Leif Andersson Henriksbergsvägen 104 136 67 Vendelsö 2013-03-25 2012-11-16 startade jag en tråd på Flashback med rubruken "Krökt rum" i forumet för "Fysik,matematik och teknologi". Det blev 300 svar och 16000 visningar. Jag har här plockat ut några av mina inlägg. En del är svar på andra inlägg och de kan bli lite ofullständiga som fristående inlägg men jag tror att de är begripliga. 2012-11-16 Under en solförmörkelse kan man se att ljuset från en stjärna kröks när det passerar nära solen genom solens gravitationsfält. På ett töjbart papper kan jag rita upp den krökta ljusstrålen och lägga in den i ett rätvinkligt och rätlinjigt koordinatsystem. När jag så tittar på bilden kan jag säga mig: "En ljusstråle måste vara rak". Så tar jag tag i papperet och töjer det så att ljusstrålen blir rak men då blir mina koordinataxlar krokiga. Jag har då fått två bilder av ljusstrålen, en med krokig ljusstråle och raka koordinataxlar och en med rak ljusstråle och krokiga koordinataxlar. Att jag ändrar bilden av ljusstrålen påverkar naturligtvis inte den verkliga ljusstrålen den kröks i solens gravitationsfält oavsett hur jag avbildar krökningen. Om jag vore van vid att hantera kroklinjiga koordinatsystem skulle det kanske vara lämpligt att använda krokiga koordinataxlar och raka ljusstrålar. Men det är jag inte. Jag har svårt att hantera begrepp som avstånd, riktningsvinkel och projektion i kroklinjiga koordinatsystem. Även om jag naturligtvis kan använda en del matematiska verktyg saknar jag den intuitiva känsla som gör att jag kan se nya samband och möjligheter. En bild med rätlinjigt koordinatsystem och krokiga ljusstrålar är konstig eftersom ljusstrålarna inte är raka. Den konstigheten kan jag avhjälpa genom att kröka koordinataxlarna men det ger en ny bild som är minst lika konstig. Det är inte uppenbart någon fördel med att använda ett kroklinjigt koordinatsystem. Frågan är om det på något sätt ger en förenklad beskrivning av något annat. Så vitt jag kan se gör det inte det. Som jag ser det kan man välja mellan att beskriva ljusstrålar som krokiga i rakt rum eller som raka i krökt rum. Jag har inte funnit någon fördel med att använda beskrivningen med krökt rum. Jag KAN men MÅSTE INTE se en bild av världen där mina koordinataxlar är krökta men ljusstrålar är raka. Jag kan se världen via en bucklig skrattspegel som gör ljusstrålar raka. Om jag vet hur spegeln är bucklig är det inget fel på den bilden. Den är lika rätt som en bild i en plan spegel där ljusstrålar är krökta. Frågan är bara vilken bild jag tycker är lättast att hantera. __________________ 2012-11-17 Om jag avbildar världen på ett rätlinjigt koordinatsystem blir ljusstrålar krokiga, bland annat när de passerar ett gravitationsfält. Det innebär att ljushastigheten varierar. Den är lägre längs innerkurvan än längs ytterkurvan. Hastighet anges i meter per sekund. I stället för att säga att hastigheten varierar kan jag naturligtvis säga att hastigheten är konstant men metern och/eller sekunden varierar så att kvoten mellan dem alltid blir konstant. I mitt fyrdimensionella koordinatsystem låter jag någon längdkoordinat vara beroende av (alltså icke-ortogonal mot) tiden. Jag kröker alltså till exempel x-axeln i tidsled. Eftersom hastigheten då blir lika i alla delar av ljusstrålen blir den rak. __________________ 2012-11-18 Jag kan se på min värld på flera olika sätt som alla är korrekta och användbara. Följande exempel kanske visar vad jag menar. När jag kör med min bil kan jag se det som att jordytan ligger stilla och drivhjulen förflyttar bilen dit jag vill komma (geocentrisk världsbild). Men jag kan också se det som att bilen står stilla och drivhjulen snurrar jordkloten så att jag kommer dit jag vill (egocentrisk världsbild). Båda synsätten är helt korrekta och användbara. Den geocentriska världsbilden är vanligare och ofta är den lättare att använda men ibland använder jag den egocentriska för att den stämmer bra med vad jag ser genom vindrutan. Att jag kan välja mellan att avbilda världen på ett plant eller krökt rum är inte konstigare än att jag kan välja geocentrisk eller egocentrisk världsbild. Möjligheten att välja en annan världsbild ger oss ibland möjlighet att se nya möjligheter. Det är inte något fel utan tvärtom önskvärt att vi ser på vår värld på lite olika sätt. Den tid är över (hoppas jag) när man riskerade att bli bränd på bål om man använde en heliocentrisk världsbild. __________________ 2012-11-20 Frågan är: "Har verkligheten en egen metrik?" En metrik som är den enda rätta. Kanske. Men efter att ha använt Minkowskis metrik i ett halvt sekel har jag blivit allt mer övertygad om att den ligger inte närmare verklighetens än min vardagsmetrik (även om den naturligtvis ibland är användbar). I stället har jag alltmer blivit övertygad om att verkligheten har ingen egen metrik. Mitt enda sätt att få någon uppfattning om min omgivning är att använda mina sinnen för att avbilda världen på en världsbild som kan ingå i mitt sätt att tänka. Det kan jag göra på många olika sätt som jag kan prova genom att jämföra med nya bilder av verkligheten. Så vitt jag kan se finns det inte något sätt som är unikt genom att det alltid stämmer bättre än andra avbildningar. Vi kan inte komma fram till den enda rätta bilden som påven kan stadfästa och ge oss den sanna bilden av verkligheten. __________________ 2012-11-21 Att det inte finns kängurur i Sverige innebär inte att man kan dra slutsatsen att det inte finns kängurur. Men man kan inte heller dra slutsatsen att det finns kängurur. Men om du har en känguru tittar jag gärna på den för att kunna ta ställning till frågan. Jag föreslår att du tar fram ett exempel på användning av minkowskimetrik. Kanske något i stil med sambandet mellan elektrisk och magnetisk kraftverkan, fjärrstyrning av rymdfarkoster eller hantering av GPS-signaler. Så kan vi diskutera frågan om man inte bara kan utan måste använda minkowskimetrik. Fram med kängurun! __________________ 2012-11-22 Jag kan avbilda H punkter i verkligheten på H bildpunkter i en världsbild oavsett hur bildpunkterna är ordnade. När verkligheten förändras avspeglas det i världsbilden. När vi finner sätt att ordna världsbilden så att sådana förändringar blir lätthanterliga och igenkännbara anser vi att världsbilden beskriver verkligheten. Men egentligen vet vi då ingenting annat om verkligheten än att där förekommer fenomen som kan beskrivas på lätthanterligt sätt i en viss världsbild. Det utesluter inte att de kan vara ännu lättare att hantera i någon annan världsbild. På Ptolemaios tid trodde man att planetbanor måste beskrivas med cirklar och med Jorden i centrum. Han gjorde en stjärnkarta med detta som utgångspunkt och fick den att stämma med observationer. Detta sågs som bevis för att världen var geocentrisk och cirkelbaserad. Så visade det sig att elliptiska banor runt Solen gav en enklare världsbild. Men världen är varken egocentrisk, geocentrisk, heliocentrisk eller fixstjärneförankrad. Det är inte världen utan bilden av världen som vi kan förankra. Om jag väljer metrik kan jag ju göra det så att det blir mycket krångligt (men inte omöjligt) att beskriva de fenomen jag observerar. Jag har då gjort ett olämpligt men inte otillåtet val av metrik. Jag tror att det är viktigt att vi kommer ifrån tvärsäkra påståenden om hur världen ÄR. Det vi kan använda i våra tankar är våra världsbilder där vi kan beskriva de fenomen som vi möter. Och att vi kan använda olika världsbilder är inte konstigare än att vi ibland kan avbilda vår omvärld med en karta och ibland med ett fotografi. Två olika bilder av samma verklighet. Och en förändring i verkligheten kan beskrivas som en förändring på kartan eller som en förändring i fotografit. Båda metoderna kan vara användbara. __________________ 2012-11-24 För 150 år sedan var det självklart att alla mätte med samma meter och samma sekund. Så släppte man kravet att metern och sekunden alltid skulle vara oförändrad och sa i stället att det skulle finnas en hastighet (ljushastigheten) som alltid var oförändrad. Så kan man göra. Det visade sig också att det fungerade och det gav en