Osa3: Epäselvyys suhteellisuusteorian aika ja etäisyys käsityksissä

[velihopea]

Okei, oletetaan että mA-keppi (aseman liiketilassa, paikallaan määritetty metrin pituus) ja mJ-keppi (junan liiketilassa 0.8c nopeudessa määritetty metrin pituus) ovat yhtä pitkät. Tehdään järkeily toiseen suuntaan. SI:n mukaan liiketilan metri on valon kulkumatka liiketilan sekunnin 299 792 458's osassa. Koska valon nopeus molemmissa liiketiloissa on sama, molemmissa liiketiloissa täytyy olla yhtä pitkä sekunti (jotta saadaan yhtä pitkä metri). Josta seuraa, että molemmissa liiketiloissa kello käy samaa tahtia. Mutta muuta kautta tiedetään, että nopeassa liikkeessä kello käy hitaammin kuin paikallaan ollen. Siis oletus ei voi pitää paikkaansa.

[mistral]

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.

Totta että omassa koordinaatistossa mikään ei muutu mutta venyminen tarkoittaa pitenemistä kun litistyminen tarkoittaa lyhenemistä.

[velihopea]

Jatkan urheasti ajatuskokeiden postauksia. Ja yhä vakaassa uskossa, että mJ-keppi on 1.67 x mA-kepin pituinen. Mistral ja Paul, jos ja kun olette eri mieltä, osoittakaa SI-menettely sekunnin ja metrin määrittämiseksi vääräksi tai miten kuvasin sen soveltamista #2:ssa.

Ajatuskoe 2: Liikkuvan junan pituuden mittaaminen junan kellolla.

Laitetaan junan keulaan ja perään kellot (samanlaiset kuin #2:ssa), jotka käyvät samaa aikaa. Radan viereen on pystytetty tolppa, joka antaa laser-valoa radan (junan) suuntaan. Kun juna kulkee 0.8c vauhdilla tolpan ohi, ensin laserpulssi pysäyttää junan keulassa olevan kellon. Junan perässä oleva kello pysähtyy kun se ohittaa tolpan. Kellojen pysähtymisaikojen erotus on aika, joka junalta kokonaisuudessaan kului tolpan ohitukseen (on J-aikaa).

Tuossa ajassa kuljettu matka eli "junan pituus = mitattu_aika / 0.8c". Koska junan kellot käyvät niin laiskasti, ne saavat venyneillä sekunneillaan lasketuksi vain 60 mJ pituuden. Eli sama mikä saatiin mJ-tikulla mitattuna. Tuo 60 mJ on junan "mittauksellinen" lyhentyminen liikkeessä, mikä vastaa junan kellon hidastumista. Eli tätä se pituuskontraktio on.

[velihopea]

Ajatuskoe 3: Liikkuvan junan pituuden mittaaminen aseman kellolla.

Edellisessä ajatuskokeessa olevaan tolppaan radan viereen laitetaankin aseman kellon kaltainen start-stop kello. Ja junan keulaan ja perään laitetaan penkereelle osoittavat laser valot, jotka antavat tolpan kellolle start-stop signaalit.

Tolpan kello (käy nopeaa A-aikaa) mittaa ajan, mikä koko junalta kuluu tolpan ohittamiseen. Kun junan nopeus tiedetään saadaan "junan pituus = mitattu aika / 0.8c". Tulos on 100 mA (mA siksi kun käytetty aikakin oli sA). Mikä muu se voisi olla? Koejärjestelyssä ei ole mitään signaaliviiveitä eikä havaintoa vääristävää Terrel-efektiä tms.

100 mA on sama, minkä junailija sai junan pituudeksi, kun hän teki mittauksen mA-tikulla ensin paikallaan asemalla ja toistaen sen liikkuvassa junassa.

[velihopea]

Ajatuskoe 4: Liikkuvasta junasta mitataan paikallaan olevan talon pituus junan kellolla.

Testiasetelman lähtökohtahan oli, että radan vieressä paikallaan on 100 mA pituinen ja 8 mA korkuinen talo. Nyt kysytään mikä on talon pituus junasta mitattuna.

Olkoon talon etu- ja takanurkissa laservalot radan suuntaan. Talon pituus on siis noiden laservalojen välimatka. Junan keulassa on edellä puhutun kaltainen start-stop kello (käy laiskaa J-aikaa). Kun junan keula ohittaa talon etunurkan, laservalo käynnistää kellon. Kun junan keula ohittaa talon takanurkan, laservalo pysäyttää kellon.

Kun junan nopeus 0.8c tiedetään, tuossa ajassa kuljettu matka eli "talon pituus = mitattu_aika / 0.8c". Koska junan kello käy niin laiskasti, se saa venyneillä sekunneillaan mitatuksi 60 mJ pituuden. Aseman liiketilassa talo on ja pysyy 100 mA pituisena, mikä on sama kuin 60 mJ.

