Gravitaation olemuksesta Tähdet ja avaruus -lehdessä ja nettiuutisissa

Aloittaja avanti, 25.12.2008, 23:33:38

« edellinen - seuraava »

RJ

Lainaus käyttäjältä: jaava - 06.01.2009, 12:32:21
Teoreettisen ja kokeellisen fysiikan fokus on tuoda selvyyttä siihen mikä tämä keitos on (olevainen, maailmankaikkeus, kosmos). Sen pitää antaa vastauksia sille miksi jollakin perustavaa laatua olevalla vakiolla on jokin numeerinen arvo. Mitä muuttujia on paras käyttää kuvaamaan olevaisen ilmiöitä. Millaisia suhteita muuttujat noudattavat ja miksi. Niin ja tietysti mitä ovat fundamentaalit entiteetit keitoksessa. Ovatko ne säikeitä, tai kenties säikeen osasia. No .. tietysti tälle voidaan ajatella jokin taustakangaskin (jos se ei itse ole oma taustakankaansa). Mutta sen taakse ei saa piilotella mitään.

Fysiikka ei käsittääkseni vastaa näihin kysymyksiin, vaan joudut turvautumaan filosofiaan maailmankatsomuksessasi. Aina on mahdollista esittää yksi miksi-kysymys pidemmälle, johon nykyinen tiede ei vastaa.

Kaikkiin fysiikan teorioihin tarvitaan vakioita, joiden arvot on selvitettävä havainnoista. Teoria näyttää kyllä mitkä sen sisäiset "fundamentaalit entiteetit" ovat (kuten kaareva geometria tai kvanttikentät), mutta teoria ei voi kertoa mitään perimmäisestä todellisuudesta. Luonnontieteissä aina piilotetaan jotain empirian taakse, jos oletetaan että toistettavien havaintojen avulla voimme luoda tarkan ymmärryksen todellisuudesta. Kun tämän asian sisäistää, asettuu tieteellinen maailmankuva oikeaan viitekehykseen. Jos asiaa ei sisäistä, se johtaa jopa fundamentalismiin verrattavaan tiedeuskoon. (Tieteen päivillä on muuten to 8.1. päivän paini tästä aiheesta*.)

Tässä keskustelussa on yritetty selvittää kysymystä GR:n geometrisen olemuksen takana. Tämä tuntuu olevan todalla vaikeasti arkijärjellä hyväksyttävissä, vaikka kaikki havainnot puhuvat kaarevuuden puolesta. Havainnot todella ovat ratkaisevia fysiikassa, ja sen takia GR on edelleekin ainoa kunnollinen teoria gravitaatiolle. Tästä syystä myös kaareva aika-avaruus sisältyy tieteelliseen maailmankuvaan. Säieteoria ei tee tilannetta sen helpommaksi, koska samalla tavalla siinäkin käytetään taustakankaana yleistä geometriaa (jolla on "ominaisuuksia") useassa ulottuvuudessa.

Teoreetikot toimivat mielestäni aika samalla tavalla kuin insinöörit. Teorioita rakennetaan siten, että ne ovat sisäisesti järkeviä ja sopivat yhteen havaintojen kanssa. Tämän ulkopuolelle jää monta miksi-kysymystä. Tieteen eturintamassa ja laitamilla spekuloidaan syvällisempiä merkityksiä, mutta se ei ole itsetarkoitus. Oman käsitykseni mukaan tieteellinen maailmankuva rakentuu yleisesti hyväksytyistä teorioista, ei niiden tulkinnoista.

*) Perimmäinen tieto maailmasta – empiirisesti vai ajattelemalla? http://www.tieteenpaivat.fi/painit.html

Untamo

"Heikoilla jäillä ollaan", arvelee Jaava avaruuden rakennekäsityksistä.  Helppo yhtyä arveluun.
Eikö logiikan vajetta, ellei peräti sen puuttumista osoita, kun arvovaltaisissa julkaisuissa kerrrotaan, että avaruuden kaareutuminen on selitys painovoima-ilmiöön eikä niinkään voimakenttä.  Seuraavassa käänteessä saatetaan kertoa, että massa kaareuttaa avaruutta...
Verbaalisella tasolla ei mielestäni enää saisi olla toisensa pois sulkevia käsitteitä, jos luullaan tiedettävän miten asiat ovat.

kimiza

#32
Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 06.01.2009, 11:24:53
Onko jotain täysin selittämättömiä havaintoja? Vai tarkoitatko havaintoja joihin ei löydy selitystä sekä suhteellisuusteorian että standardimallin pohjalta?