del nya användbara synsätt. Men om inte metern och sekunden alltid är oförändrad är det viktigt att man talar om vilken meter och vilken sekund man mäter med. Om en ljusstråle böjs kan jag säga att metern blir kortare längs innerkurvan så att den blir lika många meter som ytterkurvan. Då går ljuset lika många meter längs innerkurvan som det gör längs ytterkurvan och ljushastigheten blir lika längs innerkurvan och ytterkurvan. Men hur mäter jag längs innerkurvan? Jag kan inte åka till solen med en meterstav för att den skall krympa till den lokala metern. Genom att mäta ljusstrålens bredd och krökning kan jag beräkna innerkurvans och ytterkurvans längd. Detta är en helt korrekt längdmätning som ger mig innerkurvans och ytterkurvans längd mätt i min meter. Dessa längder blir olika och om jag dividerar dem med gångtiden för att få fram ljushastigheten får jag olika värden på ljushastigheten. Jag har alltså gjort en helt korrekt mätning som visar att ljushastigheten uttryckt som kvoten mellan längden mätt med min meter och tiden mätt med min sekund blir olika vid innerkurvan och ytterkurvan. Om jag vill kan jag ju sedan räkna om metern längs innerkurvan så att ljushastigheten blir konstant men det ändrar inte det faktumatt jag fått olika ljushastigheter när jag använde min meter. Det är också tänkbart att gångtiden blir olika. Att fotoner som går längs innerkanten kommer fram fortare. Om det är så borde man kunna få interferensfenomen mellan strålens inre och yttre kant. Jag tror (men vet inte) att man kan utesluta den möjligheten. __________________ 2012-11-25 Vi är tydligen inne på samma tankebana. Att gravitation är en uppbromsning av rumtiden. Men frågan blir då vad som menas med bromsning av rumtiden. Som jag ser det behöver vi dela upp tidsbegreppet i två delar, parametertid och koordinattid. Och vi behöver tala om ett flöde som kan bromsas. Det är det jag, trots alla tabun, försöker kalla eter och etervind. __________________ 2012-11-26 Jag är långt ifrån färdig med spinn-teorier men jag har en inledande fråga. Talar du om att det magnetiska fältet kan ses som en relativistisk korrektion av det elektriska? När den lokala metern krymper med Lorentzkontraktionen ändras laddningsfördelningen så att det elektriska fältet förändras. Denna förändring är det som vi kallar det magnetiska fältet. Som jag ser det färdas jag med ljushastighet genom en fyrdimensionell värld. Färdriktningen kallar jag koordinattidsriktning. Om två system rör sig i förhållande till varandra kommer deras koordinattidsaxlar att bilda en vinkel. Sinus för denna vinkel är det ena systemets hastighet i förhållande till det andra och cosinus är Lorentzkontraktionen. Tillämpar jag detta synsätt på det elektriska fältet får jag samma resultat, alltså det magnetiska fältet, som vid en relativistisk korrektion. __________________ 2012-11-26 Ljudhastighet bestäms av luftens elasticitet och täthet. Maxwells ekvationer visar att ljushastigheten på liknande sätt bestäms av det ljusbärande mediets kapacitans och induktans. Vi har nu i hundra år lyckats med konststycket att påstå att det är ingenting som har kapacitans och induktans. I normalt språkbruk betyder "ingenting" avsaknad av alla egenskaper utom egenskapen att inte finnas. Men trots att vi kan mäta ljushastighet och kapacitans och induktans var för sig och se att allt stämmer har vi tabubelagt allt tal om att ljushastighet skulle vara knuten till egenskaper hos ett bärande medium. Hela optiken bygger på att vi kan påverka ljus genom att ändra kapacitans och/eller induktans hos det ljusbärande mediet och därigenom ändra ljushastigheten. Du har väl rätt i att det inte är något som vi kommer att lösa men jag tror att ett stort steg på vägen är om vi kunde bryta ett par meningslösa tabun. Jag tror att en diskussion kring egenskaper hos ett ljusbärande medium skulle kunna ge oss en rad nya infallsvinklar. __________________ 2012-11-28 Begreppet "spinn" är nära kopplat till begreppet "magnetiskt dipolmoment". När vi mäter spinn mäter vi magnetiskt dipolmoment. Det elektriska och magnetiska fältet är knutna till varandra via div och curl som i Maxwells ekvationer (som ju är en generalisering av Kirchhoffs lagar). I två dimensioner ger curl en skalar. I tre dimensioner en vektor och i fyra dimensioner en andra ordningens tensor, det vill säga en 4x4-matris. Ett skäl till att jag vill använda eterbegreppet är att jag då kan knyta div och curl till något som divergerar och roterar. Detta passar utmärkt för mitt bondförstånd. Tredimensionell curl blir ju åskådlig men jag har svårt att se något bra sätt att uppfatta fyrdimensionell curl. Nästan allt jag hittat om curl handlar om tre dimensioner. Har du (eller någon annan) något tips om något bra om fyrdimensionell curl? När det gäller kvantisering av spinn har jag en svag aning om att man brukar använda två sätt, med och utan relativitetsteori. Men nu hittar jag inte något om det. Jag skall läsa ditt nya inlägg närmare. Du kanske har svarat på den frågan. Ännu har jag inte hittat kängurun men jag kan inte heller utesluta att den finns. Jag fortsätter att leta. __________________ 2012-12-01 Ditt förslag att åskådliggöra curl genom att multiplicera med en vektor är briljant. Ofta är man ju intresserad av en viss riktning. Man kan till exempel se en rotation kring koordinattidsaxeln, det vill säga en rotation utan någon rumslig rotationsaxel.En sådan rotation får ett värde och en rotationsriktning (högervarv eller vänstervarv). Det påminner om elektrostatisk kraftverkan. Om vi kunde knyta gravitation till div och elektrostatisk kraftverkan till curl skulle vi kunna få en riktigt snygg världsbild. En världsbild som blir så åskådlig att man kan presentera den redan på gymnasienivå och därmed få den allmänt spridd. Dit är det förstås långt. Men även en läng resa börjar med ett litet steg. Och en resa bör ha ett avlägset mål. __________________ 2012-12-05 Du behöver naturligtvis inte använda eterbegreppet om du inte vill. Jag kan bara berätta om min världsbild som, så vitt jag kunnat finna, inte strider mot vad vi vet om världen. Den som vill kan ta till sig den helt eller delvis och den som inte vill kan strunta i den eller som du ibland gör, beskriva alternativa synsätt. Jag ser en fyrdimensionell värld där koordinattiden är den fjärde riktningen. Koordinattiden skiljer sig inte från rummet på annat sätt än att det är min färdriktning. Jag och min omgivning svävar i en eter som blåser med ljushastighet i koordinattidsriktningen. Etern har egenskapen att den, med ändlig hastighet kan bära information. Jag kallar den information om en händelse som etern bär för händelsens bild. För avlägsna händelser är händelsens bild den enda information om händelsen som når mig. Jag kan alltså inte veta något om en avlägsen händelse förrän dess bild når mig. Det inträffar när koordinattidsavståndet är lika med rumsavståndet, det vill säga då Minkowskiavståndet blir noll. Eftersom händelsens bild är den enda information om händelsen som når mig kan jag i många fall ersätta händelsen med händelsens bild. För händelsens bild gäller Minkowski-metriken men det blir en detalj i ett större sammanhang. Ett problem med att ersätta en händelse med händelsens bild är att när Minkowskiavståndet blir noll är det för sent att påverka händelsen. När vi nu ger oss ut i rymden med fjärrstyrda farkoster behöver vi en betydligt bättre kunskap om den eter där vi skickar och tar emot signaler. Redan när man på 1950-talet läste om Heaviside-skikt och lyssnade på avlägsna radiostationer med fading insåg man att man inte kunde förneka en eter. Signalen från sändarantennen var stabil men den svajade vid mottagarantennen. Mellan antennerna måste alltså finnas något som bar signalen och omvandlade en stabil signal till en svajig. Detta något hade man redan döpt till eter och det var meningslöst att försöka döpa om det. __________________ 2012-12-09 Ännu ett försök att tala om hur jag ser på min värld. Med dt, dx, dy och dz menar jag avstånd i t-led, x-led, y-led och z-led. Avslutande siffra är en exponent. dt2 betyder alltså dt i kvadrat. När