Hvorfor krummer materie romtiden?

[SeaLion]

I følge den generelle relativitetsteorien er krummet romtid det samme som gravitasjon (tyngdekraft), de to begrepene er bare to beskrivelser av det samme fenomenet. Og det at materie krummer romtiden er målt så mange ganger siden Einsteins publisering in1915 at krummet romtid nå må regnes som den mest presise modellen for å beskrive det som skjer. Så vi VET at materie krummer romtiden.

Men vet vi HVORFOR det er sånn? Hva er det med materie som gjør at materie interagerer med romtiden slik at romtiden krummes?

Kan det tenkes at det er måten materien interagerer med higgsfeltet som bestemmer hvor mye materien krummer romtiden? Eller er dette en avsporing? Jeg bare spør?

Endret 14. september 2018 av SeaLion

[-trygve]

Det er et vanskelig spørsmål du stiller der. Jeg tror egentlig det er et spørsmål på linje med hvorfor elektroner har ladning? Det har vi ikke noe svar på, men vi observerer at de har det og derfor er de matematiske modellene laget slik at de beskriver elektroner med ladning.

 

Higgsfeltet er en avsporing. Grunnen til at jeg tør å si det så bastant er at masse ikke har noen særstilling i den generelle relativitetsteorien. Alle typer energi¹  krummer rommet. Grunnen til at vi har så lett for fokusere på massen er nok for det første at vi er så vant fra Newtonsk gravitasjon at det er massen som gir tyngdekraft, og for det andre at masse er svært "konsentrert" energi og derfor gir det største bidraget.

 

¹Dette er strengt tatt ikke helt riktig. Mørk energi har en spesiell tilstandsligning som gjør at den strekker ut rommet i stedet. Såvidt vi vet er dette den eneste typen energi som er til stede i universet i dag som har den egenskapen. En tilsvarende type energi forårsaket inflasjonsepoken til universet og strakk det så mye ut at det ikke har noen målbar krumning i dag (da snakker jeg om universet som helhet og ser bort fra lokal krumning rundt f.eks. stjerner).

[Flin]

I følge den generelle relativitetsteorien er krummet romtid det samme som gravitasjon (tyngdekraft), de to begrepene er bare to beskrivelser av det samme fenomenet. Og det at materie krummer romtiden er målt så mange ganger siden Einsteins publisering in1915 at krummet romtid nå må regnes som den mest presise modellen for å beskrive det som skjer. Så vi VET at materie krummer romtiden.

 

Men vet vi HVORFOR det er sånn? Hva er det med materie som gjør at materie interagerer med romtiden slik at romtiden krummes?

 

Kan det tenkes at det er måten materien interagerer med higgsfeltet som bestemmer hvor mye materien krummer romtiden? Eller er dette en avsporing? Jeg bare spør?

 

Det er ikke så lett å vite hva som egentlig foregår. Når vi skriver ned ligningene som beskriver hvordan en ball beveger seg hvis du kaster den med en gitt vinkel så er det lett å se for seg hva som skjer. En ball er en ball, den beveger seg fremover hvis du kaster den. Tyngdekraften drar den nedover og etter en gitt tid så faller den til bakken.

 

Dessverre møter vi problemer allerede her. Hva er tyngdekraften? Vel hvis du tenker praktisk på det, i sammenheng med ballen, så er det bare en effekt som drar ting mot jordas senter. Ønsker du å hva som forutsaker tyngdekraften så blir det mye vanskeligere. 

 

Hvis du tenker på det så er det ikke åpenbart at den generelle relativitetsteorien forteller deg at er krummet rom-tid som er opphavet til tyngdekraften. Den sier heller at den matematiske modellen som er et fire-dimensjonalt vektorrom som har gitte egenskaper, de som er beskrevet av felt-ligningene, er en god beskrivelse av det vi ser. Det betyr ikke at det faktisk er slik det foregår.

 

Det samme er også sant for partikkelfysikk og Higgsfelt. Hva er egentlig et felt? Ikke noe annet en en matematisk konstruksjon som har gitte egenskaper. 

 

Jeg undres ofte på om det finnes modeller, totalt forskjellige fra de vi benytter i dag, som kan beskrive de samme fenomenene akkurat like godt eller er det sånn at den matematikken og fysikken vi har utviklet er den eneste som fungerer. En ting som kan være verdt å merke seg, det finnes kun en ting vi kan måle: Hvor noe befinner seg som en funksjon av tid. Alt vi har noen gang målt koker ned til posisjon som en funksjon av tid.

 

Spørsmålet du stiller er etter min mening et utrolig godt et, men det er mulig at vi aldri vil kunne gi et godt svar på det. 

[Frode1969]

Ja det er et godt og vanskelig spørsmål SeaLion stiller.

