Speciální teorie relativity (4.) – názory znalých

Tento 4. díl prohlíží něco názorů vědců, jež s problematikou souvisejí. Příští 5. díl STR naváže, dalšími modely, na převod diskrétních pulsů do perspektivy. Posoudí možnosti fyzikální podstaty vnímaného času, jež fyzika nepoužívá.

*      *      *

Prostor

Počínaje teorií relativity se začalo pochybovat o samotném fyzikálním prostoru – má vlastnosti, nebo se jedná jen o vzdálenosti mezi kusy hmoty? Když jeho náplň – éter, byla odmítnuta. O prostoru pojednává mnoho fyziků i laiků.

Porůznu vybrané názory na prostor, matematický i fyzikální:

„Prostor vyjadřuje vzájemné poziční vztahy jednotlivých předmětů a jejich částí.“ [1]
„Prostor P je množství určitých prvků (to jest určitých „věcí“).“ [2]
„Prostor je jakákoli neprázdná množina.“ [3]
„Prostor – nejrůznější soubory všelijakých útvarů, jež jsou body takového prostoru.“ [4]
„Prostor jest jen souhrn určitých vztahů na daném obsahu – Leibniz.“ [5]
„Prostor chápe věda jako způsob rozmístění současně existujících objektů a čas je posloupností existence těchto neustále se měnících jevů.“ [6]

Prostor má vlastnosti: permitivitu, permeabilitu; dle jednoho ze známých názorů se tím potvrzuje, že prostor je.


~~~~~~~~~

 

Bodový prostor

Jsou důvody, proč hledat – za makrokosmem i mikrokosmem – oddělené body diskrétního (bodového) prostoru. Mohly by přiblížit důvody axiomů STR. A dalším přepočtem umožnit přechod do prostoru vnímání – do perspektivy, která je sofistikovaným způsobem našeho vnímání Vesmíru.

Diskrétní přístupy sice fyzika odedávna zvažovala, ale přesto byla jakoby zaskočená, když Max Planck roku 1900 výpočtem prokázal částicovou skladbu paprsků záření [7]:

„Rutherfordova skupina tušila, že Bohr možná objevil předpoklad pro vytvoření nového způsobu popisu přírody. Německá fyzikální elita v Gottingenu se však k tomu stavěla skepticky až odmítavě. Bohrovi to sdělil bratr Harald, který se krátce po své promoci dostal do nejvyšších sfér matematiky. Matematik Carl Runge prý dokonce vyslovil podezření, že se tento vysoce inteligentní mladík snad zbláznil.“

Začít uvažovat, že kolem jádra krouží elektrony? Na zakřivené dráze zřejmě svou energii vyzáří, takže rychle spadnou do jádra. A přesto Bohr odvážně zavedl své nalezené podmínky:

  • elektrony obíhají kolem jádra po předepsaných drahách.
  • atom září jen při přeskoku mezi předepsanými drahami.

Model postihoval chování atomu i jeho čárové spektrum, a přesto tehdy nebyl snadno přijímaný.

Pročpak asi Runge chápal šílenost tohoto nápadu? Protože předepsané dráhy elektronů – jejich propočítání předem – to by bylo záměrné stvoření Vesmíru. Cesta zpět. Nelze? Hledejme a až podle výsledků posuďme vznik Vesmíru. Dělejme to nestranně, opatrně.


~~~

Nahlédněme do znalých zdrojů. Ohledně relativistických vlastností hmoty Kuzněcov [8] citoval podiv Heisenberga:

„Teorie relativity považuje za výchozí vztah zkrácení pohybujících se měřítek a zpomalení času v pohybujících se soustavách. Z hlediska kvantové teorie ale jsou měřítka i hodiny velmi složitá tělesa:

‚Jsou sestrojeny celkem vzato z mnoha elementárních částic, působí na ně složitým způsobem různá silová pole a proto je nepochopitelné, proč právě jejich chování je popsáno zvlášť jednoduchým zákonem.‚“