jag kommer till en vägkorsning kan jag se att en bil blockerar korsningen. Att jag ser bilen betyder att dess bild har nått mig, alltså att Minkowskiavståndet är noll. Det innebär att dt2-dx2-dy2- dz2 = 0. Men det behöver inte betyda att jag krockar med bilen. Jag väntar tills bilen lämnat korsningen och kör igenom så att jag får samma rumskoordinater som bilen hade. Jag kan alltså ha samma rumskoordinater utan att krocka. Jag kan alltså varken använda Minkowskiavståndet eller rumsavståndet för att avgöra om jag håller på att krocka. Om jag krockar blir dt2+dx2+dy2+dz2 = 0. Det är detta villkor jag kan använda för att avgöra om jag håller på att krocka. Jag kallar dt2+dx2+dy2+dz2 för kvadraten på det reella avståndet. Minkowskimetriken använder dt2-dx2-dy2-dz2 som invariant. Jag kallar metriken med dt2+dx2+dy2 +dz2 som invariant för reell metrik. För att avgöra om jag håller på att krocka måste jag använda reell metrik. Den reella metriken är så självklar att vi alla använder den utan att försöka formulera den för att använda den för beräkningar. Det naturliga urvalet sållar snabbt bort dem som försöker basera sitt handlande i korsningen på Minkowskimetrik. Därmed inte sagt att Minkowskimetriken inte är användbar i andra sammanhang. Vad jag försöker säga är alltså: Använd reell metrik för händelser. Använd Minkowskimetrik för händelsers bild. Den reella metriken och Minkowskimetriken kompletterar varandra. Den ena kan inte ersätta den andra. __________________ 2012-12-10 Vi har tydligen olika definitioner på begreppet "medium". För mig är ett medium något där något kan utbreda sig. Till det lägger du tydligen krav på att man skall kunna förankra läge i ett medium på något annat sätt än i ett fält. En vattenyta är ett utbredningsmedium för vattenvågor. När jag jobbade på Flygförvaltningen pratade piloterna ibland om problemet att landa på sjön vid bleke. Vattenytan syns inte och erbjuder inga referenspunkter. Man kan alltså inte förankra något läge i den. Jag har vid några tillfällen påpekat att bleke i universum kallas för Nirvana. Eftersom vattenytan inte syns vid bleke kan man naturligtvis hävda att den inte finns. Att vattenvågor inte utbreder sig i vattenytan utan i ett massgravitationsfält. Men när pontonerna träffar vattenytan blir resultatet mycket påtagligt. Du har naturligtvis rätt i att vi kan säga fält i stället för eter men jag ser inte varför det skulle vara bättre. Alternativet är ju att tilldela etern de egenskaper som enligt ditt sätt att se skiljer den från fältet. __________________ 2012-12-13 ag skall försöka ge min syn på eterbegreppet. Ljud utbreder sig i luft. Men jag kan också säga att ljud utbreder sig i ett tryck-impuls-fält. I tryck-impuls-fältet kan jag formulera motsvarigheten till Maxwells ekvationer. Med dem kan jag ange en ljudhastighet i förhållande till fältet. Det är uppenbart att tryck-impuls-fältet är knutet till luften. Jag hör när man spikar på andra sidan sundet och jag märker att ljudet ändras när det blåser. Ljud följer alltså med luften när den rör sig. Men om jag befinner mig i en ballongkorg blir det svårare att se om tryck-impuls-fältet är knutet till luften. Jag svävar ju i luften så att jag alltid ligger stilla i förhållande till omgivande luft. För att avgöra om jag rör mig i förhållande till luften en bit ifrån ballongen kan jag släppa ut en liten provballong som får sväva i luften. Om jag rör mig i förhållande till provballongen tyder det på att jag rör mig i förhållande till luften kring provballongen. Om ljud passerar provballongen kan jag då studera hur detta ljud påverkas av luftrörelsen vid provballongen. Hur blir det då med ljus? Som jag ser det svävar jag i en eter som blåser i koordinattidsriktningen. Jag ligger alltså alltid stilla i förhållande till den eter som omger mig. Hur skall jag då kunna avgöra om ljus följer med en eter som rör sig i förhållande till mig? Jag måste ju hitta en eter som blåser i någon annan riktning än min koordinattidsriktning. För att se hur etern blåser kan jag låta ett provföremål sväva i rymden. När det kommer i närheten av solen tar det fart in mot solen vilket tyder på att etervinden där har en rumskomposant in mot solen. Om ljus följer med etern när den rör sig borde ljuset ändra riktning när det passerar solen. Det gör det också. Visst finns det skillnader mellan luft och eter. Etern tycks till exempel inte ha någon friktion. Och det är inte helt självklart hur samband mellan eterrörelser och fotonrörelser ser ut. När vi nu utvidgar vår intressesfär till att omfatta en allt större rymd blir frågor kring eterns egenskaper allt viktigare. Den diskussionen underlättas inte av att vi undviker att använda eterbegreppet. __________________ 2012-12-14 Jag kan växelverka med händelse A på två sätt. Antingen direkt eller indirekt på avstånd. Indirekt växelverkan förmedlas via bild. Det innebär att bilden av mig påverkar A eller att bilden av A påverkar mig. Lorentz, Einstein och Minkowski beskrev ett sätt att hantera indirekt växelverkan. Minkowskimetriken fungerar utmärkt för att hantera indirekt växelverkan. Den indirekta växelverkan är ett fenomen som jag upplever och minkowskimetriken beskriver alltså något som jag upplever och har behov av att beskriva. Och så länge jag använder den för att beskriva indirekt växelverkan uppfyller den alla krav på verklighetsankytning och logik. Men indirekt växelverkan är bara en del av min värld. För den mest basala handlingen av alla, att jag stoppar mat i munnen och tuggar den, handlar det inte om indirekt växelverkan. Det är bara genom direkt växelverkan som jag kan tillgodogöra mig maten. När jag försöker använda minkowskimetrik för direkt växelverkan finner jag att den fungerar dåligt. Att minkowskiavståndet till A blir noll betyder att bilden av A har nått mig men det säger ingenting om hur nära direkt växelverkan jag är. Jag behöver komplettera minkowskimetrikens beskrivning av indirekt växelverkan med en beskrivning av direkt växelverkan. Jag behöver ett linjeelement, alltså ett avstånd ds som anger hur långt jag är från växelverkan. För indirekt växelverkan blir då ds2 = dt2-dx2-dy2-dz2 och för direkt växelverkan blir det ds2 = dt2+dx2 +dy2+dz2. För att hantera minkowskimetriken har vi utvecklat en rad matematiska verktyg. Visserligen lär Einstein ha sagt: "Sen matematikerna fick tag på relativitetsteorin förstår jag den inte själv". Men det är ingen tvekan om att vi lärt oss en hel del på vägen. När det gäller en metrik för direkt växelverkan brukar vi se den som så självklar att vi inte bryr oss om att formulera den på ett matematiskt språk. Jag tror att det skulle vara givande att försöka göra det. __________________ 2012-12-16 För att klara min vardag behöver jag någon uppfattning av vad som är tid och vad som är längd. Och jag behöver ett avståndsbegrepp som hjälper mig att prioritera de händelser som kräver åtgärd. För mig är en avlägsen och alltså lågprioriterad händelse en händelse som inträffat långt borta och/eller för länge sedan. Jag behöver alltså ett avståndsbegrepp som växer både med tid och längd. Detta är inte något onödigt synsätt. Det är själva grunden för mitt sätt att hantera min omvärld. I många fall är tidförlopp och längdförflyttningar oberoende av varandra. Jag kan ange tidsförflyttningar längs en tidsaxel (t) och längdförflyttningar längs en längdaxel (x). Om de är oberoende av varandra lägger jag dem i rät vinkel så att projektionen av x-axeln på tidsaxeln blir noll. Men om två system rör sig i förhållande till varandra blir inte tidsförlopp och längdförflyttningar oberoende av varandra. När jag åker tåg kan jag ange avstånd till nästa station i km eller i minuter. Galileii transformation mellan två system som rör sig i förhållande till varandra var en parallellförskjutning. Den innebar att båda systemen behöll samma riktning på t-axeln och samma riktning på x-axeln. Men det kräver att information kan gå oändligt snabbt mellan systemen. Om det finns en högsta möjliga hastighet för information blir inte t-axeln och x-axeln längre vinkelräta. Lorentztransformen ger inte en ortogonal transformation. Den