Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Professor Puntje

Mijn aanleiding voor dit topic is deze reactie:

http://www.wetenschapsforum.nl/index.php/topic/200276-denkfouten-ruimtetijd/?p=1064466

Om daar uitgebreid op in te kunnen gaan heb ik dit topic geopend. We beginnen met het geval van een zware ster en een door de ruimte daaromheen getrokken driehoek. De gemeten hoeken van die driehoek zouden dan moeten uitwijzen of de ruimttijd gekromd is. In dit topic gaan we dat napluizen.

Professor Puntje

Stel nu eens dat er zich drie meetstations rond die zware ster bevinden, en dat die stations zich ten opzichte van elkaar niet bewegen. Ook gaan we er van uit dat het hele stelsel niet om de ster draait. Dan kun je je een "driehoek" voorstellen met de meetstations op de hoekpunten. Maar hoe trek je nu in de praktijk de rechte lijnstukken (= de zijden van de driehoek) tussen die meetstations?

Lichtstralen worden door de zwaartekracht van de ster afgebogen. Dat zijn dus geen rechte lijnen. Maar zou je kunnen zeggen: niet de lichtstralen worden afgebogen, de ruimtetijd zelf is door de ster gekromd en het licht beweegt in die gekromde ruimtetijd wel rechtuit. Dat is een mogelijke verklaring. Maar het is geen bewijs. Je zou immers ook een andere verklaring kunnen zoeken waarbij de ruimtetijd niet is gekromd en het licht inderdaad wordt afgebogen zodat dezelfde gemeten hoeken optreden. Die optie blijft dus nog open. Pas als die laatste optie definitief kan worden uitgesloten heb je een bewijs.

Math-E-Mad-X

Professor Puntje schreef: Lichtstralen worden door de zwaartekracht van de ster afgebogen. Dat zijn dus geen rechte lijnen. Maar zou je kunnen zeggen: niet de lichtstralen worden afgebogen, de ruimtetijd zelf is door de ster gekromd en het licht beweegt in die gekromde ruimtetijd wel rechtuit. Dat is een mogelijke verklaring.

Daar komt het inderdaad op neer.

Als ik je goed begrijp is jouw idee gebasseerd op de stelling "in de een gekromde ruimte is de som van de drie hoeken van een driehoek niet gelijk aan 180 graden". De vraag is alleen: wat is precies een driehoek? In een euclidische ruimte is een driehoek simpelweg een figuur bestaande uit drie rechte lijnen, maar in dat geval zijn de hoeken wel precies 180 graden.

In een gekromde ruimte zou je een driehoek kunnen definieren als een figuur bestaande uit drie lijnen die geodeten volgen. Als je weet dat lichtstralen geodeten volgen, dus kunnen we inderdaad het experiment wat jij voorstelt uitvoeren met lichtstralen die langs een zwaar object lopen. Zoals je waarschijnlijk wel weet hebben we inderdaad waargenomen dat er zoiets als gravitatielenswerking optreed, wat in zekere zin op jouw experiment neer komt.

Er zit alleen 1 belangrijke adder onder het gras: dit werkt alleen maar omdat we van te voren hebben aangenomen dat lichtstralen geodeten volgen, en omdat we al weten dat lichtstralen afgebogen worden hebben we dus eigenlijk al bijvoorbaat aangenomen dat de ruimte krom is.

Ik denk echter dat je niet onder dit probleem uit kunt komen. Volgens mij is de hele ART nou juist erop gebaseerd dat we als axioma aannemen dat lichtstralen geodeten volgen, en als gevolg daarvan kunnen we gravitatie mathematisch beschrijven als een geometrische kromming. Je kunt dus niet echt 'bewijzen' dat de tijdruimte gekromd is. Je zou hooguit kunnen bewijzen dat de banen van lichtstralen mathematisch beschreven kunnen worden als geodeten in een gekromde ruimte.

Ik heb er dan ook al vaker op gehamerd op dit forum dat we de gekromde banen van lichtstralen niet moeten beschouwen als een gevolg van tijdruimte kromming, maar dat het juist precies andersom is: het feit dat we de ruimtetijd als gekromd kunnen beschouwen is een gevolg van het feit dat lichtstralen gekromde banen afleggen.

Math-E-Mad-X

Professor Puntje schreef: Je zou immers ook een andere verklaring kunnen zoeken waarbij de ruimtetijd niet is gekromd en het licht inderdaad wordt afgebogen zodat dezelfde gemeten hoeken optreden. Die optie blijft dus nog open. Pas als die laatste optie definitief kan worden uitgesloten heb je een bewijs.

Ja dat kan inderdaad. Aan de ene kant kun je aannemen dat lichtstralen geodeten volgen, maar dat de tijdruimte gekromd is, aan de andere kant kun je aannemen dat de tijdruimte gewoon euclidisch is, maar dat de lichtstralen kromme (niet-geodetische) banen afleggen. Blijkbaar bleek de eerste optie mathematisch de eenvoudigste te zijn.

