúca sa rýchlosťou c nie je zotrvačná – je ekvivalentná sústave zotrvávajúcej na horizonte udalostí čiernej diery. Objasním to na príklade: Podľa klasickej mechaniky aj ŠTR, keby hmotný objekt, napríklad raketa dosiahla rýchlosť c, ďalej by sa pohybovala touto rýchlosťou vlastnou zotrvačnosťou a pozorovateľ v nej by sa nachádzal v stave beztiaže. Podľa  teórie zjednotenia raketu treba udržovať pri tejto rýchlosti stálym dodávaním energie, ktorá by ju udržala na horizonte udalostí čiernej diery a pozorovateľ v nej by bol rozdrvený o podlahu  relativistickou zotrvačnou silou. Z  teórie zjednotenia teda vyplýva, že pohyb s rýchlosťou c nie je zotrvačný. 

Poznámka: Rýchlosťou c sa môže pohybovať iba svetelná vlna, ktorá sa pri tejto rýchlosti udržuje svojou energiou.

2.2 Od všeobecnej teórie relativity k teórii zjednotenia

Všeobecná teória relativity (VTR) stojí na Einsteinovom princípe ekvivalencie gravitačnej a zotrvačnej sily. Tento princíp vyplýva z dvoch faktov:

1.  Pôsobenie gravitačnej sily rovnako, ako zotrvačnej sily je univerzálne – ovplyvňuje rovnako všetky fyzikálne procesy.

2.  Gravitačná hmotnosť telesa je rovná  jeho zotrvačnej hmotnosti, čo znamená, že gravitačná sila, ktorou je teleso priťahované k inému telesu je rovná jeho odporu voči zrýchleniu ([1], 60).

Einsteinov princíp ekvivalencie umožňuje skúmať gravitačnú silu ako zotrvačnú silu. VTR potom opisuje gravitáciu ako zotrvačnosť telesa v zakrivenom  priestoročase ([1], 67).

V rámci  teórie zjednotenia vrstvu gravitačného poľa chápeme ako sústavu, ktorej energia do určitej miery vyrovnáva energiu svetla, t.j. ako sústavu pohybujúcu sa virtuálne určitou  relativistickou rýchlosťou. Gravitácia je potom zotrvačnosť telesa v tejto sústave a gravitačná sila je relativistická zotrvačná sila. V rámci  teórie zjednotenia teda možno zakrivenie priestoročasu chápať ako dôsledok relativistického pohybu hmoty telesa a zakrivenie priestoročasu = pohybové zákony sústavy (vrstvy gravitačného poľa) pohybujúcej sa virtuálne určitou relativistickou rýchlosťou. Tým by sme objasnili podstatu Einsteinovho princípu ekvivalencie – objasnili by sme gravitáciu ako zotrvačnosť – a zároveň zjednotili gravitáciu a šírenie sa svetla na základe rovnakých pohybových zákonov, t.j. vysvetlili by sme gravitáciu aj šírenie sa svetla na základe rovnakého princípu, ktorý nazývam  „relativistický pohyb“.  

Dodatočne doplnený text: UNIVERZÁLNY PRINCÍP EKVIVALENCIE

Čo sa týka VTR. Snažím sa rozšíriť princíp ekvivalencie vo VTR o môj princíp ekvivalencie medzi gravitačnou a relativistickou zotrvačnou silou (po­zri myšlienkový experiment obr. 1 na konci článku). Z toho vyplýva zjednotené vysvetlenie princípu gravitácie a pohybového zákona šírenia sa svetla – gravitačná sila je relativistická zotrvačná sila.

Pre teóriu zjednotenia (TZ) je smerodajné, či je sústava pohybujúca sa rýchlosťou c zotrvačná a teda beztiažová alebo v nej pôsobí relativistická zotr­vačná sila ekvivalentná gravitačnej sile na horizonte udalostí čiernej diery. Podľa klasickej mechaniky aj ŠTR by sústava pohybujúca sa rovnomerne priamočiaro, hoci aj rýchlosťou c, mala byť zotrvačná a teda beztia­žová. Podľa TZ sústava pohybujúca sa rýchlosťou c ZOTRVAČNE je kontra­dikcia. Svetlo sa v nej totiž šíri rovnako ako v pokojovej sústave, preto ZOTRVAČNÁ sústava nemôže byť spojená so svetelnou vlnou. Sústava spo­jená so svetelnou vlnou je buď: 

    A) extrémne zrýchlená sústava, alebo 
    B) sústava zotrvávajúca na horizonte udalostí čiernej diery, alebo 
    C) sústava pohybujúca sa rýchlosťou c. 