vrider x-axeln så att vinkeln mellan t- axel och x-axel blir a i stället för 90 grader. Och cos(90-a) blir Lorentzkontraktionen. Ett annat sätt att hantera detta är att se på två system A och B där B erhålls genom att man vrider A. Att B rör sig i förhållande till A innebär alltså att B:s tidsaxel (Bt) vridits i förhållande till A:s (At). Man kan då ha Ax vinkelrät mot At och Bx vinkelrät mot Bt men Bx blir inte vinkelrät mot At. En observatör i A lägger in världen i ett koordinatsystem där Ax är vinkelrät mot At. En observatör i B lägger in världen i ett koordinatsystem där Bx är vinkelrät mot Bt. Lorentztransformen transformerar alltså inte A till B-observatörens koordinatsystem utan till A-obsrevatörens bild av B- observatörens koordinatsystem. Som jag ser det har en transformation direkt från A till B en stor fördel eftersom såväl A- observatören som B-observatören kan använda den reella metrik som jag använder till vardags. Frågan är om den på något sätt strider mot vad vi har observerat. Så vitt jag kunnat finna gör den inte det men jag har naturligtvis inte räknat igenom alla tänkbara fall. Det kanske finns någon känguru? En annan fördel med detta synsätt är att det antyder en öppning i tidsled mot en mycket större värld än den som vi idag upplever. Ungefär som när man på 1500-talet började förstå att vi omgavs av en åtkomlig rymd. Men man ser förstås bara det man försöker se. Det är inget fel på Minkowskimetriken. Vi har använt den i mer än hundra år och den fungerar för sitt ändamål. Men det är sällan den används. Orsaken är att den är oanvändbar när det gäller att prioritera bland vardagens händelser. För det behöver jag ett avstånd som är varken tidsavståndet eller rumsavståndet (som du föreslår) eller Minkowskiavståndet. Jag behöver ett avstånd som växer med rumsavståndet OCH tidsavståndet. Varför inte diskutera hur man kan använda ett sådant avstånd? Din definition av kovariant är ny för mig. För mig betyder kovariant "som transformeras som enhetsvektorerna" men ett ord kan ju ha flera betydelser och nu vet jag vad du menar. __________________ 2012-12-16 Några synpunkter på dimensioner: Tänk dig en helt tom rymd. Där finns inga punkter som kan urskiljas från omgivningen och därmed inga riktningar och inga avstånd. Lägg in en störning i form av en urskiljbar punkt. Fortfarande får du inga avstånd och inga riktningar. Du har en nolldimensionell värld. Lägg till en andra punkt. Du får nu en endimensionell värld med en linje genom punkterna som definierar en riktning och avståndet mellan punkterna kan användas som avståndsenhet. Lägg till en tredje punkt. Den kan ligga på linjen och alltså ingå i den endimensionella världen men om den inte ligger på linjen definierar den en tvådimensionell yta. Lägg till en fjärde punkt. Om den inte ligger i den tvådimensionella världen definierar den en tredimensionell värld. På det viset kan du fortsätta. n+1 punkter kan alltså skapa en n-dimensionell värld. Och i vårt universum finns det en hel del urskiljbara punkter. Men hur många av dessa skapar egentligen en ny dimension? I en endimensionell värld kan jag ange läge med en koordinat. I en tvådimensionell med två koordinater och så vidare. Om jag har angett alla koordinater för två punkter befinner de sig på samma plats om alla koordinater är lika och på olika platser om någon koordinat är olik. Om de befinner sig på samma plats bör jag kunna upptäcka det genom att de växelverkar. I min vardag upplever jag att om två föremål har samma latitud, samma longitud, samma höjd och samma klockslag så växelverkar de alltid. Om någon av dessa koordinater är olik växelverkar de aldrig. Min värld är alltså fyrdimensionell. Min kunskap om strängteori är rudimentär. Det lilla jag har läst har inte gett någon mersmak. En fyrdimensionell värld är tillräcklig för att jag skall kunna stoppa mat i munnen och undvika att springa på hinder. Men visst kan det finnas behov att beskriva något annat men då vill jag ha en begriplig motivering. __________________ 2012-12-18 Som jag ser det kan vi få längkontraktion och tidsdilation även i euklidisk metrik. Så frågan är egentligen vad man utgår från. Om man ser vardagsmetriken som det enkla självklara är det naturligt att utgå från den. Men visst kan man utgå från minkowskimetriken om man ser den som det enkla och självklara. Betrakta två system som rör sig i förhållande till varandra. Hur ser det ena systemet ut sett från det andra? Om det finns en högsta möjliga universell hastighet för information kommer denna att påverka bilden. Bilden påverkas alltså inte bara av systemens hastighet i förhållande till varandra utan också av den universella hastigheten. Om man lägger tid som en koordinat vinkelrät mot rummet blir tidskoordinaten knuten till rummet via den universella hastigheten. Hastighet är tidsderivata. Om man deriverar med avseende på tidskoordinaten deriverar man alltså med avseende på en koordinat som är knuten till rummet via den universella hastigheten. Lorentz visade att man kan hantera detta med hjälp av Lorentztransformen. Ett annat sätt är att dela upp tidsbegreppet i koordinattid och en universell parametertid. Man kan då definiera hastighet som derivatan med avseende på parametertid, alltså på en koordinatsystemoberoende förändringsparameter. Eftersom parametertiden inte har någon koppling till den universella hastigheten blir detta enkelt och väldefinierat. Genom att lägga in koordinattiden som en reell koordinataxel får begreppet "hastighet i koordinattidsled" en innebörd. Det blir derivatan av koordinattiden med avseende på parametertiden. Den universella hastigheten blir då min hastighet i koordinattidsled. Jag kan då använda euklidisk metrik och ortogonala transformationer. Så vitt jag hittills funnit fungerar detta. Men jag kan naturligtvis inte garantera att det alltid blir rätt. En värld med reell koordinattid blir större än den gamla på samma sätt som en rymd är större än en yta. Stora delar av den blir visserligen lika oåtkomliga som månen var på 1500-talet när man började förstå var den fanns. Men om vi skall nå dit måste vi börja fundera på hur det skall gå till. __________________ Inlägg av dbshw ********************* Jag har en lada som är 50 meter lång, med öppningar i båda ändar. Pelle löptränar, och bestämmer sig en dag för att springa genom denna lada så snabbt det går. Han springer i 0,99c. Han har också ett stoppur, som han startar när han kommer in i ladan, och stoppar när han kommer ut ur andra änden. Hur lång tid tar denna färd enligt stoppuret? ********************* 2012-12-20 Utmärkt. Det är med den här typen av exempel som man kan jämföra olika synsätt. Men det är inte helt enkelt. Frågan är: "Om jag och Pelle har varsitt stoppur kommer de att visa olika värden när vi jämför dem efteråt?". Men ett problem är att vi kan inte jämföra dem före och efter loppet utan att Pelle och hans ur accelererar till och från 0.99c. Jag skall försöka bena ut det men jag behöver lite betänketid. Einstein försökte förklara vad tid var genom att säga att tid är det som en klocka mäter. Man kanske kan anknyta till denna definition och säga att parametertiden är vad en klocka mäter och koordinattiden är vad bilden av en klocka mäter. Om jag står vid ladans ingångsdörr ser jag inte att Pelle har kommit fram vid den parametertid som han trycker sitt stoppur vid. Jag måste vänta tills bilden av honom kommer fram till mig innan jag trycker på mitt stoppur. Vid den parametertid när han är framme visar den bild av hans stoppur som då når mig en kortare tid än mitt stoppur. Om jag kan se hans stoppur ser jag på det hur han rör sig i min koordinattid. Mitt stoppur tickar på tills jag ser att han trycker på sitt. Då trycker jag på mitt men på bilden där han trycker på sitt visar hans ur en kortare tid än mitt. __________________ 2012-12-21 Här kommer ett försök till beskrivning: PELLES LADA c är omräkningsfaktor mellan tidsenhet och längdenhet. Mäter jag tider i nanosekunder och längder i fot blir c nära 1 fot/ns. Mäter jag tider i sekunder och längder i meter blir c = 3x10^8. Att passera en 50 m lång lada med