Skúška správnosti pre myšlienkový experiment
Stačilo k tomu málo. – Podrobiť Einsteinov myšlienkový experiment skúške správnosti podobne, ako to zvyknú robiť matematici pri svojich (formálnych) výpočtoch, ktoré ani nemusia súvisieť s niečím reálnym.
Skúška správnosti pri myšlienkovom experimente na fyzikálnu tému, vedúcom k nejednoznačnému záveru – ako v tomto prípade - musí byť dôkladná a (predovšetkým) logická. Lebo je možné, že ak je chyba v experimente, môže byť spojená s chybou v chápaní problematiky (čo sa na samej hranici poznania s neznámom môže stať s vysokou mierou pravdepodobnosti).
V prípade chápania priebehu Michelsonovho-Morleyovho experimentu, a najmä vyhodnotenia jeho výsledkov, ktoré sa premietli napríklad aj do základných postulátov špeciálnej teórie relativity, možnosť chyby neradno podceňovať. A, že tam pravdepodobne k nejakej chybe došlo, možno napadne aj nejedného čitateľa tohto článku.
Ale, vráťme sa k možnosti podrobiť aj myšlienkový experiment skúške správnosti.
Aby som pravdu povedal, v živote som sa nestretol s podobným prípadom, žeby niekto uvažoval takýmto spôsobom. – Totiž, o skúške správnosti - ako o špeciálnej pracovnej metóde pri posudzovaní „životaschopnosti“ nejakého myšlienkového experimentu. Ak by to mala byť pre fyzikov novota, nebudem sa brániť jej spájaniu s mojím menom.
Skúška správnosti, aplikovaná na myšlienkový experiment s fyzikálnou problematikou, spočíva v návrhu vhodných dodatočných predpokladov, ktoré rozširujú bázu základných predpokladov daného experimentu ale nenarúšajú jeho „integritu“. Značne sa tak môže rozšíriť rozhľad pri opätovnom posúdení jeho výsledku.
Aby sa pointa mojich námietok voči onému Einsteinovmu experimentu s bleskami „neutopila“ v predčasnej záplave vysvetľujúcich slov, prejdem rovno k veci. –
V článku [1] som odmietol akceptovať druhú časť Einsteinových úvah, uvedených v modro vyznačenom texte.
Na chvíľu však predpokladajme, že možno špekulovať uvedeným spôsobom. Vznikne tak dilema, či blesk naozaj udrel (alebo principiálne mohol udrieť) v bode B skôr ako v bode A.
Táto situácia pripomína zdanlivo beznádejnú situáciu pri výpočte limity, keď sa východzí tvar podobá na zlomok typu 0/0 alebo ∞/∞. Matematici si však vedia poradiť.
Teraz treba rovnako zodpovedne posúdiť nie matematický ale fyzikálny problém: Udreli blesky v bodoch A a B súčasne alebo nesúčasne, totiž, že blesk v bode B udrel skôr? Ako si s tým môžu poradiť fyzici?
Popri istých nevýhodách majú myšlienkové experimenty aj jednu – mimoriadne výhodnú prednosť. - Možno ich jednoducho modifikovať. V čom by teda mala spočívať mnou navrhnutá (fyzikálne logická) skúška správnosti v súvislosti s Einsteinovým experimentom s bleskami?
Einstein sa upriamil na cieľ dokázať, že o čase úderu blesku možno uvažovať rozdielnymi spôsobmi, a to v závislosti od uprednostnenia jednej inerciálnej súradnicovej sústavy voči inej inerciálnej sústave.
My doplňme jeho experiment o ĎALŠI´ PREDPOKLAD, totiž, že v bode B sa nachádza železničné priecestie, cez ktoré prechádza auto s nákladom dynamitu, a to práve v čase úderu blesku v bode A.
Jazda nákladného auta krajinou v okolí železničnej trate bezprostredne nesúvisí s posudzovaním pohybového stavu pozorovateľa M pri trati a pozorovateľa M´ vo vlaku, a predsa môže zohrať v experimente úlohu „skúšobného kameňa“.
Vychádzajme najprv z predpokladu, že pohybujúcim sa pozorovateľom je pozorovateľ M´ vo vlaku a sledujme priestorovo-časový sled udalostí v zmysle Einsteinovho experimentu.
V čase t=0 sa pozorovatelia M a M´ nachádzajú prakticky v jednom bode priestoru, t.j. M≡M´, pozorovateľ M sa však nachádza v (relatívnom) pokoji, t.j. nemení svoju polohu v krajine. Pozorovateľ M´ v idúcom vlaku zaregistruje v okamihu t1 svetlo blesku, ktorý udrel v bode B, v bode M´1. Keď sa nachádza v bode M´2 – v čase t2 - pozorovateľ M pri trati zaregistruje súčasné záblesky z bodov A a B. Napokon v bode M´3, v čase t3, zaregistruje pozorovateľ M´ svetlo blesku v bode A. Je len otázkou času, kedy idúci vlak dorazí do bodu B; nech je to v čase t4.