Ik denk dat het er mee te maken heeft dat de eerste methode strikter is. Het eerste model kan altijd vertaald worden naar het tweede model, maar niet andersom. Een willekeurig stel kromme banen is niet altijd te beschrijven als een stel geodeten. Echter, omdat lichtstralen wel altijd voldoen aan alle benodigde voorwaarden om als geodeten te kunnen worden beschreven, is het logisch / elegant / eenvoudig om dat ook te doen.

Professor Puntje

We zijn het denk ik eens. De natuurkunde bevat (onvermijdelijk!) een groot aantal onbewezen conventionele elementen. Die vallen bij oppervlakkige beschouwing niet op, en daarom denkt men vaak dat in de natuurkunde zaken bewezen zijn die dat bij nadere beschouwing juist niet zijn. Wat er dan aan de hand is is dat de gangbare verklaringen eleganter, eenvoudiger, etc. zijn dan alternatieve verklaringen. Dat zijn inderdaad goede redenen, maar het zijn geen bewijzen. En daarom is het ook niet uit te sluiten dat nu gangbare theorieën zoals die van de gekromde ruimtetijd later alsnog door iets anders vervangen zullen worden.

317070

Professor Puntje schreef: De gemeten hoeken van die driehoek zouden dan moeten uitwijzen of de ruimttijd gekromd is. In dit topic gaan we dat napluizen.

Ik wil wel een alternatief bieden.

Het geval van de driehoek kunnen we goed voorstellen, omdat het past bij onze voorstelling van een gekromde ruimte in 2D. Nu willen we een probleem in 3D aanpakken.

Dus, wat je ook zou kunnen doen, is de oppervlakte van een zwaar object meten, en de diameter van dat object. Door de versnelling aan het oppervlak, is dat oppervlak groter dan 4 pi r^2.
http://physics.stackexchange.com/questions/158180/is-the-surface-of-a-heavy-sphere-bigger-than-4-pi-r2-due-to-general-relativi

Je zou ook een touw rond de aarde kunnen trekken, en dat touw een meter opheffen. Je zou verwachten dat het touw dan 2 pi meter langer moet worden, maar door de kromming van de ruimte zal het licht afwijken. Hoe licht weet ik wel niet.

Beide omzeilen het probleem met geodeten volgens mij.

Marko

Wetenschap gaat niet over bewijzen. Wetenschap gaat over ontkrachten.

Professor Puntje

@ 317070

Er zijn inderdaad meer verschijnselen dan de buiging van licht die met een gekromde ruimtetijd te verklaren zijn. Maar dat doet aan mijn argumentatie niets af. Zolang niet is bewezen dat de gekromde ruimtetijd de enig mogelijke verklaring vormt kun je ook niet zeggen dat de kromming van de ruimtetijd bewezen is. Ik ben het ermee eens dat de gekromde ruimtetijd op het moment de beste verklaring is. Maar dat is niet het punt van dit topic.

Marko

Het punt is dat dit topic geen punt heeft. Het is niet bewezen en het zal nooit bewezen worden. Maar dat maakt geen klap uit.

Kleinstein

Marko schreef: Wetenschap gaat niet over bewijzen. Wetenschap gaat over ontkrachten.

Stel dat men aan de LHC een 'graviton' ontdekt , (met bewijzen)
is nu dan de theorie van een gekromde ruimte ontkracht ?

Marko

In zekere zin wel, aangezien de algemene relativiteitstheorie (ART) niets zegt over gravitonen, of over kwantumgravitatie.

megabon

En donkere materie volgt die kromming niet ? Of is minder gevoelig voor zwaartekracht

Kleinstein

megabon schreef: En donkere materie volgt die kromming niet ? Of is minder gevoelig voor zwaartekracht

Dacht dat men nu juist donkere materie nodig heeft voor wat extra zwaartekracht ,
om te kunnen verklaren , ( theorie nr1)
waarom sterren ( in een sterrenstelsel) in hun baan blijven .

VDammer

Kleinstein schreef: Stel dat men aan de LHC een 'graviton' ontdekt , (met bewijzen)
is nu dan de theorie van een gekromde ruimte ontkracht ?

Marko schreef: In zekere zin wel, aangezien de algemene relativiteitstheorie (ART) niets zegt over gravitonen, of over kwantumgravitatie.

Dit vind ik toch wat kort door de bocht als ik even het internet overloop ivm graviton/general relativity:
https://www.google.be/search?q=graviton+and+general+relativity&ie=utf-8&oe=utf-8&channel=fs&gws_rd=cr,ssl&ei=JPR7V5X4CeqCgAaxlrXACg.

Marko

VDammer schreef:
Dit vind ik toch wat kort door de bocht als ik even het internet overloop ivm graviton/general relativity:
https://www.google.be/search?q=graviton+and+general+relativity&ie=utf-8&oe=utf-8&channel=fs&gws_rd=cr,ssl&ei=JPR7V5X4CeqCgAaxlrXACg.

Ik welk opzicht vind je het te kort door de bocht? Ik zeg niet dat ART onverenigbaar is met gravitonen, alleen dat ze er niet in voorkomen.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?

Re: Is de kromming van de ruimtetijd bewezen?