hastigheten 0,99c tar parametertiden 50/0,99c = 50,5/c. Men hur ser det ut för mig och för Pelle? Jag färdas genom en fyrdimensionell värld med fyra vinkelräta koordinataxlar. Jag har med mig ett ur. Även om allt annat omkring mig ser ut att stå stilla kan jag på uret se att jag rör mig på något sätt eftersom visarna rör sig. Jag väljer då en av världens koordinataxlar som min rörelseriktning och kallar den axeln för koordinattidsaxel och de tre övriga axlarna för rumsaxlar. Det är alltså min färdriktning genom världen som avgör vilken axel som blir koordinattid. I övrigt skiljer sig inte koordinattiden från rummet. Mitt ur visar att min värld förändras. Det mäter parametertiden och på urtavlan ser jag en bild som visar att jag färdas framåt i koordinattidsriktningen. När jag står vid ladans ingång ser jag en lada som skjuter ut 50 m i x-riktningen. Den ser ut att stå stilla vilket innebär att den följer mig på min färd i koordinattidsriktningen. Pelle har också ett ur. Det mäter också parametertiden och visar för honom att han färdas i sin koordinattidsriktning. Men om jag tittar på hans ur ser jag att det inte visar samma som mitt. Tydligen är hans koordinattidsrktning inte samma som min koordinattidsriktning. Hans koordinatsystem är vridet vinkeln (a) så att sin(a) = 0,99. Det ger (a) = 82 grader. När Pelle passerar ingången sammanfaller hans och mitt origo. Pelle ser då ladan men den ligger till stor del i hans koordinattidsriktning. När han färdas i sin koordinattidsriktning kommer han alltså att passera genom ladan. Och den skjuter inte ut 50 m i Pelles x-riktning utan bara 50 cos(a) = 7 m. När jag tittar på Pelles klocka ser jag att den går saktare än min. När min klocka går 1 sekund går Pelles klocka bara 0,14 sekunder. Hans färdriktning ligger ju till stor del i mitt rum. Han färdas bara långsamt i min koordinattidsriktning. Ladans längd i Pelles koordinattidsriktning alltså den parametertid som Pelle mäter när han passerar ladan får jag genom att projicera ladan på Pelles koordinattidsaxel. Den blir 50/csin(a) = 50,5/c sekunder. Och den parametertid som jag avläser och klockar på mitt stoppur blir 50,5/c0,14 = 360/c sekunder. 360/c sekunder efter att Pelle sprang in i ladan ser jag alltså en bild där han kommer ut och trycker på ett stoppur som visar 50,5/c sekunder. Jag ser alltså en lång lada , en långsam Pelleklocka och en Pelle som springer med hastigheten 0,99c. Pelle ser en kort lada , en snabb Pelleklocka som visar parametertid och han upplever att han springer 7 m med hastigheten 0,99cx0,14 vilket tar honom parametertiden 50,5/c sekunder. __________________ 2012-12-22 Kanske kan vi så småningom förstå varandra. Vi använder olika definition av begreppet "hastighet". För mig är hastighet kvoten mellan rumsförflyttning och parametertid medan du ser hastighet som kvoten mellan rumsförflyttning och koordinattid. Det betyder att vi uppfattar begreppet "Pelles hastighet" på olika sätt. Begreppen parametertid och koordinattid kommer från mitt sätt att se världen som en ändlig mängd kvanta ordnade i fyra dimensioner. En händelse innebär en förändring och en kvantaförflyttning, alltså en förändring och en rörelse. Jag har försökt beskriva detta i olika sammanhang men jag klarar inte av att göra det här. Men ett sätt kanske är följande. Om jag håller en klocka i handen mäter den parametertid och visar en koordinattid som direkt följer parametertiden. När Pelle håller en klocka i handen mäter den parametertid och visar honom en koordinattid som direkt följer parametertiden. Men när jag ser på Pelles klocka går den saktare än min. Den visar alltså inte den parametertid som min klocka visar. Den visar hur Pelle färdas i min koordinattid. Jag försöker säga att om man ser parametertid och koordinattid som olika begrepp kan man använda reell metrik. Men det förutsätter att man använder parametertid och koordinattid som skilda begrepp. Om du projicerar Pelles koordinatsystem på mitt koordinatsystem multiplicerar (eller dividerar) du såväl längd som koordinattid med cosinus för vridningsvinkeln. Då blir kvoten mellan längd och koordinattid oförändrad. Det du kallar hastighet blir alltså oförändrat. Men om man som jag gör ser hastighet som kvoten mellan längd och parametertid multipliceras längd med cosinus för vridningsvinkeln medan parametertiden blir densamma. Detta hastighetsbegrepp transformeras alltså på samma sätt som längd. Det innebär att man inte bara kan säga att Pelle sprang med hastigheten 0,99c, man måste tala om i vilket system han hade hastigheten 0,99c. Man kan naturligtvis definiera hastighet som längd dividerad med koordinattid och säga att Pelle sprang genom 7 m lada med 0,99c vilket alltså ger 7,1/c sekunder. Som jag ser det sprang han då i mitt system genom 7/0,14 = 50 m lada på 7,1/0,14c sekunder vilket ger hastigheten 0,99c. Jag föredrar definitionen längd per parametertid men visst kan man använda definitionen längd per koordinattid bara man vet vad man gör. Att jag föredrar längd per parametertid beror bland annat på att jag då får sin i stället för tan men jag vet inte om jag kan beskriva det utan att kunna rita. __________________ 2012-12-23 Jag färdas i min koordinattidsriktning genom min värld. Pelle färdas i sin koordinattidsriktning genom min värld. Hans koordinattidsriktning bildar vinkel (a) med min. Vi startar båda i origo. När parametertiden T gått har jag färdats sträckan T i min koordinattidsriktning och Pelle har färdats sträckan T i sin koordinattidsriktning. Det innebär att Pelle har färdats Tsin(a) i min x-riktning (alltså rumsriktning) och Tcos(a) i min koordinattidsriktning. Om jag definierar hastighet som väg per parametertid blir Pelles hastighet Tsin(a)/T = sin(a). Om jag definierar hastighet som väg per koordinattid blir Pelles hastighet Tsin(a)/Tcos(a) = tan(a). Vid små vinklar är vinkeln, sin och tan ungefär lika och vid de hastigheter vi normalt rör oss med är det svårt att skilja mellan dem. Men det kan finnas en känguru i sättet att definiera hastighet. Detta synsätt har enorma konsekvenser när det gäller synen på tidsresor för om (a) överstiger 90 grader börjar Pelle springa bakåt i min koordinattid när parametertiden ökar. Koordinattiden går ju liksom övriga riktningar både framåt och bakåt. __________________ 2012-12-25 PELLES LADA (forts) Pelle mäter i lugn och ro ladan och finner att den är 50 m. Så sover han en stärkande sömn inför morgondagens lopp. Han springer genom ladan med ett stoppur i handen. När han kommer ut och trycker på stoppuret visar det 50,5/c. När han har bromsat in och lugnat ner sig säger han: "Jag fixade det! Jag sprang 50 m på 50,5/c alltså med hastigheten 0,99c. Du såg också att stoppuret visade 50,5c när jag kom ut och tryckte på det." "Ja" säger jag "jag såg att ditt stoppur visade 50,5/c men jag såg också att det gick saktare än mitt. Så jag klockade också loppet och när du kom ut visade mitt stoppur 362/c. Du sprang alltså bara 0,14c. Om du vill se det i ditt koordinatsystem sprang du 7 m på 50,5/c vilket också blir 0,14c. Jag godkänner inte 0,99c." "Jamen" säger Pelle "att ladan i mitt koordinatsystem bara är 7 m beror ju på att den är uppdelad i en komposant i x´-led som är 7 m och en komposant i t'-led som är 0,99x50 = 49,5 m. Lägger jag ihop dessa komposanter på rätt sätt blir ladan även i mitt system 50 m." "Nej" säger jag "med ladans längd menas ladans längd i rummet, alltså för din del i x´-led det vill säga 7 m. Du har långt kvar till 0,99c." "Men" säger Pelle "om jag vrider mitt koordinatsystem ännu mer kommer min klocka att gå ännu långsammare. Det här var på gränsen till vad jag klarade av så det är ingen ide att jag försöker. Som jag ser det klarade jag uppgiften." Pelle färdas med hastigheten 1c i sin koordinattidsriktning. Han projicerar ladan på sin koordinattidsriktning genom att multiplicera med sinus för vridningsvinkeln. det blir 49,5 m. Han springer 50,5 m i sin koordinattidsriktning vilket innebär att han håller på så länge att han färdas 50,5 m i sin koordinattidsriktning. Han projicerar sin färd i koordinattidsriktningen på ladan genom att multiplicera