aPARADOXON, a természettudomány ideiglenes kudarcai

A tudomány úgy gondolja, hogy már ismeri az univerzum egyik felét és tervbe vette a másik fele feltárását. Csak annyiban téved, hogy az "egyik felét" tévesen ismeri, mialatt halvány fogalma sem lehet arról, hogy mi is lenne a "másik fele". Tt

Repülő órák

 - Aparadox  7C -

igazolvanykep_tt.jpg

szallagcim_kek.jpg

H. Lorentz holland fizikus az 1890-es években jutott el arra a következtetésre, hogy az anyagi részecskék tehetetlen tömege a sebesség hatására növekszik.  Sőt, a fény sebességéhez közelítve minden határon túl növekszik.  Egykoron levezetett képlete, az un. Lorentz-faktor ezt egzaktul követi és világosan mutatja.    Ez a tömegnövekedés a köznapi ember számára is evidencia,  hiszen a scifi könyvekből tudja, hogy az űrrakéta tömege végtelenre nő, ha át akarja lépni a fénysebességi határt.  Sokan hallottak már a részecskegyorsítók problémájáról is, hogy növekvő sebességek mellett egyre nagyobb mágneses térerő kell a körpálya megtartáshoz. 

   Mindezek fényében nem meglepő,  hogy az atomórák  járása lelassul.  Még is meglepődünk, sőt igencsak hitetlenkedünk, amikor először halljuk hogy  pusztán a sebesség hatására  egy óra képes lassabban  járni.  Netán – tán  homokszem került a tudományos ismeretterjesztés, valamint az iskolai oktatás gépezetébe, hogy ezt a színes jelenséget nem lobogtatják és nem tanítják?  Később látni fogjuk, hogy a tudomány szemszögéből ez esetben hallgatni arany.

   Az az igazság, hogy az óralassulás kapcsán egyszerre két súlyos probléma merül fel a tudomány számára. Az első a tömegnövekedés, és már ez is tökéletesen érthetetlen a ma tudósai számára.  A megszokás miatt azonban ezen az akadályon egy vállrándítással mindenki keresztüllép. 

07b_hafeles_keplet.jpg

Súlyosabb gond az, hogy az eredeti kísérletben az eredmény zavaróan aszimmetrikus volt. Az 1971-eskísérletben  két ifjú tudós – Hafele és Keating – repítette az órákat Földkerülő pályán.  Menetrendszerű utasszállító gépeken repültek, cikk-cakk vonalban,  átszállásokkal megszakítva a folyamatot.  Az Egyenlítő egy végtében való megkerülése nyilván elérhetetlen célkitűzés lett volna számukra.

   A kísérleti repülés a Föld körül, először keletnek, azután nyugatnak történt.  A Hafele által várt eredmény -198 ns késés, illetve +96 ns sietés volt.

   Hafele egy újabb évre beleásta magát a relativitás, azaz  az SR és GR rejtelmeibe.  Egy általános képlettel és 6 szám-eredménnyel tért vissza a tudományos életbe.  Ebből 2 szám a magasságból adódó órasietés volt, 2 a már említett sebességből számított órakésés, 2 pedig az összegük.   Ez utóbbiak jól, (gyanúsan jól) egyeztek a visszatérő gépek órái által mutatott értékekkel.   ( A kísérlet messze nem ütötte meg az elvárható tudományos nívót.

  Mégis nyugodtan eltekinthetünk a manipulált óráktól és egyéb ügyeskedésektől.  Azóta további  megbízható kísérleteket is végeztek, melyek meg erősítették az elsőt.)

  Nem csak a H-K kísérlet számeredményei állnak ingoványos talajon. A Hafele által készített képlet elvileg hibás és pontatlan.  Álljon azért e helyen, hátha valakinek mégis ebben van bizodalma, és az elkövetkező példaszámításokat ezzel kívánja le ellenőrizni.

