Speciální teorie relativity

Rudý posuv bez rozpínání vesmírného prostoru  

Bohumír Tichánek

10. - 11. 2. 2020

V první třetině 20. století se objevilo vysvětlení, že se galaxie - hmota Vesmíru, od sebe vzdalují navzájem. Pro vědce to bylo velké, velké překvapení. Vždyť názory na svět kolem nás si zprvu děláme dle toho, co vidíme, co vnímáme.

V závěru 20. století se pak ukázalo, že vzdalování galaxií má i takovou rychlost, která desetinásobně překračuje c. Následné vysvětlení určilo, že se rozpíná samotný prostor, takže rychlost světla není vůbec překročená.

Pokouším se odstrkávat šálivou nádhernou Máju a zkouším nahlížet do bodové sestavy časoprostoru.

*   *   *
Obsah
  1. Použité symboly
  2. Úvod
  3. Jinak
  4. Zářič v klidu
  5. Zářič ve vzdalování
  6. Zážitky světa podložené informaticky
  7. Představa vyzařování fotonu
  8. Rudý posuv určený pulsním vesmírným Zdrojem
  9. Jiní, o diskrétních přístupech
  10. Zpřesnění grafu
  11. Galaxie letí směrem k Zemi rychlostí c/2
  12. Galaxie letí směrem k Zemi rychlostí větší než c/2
  13. Zhodnocení
    12.1. Rudý posuv a námitka
    12.2. Velký třesk?
  14. Závěr
    13.1. Co je překvapivější
    13.2. Smyslové zážitky
       Odkazy


0. Použité symboly

λG ... vlnová délka záření vysílaného vzdálenou galaxií
λZ ... vlnová délka záření na Zemi
c ... určená rychlost světla ve vakuu
I ... intenzita elektromagnetického signálu
PE ... puls hypotetického vesmírného Zdroje
PL ... délkový puls (využitý puls PE)
PT ... časový puls (nevyužitý puls PE)
T ... perioda vlny
t ... newtonovský čas


1. Úvod

Světlo, přicházející od hvězd a galaxií, lze rozložit na složky o různých kmitočtech (barvách). Jejich hodnoty sdělily, že ve vzdálených objektech se nacházejí chemické prvky, které na Zemi máme také. Ovšem příchozí kmitočty bývají svou velikostí posunuté. Rudým posuvem se nazývá jev, kdy přijímané světlo má posunuté kmitočty k červenému konci spektra; prodloužené vlnové délky.

Tento rudý posuv astrofyzika zdůvodňuje několika souvislostmi. Snadno k pochopení je vliv Dopplerova posuvu. Jenže v posledních desetiletích byly zjištěny příliš velké posuvy. S Dopplerovým vysvětlením by vzdalující se galaxie překonávaly rychlost světla až i desetkrát. Nepřípustné!

Po delším váhání astrofyzika rozhodla, že příčinou je rozpínání prostoru. To je jiná záležitost než jednoduše pochopitelné vzdalování galaxií od sebe navzájem nebo odlet kosmické lodě od Země. Pojmenování je nepřesně zdvojené – i takové vzájemné rozlétání dvou subjektů se také někdy nazývá rozpínáním prostoru.


2. Jinak

Zde uvedu jinou možnost převelkého rudého posuvu. Dbám přetržitého časoprostoru; krátce:

Následně lze zdůvodňovat zpomalování času při pohybu. Žádné změny poloměru při rotačním pohybu. Důvod změření vždy konstantní rychlosti světla při libovolném pohybu soustavy. A jiné.

V dalším použiju nejjednodušší mechanický model fotonu, i když souvislostí je mnohem víc. Grafickými pokusy zůstávám jen na povrchu složité problematiky.


3. Zářič v klidu

Na Zemi uvažuji jeden z chemických prvků, jenž září určitou vlnovou délkou λZ (lambda). Zvolená svítící galaxie ať se Zemi nevzdaluje ani neblíží, takže vlnová délka je shodná; tam λG i zde na Zemi λZ = λG (obr. 1). Při konstantní vzdálenosti vliv Dopplerovský nepředpokládám a jiné zde nesleduji. Prostor zavádím neměnnou sítí diskrétních posic [1], takže hypotézu jeho rozpínání neuvažuji. (V rámci mých přístupů zakřivení přisuzuji trase objektu - v jeho pohybu pravoúhlou diskrétní sítí časoprostoru - a nikoliv samotnému časoprostoru.)