Fyzik připomíná více působících vlivů na částice, jež jsou v konci podrobené jednotnému relativistickému výsledku. Zkusme koncepci, že částice se skládají z elementárních podčástic – bodů. Znalá fyzika sleduje nesrovnatelně složitější postupy než jenom počty. Zná kvadriony, leptony, hyperony, mezony pi a K, a mnoho dalších. Přesto, Heisenbergova úvaha by mohla svědčit bodovým modelům, jež tyto články o STR obsahují. Kdy relativita ovládá samotné body, jako základ hmotných částic.


~~~

Kuzněcov [8] zvažuje, co s diskrétním prostorem:

„Co je skutečně obtížné (a co není a nemohlo být Einsteinem uděláno), tj. najít mikroskopické procesy, které by vysvětlovaly vztah mezi prostorovými a časovými měřeními v soustavách, které se vzájemně pohybují. Ani nyní nemůžeme jednoznačným a spolehlivým způsobem ukázat, jak mikroskopická struktura látky vede ke vztahům Einsteinovy teorie relativity. Těmito vztahy se řídí všechny procesy v světě galaxií, planet, molekul a atomů. Je jim podřízeno chování element. částic v libovolně malých prostoročasových oblastech? To dosud nevíme.

Předpoklad o diskrétnosti prostoročasu se zdá být přirozený už proto, že byl vyslovován v každé etapě rozvoje vědy.“


~~~

Co můžeme sledovat dnes? Je mnoho zásadních rozdílů mezi počátečními desetiletími století 20. a 21. Například přechod od analogové k diskrétní sdělovací technice, dále zásadní vliv informatiky a i osvojení virtuální reality. Kdysi se lidé zbavovali strachu z pohyblivého obrazu na plátně – připomíná se příběh, kdy diváci prchali ze sedadel, když se jim blížila promítaná černobílá lokomotiva. A to jela bez doprovodného zvuku; film byl němý.

Již několik desetiletí dobře chápeme zdánlivou, uměle připravenou skutečnost, a to zásluhou počítačové techniky. Cestovatelka zajímavě popisuje i hodnotí takový zážitek z Ameriky. Fyzikální diskrétní modely, jež tento seriál předkládá, nabízejí různé cesty, kudy a kam dál.

I na další stránce Kuzněcov nabízí diskrétní přístup k STR:

„Proto je možné předpokládat, že ve svém dalším vývoji dospěje fyzika k nějakému kvantově atomistickému opodstatnění teorie relativity a že v takovém opodstatnění budou figurovat přirozené konstantní veličiny – minimální vzdálenosti a minimální časové intervaly.“

Kvantové přístupy značí přístupy rozkouskované – s minimálními délkovými a časovými úseky. K takovým postupům vede názor o bodové stavbě vícerozměrných prostorů. Jejich možnosti naznačuje – toleruje Wikipedia.

Filosof Vorovka [9] citoval, vyzdvihoval diskrétní prostor ve fyzice v myšlenkách tří velikánů:

Riemann připouští: ‚že by to skutečné, co je podkladem prostoru, tvořilo přetržitou množinu‘.

Weyl komentuje: ‚Snad jednou právě v této možnosti bude nalezena odpověď k problému prostoru.‘