 

Selv mener jeg at for å kunne besvare det, så må vi kunne forklare så mye som mulig om de faktorene som spiller inn. Jeg mener at det er to faktorer.

 

Den ene er selve rommet. Et helt tomt rom er ingenting, det er vakuum og ikke noe som helst.. Det er bare det tomme rommet som er avstanden i mellom alt som finnes i universet. Det er altså ikke noe i seg selv, men allikevel mener jeg at det har det egenskaper.

 

Den andre faktoren mener jeg er energi. Masse=energi. Ut fra dette mener jeg at de fundamentale naturkreftene virker etter ett felles prinsipp.

 

All masse og energi påvirker rommet og setter det i en spenningstilstand.

 

Når en naturkraft får arbeide fritt minsker spenningen i rommet.

 

Når man arbeider mot en naturkraft øker spenningen i rommet.

[Taurean]

Det kan kanskje være en fordel å slå fast hva romtid er. Har hørt forskere si i dokumentarer at i tomrommet mellom materie i universet, tilsynelatende vakum, så er det også noe. Det er bare noe vi ikke klarer å måle enda.

 

Så det er kanskje ikke mer komplisert enn at materie/masse fortrenger den andre typen "materie" som vi ikke klarer å måle hva er enda.

 

Noen mener det er mørk materie.

 

Mørk energi er noe annet igjen. Det er den ekspanderende kraften mellom alle objekter og galakser. Men det er en annen diskusjon.

 

Det som virkelig er interessant er svarte hull, tyngdekraft som løper løpsk. Jeg har ikke funnet ut hvordan svarte hull påvirker "romtid" eller mørk materie. Det er her det skurrer mest for meg. Noen forskere mener vi befinner oss inne i et svart hull. Jeg tror det er lite sannsynlig. Men kanskje en annen diskusjon igjen.

Endret 16. september 2018 av Taurean

[Frode1969]

Det kan kanskje være en fordel å slå fast hva romtid er. Har hørt forskere si i dokumentarer at i tomrommet mellom materie i universet, tilsynelatende vakum, så er det også noe. Det er bare noe vi ikke klarer å måle enda.

 

Så det er kanskje ikke mer komplisert enn at materie/masse fortrenger den andre typen "materie" som vi ikke klarer å måle hva er enda.

 

Noen mener det er mørk materie.

 

Mørk energi er noe annet igjen. Det er den ekspanderende kraften mellom alle objekter og galakser. Men det er en annen diskusjon.

 

Det som virkelig er interessant er svarte hull, tyngdekraft som løper løpsk. Jeg har ikke funnet ut hvordan svarte hull påvirker "romtid" eller mørk materie. Det er her det skurrer mest for meg. Noen forskere mener vi befinner oss inne i et svart hull. Jeg tror det er lite sannsynlig. Men kanskje en annen diskusjon igjen.

Ja det virker litt lite sannsynlig at vi befinner oss i et sort hull. Gravitasjonskraften her er ikke sterk nok til å knuse atomene i kroppen min en gang (heldigvis  ).

 

Ellers så tror jeg ikke at masse fortrenger rom. Jeg tror at masse er energi som interagerer med rommet på helt regelbundne måter (kvantefysikk). Det er etter min menig måten energien påvirker (strekker, vrir og bøyer) rommet på som avgjør hvilken type felt vi har med å gjøre.

 

Jeg tror at du har helt rett i at vakuum/tomt rom er noe, men likevel er det ingenting der. Dette ingenting har jo helt klart egenskaper, siden elektromagnetiske bølger og gravitasjons bølger kan forplante seg i det. Så ja jeg tror det er riktig som du sier, at vi ikke kan forstå det anda. I hvertfall ikke jeg.

 

Tid mener jeg at er et resultat av naturlovene. Resonansfrekvens, gravitasjon, treghet osv. 

[8DX8QO0Y]

Det er romtiden som krummer materie til planeter. Tyngdekraften finnes ikke. Materien samles der romtiden krummes.

 

Sjekk ut torus.

 

Hvordan kan månen være nøyaktig 400 ganger kortere fra jorden enn fra solen og danne en perfekt blokkering av solen ved solformørkelse.

 

108

Endret 16. september 2018 av 8DX8QO0Y

[-trygve]

Hvis du tenker på det så er det ikke åpenbart at den generelle relativitetsteorien forteller deg at er krummet rom-tid som er opphavet til tyngdekraften. Den sier heller at den matematiske modellen som er et fire-dimensjonalt vektorrom som har gitte egenskaper, de som er beskrevet av felt-ligningene, er en god beskrivelse av det vi ser. Det betyr ikke at det faktisk er slik det foregår.

Det samme er også sant for partikkelfysikk og Higgsfelt. Hva er egentlig et felt? Ikke noe annet en en matematisk konstruksjon som har gitte egenskaper. 