Ekvivalenciu týchto troch sústav nazvime UNIVERZÁLNY PRINCÍP EK­VIVALENCIE. 
   

Z toho vyplýva nasledujúce zjednotenie:

    a) V extrémne zrýchlenej sústave pôsobí na teleso zotrvačná sila. 

    b) Na horizonte udalostí čiernej diery pôsobí na teleso gravitačná sila. 

    c) V sústave pohybujúcej sa rýchlosťou c by mala na teleso pôsobiť relati­vistická zotrvačná sila. 

Vo všetkých týchto troch prípadoch je to rovnaká sila – preto teória zjedno­tenia. Keby sme akceptovali UNIVERZÁLNY PRINCÍP EKVIVALENCIE, bola by to báza pre zjednotenie zotrvačných síl, gravitácie a pohybového zákona šírenia sa svetla – relativistickej zotrvačnej sily.

V TZ vychádzame z predpokladu (hypotézy), že niečo také ako sústava spo­jená so svetelnou vlnou teoreticky existuje, aj keď to nie je možné reálne dosiahnuť. Následne skúmame vlastnosti takejto sústavy.

Podľa TZ je rozdiel medzi zotrvačnými sústavami limitne sa blížiacimi rýchlosti c, kde je pre pozorovateľa stav beztiaže a neinerciálnou sústavou spojenou so svetelnou vlnou pohybujúcou sa rýchlosťou c, kde pôsobí relativistická zotrvačná sila. Najviac dôležité je pochopiť, že raketa sa rýchlosťou c môže pohybovať len keď má zapnuté motory a preto na pozorovateľa v nej pôsobí (relativistická) zotrvačná sila, rovnaká ako gravitačná sila, keď zotr­váva na horizonte udalostí čiernej diery. Podľa TZ keby sme mali raketu, ktorú by sme dodávaním energie urýchlili na rýchlosť c a vypli by sme jej motory, táto raketa by automaticky stratila rýchlosť c a svetlo v nej by sa po­tom šírilo tak, ako v pokojovej sústave; pozorovateľ v nej by sa nachádzal v stave beztiaže. Pri rýchlosti c by teda mala na raketu – teoreticky! – pôsobiť relativistická zotrvačná sila, ktorá by ju po vypnutí motorov spomalila na zotr­vačnú sústavu s rýchlosťou nižšou ako je c. Problém je, že taká sila sa reálne nedá pozorovať: nedokážeme urýchliť raketu na rýchlosť c a vypnúť jej motory. Takže je čisto HYPOTETICKÁ.

Skúsim to objasniť ešte na inom príklade. Povedzme, že máme raketu pohybujúcu sa rýchlosťou c. Raketa sa touto rýchlosťou môže pohybovať len so zapnutými motormi tak, ako keď zotrváva na horizonte udalostí čiernej diery. Vo vnútri rakety je pozorovateľ, ktorý drží pingpongovú loptičku. Čo sa stane, keď ju pustí? Táto sa stáva pre raketu co-moving sústavou – spolupohybujúcou sa inerciálnou sústavou³ – t.j. na moment sa zotrvačne pohybuje zarovno s raketou, ale vzápätí to neplatí, pretože na ňu pôsobí (relativistická) zotrvačná sila ekvivalentná gravitačnej sile na horizonte udalostí; loptička padá za raketou s patričným zrýchlením. Pri rýchlosti c je zrýchlenie rakety vzhľadom na co-moving sústavu (loptičku) rovné gravitačnému zrýchleniu na horizonte udalostí.  Pre pozorovateľa v pokojovej sústave rýchlosťou c sa ďalej pohybuje len raketa, loptička si zotrvačne zachováva rýchlosť limitne sa blížiacu rýchlosti c. Pozorovateľ v pokojovej sústave uvidí, že svetlo (raketa)  sa aj vzhľadom na co-moving sústavu (loptičku) šíri rýchlosťou c. 

