Avaruus.fi - keskustelualue

Päivää taas. Perustin tämän Osa3-viestiketjun, koska aiempi "Osa2: Epäselvyys suhteellisuusteorian aika ja etäisyys käsityksissä" meni pitkäksi ja repaleiseksi. Arvelen että monikaan ei jaksa sitä lukea. Ja siitä lienee vaikea saada käsitystä sen olennaisista pointeista.

Kun aloitin aiemmat epäselvyys-viestiketjut 6/2023 ja 2/2025 olin vielä suhteellisuusteorian (ST) opiskelumoodissa, olen kai vieläkin. Nyt kuitenkin luulen päässeeni käsitykseen sen eräistä epäselvyys-kohdista, koskien lähinnä suppeaa ST:aa. Seuraavilla postauksilla teen yhteenvetoa millaisiin käsityksiin olen päätynyt.

Aiemmille postauksilleni jäin kaipaamaan "virallisten auktoriteettien" kommentteja (luokkaa proffa joka opettaa ST:aa yliopistossa). Siksi hätäydyin kysymään ST-asioita tekoälyltä (AI). AI:t puolestaan tuntuvat olevan niin ST-standardifraasien lumoissa, että monesta asiasta sai väitellä monen monta kierrosta ennen kuin päästiin yhteisymmärrykseen - aina ei päästy (kokemus ChatGPT, Gemini, DeepSeek).

Varoitan siis lukijaa, että käsitykseni voivat olla myös väärin johdettuja. Mutta kommentteja ja korjauksia voi kirjoittaa.

Matkin Einsteinia ja tein ajatuskokeita. Väittelin niistä AI:n kanssa ja sain selville erilaisia asioita ja AI:t olivat jopa monesta "järkeilystä" samaa mieltä. Koejärjestely on seuraava:

On asema, siellä on paikallan 100 mA pitkä juna (mA~"aseman liiketilan mukainen metri", myöhemmin esiintyy J~"junan liiketilan mukainen"), suora junarata, jossain radan vieressä on 100 mA pitkä talo. Juna on 4 mA korkea. Talo on 8 mA korkea. Talon radanpuoleiseen seinään on maalattu 1 mA korkuiset vaakaraidat. Kaikilla osapuolilla on samanlaiset kellot. Juna kiihtyy lyhyessä ajassa 0.8c nopeuteen. Radan vieressä on 864 MkmA (miljoonaa kilometriä) kohdalla kilometripylväs, eli siinä kohtaa mihin juna pääsee 0.8c nopeudella aseman kellon mukaan.

Näissä ajatuskokeissa on kaksi liiketilaa asema ja juna. Vältän puhumasta epäselvällä ST-jargonin puhetyylillä ~"K:ssa oleva havainnoijan mielestä asiat ovat K':ssa, tai näkee asioita K':sta, tietyllä tavalla", tai toisinpäin. Sen sijaan mitataan kyseinen asia siitä toisesta liiketilasta eikä nähdä tai olla jotakin mieltä. Miltä mittaustuloa näyttää ihmisen silmiin tulevana valona tulee myös esiin ihan loppuvaiheessa.

Ajatuskoe 1: Junan pituuden mittaaminen liiketilakohtaisella metrillä.

ST on minusta ikään kuin luopunut tavastaan selittää aikaa ja etäisyyttä "ST-tavalla-epäselvästi", kun se on suostunut SI-standardin mukaiseen menettelyyn miten sekunti ja metri määritetään. Tuon "luovutuksen" jälkeen voidaankin nojata tarkkaan SI-säännöstöön, jonka mukaan aikaa ja etäisyyttä voidaan liiketilassa mitata ja sanoa hyvästit "liiketilan K tai K' kannalta" -kaltaiselle selittelylle.