Kaizu
Muistaakseni ainakin Voyager-luotainten kulkuvauhtiin vaikuttaa jokin juttu, jolle ei löydy selitystä suhteellisuusteoriasta. Se vaikutus on hyvin mitätön, mutta silti siellä. Sen enempää en sitten enää muista siitä - en edes sitä, hidastaako vai nopeuttaako se voima Voyager-luotainten kulkunopeutta.

EDIT: Ha ha haa, voi minua höpsöä. Väärät luotaimetkin muistin.

jaava

#33
LainaaFysiikka ei käsittääkseni vastaa näihin kysymyksiin, vaan joudut turvautumaan filosofiaan maailmankatsomuksessasi. Aina on mahdollista esittää yksi miksi-kysymys pidemmälle, johon nykyinen tiede ei vastaa.
Ei vastaa, ei. Mutta kyllä se pyrkii vastaamaan. Ja aina tarkempia vastauksia on saatu vuosien vieriessä. Miksi se nyt pysähtyisi. Minulle riittää kun tiedän missä mennään, missä alkaa tuntematon. Filosofia ei siihen auta eikä uskontokaan. En etsi tarkkaa kuvaa, vaan hahmoa jolla on rajat jotka tunnistan (lue: tiedän mitä teoria selittää ja mihin se ei pysty kuvaamaan).

LainaaKaikkiin fysiikan teorioihin tarvitaan vakioita, joiden arvot on selvitettävä havainnoista.
Ne selvitetään ensin havainnoista, mutta kun teoria etenee, itse teoria asettaa niille arvot. Tietysti tällaisia luonnon vakioita on kehityksen hypähdettyä eteenpäin, mutta kenties vähemmän. Voi olla ettei koskaan ole mahdollisuutta päästä niin pitkälle ettei olisi ainoatakaan mittaustuloksista selvitettyä vakiota. Voihan olla ettei niiden määrä ole edes vähenemässä kun päästään eteenpäin.

Hieman filosofinen kysymys aihetta sivuten: Voisiko maailmankaikkeus olla sellainen, että riittävän pitkälle päästessä saadaan kehitettyä teoria, joka selittää kaikki vuorovaikutukset ja kaikki luonnonvakiot (joita kykenemme havainnoimaan), vaikka siitä eteenpäin olevaa makro-/mikro-rakennetta ei kyetäkään mittaamaan. Sillä (aukolla tiedoissa) ei vaan ole merkitystä koska tuo aukko tiedossa on niin "hyvätapainen".

LainaaTeoria näyttää kyllä mitkä sen sisäiset "fundamentaalit entiteetit" ovat (kuten kaareva geometria tai kvanttikentät), mutta teoria ei voi kertoa mitään perimmäisestä todellisuudesta.
Näinhän se on. Mutta samalla kun teoria on sisäisesti konsistentti, sen tulisi olla myös "läpinäkyvä" ts. kertoa mihin suuntaan sitä pitäisi todennäköisesti kehittää, mihin kysymyksiin se ei osaa vastata. Jos nyt sellaisia on tiedossa. Jos ei ole, teoria on vaarallisen lähellä uskontoa.

Nythän ei uskonnosta ole vaaraa. Sen verran paljon on avoimia kysymyksiä. Mutta kuka niistä tietää. Minusta on hieman kummallista että savonmuan Hilima tietää kaavan E = mc2, ja osaa kertoakin siitä jotain kahvinkeiton ohessa. Mutta ei tiedä ainoatakaan fysiikan avointa kysymystä.

LainaaTässä keskustelussa on yritetty selvittää kysymystä GR:n geometrisen olemuksen takana. Tämä tuntuu olevan todalla vaikeasti arkijärjellä hyväksyttävissä, vaikka kaikki havainnot puhuvat kaarevuuden puolesta. Havainnot todella ovat ratkaisevia fysiikassa, ja sen takia GR on edelleekin ainoa kunnollinen teoria gravitaatiolle. Tästä syystä myös kaareva aika-avaruus sisältyy tieteelliseen maailmankuvaan.