2.3 Limitná rýchlosť svetla

Podľa ŠTR rýchlosť svetla je limitná, takže relativistické javy pri nej nadobúdajú nekonečnú hodnotu: dochádza pri nej k nekonečnej dilatácii času, kontrakcii dĺžky a narastaniu zotrvačnej hmotnosti. Z hľadiska ŠTR väčšia rýchlosť nie je možná, pretože čas v pohybujúcej sa sústave by sa z hľadiska pokojovej sústavy vracal späť a priestor by kontrahoval pod úroveň bodu. A predsa existuje fyzikálny objekt, ktorý má viac energie, ako má svetelná vlna – je to čierna diera, ktorá pod horizontom udalostí svetelnú vlnu pohltí. Pod horizontom udalostí je teda energia ešte väčšia, ako má svetelná vlna a plynutie času je tu ešte pomalšie, ako na horizonte udalostí, resp. pri rýchlosti c. Keďže je možná väčšia energia, ako má svetlo a väčšia dilatácia času, ako je pri rýchlosti c, rýchlosť c nemôže byť limitná!

Z limitnej rýchlosti svetla vyplýva aj predpoveď ŠTR, že na udržanie hmotnej častice na horizonte udalostí čiernej diery je potrebná nekonečne veľká energia. To sa mi zdá tiež nie pravdivé, pretože na udržanie hmotnej častice pod horizontom udalostí by bolo potrebné vynaložiť ešte viac energie. To je podľa môjho názoru contradictio in adiecto, pretože definícia nekonečna neumožňuje väčšie nekonečno.

Z limitnej rýchlosti svetla vyplýva, že hmota čiernej diery môže z okolitého vesmíru pohlcovať hmotu len rýchlosťou menšou ako je c. Avšak podľa môjho názoru pohlcované telesá na horizonte udalostí čiernej diery dosiahnu rýchlosť c. Ja ako laik si to predstavujem takto: Gravitácia čiernej diery udržuje na horizonte udalostí svetelnú vlnu na mieste, nehybnú vzhľadom na okolitý vesmír. Svetlo sa pohybuje vzhľadom na každé teleso rýchlosťou c, takže keď sa pohlcovaná hmota stretne na horizonte udalostí so svetelnou vlnou, dosiahne pritom rýchlosť c, pretože sa so svetelnou vlnou môže stretnúť len pri rýchlosti c; vzájomná rýchlosť svetla a pohlcovanej hmoty musí byť c! Je totiž jedno, či sa svetelná vlna šíri vzhľadom  na telesá mimo gravitačného poľa alebo zotrváva zachytená na horizonte udalostí čiernej diery a obrátene sa pohybuje vzhľadom na pohlcované telesá [pretože situácia A) je ekvivalentná situácii B)], v obidvoch prípadoch si vzhľadom na telesá zachováva rýchlosť c. Aj keď je mi jasné, že podľa ŠTR môže čierna diera pohlcovať hmotu len rýchlosťou menšou ako je c, napriek tomu som presvedčený, že môj jednoduchý pohľad je správny. Podľa môjho názoru má svetelná vlna konečnú veľkosť energie a hmota čiernej diery má viac energie ako svetelná vlna. Preto ŠTR prestáva platiť na horizonte udalostí čiernej diery, kde energia čiernej diery vyrovnáva energiu svetla. Tu pohlcované telesá dosiahnu rýchlosť c. A pretože väčšia energia vyvinie väčšiu rýchlosť, pod horizontom udalostí pohlcované telesá prekročia rýchlosť c. Podľa  teórie zjednotenia sa však týmto spôsobom vlastne nepohybujú pohlcované telesá, ale hmota čiernej diery a pohlcovanie hmoty čiernou dierou chápeme obrátene ako jej pohyb vzhľadom na okolitý vesmír (obr. 2 na konci článku). Hmota čiernej diery sa teda vzhľadom na okolitý vesmír pohybuje rýchlosťou väčšou ako má svetlo.