Dedekind: ‚Má-li prostor vůbec reálnou existenci, nemusí být proto ještě spojitým, nespočetné jeho vlastnosti zůstaly by týmiž, i kdyby byl přetržitým.'“


~~~

Znovu [8]:

„Koncem minulého (19.) století George Johnstone Stoney (1826 – 1911) přišel s myšlenkou o minimálních prostorových vzdálenostech 10^-35 cm a minimálních časových intervalech 3·10^-45 s. Za padesát let poté V. A. Ambarcumjan a D. D. Ivaněnko vyslovil předpoklad, že v kvantovém světě mohou mít souřadnice pouze celočíselné hodnoty, pokud jsou vyjadřovány v jednotkách elementární délky.

Brzy potom však Heisenberg publikoval práci, v níž se hovořilo o minimálních prostorech a vzdálenostech. Heisenberg soudil, že elementární délka bude základem ohraničení kvantové mechaniky, podobně jako kvantová konstanta ohraničuje klasickou mechaniku.

Také N. S. Snyder a také M. Coish dospěli k představě, že v ultramalých měřítkách není prostor spojitý, ale diskrétní, to jest sestávající z jednotlivých jasně ohraničených bodů – buněk. Uvnitř takové buňky lze sice prostor nekonečně dělit, ale této dělitelnosti neodpovídá žádný reálný fyzikální proces. Můžeme si představit vzdálenosti menší než 10^-13 cm a časy menší než 10^-25 s (elementární trvání), ale těmto měřítkům nebudou odpovídat oblasti či časové intervaly fyzikálně navzájem odlišné.

Základní práce k dané problematice je Snyderova studie roku 1947. Prostorové souřadnice mohou mít jen diskrétní hodnoty: x, y, z = ±l, ±2·l, atd., kde „l“ je jistá elementární délka a nic nemůže být menší než ona.“


~~~

Ve stejném směru Vojtěch Ullmann [10]:

„Kvantová struktura prostoročasu ukazuje, že menší vzdálenosti než 10^-33 cm a kratší časy než 10^-43 s nemají význam, protože prostorové vztahy a časové relace zde vlivem kvantových fluktuací topologie ztrácí smysl.“


~~~

V [11] přidává k odstavci z [10] poslední větu:

„—. A to je poznatek svým významem přesahující rámec geometrodynamiky a dokonce i celé fyziky.“

Věta snad vyjadřuje souvislosti Vesmíru?


~~~

Ze 17. století – Leibnizovy monády vystihovaly posice (šachovnici), potřebné bodovému prostoru [12]:

„Leibniz tvrdí, že rozprostraněnost je výslednicí působení bezrozměrné dynamické substance, které roku 1697 nazval monádami. Monády nejsou geometrické body, vždyť ty předpokládají existenci prostoru, ale monády, dle Leibnizových slov, samy vytvářejí prostor.“


~~~

Ještě dávnější učenec [13] uvažoval nejen diskrétní prostor, ale i čas. Takový názor nespojitého prostoru a času vede k neustálé obnově Vesmíru. Podobně publikovaný předchozí díl STR(3.), sledující pulsační Zdroj.

Nejkratší díly prostoru a času musely být promyšleny předem? Nebo se promyslely a navrhly samy?

„V arabské filosofické literatuře se projevilo atomistické učení o prostoru a času, které jak známo zavrhoval Aristoteles a v matematické formě Eudoxos a jejich stoupenci. Toto hledisko zastával a rozvíjel Abu ´l – Hasan Alií ibn Isamá´íl al- Ašarí. Na základě učení o diskrétním charakteru času a pohybu, mutakallimisté dělali neodůvodněný indeterministický závěr, že v každém právě probíhajícím atomu času Alláh vždy znovu tvoří celý svět a tedy ve světě nemohou existovat žádné příčinné souvislosti.

Toto učení nezůstalo bez odezvy ani v matematice. Z hlediska mutakallimistů jsou dvě libovolné veličiny stejného druhu vždy souměřitelné a neexistují tedy iracionálně. Při rozpracování své obecné teorie proporcí se Chajjám o tomto pojetí zmiňuje a ačkoli ho nesdílí, nezavrhuje možnost vítězství matematického atomismu v budoucnosti a snad ani nepovažuje za vhodné ji zavrhnout.“
 

Obr. 12. Matematizace perspektivního prostoru

Obr. 12. Matematizace perspektivního prostoru

Dávný názor al-Ašarího vystihuje obrázek, který kvadratickou Pythagorovu větu přemění v lineární rovnici (obr. 12). Vždy nové tvoření světa jakoby značilo časovou nespojitost, ačkoliv smysly nás přesvědčují o kontinuitě času.