Zmeňme teraz pohľad na experiment v tom zmysle, že pohybujúcim sa pozorovateľom je vlastne pozorovateľ M pri trati, spolu s celou krajinou. Táto zámena úloh nemôže – ani nemá - vplyv na plynutie času ani na popísaný priebeh udalostí.
Pozorovateľ M´ vo vlaku sa teraz síce nachádza v (relatívnom) pokoji, ale ním vnímaný časový priebeh udalostí sa nemení: Svetlo blesku, ktorý udrel v bode B, opäť zaregistruje v čase t1 a úder blesku v bode A zaregistruje v čase t3. Napokon k nemu (fiktívne) „doputuje“ (v čase t4) aj samotný bod B.
Pozorovateľ M´ môže takto BEZPROSTREDNE registrovať STAV OKOLIA v bode B.
Ak sa OBJEKTÍVNE (čo aj v myšlienkovom) experimente pohyboval pozorovateľ M´, jeho vlak sa v bode B vykoľají. Okolie bodu B bude totiž totálne zdevastované výbuchom dynamitu. Vyplýva to z toho, že pozorovateľ M pri trati – nachádzajúci sa v pokoji , uprostred vzdialenosti AB - registroval blesky z bodov A i B súčasne. A – ako vieme – auto s nákladom dynamitu sa (v zmysle našej dodatočnej požiadavky na podmienky myšlienkového experimentu) malo nachádzať v bode B, keď udrel blesk v bode A. Preto nečudo, že súčasný blesk v bode B zasiahol auto s dynamitom a inicioval jeho výbuch.
Ak sa však pozorovateľ M´ nachádzal vo (fiktívnom) relatívnom pokoji, lebo vlak vlastne stál, a to sa krajina pohybovala naspiatky, v čase t4 k nemu „priputuje“ aj ničím nepoškodené okolie bodu B. Lebo, ak blesk v bode B naozaj udrel skôr ako blesk v bode A, auto s dynamitom nestihlo doraziť na železničné priecestie (do bodu B) v tom kritickom čase.
[To nám môže pripomínať tzv. „paradox Schrödingerovej mačky“ – úbohého zvieraťa, ani živého ani mŕtveho, resp. zároveň živého aj mŕtveho. (Neklamný náznak toho, že aj Schrödinger sa v čomsi „sekol“.)]
Dospeli sme teda k logickému sporu. V závislosti od toho, náhľad ktorého pozorovateľa v Einsteinovom myšlienkovom experimente s pozorovaním bleskov uprednostníme, dopracujeme sa k dvom diametrálne odlišným výsledkom. Raz je to výbuchom totálne zdevastované okolie bodu B, a inokedy – to isté okolie bodu B – panensky neporušené.
V reálnom svete je však niečo podobné nereálne. (To ešte tak vo fantazmagóriách o paralelných svetoch.)
Vidíme, že tu vyložený spôsob posudzovania kvality myšlienkových experimentov, sa zakladá na vyhodnotení vplyvu dodatočných relevantných predpokladov na obsah experimentu. Ak navodia paradoxný stav, je to neklamný znak toho, že myšlienkový experiment obsahuje nejakú logickú chybu, ktorá nemusí byť zjavná, ba môže byť nejasná, že to môže signalizovať náš nedostatočný nadhľad nad posudzovanou problematikou.
Je zrejmé, že reálne deje prebiehajú kauzálne, t.j. príčina predchádza následok. Nie je možné, aby iba samotná zmena predpokladov - chápaných ako príčiny (napr. pozorovateľ M´ si zmyslí, že jeho vlak sa nepohybuje) - by mohla spôsobiť diametrálne odlišné následky.
Venovanie
A vzhľadom na to, že pánu Alexandrovi Járayovi bola problematika fyzikálnej kauzality vždy veľmi blízka, a pamätajúc na to, ako oceňoval moju snahu upozorňovať na objektívny význam pojmu energie pre (koncepčnú) fyziku, venujem tento článok jemu. – Dúfajúc, že v tejto nešťastnej covidovej dobe sa mu nič zlé nestalo, a že sa mu stále dobre darí, lebo skutočnosť, že svoj ostatný článok na vlastnom blogu jaray.blog.sme.sk zverejnil 5. marca minulého roka.je trochu zarážajúca.
Pramene:
[1] https://cudzis.blog.sme.sk/c/561251/o-140-rokov-starom-nevysvetlenom-a-nepochopenom-probleme-fyziky.html
Do pozornosti stálym čitateľom mojich článkov:
Vážení priatelia, v poslednej dobe dostávam do svoje e-mailovej schránky cufr@centrum.sk od facebooku zoznamy mien ľudí, ktorí by azda chceli so mnou komunikovať cez facebook. Za všetky ponuky na tento kontakt vám srdečne ďakujem, no (predbežne) zo - subjektívnych dôvodov - nechcem pobývať na facebooku, aj keď ponúka možnosť chatu. Preto každého, kto má záujem o nejaké doplňujúce informácie k mojim myšlienkam, alebo dokonca záujem o nejakú (aj jednorázovú) formu spolupráce so mnou, nateraz odkazujem na uvedený e-mailový kontakt. Dúfam, že vás to neurazí ani neodradí od vašich zámerov v súvislosti so mnou. Ďakujem vám za porozumenie.