Okei, mitataan aluksi juna SI-säännöstön mukaisella metrillä kun juna on paikallaan asemalla. Hieman mutkat suoraksi selitettynä se menee seuraavasti. Otetaan Cs-133 atomikello ja viritetään sen värähdyslaskin 9 192 631 770:een (SI:n määräämä arvo). Näin saadaan yhden sekunnin kesto aseman liiketilassa, 1 sA. Siitä saadaan puolestaan metrin pituus SI-kaavalla 1 mA = 1/299 792 458, mikä on matka, jonka valo kulkee aseman liiketilassa yhdessä sA:n 299 792 458's -osassa. Veistetään tuon mittainen mA-tikku. Mitataan sillä junan pituus ja saadaan, tietysti, testitilanteen lähtökohdan mukaisesti 100 mA-tikullista. Junan korkeudeksi saadaan 4 mA-tikullista.

Sitten juna lähtee liikkeelle, kiihtyy ja saavuttaa 0.8c nopeuden. Nyt määritetään taas samalla tavalla sekunti ja siitä metri, saadaan 1 sJ ja 1 mJ. Koska nopeassa liikkeessä kellon osoittaman sekunnin kesto venyy Lorentzin kaavan mukaan verrattuna paikallaan olevaan kelloon, SI-määrityksen mukaan metri venyy vastaavasti. Veistetään myös 1 mJ pituinen mJ-tikku. Lorentzin kaavaan mukaan 0.8c:ssä mJ-tikun pituus on 1.67 x mA-tikun pituus.

Kun junailija mittaa liikkuvan junan näillä tikuilla, hän saa lukemiksi 100 mA-tikullista ja 60 mJ-tikullista.

[Tässä kohtaa minulla oli väittelyitä AI:n kanssa. Usein aluksi ne sanoivat, että mA- ja mJ-tikut olivat yhtä pitkät. Tai että liikkuvan junan pituus on 100 mJ-tikullista. Ne perustelivat kantaansa siten, että "junan mielestä" juna on paikallaan ja alla oleva rata liikkuu toiseen suuntaan. Ja kun juna oli jo kerran mitattu (silloin kun se oli asemalla paikallaan) 100 mA tikun pituiseksi, se on niin ja pysyy. Ikään kuin juna ei olisi liikahtanut asemalta mihinkään vaan kiskot lähteneet toiseen suuntaan. Lopulta päästiin sopuun, että junan pituus on 100 mA-tikullista mikä on sama kuin 60 mJ-tikullista. Kesti pitkään kunnes sain AI:n uskomaan, että junan mittaus paikallaan asemalla ei edusta liikkuvan junan lepopituutta. Jotenkin minusta tuntuu, että ST:n idiomi "kumpi tahansa voi kuvitella olevansa paikallaan" voi pelata matemaattisena mallina mutta ei reaalimaailmassa.]

Kun juna kulki radan vieressä olevan talon ohi, ihan mielenkiinnosta junailija piti mA-mittatikkua ikkuna kohdalla pystyssä ja totesi, että talon vaakaraita oli mA-tikun kun korkuinen.

Kun juna palasi asemalle ja junan pituus ja korkeus mitattiin vielä kerran mA-tikuilla ja reissussa valmistetulla mJ-tikulla. Saatiin samat lukemat (junan pituus 100 mA / 60 mJ, korkeus 4 mA / 2.4 mJ).

Ettäkö liikkuvassa tilassa mitään ei olisi muuttunut paikallaan olleeseen tilaan nähden? Onhan muuttunut: liiketilan sekunti ja metri. Fyysisesti juna on saman kokoinen kuin ennenkin, se mitataan vaan eri pituisella metrillä ja saadaan eri numeroarvoja.