Souvislost paprsku s časem t ukazuje 1. obrázek. Perioda T je úměrná vlnové délce λ. Platí c = λ/T = konst.

sinusoida

Obr. 1. Vlnová délka elektromagnetického pole λG = λZ

4. Zářič ve vzdalování

Ve 2. obrázku se zářící galaxie vzdaluje pozorovateli na Zemi. Ten zjišťuje snížený kmitočet – prodloužila se délka přijímané vlny λG. A to oproti vlnové délce λZ záření, které patří témuž chemickému prvku na Zemi.

sinusoida, delší vlna

Obr. 2. Zvětšená vlnová délka přijímaného elektromagnetického pole, λG > λZ

5. Zážitky světa podložené informaticky

Zrakové zážitky nás informují o světě; ovšem podkládám je informaticky, bez zařazení Euklidova prostoru. Neustávající řada Zdrojových pulsů dovoluje hmotě délkový přesun nebo čas bez pohybu. Například ve 3. obrázku jsou pulsy řazeny střídavě, což ukazuje poloviční rychlost světla - ovšem jen v tomto diskrétním 1D prostoru. Do perspektivního lidského vnímání a hodnocení nutno údaje, pulsy PL a PT, přepočítat [2].


střídání pulsů časových a délkových

Obr. 3. Opakované impulsy (PE) Zdroje. Bod hmoty je využívá na délkové přeskoky PL. Nevyužité pulsy PT zakládají čas

6. Představa vyzařování fotonu

Fotony dosahují nejvyšší rychlosti; přeskakují (PL) do sousední posice každým pulsem PE.

Informatickým přístupem:

Pohyb galaxie – zářiče sleduji v síti rovnoměrně uspořádaných posic. Foton o kmitočtu 500 THz má dobu periody 2*10 -15 s. Kdežto 1 puls (PE) trvá jen 10 -43 sekundy (PT). Tudíž je foton vytvořený obrovským počtem délkových pulsů PL, bodů.   (Poznámka: 2*10 -15 > 10 -43)

(Ovšem jinde, v diskrétní prostorové síti, kreslím foton jako bod. Jediný informační bit. Zde však posuzuji prodlužování vlnové délky (natahování) fotonu, proto jej znázorňuji sinusoidou.)

1 perioda fotonu 500 THz …… 2*10 -15 s
1 puls PE ……………………………… 10 -43 s

Sunoucí se zářič vyšle foton v jeho úplnosti. Avšak tato energetická zásilka bude rozsekaná na mnoho částí, oddělovaných mezerami PT. Délková sestava fotonu bude protažená, viz následující modely. Foton tím snižuje svůj kmitočet, aniž by měnil rychlost letu c.

Protažení našeho délkového působiště – prostoru – nenastává. Hypotéza, přijatá koncem 20. století, zde není potřebná.

Věda opustila mechanické modely, ačkoliv ve hmotě žijeme - a ne ve výpočetních rovnicích. Zde nejjednodušeji naznačuji model fotonu; avšak předpokládám jeho skutečné, mnohem složitější provedení, jež nám není známé.


7. Rudý posuv určený pulsním vesmírným Zdrojem

Části celé sestavy fotonu budou oddělované pulsy PT. Doba periody fotonu se prodlouží, tedy kmitočet se sníží. Na Zemi pak sledujeme rudý posuv. Přijímáme zde záření s prodlouženou vlnovou délkou λG. Taková příčina dosud nebyla ve fyzice posuzovaná.

Nevelkou délku vlny λZ ukazoval 1. obrázek, tedy skutečnost v nepohyblivém zářiči. Pak 2. obrázek předložil zvětšenou vlnovou délku fotonu, λG > λZ. Příčinu prodloužení vlnové délky, s odmítnutím spojitého Dopplerova jevu pro radiaci, naznačuje 4. obrázek.


sinusoida proložená mnoha mezerami

Obr. 4. Dole projev spojitého fotonu, podrobeného rudému posuvu.
Nahoře představa sestavy fotonu, vycházející ze speciální teorie relativity, v kvantovaném vyjádření. Je protažený na stejnou vlnovou délku λG zásluhou pohybu zářiče. Vliv rozpínání prostoru zde není potřebný. Podle toho se Dopplerův posuv projevuje jen u zvuku, ne u světla.

Pravidelné oddělování prázdnými pulsy PT zvětší vlnovou délku fotonu, vznikne λG. Příčinou protažení fotonu je zde zpomalení času dle speciální teorie relativity. Ovšem řešené diskrétním postupem, astrofyzikou obvykle nesledovaným. Dopplerovský přístup ke světlu je takto nahrazený kvantově – relativistickým přístupem.


8. Jiní, o diskrétních přístupech

Koncem minulého století J. Stonney (15.2.1826 – 5.7.1911) přišel s myšlenkou o minimálních prostorových vzdálenostech a časových intervalech. 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.