2.4 Neutrína objavené v CERN-e

Podľa teórie zjednotenia sa svetlo šíri rýchlosťou c preto, že častica svetla / svetelná vlna má určitú energiu – má energiu, ktorá ju udrží na horizonte udalostí čiernej diery. Keby sa objavili častice s väčšou energiou, mám na mysli neutrína objavené v CERN-e, udržali by sa v gravitačnom poli čiernej diery hlbšie pod horizontom udalostí alebo by sa pohybovali rýchlosťou väčšou ako je c. 

3 Záver

Fyzik Vladimír Balek napísal:  Autor v práci chce opísať gravitačné pôsobenie novým spôsobom, inak ako sa opisuje vo všeobecnej teórii relativity (VTR). Netvrdí, že sa VTR nezhoduje s pozorovaniami — to je správne, pretože sa zhoduje –, ale domnieva sa, že nie je dostatočne „zjednotená“, pretože neposkytuje jednotný opis gravitačného pôsobenia a šírenia sa svetla. Takto všeobecne povedané, je to pravda. Už Einstein sa pokúšal o zjednotenie VTR s klasickou elektrodynamikou, ktorá opisuje svetlo ako elektromagnetické vlnenie, a v súčasnosti sa považuje za najväčší otvorený problém fyziky zjednotenie VTR s kvantovou mechanikou, do ktorej patrí opis svetla ako prúdu fotónov. Mnohí si myslia, že toto zjednotenie by malo byť založené na nejakom novom FYZIKÁLNOM princípe, rovnako jednoduchom a názornom, ako je princíp ekvivalencie vo VTR. Teórii strún, ktorá je v súčasnosti najvážnejším  kandidátom na jednotnú teóriu všetkých interakcií, taký princíp chýba. (…)

Dančanin: Ako východisko zjednotenia navrhujem chápať ŠTR vo vzťahu s gravitáciou čiernej diery: vo svojej teórii vychádzam z ekvivalencie situácií A) a B) (časť 1.1). Domnievam sa, že to je ten  JEDNODUCHÝ FYZIKÁLNY PRINCÍP, na ktorom sa dá budovať zjednotenie. Z ekvivalencie týchto situácií odvodzujem tri princípy ekvivalencie (Veta 1,Veta 2 a Veta 3), pomocou ktorých chcem objasniť gravitáciu čiernej diery a všeobecne gravitáciu ako jav inverzný voči šíreniu sa svetla. Z toho vyplýva zjednotené vysvetlenie princípu šírenia sa svetla a gravitácie.  

4 Názor fyzika Vojtěcha Ullmanna

Jako fyzik mohu souhlasit jen s Vaší větou „Podľa klasickej mechaniky aj ŠTR by sústava pohybujúca sa rovnomerne priamočiaro, hoci aj rýchlosťou c, mala byť zotrvačná a teda beztiažová.“. Ostatní vývody jsou založeny na omylech a nedorozuměních. Již ta výchozí úvaha o raketě na horizontu černé díry a o souvislosti s pohybem světelnou rychlostí je chybná. Žádná taková „relativistická setrvačná síla“ není..!..

Mrzí mne nesouhlasné stanovisko, ale v zájmu vědecké pravdy to tak je…

Dančanin: Článok sa začína: ekvivalentné sú situácia A) a situácia B). SÚ EKVIVALENTNÉ TIETO DVE SITUÁCIE? Gravitácia univerzálne (rovnako) ovplyvňuje všetky fyzikálne procesy, takže nič sa nezmení aj keď si ju odmyslíme – situácia A) je ekvivalentná situácii B). Taký je môj laický názor.

Prínosom situácie B) je, že na nej môžeme objasniť, prečo sa teleso / hmotná častica nemôže zotrvačne pohybovať vzhľadom na iné teleso rýchlosťou c: Na to, aby sa teleso B pohybovalo vzhľadom na teleso A rýchlosťou c, museli by sme ho totiž udržovať na horizonte udalostí čiernej diery, zarovno s tu zachytenou svetelnou vlnou, a to nie je možné bez dodávania energie.