En ole ponnistelemassa tällä hetkellä vallitsevaa tieteellistä maailmankuvaa vastaan, enkä yrittämässä kaataa GR:n perusperiaatteita. Onhan se parasta mitä meillä nyt on.
Mutta ei "kaarevuus" ole viimeinen ihmisen selville saama vastaus. GR:n jälkeen tulee uusia, selitysvoimaisempia teorioita.Voi hyvinkin olla että (hatusta temmaten) kaarevuudesta on vielä luovuttava, samoin kuin aikakäsityksestä nykyisessä muodossaan, jotta yhtenäisteoria saadaan rakennettua jotenkin inhimilliseen matemaattiseen muotoon. Mutta kyllä siitäkin täytyy olla vedettävissä yhtäläisyyksiä sekä GR:n että Standardimallin suuntaan ja sopivat reunaehdot valiten ja hieman sievennellen toteuttaa/asettua samaan muotoon kuin kumpi tahansa nykyisistä teorioista.

LainaaTieteen eturintamassa ja laitamilla spekuloidaan syvällisempiä merkityksiä, mutta se ei ole itsetarkoitus.
Tätä minä haluan lisää. Spekulointia.

LainaaOman käsitykseni mukaan tieteellinen maailmankuva rakentuu yleisesti hyväksytyistä teorioista, ei niiden tulkinnoista.
Jaan tuon käsityksen kanssasi. Mutta keskustelen keskimäärin innokkaammin tulkinnoista ja teorioiden heikoista kohdista. Minulle ne ovat yhtä tärkeitä kuin itse teoriat.

JV
If no Higgs particle exists, we have a revolution in our hands.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Jorma Kim - 06.01.2009, 20:54:44
Muistaakseni ainakin Voyager-luotainten kulkuvauhtiin vaikuttaa jokin juttu, jolle ei löydy selitystä suhteellisuusteoriasta. Se vaikutus on hyvin mitätön, mutta silti siellä. Sen enempää en sitten enää muista siitä - en edes sitä, hidastaako vai nopeuttaako se voima Voyager-luotainten kulkunopeutta.
Muistan myös tuollaisen uutisen. Onko sitten ollut uutisankka koska ainakaan Nasan Voyager sivustolta en löytänyt asiasta mitään mainintaa.
Siellä oli erillinen uutissivu sekä vielä arkisto mutta kummastakaan ei löytynyt.

Kaizu
Kai Forssen

RJ

Lainaus käyttäjältä: Jorma Kim - 06.01.2009, 20:54:44
Muistaakseni ainakin Voyager-luotainten kulkuvauhtiin vaikuttaa jokin juttu, jolle ei löydy selitystä suhteellisuusteoriasta. Se vaikutus on hyvin mitätön, mutta silti siellä. Sen enempää en sitten enää muista siitä - en edes sitä, hidastaako vai nopeuttaako se voima Voyager-luotainten kulkunopeutta.

http://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_anomaly

Gravitaatio on yksi kymmenistä mahdollisista selityksistä, ja homma on vielä ihan auki. Todennäköisesti tässä kysymyksessä ei päästä eteenpäin ilman dedikoitua missiota. Olisi mukava piristys, jos tässä törmättäisiin uuteen fysiikkaan, täysin selittämättömään ja varmistettuun havaintoon.

Lainaus käyttäjältä: jaava - 06.01.2009, 20:55:23
Tätä minä haluan lisää. Spekulointia.
Jaan tuon käsityksen kanssasi. Mutta keskustelen keskimäärin innokkaammin tulkinnoista ja teorioiden heikoista kohdista. Minulle ne ovat yhtä tärkeitä kuin itse teoriat.