Muistatko vielä Kurki-Suonion opetuksen: kaikissa inertiaalikoordinaatistoissa on normaalit luonnonlait. Siksi mittakeppi säilyy samana vauhdista riippumatta. Joten kun toisesta koord:sta nähdään "kaavan läpi"(aika-avaruuden läpi) toinen koord., niin siinä on se muutos.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 16.10.2025, 23:52:38Muistatko vielä Kurki-Suonion opetuksen: kaikissa inertiaalikoordinaatistoissa on normaalit luonnonlait. Siksi mittakeppi säilyy samana vauhdista riippumatta. Joten kun toisesta koord:sta nähdään "kaavan läpi"(aika-avaruuden läpi) toinen koord., niin siinä on se muutos.

Kyllä muistan. Osa2:ssa oli Kurki-Suonio viittauksia postauksissasi 21.02.2025 ja 05.03.2025.

Tuon luonnonlakien samanlaisesti toimimisen eri liiketiloissa ja gravitaatiopositioissa kyllä ostan. Mutta sekunti ja metri eivät ole luonnonlakeja. Ne ovat ihmisten sopima tapa mitata (SI-standardi) aikaa ja etäisyyttä. Havaintojen perusteella voi sanoa, että kellon käyntinopeus muuttuu nopeuden ja gravitaation vaikutuksesta. Esimerkiksi GPS-satelliitin kelloa joudutaan näistä syistä säätämään, jotta se systeemi pelaisi. En tiedä mikä tai mitkä luonnonlait kellon käyntinopeuden muutoksen saavat aikaan. ST:n selitys "kokee erilaista aikaa" tuntuu jotenkin epätieteelliseltä.

Kuitenkin, kun ST on sekunti- ja metri-asiassa luovuttanut määritysvallan SI:lle, se on pelkkää fysiikkaa päätellä, että mA-keppi ja mJ-keppi eivät ole saman pituisia - vaikka molemmat liiketilat niitä ylpeänä esittelevätkin metrin mittaisina.

Se oli minulle suuri oivallus se Kurki-Suonion pointti. Sehän selittää myös GPS-satelliitin kellon eron maan kelloon nähden. Kelloilla on eri matka tulevaisuuteen. Niiden olosuhteet on samat, atomikellon sykli on sama. Mikään ei muutu atomin maailmassa. Mutta matka tulevaisuuteen on eri mittainen.
 Älä kysy miten se on mahdollista, en ymmärrä syitä syviä. Eusa tarjoaa projektiota selitykseksi mutta en tiedä mikä projisoituu ja mitä vasten.

Kiitos mistral kommentistasi. Valitettavasti en ymmärrä mikä on pointti esim. "Kelloilla on eri matka tulevaisuuteen" -kommenttissa, joten en osaa ottaa siihen kantaa.

Mutta kun tämän viestiketjun nimessä on "...epäselvyys...", niin tässä meillä on esimerkki siitä. Kun on  valmistettu mA-keppi ja mJ-keppi odellä kuvatulla tavalla ja ne lojuvat junan lattialla vierekkäin ja junailija katsoo niitä, ovatko kepit yhtä pitkiä (jos ymmärsin, sinun mielestä) vai eri pitkiä (minun mielestä). Onko muita mielipiteitä? Tai tunteeko joku ST:aa opettavan proffan ja kysyisi hänen mielipidettä.

Junailija näkee ne yhtä pitkinä. Lyhyempi matka tulevaisuuteen tarkoittaa valon kohdalla auringosta maahan nolla sekuntia kun taas raketilla vaikka 150km/s matka kestää miljoona sekuntia.
----------
korjaus:
Ei tuosta yllämainitusta löydy punaista lankaa, mutta valon kontraktio siitä löytyy eli se menee nollaan. Kaksosparadoksissa se kaksonen joka enemmän matkustaa kontraktiossa, matkustaa vähemmän aikaa eli kello käy vähemmän.

Tee ajatuskoe. Junasi kutistuu kulkusuunnassa. Tämä on todellista kutistumista. Kutistuminen vain ei näy junan sisällä, koska sen sisällä kaikki mittaava kokee saman kutistumisen. Ulkomaailma venyy junasta katsoen. Junassa saman tarkkailupisteen ohittaminen kestää kauemmin kuin tarkkailupisteestä katsoen junan ohitus.