Obrazne povedané: Či sa raketa pohybuje zarovno so svetelnou vlnou v otvorenom priestore alebo zotrváva zarovno s ňou zachytená na horizonte udalostí čiernej diery, pre vnútorného pozorovateľa sa nič nemení, tieto situácie sú ekvivalentné. Z toho vyplýva, že raketa sa môže zarovno so svetelnou vlnou pohybovať len so zapnutými motormi tak, ako keď zotrváva na horizonte udalostí čiernej diery a v jej vnútri pôsobí relativistická zotrvačná sila ekvivalentná gravitačnej sile na horizonte udalostí čiernej diery.

Podľa fyzika Vojtěcha Ullmanna, ktorého si veľmi vážim, žiadna taká sila neexistuje a raketa sa pohybuje rýchlosťou c zotrvačne, teda s vypnutými motormi, a je to beztiažová sústava. Veľmi si vážim, že pán RNDr. Ullmann sa nebojí rozmýšľať aj o takejto hraničnej kategórii. Avšak v beztiažovej sústave sa svetlo šíri tak, ako v pokojovej sústave, preto beztiažová sústava nemôže byť spojená so svetelnou vlnou!

Otázka na záver: Môže sa teda raketa pohybovať zarovno so svetelnou vlnou (rýchlosťou c) s vypnutými motormi? Podľa mojej teórie musí mať zapnuté motory!

Obr. 1a

(Obr. 1a) Urobíme myšlienkový experiment: Ponoríme raketu na horizont udalostí čiernej diery a dodávame jej energiu, aby sa tam udržala – raketa má zapnuté motory.  Raketa tu zotrváva zarovno so svetelnou vlnou, ktorá odtiaľto nemôže uniknúť. Na pozorovateľa v  rakete pôsobí gravitačná sila Fg na horizonte udalostí čiernej diery (hu), túto silu označujem Fg(hu).

Obr. 1b    

(Obr. 1b) Keď si odmyslíme čiernu dieru, situácia sa nezmení: raketa so zapnutými motormi ďalej zotrváva zarovno so svetelnou vlnou, avšak pohybuje sa pri tom rýchlosťou c v otvorenom priestore. Na pozorovateľa v rakete ďalej pôsobí rovnaká sila, ale pretože čiernej diery tu niet, nie je to gravitačná sila, ale teraz je to relativistická zotrvačná sila Fzrel pôsobiaca pri rýchlosti c, túto silu označujem Fzrel(c). Táto sústava je ekvivalentná extrémne zrýchlenej sústave.

Platí vzťah:                                            Fg(hu) = Fzrel(c)

Obr. 1: Princíp ekvivalencie gravitačnej a relativistickej zotrvačnej sily

Obr. 2: Analógia medzi šírením sa svetla a pohlcovaním hmoty čiernou dierou

Obr. 2a

(Obr. 2a)  Svetlo sa šíri vzhľadom na všetky telesá konštantnou rýchlosťou c.

Obr. 2b

(Obr. 2b) Horizont udalostí čiernej diery pohlcuje hmotu  konštantnou  rýchlosťou c.

Poznámky:

¹ Čo je to čierna diera? Je to fyzikálny objekt, ktorého gravitácia je taká silná, že pohltí aj svetlo. V určitej vzdialenosti od stredu čiernej diery gravitácia vyrovnáva energiu svetla, takže na tejto hranici svetlo nie je ani pohltené čiernou dierou, ale ani neuniká von. Táto hranica sa volá horizont udalostí čiernej diery.

² Neskôr som si ujasnil myšlienky a pod pojmom „pohybový zákon šírenia sa svetla“ rozumiem pôsobenie relativistickej zotrvačnej sily (pozri Veta 2).

³ Pozri článok Hlavolam.

 Literatúra

[1] ULLMANN, Vojtěch. Gravitace, černé díry a fyzika prostoročasu. 1. vyd. Ostrava: Československá astronomická společnost ČSAV, 1986. 272 s.