Ymmärrän myös sinun näkökulmasi. Itse pyrin korostamaan ei-spekulatiivista puolta yleistajuisessa keskustelussa, koska koen sen erityisen tärkeänä asiana tiedemaailmalle. Ajan lyhyen historian kaltaisen korkealentoiset kirjat ovat hyvin innostamaan ihmisiä fysiikasta, mutta toisaalta tarvitaan myös aivan perustavaa jalat maassa -tason popularisointia. Mutta mukavaa dialogia tässä on saatu aikaan :)

veka

Onkohan tutkittu vakavissaan sellaista mahdollisuutta, että gravitaatio ei olekaan vain yksi luonnon perusvurovaikutuksen tyyppi vaan onkin ryhmä eri luonteisia voimia tai vuorovaikutuksia etäisyydestä ja toisiinsa vaikuttavista kappaleista riippuen ? Atomien mittakaavassa voisi vaikuttaa omat "gravitaatiolakinsa" ja makroskooppisilla etäisyyksillä taas omansa, joihin voisi liittyä myös muuttuminen poistovoimaksi esim. maailmankaikkeuden laajenemisessa. Kaikki nämä gravitaatiovuorovaikutukset sitoisi kuitenkin yhteen samankaltainen kaavanippu kuten Maxwellin yhtälöt, jotka tunnetusti liittävät yhteen heikon, vahvan ja sähkömagneettisen vuorovaikutuksen. Ei siis mikään ihme, jos gravitaatiota ei saatukaan niputettua mukaan sillä sen olettaminen vain yhdeksi voimaksi olisikin lähtökohdaltaan väärä ??
Aika utopistinen ajatusleikki, mutta juolahtipa vain mieleeni... :rolleyes:

mistral

                     Tervehdys Veka. Ajatukset, joita esitit, ovat mielenkiintoisia. Maallikkona en ymmärrä näitä fysiikan koukeroita, mutta
odotan paljon tältä Higgsin-hiukkasen kokeelta. Ehkä sen jälkeen moni avoin kysymys löytäisi ratkaisun. Ja ehkä yhtenäisteoriakin
syntyisi. Yhtenäisteoriasta tosin en ole kuullut, että mitä hyötyä siitä olisi verrattuna siihen, että teoriat ovat irti toisistaan, mutta
hyödyn täytyy olla suuri, koska tämän eteen tehdään niin paljon töitä. Itse kuitenkin ajattelen niin, että painovoima saa olla erillään,
jos se ei suostu samaan pätsiin muiden voimien kanssa.

jaava

#38
LainaaMutta mukavaa dialogia tässä on saatu aikaan :)
No kyllä, kiitos hyvistä näkemyksistä sinulle Ricke. Tuli hoidettua tuo keskustelun sivujuonikin siinä ohessa. Minä pyrkisin muuten levittämään sanaa popularisoijien parissa tuosta epäsuhdasta: Vaikka on ensiarvoista tuoda esiin tieteen tämän hetken hyväksyttyä näkemystä, niin on myös kerrottava avoimista kysymyksistä ja selkiytettävä rajaa jossa astutaan harmaalle alueelle. Pelkkä hyväksytty näkemys antaa illuusion tieteen kaikkivoipaisuudesta ja luo maaperää mystiselle tiedeuskolle.

LainaaOnkohan tutkittu vakavissaan sellaista mahdollisuutta, että gravitaatio ei olekaan vain yksi luonnon perusvurovaikutuksen tyyppi vaan onkin ryhmä eri luonteisia voimia tai vuorovaikutuksia etäisyydestä ja toisiinsa vaikuttavista kappaleista riippuen ?
Vaikea sanoa mitä kaikkea yksittäiset tutkijat ovat päässään pyöritelleet ja mistä lähtökohdista.

LainaaYhtenäisteoriasta tosin en ole kuullut, että mitä hyötyä siitä olisi verrattuna siihen, että teoriat ovat irti toisistaan, mutta hyödyn täytyy olla suuri, koska tämän eteen tehdään niin paljon töitä.
Koska ne ovat erillään toisistaan, on ilmeisen selvää että meillä on tiedoissa aukko (arkijärjellä ajatellen). Jos tiedoissa on aukko, me emme voi tietää kovin selkeästi mitä hyötyä tuon aukon tiedosta meille olisi. Yleisemmin ajatellen, ihminen on utelias ja juuri se on tuonut meidät tähän, kirjoittelemaan internetissä. Pelkkä hyötyfilosofia ei kenties anna selkeää vastausta.