Sama kutistuminen tapahtuu voimakkaan gravitaation vaikutuksesta.

Lainaus käyttäjältä: Paul Metsälä - 19.10.2025, 14:26:52Tee ajatuskoe. Junasi kutistuu kulkusuunnassa. Tämä on todellista kutistumista. Kutistuminen vain ei näy junan sisällä, koska sen sisällä kaikki mittaava kokee saman kutistumisen. Ulkomaailma venyy junasta katsoen. Junassa saman tarkkailupisteen ohittaminen kestää kauemmin kuin tarkkailupisteestä katsoen junan ohitus.

Sama kutistuminen tapahtuu voimakkaan gravitaation vaikutuksesta.

Kiitos myös Paul Metsälä kommentista. Varsinaisesti toivoin suoraa vastausta ovatko tuolla tavalla valmistetut mittakepit yhtä pitkiä vai ei. Tulkitsen kommenttisi, että mielestäsi ne ovat yhtä pitkät.

Neuvoit tekemään ajatuskokeen. Senhän tein juuri edellä #2:ssa. Voitko osoittaa siinä tehdyn päättelyn virheelliseksi.

Tarkkailija näkee lyhentyneen mittakepin kun pikajuna vilahtaa ohi. Paluumatkalla asemalle, on keppi palannut entiseen mittaansa kunhan seisahdutaan. Miten tätä muuten voisi ajatella? Mitä on tapahtunut? Jotain oleellista on kyllä tapahtunut. Keppi ei ole niin vanha kuin asemalla odottanut. Nopeuden ja siitä seuranneen kutistumisen tasapainottava tekijä on kuluneen ajan väheneminen.

Esimerkissä ei ollut tarkkailijaa, joka seisoisi radan vieressä katsomassa ohi vilahtavaa pikajunaa ja näkisi sieltä yhden mittakepin (kumman niistä?). Tarkkailija on junan kyydissä oleva junailija, joka kaikessa rauhassa katselee junan lattialla olevia mA-keppiä ja mJ-keppiä. Mitä junailija voi päätellä niiden pituudesta?

Ne ovat saman mittaiset. Ota huomioon, että ulkoinen paikallaan oleva maailma venyy liikkeen suunnassa ikkunasta katsottaessa. Ulkoisen maailman koordinaatisto vääristyy junasta katsoen. Y säilyy, X venyy.

Lainaus käyttäjältä: Paul Metsälä - 19.10.2025, 18:36:59Ne ovat saman mittaiset. Ota huomioon, että ulkoinen paikallaan oleva maailma venyy liikkeen suunnassa ikkunasta katsottaessa. Ulkoisen maailman koordinaatisto vääristyy junasta katsoen. Y säilyy, X venyy.

Kiitos selvästä vastauksesta. Mutta esittämälläsi argumentaatiolla en luovu kannastani, että mittakepit junassa ovat eri pituisia. Varsinkin kun "Ota huomioon..." -perustelussa esität, että junan ikkunasta näkyvät kappaleet näyttävät liikesuuntaan venyneiltä! Esimerkiksi JYU:n "https://www.youtube.com/watch?v=29LAzwUHd4I":ssa, esitetään, että ne näyttävätkin litistyneiltä. (Minulla on tuostakin kommentoitavaa, mutta siitä myöhemmin)

Edelleen pyydän, että osoittaisit kohdat #2:sta, jossa keppien pituuden määritys on mielestäsi virheellinen. Tai kuka tahansa voi myös kommentoida sitä.

Litistynyt ja kulkusuunnassa venynyt ovat sama asia. En osaa todistaa vaan totesin kuinka asia on. Mittatikut eivät muutu junailijan kannalta millään nopeudella. Junailija näkee edelleen saman metrin. Myös junasta poistuessaan luonnollisesti pysähtyneenä.