med sinus för vridningsvinkeln. Det blir 50 m. För att projicera ladan på sin koordinattid multiplicerar Pelle ladlängden (50 m) med sinus för vridningsvinkeln. För att hitta en koordinattid som har projektionen 50 m på ladan dividerar Pelle ladlängden (50 m) med sinus för vridningsvinkeln. __________________ 2012-12-27 Jag skall försöka ge en kort beskrivning av mitt sätt att se på min värld. Som jag ser det finns det en del fördelar med det som gör att jag funnit det mödan värt att tillägna mig det. Därför berättar jag gärna om det men det är inte det enda möjliga sättet att se och det står naturligtvis var och en fritt att välja sitt synsätt. Men för att ett synsätt skall vara användbart måste det uppfylla kravet att de fenomen som vi upplever beskrivs på ett sätt som överensstämmer med den bild som våra sinnen ger oss. Min världsbild bygger på följande antaganden: Världen kan ses som en ändlig mängd kvanta inplacerade i en ändlig mängd kvantapositioner ordnade i fyra dimensioner. Ett kvanta kan bara byta plats med närliggande kvantaposition. En sådan kvantaförflyttning är "minsta detekterbara händelse". Jag ser en fyrdimansionell värld. För att ange läge för en punkt krävs fyra koordinater. Min bild av världen förändras. För att ange förändring behöver jag en förändringsparameter. Jag kallar denna för parametertid. Parametertiden är en skalar som inkrementeras varje gång en minsta detekterbar händelse inträffar någon stans i världen. Att min värld förändras innebär att jag färdas genom den. När parametertiden går ändras alltså mitt läge i min värld. Jag kan lägga in ett fyraxligt ortogonalt koordinatsystem och vrida det så att en av axlarna ligger i min färdriktning. Jag kallar den axeln för koordinattidsaxel. Den skiljer sig från mina tre rumsaxler enbart genom att jag färdas längs den. Pelle kan färdas i en annan riktning och får då en koordinattidsaxel som bildar vinkel med min och går genom det som jag kallar rum. Min världsbild är alltså inte egocentrisk. Jag står inte stilla i origo. Jag färdas i koordinattidsriktningen genom min värld. Med "hastighet" menar jag förflyttning i koordinatsystemet i förhållande till förändringstakten alltså lägesförändring dividerad med parametertid. Med "rumshastighet" menar jag förflyttning i rummet dividerad med parametertid. Med "koordinattidshastighet" menar jag förflyttning i koordinattid dividerad med parametertid. Jag färdas med hastigheten c i min koordinattidsriktning och Pelle färdas med hastigheten c i sin koordinattidsriktning men om våra koordinattidsaxlar inte är parallella kommer Pelle inte att färdas med hastigheten c i min koordinattidsriktning. Jag ser "tid" som ett sammanfattningsbegrepp för parametertid OCH koordinattid. För transformation mellan olika koordinatsystem, till exempel koordinatsystem med olika riktning på koordinattidsaxeln, gäller vanliga transformationsregler för euklidiska system. På denna världsbild projicerar jag den bild som mina sinnen ger mig av min värld. Jag kan alltid projicera till en bild. Jag kan till exempel projicera Jordens klotyta till ett plant fotografi eller en plan karta men projektionen blir inte bijektiv. Den blir ofullständig så att jag inte kan återskapa förlagan från bilden. Frågan är då: Blir min bild fullständig? Beskriver den verkligheten så att jag kan återskapa verkligheten från bilden? Jag använder gängse projektionsregler, alltså att om jag vill ha projektionen C av vektorn A på vektorn B multiplicerar jag beloppet för A med cos för vinkeln mellan A och B och får då C i B:s riktning. Och om jag vet C och vinkeln mellan A och B dividerar jag beloppet av C med cos för vinkeln för att få beloppet av A. Överensstämmer detta med den värld vi observerar? Transformation mellan två system med olika riktning på koordinattidsaxeln ger den vanliga längdkontraktionen och tidsdilationen. Men ger inte definitionen av hastighet som sin i stället för tan för vridningsvinkeln olika resultat? En känguru?? Om jag definierar hastighet som sin blir lorentzkontraktionen cos som alltså blir noll vid 90 grader. Men om jag definierar hastighet som tan blir lorentzkontraktionen noll redan vid 45 grader (hyperbelns assymptot). En klar skillnad eller??? Frågan är hur jag bestämmer vridningsvinkeln. Om jag definierar hastighet som sin får jag vridningsvinkeln som arcsin för hastigheten. Om jag definierar hastighet som tan får jag vridningsvinkeln som arctan, alltså en mindre vinkel. Och båda synsätten ger lorentzkontraktionen noll vid samma hastighet. __________________ 2012-12-27 Einstein definierade tid som "det som en klocka mäter". Men vad är det som en klocka mäter? Klockan räknar förändringar hos det tidgivande elementet i klockan. Om klockans tidsgivande element är en n:tedel av hela världen och det inträffar a förändringar i klockans tidgivande element kan jag dra slutsatsen att det i hela världen har inträffat axn förändringar. Klockan mäter alltså antalet förändringar i min värld, det vill säga parametertiden. Om jag mäter hastighet genom att mäta förflyttning i mitt koordinatsystem och dividera med klockans uppmätta tid har jag alltså mätt hastighet som förflyttning dividerat med parametertid. __________________ 2012-12-30 Det är säkert så att jag ibland uttrycker mig otydligt och slarvigt. Men jag försöker vara tydlig och jag uppskattar påpekanden om otydligheter. Så till frågan om sin eller tan. Rita en t-axel och en vinkelrät x-axel. Det är mitt system. Rita in Pelles färdväg som en rät linje genom tredje kvadranten, origo och första kvadranten. Pelles färdväg bildar vinkeln (a) med min t- axel. I punkten (0,t) är beloppet av t parametertiden. Jag brukar beteckna parametertiden med tao men här använder jag, något oegentligt, t både för parametertiden och för koordinaten i (0,t). Rita en cirkel med t som radie. Rita en med x-axeln parallell linje från den punkt där cirkeln skär Pelles färdväg och till t-axeln. Längden av denna linje blir t sin(a) och det är Pelles förflyttning i mitt system. Linjen träffar t-axeln i (0,t cos(a)). t cos(a) är vad bilden av Pelles klocka visar när den når mig. Situationen när Pelle kommer ut ur ladan är alltså att han färdats t sin(a) i min x-riktning, att min klocka visar t, att Pelles klocka för Pelle visar t och att den bild av Pelles klocka som når mig visar t cos(a). Frågan är nu: Vad menas med hastighet? Är det t sin(a) / t = sin(a) eller t sin(a) / t cos(a) = tan (a)? För små värden på (a) är (a), sin(a) och tan(a) ungefär lika. Vid de hastigheter vi normalt rör oss med går det inte att se någon skillnad mellan sin(a) och tan(a). Sätter jag hastigheten till sin(a) blir Lorentzkontraktionen cos(a). Sätter jag hastigheten till tan(a) blir Lorentzkontraktionen (SQR(cos^2(a) - sin^2(a))) / cos(a). Här dyker alltså hyperbelns minustecken upp. Det beror på att jag ersatt Pelles klocka med bilden av Pelles klocka. Det är därför jag försöker påpeka att minkowskiavståndet inte är avstånd till en händelse utan avståndet till händelsens bild. __________________ 2013-01-06 För femtio år sedan jobbade jag med radar och siktesberäkninger. Då måste man se världen från åtminstone tre utgångspunkter: anfallarens, målets och markkontrollens. Det blir tre bilder som ser olika ut men eftersom de alla avbildar samma verklighet kan de transformeras i varandra. I anfallarens bild ser det ut att vara självklart att man styr rakt mot målet. I markkontrollens bild ser man att det blir en hundkurva alltså den väg en hund springer mot bytet utan att förstå att det går att genskjuta bytet. I ett direktanfallssikte styr man i stället så att man håller konstant syftvinkel till målet. När man skall beräkna avfyringstidpunkt kan man använda en sorts minkowkimetrik där man sätter c lika med projektilhastigheten. Projektilen är ju en sorts "bild" av skytten. Vackert eller fult? Som jag ser det är minkowskimetriken elegant. Till och med bländande elegant och i vissa sammanhang är det lämpligt att använda den. Men den är så bländande att den fått överglänsa och dölja de möjligheter som man kan se med andra synsätt. Jag håller helt med om att man skall se