Selkiytän hieman tätä aiheen vierestä olevaa lausahdustani:
LainaaHieman filosofinen kysymys aihetta sivuten: Voisiko maailmankaikkeus olla sellainen, että riittävän pitkälle päästessä saadaan kehitettyä teoria, joka selittää kaikki vuorovaikutukset ja kaikki luonnonvakiot (joita kykenemme havainnoimaan), vaikka siitä eteenpäin olevaa makro-/mikro-rakennetta ei kyetäkään mittaamaan. Sillä (aukolla tiedoissa) ei vaan ole merkitystä koska tuo aukko tiedossa on niin "hyvätapainen".

Otetaan esimerkki sähkömagneettisesta kentästä (gravitaatio on liian vaikea):
Nykyään SM-kentän määrittely perustuu perimmältään symmetriaan, jossa vaaditaan että kentän tietty ominaisuus säilyy avaruusajan jokaisessa pisteessä. Tarkemmin esitettynä SM-kentän tulee voida varioida kompleksista osaansa, ilman että sen reaaliosa muuttuu (energia tai sen dynaamiset ominaisuudet). Mistä seuraa että kenttää välittävän hitusen tulee olla massaton, varaukseton ja spinin kokonaisluku, jotta symmetria ei murru. Tätä kaikkeahan fotoni on.

Emme kykene sanomaan mistä tuollainen periaate juontaa juurensa, mikä sen saa aikaan. Mutta se toimii taustakankaana sähkömagneettisen kentän tapauksessa.

Kykenemmekö me formuloimaan kaiken havaittavan tällaisiin periaatteisiin nojautuen? Siis kehittämään jonkinlaisen setin taustakankaita, jotka yhteen harsomalla kehittämään "täydellisen" yhtenäisteorian, ilman että tiedämme taustakankaista sen enmpää.

JV

If no Higgs particle exists, we have a revolution in our hands.

RJ

Lainaus käyttäjältä: mistral - 08.01.2009, 21:50:39
Yhtenäisteoriasta tosin en ole kuullut, että mitä hyötyä siitä olisi verrattuna siihen, että teoriat ovat irti toisistaan, mutta hyödyn täytyy olla suuri, koska tämän eteen tehdään niin paljon töitä.

Occamin partaveitsen mukaan nojaudutaan mielummin yksinkertaisimpaa teoriaan, joka selittää havainnot (ja on matemaattisesti järkevä). Yksinkertaisuus tarkoittaa tyypillisesti teorian vapaiden parametrien ja perusoletusten määrää (pienempi parempi). Kuten tässä ketjussa käydystä keskustelusta nähdään, yksinkertaisuus ja järkevyys eivät näyttäydy samanlaisina kaikille. Lisäämällä vapaita parametreja ja oletuksia voidaan selittää käytännössä lähes mitä vain, mutta tämä vaikuttaa kovin hedelmättömältä.

Lainaus käyttäjältä: jaava - 06.01.2009, 20:55:23
Hieman filosofinen kysymys aihetta sivuten: Voisiko maailmankaikkeus olla sellainen, että riittävän pitkälle päästessä saadaan kehitettyä teoria, joka selittää kaikki vuorovaikutukset ja kaikki luonnonvakiot (joita kykenemme havainnoimaan), vaikka siitä eteenpäin olevaa makro-/mikro-rakennetta ei kyetäkään mittaamaan. Sillä (aukolla tiedoissa) ei vaan ole merkitystä koska tuo aukko tiedossa on niin "hyvätapainen".

Pienimmän vaikutuksen periaate on mahdollisesti koko fysiikan reduktioketjun perimmäinen pää nykyisin. Kaikki fysiikan perusteoriat voidaan johtaa tämän periaatteen avulla, kun tiedetään teorioita kuvaavat funktionaalit vakioineen. Myös teorioiden symmetriaperiaatteet näyttäytyvät tällä tasolla.