  A továbbiakban 6 egyszerűsített példát tekintünk át, melyek remélhetőleg jól rá világítanak a Hafele – kísérlet mögött meghúzódó fizikai problémákra, azok értelmezési és alkalmazási nehézségeire.

szallagcim_kek.jpg 

 

1/6 kísérlet

 3 atomóra a Póluson

Óra reset álló helyzetben

 07b_1_abra_3_ora.jpg

Tegyünk 3 atomórát egymás mellé, pontosan az Északi Pólusra. Hangoljuk a járásukat egyformára. Az 1 napi időtartam pontos hosszát a csillagászok adják meg.

    A Föld sziderikus forgási ideje 23h 56m 4,1s. Ezt a csillagászok úgy mérik, hogy a szálkeresztben megnéznek egy csillagot, majd másnap éjjel újra leolvassák az átvonulás idejét. Ez az időtartam a fentebb említett 23h 56m 4,1s. Ezt extrapolálják a csillagászok a szinodikus napra, 24 órára, azaz 86400 másodpercre.

   Az Északi Póluson a föld felszínének nincs sebessége, tehát az órák sebessége és mozgási energiája 0.

  Most helyezzük el az 1 jelű (kék) órát egy szuperszonikus vadászgép fedélzetére, míg a 2 jelű (lila) szubminiatűr órát egy lövedékbe.  Ezt a vadászgép fogja kilőni.

    Tegyük föl, hogy a gép v1 = 500 m/s sebességgel repül, és kilövi a lövedéket 1000 m/s sebességgel. Így a lövedék teljes sebessége  v2 = 1500 m/s lesz. Az atomórák stopper-üzemmódban egyszerre indulnak egy rádióimpulzus vagy egy GPS műholdjel hatására, majd egyszerre állnak le T=10 másodperc múlva a második impulzus után. A H-K kísérlet fényében arra számítunk, hogy a sebesség hatására az 1 és 2 óra néhány pikó-szekundummal  (10-12 s) kevesebbet fog mutatni.

   A számítás alapja az E = mv2/2 mozgási energia  és az E = mc2 anyagi energia aránya.        

   A DE/E energiaváltozási arányszám. (A képletek végén szereplő 10-12 szorzó végzi az átszámítást szekudomról pikoszekundum mértékegységre.)                             

 DE/E = (mv2/2) / (mc2) = v2/2c2

DE/E = v2/2c2

Ezzel a képlettel ki lehet számolni a kék és a lila  óra késését:

DT0 = 0[ps], Póluson hagyott fehér óra.

DT1=D1*T=-(5002/2/9e16*10*1012)=-14[ps],kék óra.

DT2=D2*T=-(15002/2/9e16*10*1012)=-125[ps],a lila óra

A képletek ellőtt lévő mínusz előjelek azt jelzik, hogy az órák a sebesség hatására késnek.

   Mindez azt jelenti, hogy egzaktul ki tudtuk számolni a két mozgó óra késését: 0, -14, -125 ps. Ez a számítás annyiban haladja meg Hafele egyenleteit, hogy itt nem közelítő, hanem egzakt számértékeket kaptunk. De aki Hafelében hisz az számoljon utána!

 

 2/6 kísérlet  

3 atomóra a Póluson

Óra reset a repülőn

 Számítási bázis a relatív 0 sebesség

 

07b_2_abra_3_ora.jpg  

Vannak olyan elméletek – ilyen a rel is – melyben szabadon kijelölhetjük, hogy melyik test van nyugalomban és melyik az amelyik mozog. Tekintsük most  a repülőgépet nyugalmi állapotban lévőnek! Helyezzünk mellé egy kék színű „álló” koordináta-rendszert, amelyben tehát a gép nyugalomban van. Ebben a sebessége v1 = 0. Persze ekkor a pólus v0 = -500 m/s -el hátrál. A lövedék sebessége pedig v2=1000 lesz. 

    Tegyük az órákat a repülésben lévő gép fedélzetére, és szabályozzuk be újra. Még emlékszünk rá (1/6 kísérlet), hogy ide kerülvén az óra minden 10 másodpercben 14 pikó-szekundumot késik, ezért nyilván gyorsítani kell őket. A pontos járás beállítását bízzuk ismét a csillagászokra. A pontos idő továbbítása akár GPS műholdak segítségével is történhet. 