det vackra men det kan finnas vackra möjligheter även i mindre vackra omgivningar. Det kan vara mödan värt att leta även där. När det gäller tidsbegreppet ser jag det som ett sammanfattande begrepp för begreppen parametertid och koordinattid. Det gör att definitionen av hastighet som väg genom tid inte blir entydig. Man måste bestämma sig för om hastighet är väg genom parametertid eller väg genom koordinattid. Vid de hastigheter vi normalt hanterar blir skillnaden inte märkbar men när man närmar sig ljushastighet blir den tydlig. Jag har försökt påpeka att tidsdilationen och längdkontraktionen inte enbart hänger samman med minkowskimetriken. Även en vridning av ett fyrdimensionellt reellt koordinatsystem ger tidsdilation och längdkontraktion. __________________ 2013-01-08 Då får vi se om jag kan uttrycka mig begripligt. Pelle, Kalle och jag färdas i våra koordinattidsriktningar. När parametertiden går en tidsenhet förflyttar vi oss 1 tidsenhet = c längdenheter i vår koordinattidsriktning. Kalle och jag har samma riktning på vår koordinattid. När parametertiden går T tidsenheter förflyttar kalle och jag oss T tidsenheter = Tc längdenheter i vår koordinattid. Men Pelles koordinattid bildar vinkeln (a) med min koordinattid. När parametertiden går T tidsenheter förflyttar Pelle sig T tidsenheter i sin koordinattidsriktning. Men det innebär att han förflyttar sig T sin(a) tidsenheter = Tc sin(a) längdenheter i min x-riktning och T cos(a) tidsenheter = Tc cos(a) längdenheter i min koordinattidsriktning. Pelle färdas alltså saktare i min koordinattidsriktning än vad Kalle och jag gör. Pelle har fått uppgiften att springa genom ladan med hastigheten 0,99c. Han tolkar det som att han skall springa genom den 50 m långa ladan på tiden 50/0,99c = 50,5/c. Dagen innan har han mätt upp ladan och konstaterat att den är 50 m. Han tar med sig ett stoppur och en meterstav. Med meterstaven kontrollerar han att ladan fortfarande är 50 m och han springer så att stoppuret visar 50,5/c när han kommer ut ur ladan. Eftersom bortändan på ladan befinner sig på avstånd i mitt rum kan jag inte säkert avgöra när Pelle kommer ut ur ladan. Och eftersom ingången befinner sig på rumsavstånd från Kalle kan Kalle inte säkert avgöra när Pelle springer in i ladan. I mitt koordinatsystem sprang Pelle (50,5/c)c sin(a) = 50 längdenheter i x-riktningen och han flyttade sig då (50,5/c) cos(a) tidsenheter i min koordinattidsriktning. Det ger att sin(a) = 0,99 och cos(a) = 0,14. Han flyttade sig alltså 7,07/c tidsenheter i min koordinattidsriktning. Jag projicerar ladans längd på Pelles x-axel och finner att den blir 7 m. När Pelle kommer ut ur ladan skickar Kalle en signal. När Kalles signal når mig drar jag bort rumsavståndet och finner att Pelle hade bara flyttat sig (50,5/c) 0,14 = 7,07/c tidsenheter i min koordinattidsriktning när han kom ut ur ladan. Vid morgonfikat nästa dag träffas vi och diskuterar resultatet. "Jag klarade uppgiften" säger Pelle "Jag sprang 50 m på 50,5/c tidsenheter. Det innebär att jag sprang med hastigheten 50/(50,5/c) = 0,99c". "Nja" säger Kalle "Du sprang på tok för fort. Du sprang 50 m på 7,07/c tidsenheter. Du sparng med hastigheten 50/(7,07/c) = 7,07c ". "Nej" säger jag "Du sprang bara 7 m på 50,5/c tidsenheter. Att du mätte längden till 50 m när du sprang beror på att du mätte med en meterstav som hade krympt.Du sprang med hastigheten 7/ (50,5/c) = 0,14c". "I så fall" säger Pelle " sprang jag 7 m på 7.07/c tidsenheter vilket blir hastigheten 0,99c. Så jag klarade uppgiften". Vem har rätt? Svaret är att det beror på vad man skall ha resultatet till. När byborna som rodde klockan över sjön får frågan: "Var tappade ni klockan?" kan de visa på märket i båtkanten. Om det är rätt eller fel svar beror på vem som frågade. Är det en båtbyggare som skall bygga en ny båt där det är mindre risk att tappa klockan är svaret rätt. Är det en dykare som skall leta efter klockan är det fel. Så en liten invändning mot uttrycket "din teori". Jag försöker bara påpeka att man naturligtvis kan avbilda världen på många olika sätt och antyda ett sätt som jag brukar använda. __________________ 2013-01-11 Ett problem med beskrivningen av Pelles lada är vad som menas med "...drar jag bort rumsavståndet...". Det är långt ifrån självklart vad detta innebär. Jag skall, mycket kort, försöka antyda ett problem med minkowskimetrikens sätt att hantera detta. Einstein och Minkowski sa i princip: "Jag kan inte veta något om en händelse förrän dess bild når mig. För mig inträffar händelsen när bilden når mig. Jag kan då ersätta händelsen med händelsens bild och sätta avståndet till noll när bilden når mig. Det innebär att jag kan använda ett avståndsbegrepp som blir noll när tidsavståndet är lika med rumsavståndet." I ett växelströmsnät kan man ansluta synkronur som följer nätets fasläge. Jag vet inte var vårt näts tidgivare ligger idag men jag har för mig att den en gång i tiden låg vid Harsprånget. Följer man kraftledningen därifrån förskjuts fasläget så att alla synkronur som är inkopplade på nätet får minkowskiavståndet noll. Man kan säga att klockorna går minkowskisynkront. En klocka i Smygehuk går då dt sekunder efter klockan i Harsprånget. I många fall fungerar detta problemfritt. Innevånarna i Smygehuk märker inte att deras klocka går efter Harsprångetklockan. Och ett lokalt litet kraftverk i Smygehuk kan fasa in sig på nätet och leverera el till den närmaste omgivningen utan att det blir några problem. Men vad händer om jag tar med mig ett atomur till Harsprånget, ställer det efter Harsprångetklockan och tar med det till Smygehuk? Visar atomuret och den synkrona klockan olika tid när jag kommer till Smygehuk? Om de visar olika är det då atomuret eller den synkrona klockan som visar rätt tid i Smygehuk? Om jag bygger en kraftledning från Harsprånget till Moskva och sedan fortsätter till Tyskland och Danmark och därifrån till Smygehuk kan jag ha två synkrona klockor i Smygehuk en som visar fasläöget för direktledningen och en som visar fasläget på Moskavledningen. Två klockor med minkowskiavståndet noll som vid samma tid och plats visar olika tid. Och kopplar man ihop direktledningen med Moskvaledningen kan man få en intressant demonstration av problemet med att lita på minkowskimetriken. __________________ 2013-01-12 Vi försöker igen. Jag använder din figur. Som jag ser det är den blå linjen Pelles t-axel. Längden i den blå riktningen är alltså vad Pelles stoppur visar för Pelle. Han springer nu så att den blå sträckan som du angett som "längre än 50 m/0,99c" blir 50/0,99c. Den röda sträckan som du angett som "50 m/0,99c" är min tolkning av Kalles signal vilken alltså är mindre än 50/0,99c. Genom att Pelle delvis springer i mitt rum rör han sig långsammare i min koordinattidsriktning (t-riktning). Minkowskimetriken bygger på tanken att det finns ett tidsavstånd som kan uppväga ett rumsavstånd så att resultatet blir noll. Om tidsavståndet är lika med rumsavståndet blir Minkowskiavståndet noll. Detta fungerar i många fall eftersom vi upplever bilden av en händelse som om den var händelsen. Vi är tydligen överens om att två punkter med Minkowskiavståndet noll kan ha ett reellt avstånd. Som jag ser det betyder det att man även måste hålla reda på det reella avståndet vilket Minkowskimetriken inte gör. Som jag ser det kan Minkowskimetriken komplettera den reella metriken men inte ersätta den. __________________ 2013-01-14 Om jag ser en stjärna explodera säger jag: "Nu exploderade stjärnan." Så tänker jag efter och ändrar det till: "Nu blev minkowskiavståndet till stjärnexplosionen noll. Hur skall jag lägga in det i mitt koordinatsystem?" Om stjärnan ligger en miljon ljusår bort och om det hade funnits en enorm klocka på stjärnan som jag kunde se skulle jag se att klockan visade en tidpunkt för en miljon år sedan. Jag ritar då ett koordinatsystem med en t-axel och en x-axel och med mig i origo. Så lägger jag in stjärnexplosionen vid t lika med minus en miljon år och x lika med en miljon ljusår. Stjärnexplosionens koordinattid i mitt system blir alltså minus en miljon år. Sedan dess har parametertiden