Oletusten ja vakioiden vähentäminen on työlästä puuhaa, ja nykyisen tilanteen saavuttamiseen on kulunut ~300 vuotta (Newtonista). On myös mahdollista ja todennäköistä, että havainnot paljastavat vielä selittämätöntä fysiikkaa. Näistä lähtökohdista on mahdotonta arvata suuntaan tai toiseen mitä tuleman pitää. Spekulointi jääköön muille :)

mistral

                 Tervehdys Ricke. Olen samaa mieltä siitä, että yksinkertaisuus on valttia. Amatöörinä joudun usein käyttämään "ehkä"
sanaa ja tämä on tällaista hapuilua, mutta kun kirjoittelee Astronettiin, niin oppii siinä samassa näitä asioita.
                 Tuosta painovoimakentästä. Olen selaillut Einsteinin teosta "Erityisestä ja yleisestä suhteellisuusteoriasta" ja ymmärtänyt,
että Einsteinille painovoimakenttä ei ollut pelkkä keksintö, vaan todellinen olio. Siis jotkut fyysikot ymmärtävät sen abstraktiona, mutta
Einstein ymmärsi sen konkreettisena oliona. Ja me ihmiset koemme sen vain voimana, joka roikkuu ikäänkuin ilmassa. Siis tämä voima
ei ole kiinni missään. No, sen voi "ohittaa", mutta yhtä hyvin siihen voi "takertua" ja kysyä, että missä tämä voima on kiinni? Tässä
tullaan taas tähän fysiikan ja tuntemattoman rajalle.

jaava

LainaaOn myös mahdollista ja todennäköistä, että havainnot paljastavat vielä selittämätöntä fysiikkaa.

Ottaen huomioon asian laajuuden, minusta sanavalinta "mahdollista" on turhan varovainen. Tosin tässä nyt ollaan ilmiselvästi harmaalla alueella.

Minusta on ilmiselvää että havainnot tulee paljastamaan vielä selittämätöntä fysikkaa (LHC saattaa jo aiheuttaa kuhinaa) ja on erittäin epätodennäköistä, etteivät paljastaisi.

JV
If no Higgs particle exists, we have a revolution in our hands.

RJ

Lainaus käyttäjältä: jaava - 11.01.2009, 22:31:35
Minusta on ilmiselvää että havainnot tulee paljastamaan vielä selittämätöntä fysikkaa (LHC saattaa jo aiheuttaa kuhinaa) ja on erittäin epätodennäköistä, etteivät paljastaisi.

En pitäisi tätä ilmiselvänä, koska kovin monia täysin selitystä vailla olevia havaintoja ei ole pitkään aikaan tullut. Todellisia tarkkuushavaintoja uudesta fysiikasta on vielä vähemmän, ei oikeastaan yhtään (toivottavasti LHC korjaa asian). Tutkimuksen kehittyessä ollaan siirrytty äärimäisiin skaaloihin energiassa, pituudessa ja ajassa, jonka seurauksena uuden fysiikan etsimisestä on tullut työlästä.

Untamo

Näyttää hieman siltä, että keskustelu gravitaation todellisesta olemuksesta aiheena, on tällä erää toistaiseksi väännetty kuiviin? Kaikki odottanevat jännittyneenä LHC:n uutta käynnistystä, että saatais uusia eväitä... 
Niin minäkin, että pääsen taas nauttimaan herrojen(?) Ricke ja  Kaizu (teoreetikkoja) sekä Mistral ja Jaava (filosofeja) ja muidenkin tasokkaista kannanotoista.  Suotanee anteeksi lievät kärjistykset.

Tuota hm, on jäänyt tähän mennessä pikkuisen epäselväksi, että onko se kaareutuva avaruus sittenkin tehty teräspellistä...

mistral

Jännityksellä odotetaan 11.2.2016 päivää, ollaanko gravitaatioaallot rekisteröity. Lainaus T&A:n uutisesta 7.2:


"Mikäli tiedot ovat oikeita, mustat aukot olisivat massoiltaan 29 ja 36 -kertaisia Aurinkoon nähden ja niiden yhdistyessä olisi syntynyt 62 kertaa Aurinkoa massiivisempi aukko."


Laskin yhteen 29+36=65. Yhdistymisen jälkeen olisi vain 62x aurinko massainen aukko. Tarkoittaako että 3 auringon  massaa lähti gravitaatioaaltojen muodossa avaruuteen?