~~~

Pěkný je závěr géniův [9]:

„Newton: Nekonečnost a věčnost, tyto dva atributy Boží, nacházel také u prostoru a času, a proto si prostor představoval jako smyslové ústrojí Boží.“


~~~~~~~~~

 

Váhání nad spojitým prostorem je dlouhodobé

Jiří Mrázek [14]:

„Na druhé straně se však dnes stále více ukazuje i to, že v myšlence kontinua je nějaká záhada, začínající budit dojem něčeho nezdravého. Prostě kontinuum začíná budit nedůvěru odborníků. Tito odborníci začínají volat po revizi všeho, co s kontinuem souvisí. Chtějí nahradit kontinuum něčím nespojitým, chtějí kvantovat matematiku nějak podobně, jako již předtím začali fyzikové kvantovat fyziku. Ozývají se další a další hlasy, požadující znovuprověření všeho, co bylo vybudováno na pojmu nekonečně malé veličiny, byť by to byly mat. vzorce a metody nesčetněkrát prověřené praxí. Tito odborníci ukázali, že lze stejné vzorce odvodit i z představ „kvantované“ matematiky, pracující nikoli s veličinami nekonečně malými, nýbrž velmi malými.“


~~~

Ivan Úlehla [15]:

„Nutný krok, který učinil Newton od veličin konečných k nekonečně malým, je založen na vážném předpokladu. Ten byl v době Newtonově zcela přijatelný, dnes však jeho oprávněnost není již tak jistá. Očekáváme totiž, že při přechodu k nekonečně malým rozměrům délkovým i časovým nedojde k podstatným podstatným změnám ve vlastnostech věcí. Předpokládáme, že měřítka i hodiny měří plynule, spojitě, všechny vzdálenosti a časové úseky od nekonečně malých až k běžným. Někteří fyzikové se dnes domnívají, že tento předpoklad není oprávněný. Mají-li pravdu, pak to může znamenat, že ani pouhé přemísťování není proces zcela spojitý, plynulý; v každém případě jejich pochybnosti vedou k představě, že „pouhý“ mechanický pohyb je děj ve skutečnosti složitý.“


~~~~~~~~~

 

Několik názorových přiblížení k virtuální realitě

C. F. Weizsäcker, kodaňská škola – „metafyzický realismus“ jako forma světového názoru. Reálný svět není, tvoří se ve fantazii subjektu.

G. Galilei – Obsah odpovídající novému pohledu na svět nepotřebuje mlhavé alegorie, náhodná pozorování a sblížení ani řečnické výkřiky a hromadění starých textů, ale jasné obrazy načerpané z bezprostředních dojmů a technické zkušenosti. [16]

Hegel nemohl přijmout některé pozitivní momenty Kantovy filosofie mimo jiné i proto, že odmítl jeho výchozí tezi, dle níž objektivní realita (věci o sobě) působí na naši smyslovost a tím vyvolává počitky čili „materii“ vědění. [17]


~~~

Neopomeňme čisté dětské vnímání prostoru, ostatně i Einstein z takového vycházel. Jan Evangelista Purkyně [18]:

„Jeli jsme přes Veltrusy, kde jest dosavád veliký přívoz. Vůz vjel na prám, my vstoupili a já myslel, že je to most, neboť zdálo se, že stojí, a já sem a tam se procházel, jen mně podivno bylo, že okolní břehy se pohybovaly. Konečně přistál prám na protější břeh, my vystoupili a já nejinak myslel, než že jsem po mostě se procházel.“


~~~~~~~~~

 

Závěr

Užité výpisy podporují možnost, že náš Vesmír je sestavený na základě bodového prostoru. Takovou eventualitu představují díly této práce o Speciální teorii relativity.
Je otázkou, jak vážně to se svým světem myslíme. Nadále zdůrazňujeme provedení světa, které nebývá spočítatelné. Přitom matematiku máme za rozhodující vědecký nástroj. Náš Vesmír popisujeme jen přibližně. Příčina je ve zdánlivě nevyvratitelných a nevysvětlitelných matematických iracionalitách.

Bodový prostor, přepočítaný do zrakové a sluchové perspektivy, vede ke světu sestrojenému promyšleně. Jeho autorská civilizace ať není obsažená v té hmotě, která je nám přístupná. Tento přírodovědný poznatek je v souladu s kontakty, které odedávna, někteří z lidí, s ní mají. Ostatně, mají je všichni, jen si toho všimnout. Bez zájmu o ně je stěží objevíme. Fyzika již desítky let důkladně propočítává prostory i dvacetirozměrné, ale zda jsou obydlené nebo ne, to už je záležitost jiných oborů.
Matematika je už mnohem dál, než bylo poznání dávných tisíciletí. Najdou se duše jednoduché, které různě ironizují:

Simplicius – „skládá-li se úsečka z nekonečného množství bodů, pak jiná větší úsečka musí obsahovat větší počet bodů, než je nekonečno.“