    Most helyezzük a fehér órát a pólushoz, a lilát pedig a lövedékbe, és ismételjük meg a T = 10 másodperces kísérletet. 

 A korábban levezetett DE/E=v2/2c2 alapképlet segítségével végezzük el ismételten az elméleti számításokat. 

 

DT0=D1*T=-(-500)2/2/9e16*10*1012=-14[ps], fehér óra

DT1 = 0[ps], kék óra a repülőn

DT2=D2*T=-(10002/2/9e16*10*1012)=-56[ps], lila óra

A kísérlet végeztével most azt látjuk, hogy a póluson álló fehér, 0 jelű óra késik -14 ps-t, a repülőgép 1 jelű kék órája természetesen 0 késést mutat, míg a lövedék 2 jelű órája -56 ps-t késik. 

   Az előző kísérletben ezek egészen más számértékek voltak: 0, -14, -125

    Félre értés ne essék, ezek valódi, maradandó óra-elállítódások. Továbbá ezek megvalósítható kísérletek ha szükséges, akkor minden technikai nehézség elhárítható. Természetesen itt csak elméleti alapon tárgyaljuk a problémát.

   Már e példából is jól látszik, hogy nem lehetséges az "álló" koordináta-rendszert megválasztani. Akinek ez még nem világos, azt meg fogják győzni a következő példák.

  Érdemes talán egy pillanatra visszautalni az eredeti 1971-es H-K kísérletre. Abban a kísérletben a keleti irányba tartó repülőgép órája leszállás után valódi, -59 ns késést mutatott. A nyugatra tartó repülés befejezése után a leszálló gép atomórái átlagosan +275 ns sietést mutattak. Hafele ezt a számértéket úgy osztotta meg, hogy a magasság hatásának +179 ns sietést tudott be, míg a   sebesség hatásának +96 –ot.

    Akinek a H-K kísérlet nem tűnik  elég megbízhatónak, az tudjon róla, hogy azóta további négy kifogástalan kísérlet történt. Ezek közül a leg kevésbé autentikus a London- Sydney -London jubileumi kísérlet. Ezzel kívánták megünnepelni a H-K kísérlet 25. évfordulóját. Ez azt jelenti, hogy a tudományos világ mélyen elkötelezte magát Hafele és a H-K kísérlet „igazsága” mellett.

  

3/6 kísérlet 

3 atomóra a Póluson

Óra reset a repülőn

Számítási bázis az abszolút 0 sebesség

 07b_3_abra_3_ora.jpg

A 1/6 példában adva volt 3 sebesség; 0; 500; 1500 ms. Továbbá kiszámoltunk 3 órakésést; 0; -14; -125 ps. Ez a számsor azt a feltételezést takarja, hogy a Pólus nyugvó helyzetben volt egy láthatatlan mezőhöz képest. A repülőnek és a lövedéknek is ehhez képest volt sebessége. 

    Most végezzük el a számítást annak tudatában, hogy az órákat a mozgó repülőgép fedélzetén szinkronizáltuk. E folyamat kezdetén mindhárom órának v1=500 m/s sebessége volt, ennek megfelelő mozgási energiatöbblettel és  -14 ps késéssel 10 másodpercenként. Történt meg a reset, az órák beszabályozása a csillagászati időre, majd a fehér és lila óra kihelyezése. 

   Számítás a Pólusra kihelyezett fehér órára: 

DT0=–(v02–v12)/2c2=

–(02–5002)/2/9e16*10*1012 =+14 [ps] 

 

 Azaz a Pólusra kihelyezet 0 jelű fehér óra sietni fog, hiszen mozgási energiája lecsökkent a gépből való kihelyezése után. Ha véletlen szerűen bár de óra-sietéssel találkozunk, abból biztosan következik, hogy az óra beszabályozásának helyén többlet-energia volt jelen.