Základní práce k dané problematice je Snyderova studie r. 1947. Prostorové souřadnice mohou mít jen diskrétní hodnoty: x, y, z = +- l0, +- 2·l0, atd., kde l0 je jistá elementární délka a nic nemůže být menší než ona. [3]


9. Zpřesnění grafu

Předchozí první návrh (obr. 4) upřesním – podstatně změním, když zakreslím i vzdalující se galaxii (obr. 5). Zvolím jí - v jejím pohybu diskrétním prostorem - takovou rychlost, že přeskočí (PL) při každém druhém zdrojovém pulsu (PE). Přitom září v protisměru svého letu. Body, předpokládaná subkvanta tvořící foton – zelené čárky, přeskakují samozřejmě při každém PE.

Vlnová délka λG se prodlužuje, přičemž zlomky fotonu (zelené čárky) jsou oddělené dvěma mezerami:

  1. První délková mezera PL je zapříčiněna nemožností jakékoliv činnosti hmoty galaxie, když přeskakuje do sousední levé posice – zlomek fotonu není vyslaný.
  2. Druhou mezeru PL vytvoří vzdalování zlomků fotonu od zářiče, od galaxie, směrem doprava.
Jednoduchý přístup nepřímo použil Dopplerův posuv? Příčina je zcela jiná, nesouladná se spojitým prostorem. Dle užitého informatického přístupu se vlna prodlužuje už z podstaty složení látky, kterou předpokládám. Vychází z teorie relativity – ze zpožďování času při pohybu.

Galaxie letí doleva, segmenty fotonu doprava

Obr. 5. Prodloužení vlnové délky podložené informatickým přístupem k Vesmíru
Galaxie letí poloviční rychlostí světla a září proti směru svého letu.

Poznámka: Naukový obrázek nedodržuje umístění zlomků fotonu v předepsaných výškách, jaké diskrétní prostor určuje. Nýbrž naznačuje tvar sinusoidy.


10. Galaxie letí směrem k Zemi rychlostí c/2

Další fázovaný graf (obr. 6) má vlevo kružnici diskrétního prostoru - čtverec postavený na vrchol. Přepočtem tohoto obrazce do perspektivního zrakového prostoru vznikne kružnice. A z ní se odvozuje sinusoida Euklidova prostoru. To opravňuje zdejší řazení zlomků fotonu do šikmé řady - vždyť paprsku elektromagnetického pole předepisujeme harmonický průběh.

Galaxie letí doprava a totéž i foton. Zeměkoule bez pohybu vysílá foton směrem ke galaxii

Obr. 6. Diskrétní kružnice, záříci galaxie a Zeměkoule. Galaxie září ve směru svého letu   STOP →


Galaxie (obr. 6. uprostřed) letí prostorem doprava a to při každém 2. PE. Střídavě vyzáří zlomek fotonu (n-tý puls) anebo se vše posune doprava ((1+n)-tý puls).

Galaktickým a pozemským zdrojem záření je tentýž chemický prvek. Patří mu nejvyšší možný kmitočet; zlomky nejsou proložené časovými pulsy PT, což by jinak, v mých jednoduchých obrázcích, kmitočet snižovalo.

Zeměkoule vytváří foton (ze zlomků); a protože sama je bez pohybu, vznik 1 periody záření bude rychlejší než v galaxii (G). Znázorněno je 10 PE; na konci zobrazeného úseku bylo generováno 10 zlomků zemského fotonu a 5 zlomků galaktického. Galaxie tvoří periodu delší - vlnová délka je prodloužená, tedy opět rudý posuv.

V těchto prvních úvahách, v hledáních mechanického modelu, zůstává zde v 10. kapitole rozpor vůči modrému posuvu, jejž astrofyzika užívá při hledání exoplanet: "Hvězda a planeta obíhají okolo společného těžiště, a pokud se k nám planeta přibližuje, hvězda se vzdaluje a její spektrální čáry vykazují červený posuv. Naopak platí, že pokud se od nás planeta vzdaluje, hvězda se přibližuje a absorpční čáry v jejím spektru se posunují k jeho modrému konci." - Z textu "Změna radiální rychlosti" [4]


11. Galaxie letí směrem k Zemi rychlostí větší než c/2

Opět lze porovnávat snížení kmitočtu při letu galaxie G k Zemi, když tam i tam vyzařuje stejný chemický prvek. Zde zářič udělá 4 následné kroky PL, a až 5. PE využije jako časový PT, kdy vyzáří další fotonový zlomek. Má rychlost 4/5 z rychlosti světla. Vlnová délka záření vzdálené galaxie λG je nyní podstatně delší, jeho záření “červenější“, než v předchozím případě letu poloviční rychlostí světla.