 

Jeg undres ofte på om det finnes modeller, totalt forskjellige fra de vi benytter i dag, som kan beskrive de samme fenomenene akkurat like godt eller er det sånn at den matematikken og fysikken vi har utviklet er den eneste som fungerer. En ting som kan være verdt å merke seg, det finnes kun en ting vi kan måle: Hvor noe befinner seg som en funksjon av tid. Alt vi har noen gang målt koker ned til posisjon som en funksjon av tid.

Gode poenger her!

 

Feynman skrev en avhandling om gravitasjon som er langt mindre kjent enn Einstein sin. Han viste at hvis man skriver ned en kvantefeltteori der kraftformidleren er en masseløs spinn-2 partikkel kommer Einstein sine ligninger ut. Han tok altså et ikke-geometrisk utgangspunkt og fikk de samme ligningene.

 

Og før noen kommer og forteller meg at kvantemekanikken ikke lar seg forene med generell relativitet: Jeg er fullt klar over det, men prosjektet er ikke så håpløst som man ofte kan få inntrykk av. Hvis man nøyer seg med å beskrive svake gravitasjonsfelt fungerer en kvantisert versjon av generell relativitet helt fint. Det er først når man prøver å behandle sterke felt, f.eks. som ved svarte hull at kvantemekanikken og generell relativitet kræsjer.

[SeaLion]

Det er romtiden som krummer materie til planeter. Tyngdekraften finnes ikke. Materien samles der romtiden krummes.

 

Kunne man sagt at materie ER krummet romtid? Altså at det ikke er to fenomener som henger sammen, men to beskrivelser av det samme fenomenet? Det høres besnærende ut, men det blir kanskje helt feil likevel?

[8DX8QO0Y]

Kunne man sagt at materie ER krummet romtid? Altså at det ikke er to fenomener som henger sammen, men to beskrivelser av det samme fenomenet? Det høres besnærende ut, men det blir kanskje helt feil likevel?

Siden partikler ikke eksisterer og alt og alle består av bølger så ja.

[-trygve]

Kunne man sagt at materie ER krummet romtid? Altså at det ikke er to fenomener som henger sammen, men to beskrivelser av det samme fenomenet? Det høres besnærende ut, men det blir kanskje helt feil likevel?

Nei, det blir feil. Som jeg sa tidligere er det ikke spesifikt masse, men mer generelt energi som krummer rom-tiden. Du kan jo da generalisere spørsmålet ditt til å være om 'energi ER krummet rom-tid'. Jeg heller fremdeles mot at svaret er nei, men det er ikke opplagt. Einsteins feltligninger har rom-tidens geometri på venstresiden og energi-spenning-tensoren (energy-stress tensor) på høyresiden. Sånn sett er det et en-til-en-forhold mellom rom-tidens krumning og fordelingen av energi. Men jeg tror likevel ikke er riktig å si at de to tingene er det samme.

[Åsgårdsreia]

Hvordan kan månen være nøyaktig 400 ganger kortere fra jorden enn fra solen og danne en perfekt blokkering av solen ved solformørkelse.

Den er ikke nøyaktig det og den danner ikke en perfekt blokkering av solen (avhengig av hvor du plasserer utkanten av solen da).

[8DX8QO0Y]

Den er ikke nøyaktig det og den danner ikke en perfekt blokkering av solen (avhengig av hvor du plasserer utkanten av solen da).

For alle som ser på er det perfekt størrelse jo.

[-trygve]

For alle som ser på er det perfekt størrelse jo.

Størrelsen på himmelen er fascinerende lik, men perfekt er det ikke. Både jorden sin bane rundt solen og månen sin bane rundt jorden er elliptisk slik at avstandene varierer litt. Dermed vil månen dekke hele solen (med litt margin) ved noen solformørkelser, mens andre ganger dekker ikke månen hele solen (ringformet/annulær formørkelse).

 

Men det er ingen grunn til å tro at denne temmelig like vinkelutstrekningen av månen og solen sett fra jorden er annet enn en tilfeldighet. Avstanden mellom månen og jorden øker med ca 4 cm i året. Hvis vi går langt tilbake i tid var altså månen vesentlig større på himmelen enn solen, og langt frem i tid vil det være motsatt. Vi lever tilfeldigvis i en tid der begge ser omtrent like store ut.

[8DX8QO0Y]

Størrelsen på himmelen er fascinerende lik, men perfekt er det ikke. Både jorden sin bane rundt solen og månen sin bane rundt jorden er elliptisk slik at avstandene varierer litt. Dermed vil månen dekke hele solen (med litt margin) ved noen solformørkelser, mens andre ganger dekker ikke månen hele solen (ringformet/annulær formørkelse).