   Az 1 jelű kék óra 0 változást mutat, hiszen ez a gép fedélzetén maradt változatlan viszonyok között:

 DT1 = 0 [ps]

 A lövedékbe helyezett 2 jelű lila óra sebessége: v1+v2=500+1000=1500 m/s

 A DT2 képlete tehát így alakul:  

DT2 =–((v1+v2)2–v12)/2c2*T*1012=

=-((v12+2v1v2+v22)– v12)/2c2 *T *1012

= -(2v1v2+v22)/2c2*T*1012

=–(2*500*1000+10002)/2/9e16*10*1012=

=-111 [ps]

A (v1+v2)2 a lila óra össz-energiájára jellemző mennyiség, de ebből le kellett vonni az óra  v12 kezdő energiát. A v12 -el történő egyszerűsítés lehetőségéhez a véletlenek szerencsés találkozása kellett, lévén a kísérlet helye éppen a Föld forgástengelyén. 

   Ha összevetjük az 1/6 és a mostani 3/6 kísérlet számsorát, akkor felismerhető, hogy egy tőről fakadnak: 

                     0;    -14;     -125     [ps]

                 +14;       0;     -111     [ps]   

 Látszik, hogy  14 ps  lineáris eltolás van a két számsor között. Csakhogy ezen beszédes eredmény kiszámításához szükség volt a valódi sebességek ismeretére azokon a helyeken, ahol az órákat lenulláztuk. Ez a sebesség az 1/6 esetben, a Póluson 0 volt, itt, a 3/6 esetben, a repülőgépen 500. A számítások pedig csak abban az esetben harmonizálnak a fizikai valósággal, ha eltaláltuk az órák beszabályozására szolgáló mozgó test valódi sebességét. A találomra felvett sebességekről sorra be fog bizonyosodni, hogy alaptalanok és tévesek. A helyes számítás igényli az abszolút 0 sebesség ismeretét.

 

4/6 kísérlet 

3 atomóra Washingtonban, irány Kelet

Óra reset a földön

Számítási bázis az abszolút 0 sebesség

07b_4_abra_3_ora.jpg 

Erősen közelítünk az eredeti   H-K kísérlethez, ha az órákat Washingtonban (39,5  szélességi fok) szinkronizáljuk. Azaz járásukat itt szabályozzuk be a csillagászati idő ritmusához. Ebben az esetben az óráknak folyamatosan 370 m/s rejtőző sebessége van, mert Washington ezzel a sebességgel rohan kelet felé. 

   Az amerikai repülőgép (Tomcat, azaz kandúr) sebességét  370 m/s-nek vesszük, az 5/6 kísérlet érdekében is. Ha az órák kezdetben sebesség-mentes területen, ­­– például a Póluson – lettek volna beállítva, akkor a Washingtoni Időközpont technikusai ösztönösen  10 másodpercenkénti +8 piko-szekundum ritmussal gyorsabbra állították volna őket.

    A beszabályozott órák közül az 1 jelűt a repülőgép fedélzetére, a 2 jelűt a lövedékbe helyezzük. A megfigyelő számára a repülőgép sebessége  v1' = 370, míg a lövedék sebessége  v2' = 1370 m/s lesz. A rejtőző sebességet is figyelembe véve azonban a repülőgép sebessége valójában v1 = 740, míg a lövedék sebessége v2 = 1740 m/s lesz. A fizikai valóságot ez utóbbi sebességek képviselik. 

    A további számításhoz ismét a DE/E arányossági tényezőt fogjuk használni, amely az mv2/2 mozgási energia és az mc2 anyag-energia aránya:

 DE/E = v2/2 c2

Ezen alapképlet segítségével könnyen kiszámítható a  T=10 s időtartam alatti óra Washingtoni késése: 

 DT0 = D0*T*1012= . . . = -8 [ps]

Ez a -8 ps az Időközpont óráinak elállítódása a Pólushoz képest, ami azonban nem látszik, hiszen az órákat a technikusok átállították.  Ezek az órák tehát 0 eltérést mutatnak. 