Galaxie letí doprava rychlostí blízkou c. Zeměkoule bez pohybu vysílá foton směrem ke galaxii


Obr. 7. Prodloužení vlnové délky při rychlosti 4/5 c.   Galaxie září ve směru svého letu

12. Zhodnocení

12.1. Rudý posuv a námitka

Existence fotonu se protáhla – časově a délkově. Předvedený princip informatického Vesmíru nabízí, že sebevětší rudý posuv nedovoluje možnost vzdalovaní galaxií nadsvětelnou rychlostí. Zářič mnohokrát přeskočí z posice do posice a přitom nevypouští další sousední zlomek fotonu, tím vzniká rudý posuv, tedy bez protahování prostoru.

Modrému posuvu pak možno hledat například vliv silné gravitace vzdálené galaxie - jako příčinu zkracování vlnové délky. Jinak ovšem modrý posuv zůstává námitkou vůči zde nabídnutému vysvětlení.


12.2. Velký třesk?

Užitý přístup nabízí, že kmitočet záření se snižuje při letu zářiče směrem k přijímači nebo od něho (obr. 6. a 7.). Zde užité zpracování problematiky by mohlo oslabovat jeden ze známých argumentů pro původ Vesmíru velkým třeskem.

Modely obrázků č. 4, 5, 6 a 7 promýšlím námitku proti dávno přijatému názoru, že naprostá většina galaxií se od Země vzdaluje.


13. Závěr

Předložené řešení posuzuje rozpínání diskrétního fotonu – růst jeho vlnové délky, jenž značí rudý posuv.

Užití konstrukce světa - diskrétní prostor s perspektivními zážitky - snáze hledá potřebné souvislosti a poskytuje racionální matematické výsledky. Například řeší zlatý řez v perspektivní geometrii, a zjišťuje poměr 3:2 [5]. Srovnejme s iracionálním poměrem (1+sqrt (5))/2 Euklidova prostoru. Úhlopříčku čtverce vypočítá vždy s racionálním výsledkem, stejně tak obvod kružnice [6]. Vyloučením bezvýsledných výpočtů se objevuje velmi odlišný názor na svět, který obýváme. Lze posoudit, která nauka popisuje Vesmír výstižněji.

13.1. Co je překvapivější

Může být Vesmír podložený Zdrojem pulsů? Vlastně je to otázkou uvěřitelnosti –

13.2. Smyslové zážitky

Fyzika, zakládaná přímo na smyslech - bez hmotného Vesmíru, je ošemetná? Vždyť smyslové zážitky – geometrie perspektivy zraku a sluchu, můžou být narušené slepotou a hluchotou. Bývají zkreslené mnoha způsoby, jež zdravověda a optika znají [8].

To však připodobním stavu v rozhlasovém éterickém vysílání. Příjem může být poškozený mnoha poruchami, avšak vysílací anténa dávala bezvadný signál. Podobně vědomí slepého člověka trpí zhoršením jen přijímaných informací o hmotě.

A naopak. Jsou nám smyslové údaje důležité, nejdůležitější? Vždyť, co značí jejich ztráta? Smyslové zážitky jsou nám až nevyvratitelným základem, poněvadž nemít je – značívá smrt. Mohou tedy ony samotné tvořit existenci Vesmíru. Tedy existence podložené informaticky – a nikoliv hmotně.

Grafické pomůcky, užité v této práci, zůstávají na povrchu hlubšího posuzování sestrojení Vesmíru.


Odkazy

[1] Interakce prostorů - Převod bodů diskrétního prostoru do perspektivního zrakového - B. Tichánek
[2] Perspektivní prostor - Geometrizace a matematizace zrakových vjemů - v perspektivě jen racionální vzdálenosti - B. Tichánek
[3] Vývoj přírodovědeckého obrazu světa - Kuzněcov, B. G. Praha 1963
[4] Změna radiální rychlosti - www.astronomia.zcu.cz
[5] Zlatý řez - Matematizace zlatého řezu nedá přesný výpočetní výsledek. Jinak v perspektivní geometrii - B. Tichánek
[6] Výpočet obvodu kružnice - V perspektivní geometrii je délkou obvodu vždy racionální číslo - B. Tichánek
[7] Světová virtuální realita vysvětlená rychlostí světla - B. Tichánek
[8] Oční lékařství - Svatopluk Řehák a spolupracovníci. Avicenum, Praha 1980

www.tichanek.cz