Kuvio on ihan sama kuin raketti lentäisi 0.8c vauhdilla 8 vv päähän Siriukseen. Raketin kello startataan maassa ja stopataan Siriuksessa. Matka-ajaksi saadaan raketin kellolla 5.6 v ja maan kellolla 10 v, matkojen pituudet vastaavasti (4.8 vv raketin metreinä ja 8 vv maan metreinä). Mutta saman pituinen matka se on molemmissa tapauksissa. Harhaanjohtava ST-jargon sanoo, että matka olisi lyhentynyt.

[Paul Metsälä]

Totta että omassa koordinaatistossa mikään ei muutu mutta venyminen tarkoittaa pitenemistä kun litistyminen tarkoittaa lyhenemistä.

Huomasin mokani. Sekä tarkkailija, että junailija näkevät kulkusuunnassa kutistuneita asioita. Juna on lyhentynyt ulkopuolisen tarkkailijan havaintona. Junailija näkee kulkusuunnassa kutistuneen maailman.

[mistral]

Ajatuskoe 2: Liikkuvan junan pituuden mittaaminen junan kellolla.

Laitetaan junan keulaan ja perään kellot (samanlaiset kuin #2:ssa), jotka käyvät samaa aikaa. Radan viereen on pystytetty tolppa, joka antaa laser-valoa radan (junan) suuntaan. Kun juna kulkee 0.8c vauhdilla tolpan ohi, ensin laserpulssi pysäyttää junan keulassa olevan kellon. Junan perässä oleva kello pysähtyy kun se ohittaa tolpan. Kellojen pysähtymisaikojen erotus on aika, joka junalta kokonaisuudessaan kului tolpan ohitukseen (on J-aikaa).

Tuossa ajassa kuljettu matka eli "junan pituus = mitattu_aika / 0.8c". Koska junan kellot käyvät niin laiskasti, ne saavat venyneillä sekunneillaan lasketuksi vain 60 mJ pituuden. Eli sama mikä saatiin mJ-tikulla mitattuna. Tuo 60 mJ on junan "mittauksellinen" lyhentyminen liikkeessä, mikä vastaa junan kellon hidastumista. Eli tätä se pituuskontraktio on.

Koska mitataan omaa koordinaatistoa, se on aina sama 100mJ.

[mistral]

Ajatuskoe 3: Liikkuvan junan pituuden mittaaminen aseman kellolla.

Edellisessä ajatuskokeessa olevaan tolppaan radan viereen laitetaankin aseman kellon kaltainen start-stop kello. Ja junan keulaan ja perään laitetaan penkereelle osoittavat laser valot, jotka antavat tolpan kellolle start-stop signaalit.

Tolpan kello (käy nopeaa A-aikaa) mittaa ajan, mikä koko junalta kuluu tolpan ohittamiseen. Kun junan nopeus tiedetään saadaan "junan pituus = mitattu aika / 0.8c". Tulos on 100 mA (mA siksi kun käytetty aikakin oli sA). Mikä muu se voisi olla? Koejärjestelyssä ei ole mitään signaaliviiveitä eikä havaintoa vääristävää Terrel-efektiä tms.

100 mA on sama, minkä junailija sai junan pituudeksi, kun hän teki mittauksen mA-tikulla ensin paikallaan asemalla ja toistaen sen liikkuvassa junassa.

Asemalta liikkuvan koordinaatiston mittaus tuottaa litistyneen tuloksen eli 60mJ.

[velihopea]

Loistavaa. Tämän viestiketjun nimi "... epäselvyys ..." on osoittanut voimansa. Meillä on konkreettinen epäselvyys miten ST pelaa. Alkuerimielisyys on siitä onko asemalla paikallaan ja liikkuvassa junassa määritetyt metrit yhtä pitkiä vai ei. Mistral ja Paul ovat sitä mieltä, että ne ovat yhtä pitkät. Minä väitän, että ne ovat eri pitkät (liikkuvan junan metri on pitempi).

Perusteluna totean, että SI-standardi määrittää liiketilakohtaisen sekunnin ja metrin tietyllä tavalla, jossa lähtökohta on vain kellon käyntinopeus ja valon nopeus. Niistä seuraa tietyllä teknisellä mittauksella metrin pituus. Eli liiketilan metri on kuin liekanarussa kellon käyntinopeuteen.

Kun SI-standardi on hyväksytty, se ei voi olla ristiriidassa vallitsevan ST-käsityksen kanssa mitä sekunti ja metri merkitsevät kussakin liiketilassa. Joten, kun paikallaan asemalla ja liikkuvassa junassa kellot käyvät eri nopeutta, myös noissa liiketiloissa määritetyt metrit ovat eri pitkiä. M.O.T.

Ja nyt, muuttuuko liikkuvassa tilassa jotain? Kyllä muuttuu, sekunnin ja metrin pituus. Ne määritettiin molemmissa liiketiloissa ST:n hyväksymällä tavalla fysiikan sääntöjen mukaan.