~~~

Ostatně, pozor na dávné počítání bytostí, jež se mají vměstnat na špičku jehly. A když jsme u jehly, pak uzavřeme biblickými posudky (podle [19]):

„Spíše projde velbloud uchem jehly nežli boháč do Božího království.“ Lepší překlad: kamilos (lano) místo kamélos (velbloud), v řečtině. Podobně v arabštině džamal (velbloud) – džumal (lano). Tak navrhují muslimští učenci a i nové křesťanské překlady – „Spíš lano projde uchem jehly…“
 

Literatura
[1] Umění vidět v matematice – František Kuřina. SPN, Praha 1989, s. 111
[2] Vyšší škola technického kreslení – Kochman, Švejda, Klepš. Práce, Praha 1967, s. 15
[3] Kde žijeme? Geometrický podklad dnešního názoru na prostor – Karel Havlíček. JČMF, Praha 1949, s. 43
[4] Cesty moderní matematiky – Karel Havlíček a kolektiv. Horizont, Praha 1976, s. 79
[5] Kantova filosofie ve svých vztazích k vědám exaktním – Karel Vorovka. JČMF, Praha 1924, s. 111
[6] SOS Rozhovory o budoucnosti – Vlastimil Halaxa. Masarykova univerzita, Brno 1993, s. 6
[7] Převratné objevy fyziky. Od Galileiho k Lise Meitnerové – Thomas Bührke. Academia 1999. (Orig. 1997), s. 158
[8] Einstein – život, smrt, nesmrtelnost – B. G. Kuzněcov. SPN, Praha 1984, s. 259, s. 264
[9] Kantova filosofie ve svých vztazích k vědám exaktním – Karel Vorovka. JČMF, Praha 1924, s. 93, s. 106
[10] Gravitace, černé díry a fyzika časoprostoru – Vojtěch Ullmann. ČSAV, Ostrava 1990, s. 256
[11] Unitární teorie pole a kvantová gravitace.htm – Vojtěch Ullmann
[12] Od Galilea po Einsteina – B. G. Kuzněcov. Pravda, Bratislava 1975. (Orig. Nauka, Moskva 1966), s. 191
[13] Dějiny matematiky ve středověku – A. P. Juškevič. Academia, Praha 1977, s. 290
[14] Kde začíná budoucnost – Jiří Mrázek a kol. Naše vojsko, Praha 1989, s. 366
[15] Od fyziky k filosofii – Ivan Úlehla. Orbis, Praha 1963, s. 13
[16] Filosofické otázky současné fyziky – V. S. Gott. Orbis, Praha 1976, s. 116
[17] Kantova filosofie a současnost – Drobnickij a kolektiv. Svoboda, Praha 1981, s.11
[18] Nitky z mého života – Jan Evangelista Purkyně. Odeon, Praha 1987, s. 94
[19] Korán – překlad Ivan Hrbek. Odeon, Praha 1991, s. 719
 

Bohumír Tichánek
http://www.tichanek.cz/

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna.

Gnosis.cz - Hledání Světla a Moudrosti, příspěvky čtenářů / provozovatel: Libor Kukliš, 2004 - 2016