    A repülőgépbe helyezett óra késése  v1=740 m/s sebesség mellett : 

 DT1=D1*T*1012DT0=-31 – -8 = -23 [ps] 

A lövedékbe helyezett óra késése v2=1740 m/s mellett: 

 DT2 = D2*T*1012 =-168 – -8 = -160 [ps]

A Washingtoni kísérlet nagyobb órakésései világosan mutatják, hogy a bázisnak tekintett 0 jelű fehér órának rejtőző sebessége és rejtőző energiája van.  Ennek hatása azért mutatkozik meg a relatív mozgást végző 1. és 2. óránál, mert az órakésés nem a sebességgel, hanem a sebesség négyzetével arányos:

 Emozg =mv2/2

 Az órakésések és a sebességek a Póluson:

 0, 0ps;      500, -14ps;        1500, -125ps

A órakésések és a sebességek Washingtonban :

370, 0ps;          370, -23ps;           1370, -160ps

 

Az 1971-es H-K kísérlet értelmezésére ez ideig két elméleti képlet készült. Az egyik az enyém (D = v2/2c2). A másik Hafele 1972-es Science Magazine által leközölt képlete. Ez utóbbi véleményem szerint téves, sőt komolytalan.

 

 5/6 kísérlet 

3 atomóra Washingtonban, irány Nyugat

Óra reset a földön

Számítási bázis az abszolút 0 sebesség

07b_5_abra_3_ora.jpg 

Másképpen késnek az órák, ha a repülőgép nyugati irányba repül. Tudjuk, hogy  a Washingtonban hagyott fehér óra valódi – ámde rejtőző – sebessége +370 m/s keleti irányban. 

  Ugyanakkor ismerjük a repülőgép relatív sebességét, ami -370 m/s. Nagyságában tehát éppen egyezik a washingtoni óra sebességével, csakhogy ellentétes irányú. A kettő összege éppen 0, azaz kioltják egymást.  

  A lövedék relatív sebessége -1000 + -370 = -1370 lesz a talajhoz képest. A lövedék valódi sebessége tehát -1000 lesz. 

Az órák késésének számítása:

A 0 jelű fehér óra:

       DT0 = 0 [ps]

hiszen ez az óra beszabályozás után a helyén maradt. 

Az 1. jelű kék óra:  

DT1=-((v0+v1)2-v02)/2c2*T*1012 =

=-(02- 3702)/2/9e16*10*1012=+8 [ps] órasietés.

Valójában a nyugatnak tartó repülőgép és benne a kék óra sebessége nulla értéket vett fel, miközben a föld és a levegő 370 m/s-el elforog alatta.

07b_keating.jpg

Ugyanakkor a repülőgép pilótája egy igen érdekes asztrofizikai jelenséget él át. Számára megáll az égbolt, a Nap és a csillagok, és közben a Föld forog alatta. Elérte az abszolút 0 sebességet, akárcsak a Föld Pólusa. A 2. jelű lila óra relatív sebessége v2rel = -1370 m/s. Az óra késésének számítása:

DT2=-((v0+v2rel)2-v02)/2c2*T*1012=

=((-1000)2-3702)/2/9e16*10*1012 = -48 [ps] 

Ez a lövedékbe helyezett óra nyugatnak haladva már átlépte majd meghaladta a kritikus 370 m/s határt, ezért  ritmusa újra lecsökken, újra késik. A  megmaradó sebesség ugyan negatív értékű lesz, de ettől még a sebesség négyzete, illetve a mozgási energia pozitív. Ez pedig lassítja az óra járását.

   A fenti számítás, illetve a +8 ps az eredmény jellegét tekintve harmonizál Hafele sejtésével. Őszerinte is Nyugati földkerüléskor  a sebességből óra-sietés volt várható.

   Az utasszállító gép sebessége cca. 230 m/s lehetett. Az ő kísérletében azonban a +96-os számot felülírta a magasságból eredő óra-sietés. Így a leszálló gép fedélzetén lévő órák +275 nanoszekundum sietést mutattak.