Nuo ajatuskokeet 2, 3 ja 4, joissa eri kelloilla ja junan nopeuden 0.8c avulla määritettiin junan pituutta ja radan vieressä olevan talon pituutta. Tietysti niiden tulokset täytyy olla johdonmukaiset siihen nähden, mitä liiketilakohtaisilla metreillä (mA-tikku ja mJ-tikku) on mitattu. Jos niin ei ole, jossain on jotain pielessä.

[kuunylinen]

Junailija nikkaroi asemalla 1m pitkän kepin ja toisen 1m kepin junassa jonka nopeus on 08c. Käyttää työkaluina atomikelloja ja laseria. Molemmat kepit ovat 1m pitkiä, vielä tarkistaa seuraavalla asemalla ja ne ovat edelleen tarkkaan yhtä pitkät. Juna 08c on inertiaalikoordinaatistosssa jossa luonnon lait ovat yhdenvertaiset muiden inertiaalikoordinaatistojen kanssa (kuten jo todettu). Valon nopeus on tasan c ja kellot tikittää oikein. Jos näin ei ole esim kepin pituus olisi 0.6-1.67m riippuen paljonko poikkeaa liikesuunnasta.

Juna 100m ohittaa aseman 08c nopeudella, keulassa on laser joka merkkaa radan sivussa olevaan mittanauhaan merkin ja samalla menee käsky junan perässä olevalle laserille joka merkkaa samaan aikaan merkin nauhaan. Tarkistusmittauksessa saadaan merkkien väli on 60m.

Muistin virkistämiseksi, kuinka paljon on 08c, jos rata jatkuisi ympäri maapallon niin 0.17s kuluttua juna tulisi uudelleen mittauspaikalle. Saatta olla että tilannetta seuraavalta junan lähettäjältä niska nyrjähtää, ainakin koppalakki tippuu.

[Eusa]

Jos maapallo ja kaikki muu häiritsevä poistetaan, mikä erottaa junan liikkeen asemarakennuksen liikkeestä?

[kuunylinen]

Ei mikään.

[Eusa]

Ei mikään.

Niinpä. Silloin aineelliset mitat molemmissa liikkuvissa kohteissa ovat yhtäläiset perustuen ainerakenteen universaaliuteen. Ei ole mitään epäselvyyttä.

[velihopea]

Kuunylinen ja Eusa, pyydän teiltäkin: Please, osoittakaa miksi #2:ssa ja #23:ssa kuvaamani SI-standardi ei muka tuotaisi eri pituista metriä toiseen liiketilaan, jos kerran kellon käynti toisessa liiketilassa on erilainen. SI-standardi ei kaada ST:aa, mutta minusta tuo selvyyttä joihinkin ST:n tulkintoihin.

[velihopea]

Pyydänpä anteeksi kuunyliseltä ja Eusalta, että edellä en ole vastannut heille asiallisesti. Nimittäin keskusteluidealismini mukaan, kun B vastaa A:n kirjoitukseen, B:n pitäisi vastata siihen mitä A kirjoitti. Käyttäen A:n käyttämiä termejä, kommentoida niitä, jne. Eikä niin kuin minä viimeksi tein: Jätin heidän kommentit huomiotta ja runnasin vaan omaa SI-standardimenettelystä lähtevää metrin pituuden perustelua. Jonka näkökohdan, apropos, kaikki neljä keskustelijaa ovat jättäneet huomiotta.

Mutta vastaanpa nyt kuunyliselle:

- Sanot: "Molemmat kepit ovat 1m pitkiä". Minusta sotket 1 m ja 1 m. Ensimmäinen 1 m on aseman liiketilan metri. Toinen 1 m on juna liiketilan metri. Jos olet mieltä, että niiden SI-määritystapa tuottaa niille 0c ja 0.8c nopeudessa saman pituuden, olen sanaton.
- Puhut merkkauskäskyn lähettämisestä junan toiseen päähän. Kun juna kulkee 0.8c ja merkkauskäsky kulkee 1.0c, käsky tulee niin myöhässä perille, että tulee merkkausvirheitä

Ja Eusalle kommentoin:

- Ideoit: "Jos maapallo ja kaikki muu häiritsevä poistetaan...". Sellaista ei voi tehdä. Miksi tarvisi?
- Olennaisesti kysyit "mikä erottaa junan liikkeen asemarakennuksen liikkeestä?" Junailija tietää sen. Elämän kokemuksensa ja terveen järkensä varassa hän ei usko siihen, että juna olisi jäänyt paikalleen ja asema, rata, metsät, ilma, kuu taivaalla olisivat alkaneet liikkua toiseen suuntaan, varsinkin kun junailija on kokenut kiihtyvyyttä asemalta lähdön jälkeen. Ja samaan aikaan asemalta lähti toinen juna toiseen suuntaan. Varmemmaksi vakuudeksi, todetakseen että on liikkeessä, junailija voi mitata tuleeko kosminen taustasäteily yhtä vahvana joka suunnasta niin kuin maapallolla yleensä. 0.8c vauhdissa varmasti havaitaan dipolisoitumista, kun se hienoisesti havaitaan jo maapallonkin kiertäessä aurinkoa 30 km/s.