2013. december 16., hétfő 08:36

A háttérfüggetlenségről

Írta:
Értékelés:
(0 szavazat)

Háttérfüggetlenség és a tér végtelen időként való értelmezése

Az alcím arra utal, hogy a háttérfüggetlenséget abból a szempontból szeretném végiggondolni, hogy a tér végtelen időként értelmezhető. Változtat-e a tér, mint végtelen idő gondolata a háttérfüggetlenség elvén, illetve annak jelentőségén?

Mit értünk háttérfüggetlenségen a fizikában? Sokak által idézett definíció a következő: „a háttérfüggetlenség az elmélet fizika által definiált alapfeltevés, mely megköveteli, hogy egy adott elméletet leíró egyenletek a téridő aktuális alakjától és a téridőben definiált mezőktől függetlenek legyenek.”1 Ez lényegében Einsteinnek azt a törekvését fejezi ki, hogy a fizika törvényeinek tartalma független legyen attól, hogy azt az Univerzum mely környezetében, milyen koordinátarendszerben határoztuk meg.

A speciális relativitáselmélet az inerciarendszerektől – azaz egymáshoz képest egyenesvonalú egyenletes mozgást végző rendszerektől – való függetlenség gondolatából született, nevezetesen annak feltételezéséből, hogy a fénysebesség állandó2. Az általános relativitáselmélet pedig abból a hipotézisből származott, hogy minden megfigyelő egyenértékű, azaz a gyorsuló mozgást végzők számára is tartalmukban azonosak a fizika törvényei, nevezetesen Einstein abból az alapfeltevésből indult ki, hogy a gravitációs tömeg fogalma egyenértékű a tehetetlen tömeg fogalmával3. A két relativitáselméletet a tapasztatok sokszorosan igazolták, ezért az a szemlélet – a háttérfüggetlenség elve – melynek előfeltételezéséből származtak, sokak szerint szükségszerű feltétele minden fizikai elméletnek. Ezt a szükségszerűséget számos fizikus vitatja, és a háttérfüggetlenség elvét pusztán filozófiai megközelítésnek tekinti. Véleményem szerint a háttérfüggetlenség nem csak szemléletmód – ha csak az lenne, akkor is fontos lenne az adott szemléletből következő megállapítások helyessége miatt – de a háttérfüggetlenség olyan alapfeltevés, amely lényegi eleme Einstein két elméletének.

A tér- és az idő-fogalmaink a jelenségek rendezési elveit tükrözik. A mozgások jellemzésére alkalmas sebességfogalmunk már kezdetektől fogva jelezte szoros kapcsolatukat is. A XX. század elejéig a tér és az idő mérésére a valós számokat tartották alkalmasnak. A relativitáselmélet az anyag és a téridő geometrizálásával felfedte az addig rejtett topológiáját a kozmosznak, és így a jelenségek rendezési elveiben is forradalmian újat hozott. A speciális relativitáselmélet matematikai modelljének hiperbolikus számokkal való átírása nem csak azt mutatja meg, hogy a téridőnek vannak olyan tartományai, melyek nem mérhetőek a valós számokkal, de ugyanakkor azt is felfedik, hogy mely számok alkalmasak a téridő rendezési elveinek tükrözésére.

Fizikai fogalmaink további matematizálását jelenti az az új következtetés, hogy az idő és a tér kapcsolata a matematikai véges és végtelen viszonyaként értelmezhető. Ez az új információ rávilágít arra, hogy a számhasználat – például a komplex számok használata – speciális rendezési elvet, és így sajátságos téridőt jelent. Újra kell gondolnunk a fizika azon területeinek matematikai leírását, ahol a komplex számok szükségszerűen megjelennek, például a kvantumfizikai számításokban. Véleményem szerint a komplex számokban rejtetten meglévő téridő-összefüggést jól értelmezve a kvantumfizikai modellek is geometrizálhatóak, háttérfüggetlenné tehetőek.

Az első bekezdésben feltett kérdésre válaszolva; a tér, mint végtelen idő gondolata a háttérfüggetlenség elvén nem változtat, de kibővíti felhasználhatóságának körét azzal, hogy a kételemű számok, mint téridő-megfeleltetések lehetőséget biztosítanak a fizika eddig háttérfüggő elméleteinek geometrizálására, háttérfüggetlenné tételére.

____________________________________________________________

1 Wikipédia; http://hu.wikipedia.org/wiki/H%C3%A1tt%C3%A9rf%C3%BCggetlens%C3%A9g

2 Ez azt jelenti, hogy a vákuumban mért fénysebesség ugyanaz minden egymáshoz képest egyenesvonalú egyenletes mozgást végző megfigyelő számára. Az abszolút tér és idő helyére az abszolút fénysebesség lépett, mely azért nem mond ellent a tér és az idő relatív voltának, mert a sebességet nem közvetlenül mérjük; a sebesség egy arány: adott idő alatt megtett adott út aránya.

3 Bizonyos szempontból ez is abszolutizálás, mint a fénysebesség esetében, hiszen azt jelenti ez az állítás, hogy az anyag mérhető tömege ugyanaz minden gyorsuló mozgás esetén, legyen az gravitáló, vagy bármely más hatás következtében fellépő gyorsuló mozgás. Einstein a súlyos és tehetetlen tömeg arányát nevezte konstansnak, mely arány megfelelő mértékegység választásával 1-gyel egyenlő. Tehát itt is egy arány konstans voltáról van szó, mint a fénysebesség esetében.

Megjelent: 401 alkalommal Utoljára frissítve: 2014. január 13., hétfő 16:43
A hozzászóláshoz be kell jelentkezned