 

 

6/6 kísérlet

3 atomóra Washingtonban, irány Kelet és Nyugat

Óra reset a földön

Számítási bázis az abszolút 0 sebesség

07b_6_abra_3_ora.jpg

Legyen ebben a gondolatkísérletben is 370 m/s mind a keletnek, mind a  nyugatnak tartó repülőgép sebessége. Most végezzünk el egy olyan számítást, ami Washington szélességi körén (39 fok) történik. Így a földkerülés éppen 1 napig, azaz 86400 másodpercig   tart majd. A korábbi példákból ismert képleteket fogjuk használni. A keleti irányra vonatkozólag ez így fog szólni:

DT1=-((v0 + v1rel )2 - v02 ) / 2c2 * 86400 * 109  [ns]

A konkrét számítások elvégzése után a keletnek tartó földkerülés időeltérése:

          DT1= -168 [ns],

azaz a kék óra késik. A nyugatnak tartó földkerülés időeltérése:

                                DT2 = +88 [ns],

 tehát a lila óra siet.

 Amint látjuk, e fiktív földkerülés számeredményei jellegükben (és véletlenül értékükben is)  jól közelítenek Hafele korábbi sejtéséhez:

Meg kell állapítanunk, hogy a reptetett atomórák a hétköznapi szemlélet számára igencsak extrém módon viselkednek. Sebesség hatására lassulnak, miközben rejtőző sebességek is beleszólnak a végeredménybe.  Valójában az órák járását a valódi sebesség határozza meg az abszolút 0 sebesség bázisán. 

 

   Hafele egy évig kereste az SR és GR labirintusában az atomóra-kísérletet leíró   képletet, és az elméleti indoklást.  A képlete  hibás, bár a konkrét esetben elég jól közelíti a helyes eredményt. Ez utóbbinak köszönheti, hogy a tudományos világ nagy megkönnyebbüléssel rögtön el is fogadta.  

 

   A súlyosabb hibát mégis a tudományos közösség követte el, amikor nem vizsgálta, elfogadta, sőt mindezideig nem korrigálta Hafele téveszméit. Hja, a fizikaprofesszorok okos emberek.  Nem kockáztatnak időt, energiát és renomét, hogy a GR és Hafele kacskaringóit követve végül felmutassanak egy másik bizonytalanságot, gyengítve ezzel a tudományba vetett hitet. Így azután a H-K kísérlet megmarad az áltudomány egyik szép példájának az un. mai tudomány kebelén belül.

 

Tassi Tamás

aparadox.hupont.hu

  abszolút sebesség, Ikerparadoxon Lánczos Kornél űrrakéta,óraparadoxon, Einstein, idődilatáció, relatív, sebesség, cézium, atomóra, abszolut sebesség, Hafele, Keating, kísérlet, Kelly 

 

––– o O o ­–––

 

E cikk eredetijének nyomtatható változata A4-es jpg formában elérhető a 

következő helyen:

                                  07b_7_ikon.jpg

 

 07B << Vissza  07B Tovább >> 08 

Ikerparadoxon Lánczos Kornél űrrakéta,óraparadoxon, Einstein, idődilatáció, relatív, sebesség, cézium, atomóra, Hafele, Keating, kísérlet, Kelly  





Weblap látogatottság számláló:

Mai: 41
Tegnapi: 103
Heti: 715
Havi: 1 892
Össz.: 143 791

Látogatottság növelés
Oldal: Repülő órák
aPARADOXON, a természettudomány ideiglenes kudarcai - © 2008 - 2017 - aparadox.hupont.hu

Az, hogy weboldal ingyen annyit jelent, hogy minden ingyenes és korlátlan: weboldal ingyen.

Adatvédelmi Nyilatkozat

A HuPont.hu ingyen honlap látogatók száma jelen pillanatban:


▲   Itt: e=mc2 - Vatera.hu
X

A honlap készítés ára 78 500 helyett MOST 0 (nulla) Ft! Tovább »