 

Men det er ingen grunn til å tro at denne temmelig like vinkelutstrekningen av månen og solen sett fra jorden er annet enn en tilfeldighet. Avstanden mellom månen og jorden øker med ca 4 cm i året. Hvis vi går langt tilbake i tid var altså månen vesentlig større på himmelen enn solen, og langt frem i tid vil det være motsatt. Vi lever tilfeldigvis i en tid der begge ser omtrent like store ut.

Ok

[SeaLion]

Nei, det blir feil. Som jeg sa tidligere er det ikke spesifikt masse, men mer generelt energi som krummer rom-tiden. Du kan jo da generalisere spørsmålet ditt til å være om 'energi ER krummet rom-tid'. Jeg heller fremdeles mot at svaret er nei, men det er ikke opplagt. Einsteins feltligninger har rom-tidens geometri på venstresiden og energi-spenning-tensoren (energy-stress tensor) på høyresiden. Sånn sett er det et en-til-en-forhold mellom rom-tidens krumning og fordelingen av energi. Men jeg tror likevel ikke er riktig å si at de to tingene er det samme.

 

Jeg skjønner at spørsmålet mitt har berørt et grunnleggende forhold som ikke gir spesifikke svar (foreløpig?) og at vi derfor bare må godta at det er som det er. Uansett takk for et glimrende forsøk på å gjøre noe som antagelig er veldig komplekst forståelig for oss vanlige dødelige, slik du stort sett alltid klarer.

[SeaLion]

Alle typer energi¹  krummer rommet.

 

¹Dette er strengt tatt ikke helt riktig. Mørk energi har en spesiell tilstandsligning som gjør at den strekker ut rommet i stedet.

Betyr det du skrev her at krumming av romtiden kun kan være "krympende" (ev. uten anførseltegn)?

 

Kan det tenkes at mørk energi ikke bare strekker (utvider) rommet, men også tiden, slik at tiden i det utstrekte rommet faktisk går raskere? Jeg skjønner at spørsmålet mangler en forutsetning, nemlig en slags nulltilstand for romtid, der romtiden verken er krummet eller strukket. Men likevel?

[-trygve]

Betyr det du skrev her at krumming av romtiden kun kan være "krympende" (ev. uten anførseltegn)?

Ja, vanlig energi vil alltid gi positiv krumning som svarer til tiltrekkende gravitasjon. I hvert fall hvis den generelle relativitetsteorien faktisk er riktig/komplett bortsett fra i de tilfellene der kvantegravitasjon er av betydning.

 

Det er faktisk mulig å modifisere den generelle relativitetsteorien slik at materie og antimaterie opplever frastøtende gravitasjon når de kommer nær hverandre. Dette tror jeg skulle tilsi en negativ krumning, uten at jeg er helt sikker på det - det er også mulig at det blir en mer komplisert geometrisk tolkning. Jeg har aldri sett på detaljene rundt dette. Uansett, det er ingen spesiell grunn for å tro at antimaterie skal oppføre seg slik. Det er bare det at det ikke kan utelukkes før man har testet. Tyngdekraft mellom materie og antimaterie er en ganske vanskelig ting å måle, men AEGIS-eksperimentet er på saken.

 

Kan det tenkes at mørk energi ikke bare strekker (utvider) rommet, men også tiden, slik at tiden i det utstrekte rommet faktisk går raskere? Jeg skjønner at spørsmålet mangler en forutsetning, nemlig en slags nulltilstand for romtid, der romtiden verken er krummet eller strukket. Men likevel?

Mørk energi strekker tid-rommet, ikke spesifikt rommet. Jeg antar at det betyr at tiden går raskere, på samme måte som at tiden går raskere i et svakt gravitasjonsfelt enn i et sterkt gravitasjonsfelt. Men hvis du skal kunne oppdage at tiden går raskere må du kunne sammenligne med tiden et sted uten den mørke energien. Universet vårt ser ut til å ha like mye mørk energi overalt, så dermed blir denne sammenligningen en helt hypotetisk øvelse.

[SeaLion]

Hvis det altså er like mye mørk energi overalt, kan det bety at mørk energi kanskje egentlig er en egenskap med selve romtiden, og ikke en separat "energi"? Eller er dette igjen å trekke det litt langt?

Endret 17. september 2018 av SeaLion

[Flin]

Hvis det altså er like mye mørk energi overalt, kan det bety at mørk energi kanskje egentlig er en egenskap med selve romtiden, og ikke en separat "energi"? Eller er dette igjen å trekke det litt langt?

Du kan vel si det på den måten ja. I Einstein ligningene kan du legge til mørk energi ved hjelp av det som er kjent som den kosmologisk konstant. Den kan man tenke på som "massen" til tomt rom om man vil.

 

Du henger deg litt for mye opp i navnet, som er et dårlig navn, det er nødvendigvis ikke snakk om energi i den tradisjonelle betydningen av ordet. Et bedre navn er kanskje "Noe som får galakser til å fjerne seg fra hver andre".