gått och jag ha färdats längs min t-axel så att jag nu kommit till origo. Och bilden av stjärnexplosionen har färdats längs min x-axel så att den nu nått origo där jag kan se den. Från origo är avståndet i t-riktningen lika stort som avståndet i x-riktningen vilket innebär att minkowskiavståndet är noll. Jag tror att detta är ett mycket vanligt sätt att se situationen. __________________ 2013-01-15 Det är mycket möjligt att man inte behöver något annat avståndsbegrepp i relativitetsteori. Men relativitetsteori är inte hela världen. Den har funnits i cirka hundra år men den reella metriken har vi använt i många tusen år. Jag tar inte ett steg utan en mängd avståndsbedömningar till väggar. golv. möbler med mera. Du har sagt någon gång att man kan bortse från relativitetsteori i vardagen. Att man alltså kan se relativitetsteori som en spekulation fristående från vardagens verklighet. Så var det kanske för hundra år sedan men det har hänt en del sedan dess. Vi möter idag en hel del fenomen där ljushastigheten spelar en viktig roll. Hela radartekniken bygger på att rumsavståndet är lika med tidsavståndet när minkowskiavståndet är noll. I GPS använder vi skillnader i koordinattid mellan reellt synkrona klockor placerade i sateliter med kända lägen. Vi bygger allt större växelströmsnät med mimkowskisynkronism. När jag bygger ett kretskort för att hantera datorpulser måste jag tänka på att en nanosekundpuls inte är längre än en fot. När jag ringer till Australien får jag ibland en fördröjning som kräver en viss samtalsdisiplin. Vi är på väg mot rymdfärder över avstånd där skillnaden mellan parametertid och koordinattid spelar stor roll. Allt oftare dyker de samband som ursprungligen härleddes via relativitetsteori upp i andra sammanhang och med annan härledning. Som jag ser det är det viktigt att ha någon uppfattning om hur olika synsätt hänger samman. Minkowskimetriken är inte en egenskap hos verkligheten. Den är en transform som skapats via en transformationsregel. När jag fotograferade med negativ färgfilm fick jag en en bild där färgerna transformerats via en transformationsregel. Men eftersom denna regel var bijektiv kunde man vända på regeln och kopiera bilderna tillbaka till förlagans färger. På samma sätt transformerar man till minkowskimetriken via en transformationsregel. Men genom att man låser ett samband mellan tidsavstånd och rumsavstånd blir denna transform inte bijektiv. Det går alltså inte att från minkowskimetrikens bild bestämma reella avstånd. Minkowskimetriken kan därför bara komplettera den reella metriken, inte ersätta den. Det är inte något fel i att använda transformer. Laplace-transformer är mycket användbara inom reglerteknik, Fourier-transformer är utmärkta när man bygger förstärkare och minkowskimetriken har ett klart tillämpningsområde. Men en transform är aldrig det enda möjliga synsättet. Det finns en egendomlig inställning att alla måste se allt på samma sätt. Så är det inte. Det är genom att vi ser saker på olika sätt som vi kan hitta nya möjligheter. Men då behöver vi tala om för varandra vad vi ser och naturligtvis måste vi vara öppna för att anpassa vårt synsätt så att det stämmer med de fenomen som vi observerar. __________________ 2013-01-17 Det reella avståndet till en händelse är roten ur (x^2+y^2+z^2+tc^2). En händelse kan orsaka en bild som med hastigheten c utbreder sig i alla riktningar. Avståndet till händelsens bild ärroten ur ( x^2+y^2+z^2-tc^2). Minkowskiavståndet till en händelse är alltså avståndet till händelsens bild. Eftersom mottagandet av händelsens bild är mitt enda sätt att få veta något om händelsen kan jag i många fall ersätta händelsen med händelsens bild. Världen påverkas inte av mitt sätt att avbilda den. Jag kan välja om jag vill avbilda på ett koordinatsystem med raka eller krokiga, reella eller imaginära axlar. En bild av världen avbildar även alla fenomen som vi observerat. Det kan vara lämpligt att välja en avbildning som ger en lättanvänd beskrivning av världen inklusive dess fenomen. Även om jag inte lyckats beskriva det tillräckligt tydligt har jag försökt tala om att jag använder ett fyrdimensionellt koordinatsystem med raka ortogonala reella axlar. Om jag i detta beskriver rumshastighet som en vridning av koordinattidsaxeln så att rumshastigheten blir lika med c gånger sinus för vridningsvinkeln får jag enkla uttryck för längdkontraktionen och tidsdilationen. Varje gång en detekterbar händelse inträffar någon stans i universum förändras det och parametertiden inkrementeras. Parametertid är alltså antalet minsta detekterbara händelser i universum. Ett antal är en skalär storhet. Varje förändring av universum innebär att mitt läge i förhållande till mitt omgivande universum förändras. Det lägger jag in i mitt koordinatsystem som att jag flyttar mig en tidsenhet lika med c längdenheter längs min koordinattidsaxel när parametertiden ökar med en tidsenhet. En klocka räknar antalet händelser i ett tidsgivande element. Eftersom det tidsgivande elementet är en viss andel av hela universum blir detta ett mått på antalet händelser i hela universum. En klocka mäter alltså parametertid. Om det vid en händelse finns en klocka kommer bilden av klockan att följa med händelsens bild. Denna bild av klockan visar då händelsens koordinattid i mitt koordinatsystem. __________________ 2013-01-21 Som jag ser det visar MM:s försök ingenting annat än att Jorden (och mätanordningen) ligger stilla i förhållande till den eter som den svävar i. Av detta kan man varken dra slutsatsen att ljushastigheten alltid är konstant eller att ljusstrålar alltid är raka. Det finns mycket att säga om detta och jag funderar på om jag kan åstadkomma en begriplig sammanfattning. När jag läste om relativitetsteori gjorde man ett stort nummer av att man kan inte veta något om en händelse förrän man nås av händelsens bild. Man hävdade att det innebär att man kan ersätta händelsen med händelsens bild. Avståndet till händelsens bild kan man skriva som roten ur (x^2+y^ 2+z^2-tc^2). Men argumentet håller inte. Bilden av en händelse är något annat än händelsen. Om jag kör in i en blockerad vägkorsning växelverkar jag med händelsen "blockerad korsning". Resultatet blir en händelse som kallas "krock". Om jag bromsar in när jag nås av bilden av "blockerad korsning" växelverkar jag med bilden av "blockerad korsning". När korsningen blir fri kan jag köra igenom rumskoordinaterna för "blockerad korsning" men eftersom tidskoordinaten då blir en annan får jag ingen växelverkan med "blockerad korsning". Som jag ser det kan man använda Minkowskimetrik för händelsers bilder. Det är inget fel i det. Det kan i många fall vara ett användbart sätt att hantera problem. Men det ersätter inte behovet av att hantera händelser. __________________ 2013-01-22 Som ett plankton svävar i en havsström svävar jag i en eter som blåser med ljushatighet i en riktning som jag kallar koordinattidsriktningen. Föremål i min omgivning svävar i samma eter och ser ut att stå stilla. Men etervindens riktning är inte alltid exakt densamma. Om den avviker vid ett föremål ser jag det som att föremålet rör sig i förhållande till mig. När jag kör med min bil vrider jag min koordinattidsaxel så att den bildar en vinkel med markens koordinattidsruktning. Jag ändrar alltså etervindens riktning kring bilen. På samma sätt som luften i kupen följer med bilen följer etern kring bilen med bilen. En MM-mätare i bilen kommer alltså att visa att bilen ligger stilla i förhållande till etern i bilen liksom en MM-mätare på marken visar att marken ligger stilla i förhållande till etern vid marken. Jag kan inte komma från marken till bilen utan att accelerera. Mellan bilen och marken finns alltså ett accelerationsskikt det vill säga ett gravitationsfält. Ljusstrålar kröks i ett gravitationsfält. När jag tittar ut genom vindrutan på bilen ser jag alltså ljusstrålar som krökts i ett gravitationsfält. När jag tittar ner i vattnet händer det att jag ser en fisk. Om jag med ett spjut hugger mot bilden av fisken bommar jag. Ljusstrålarna kröks vid vattenytan så att bilden av fisken inte sammanfaller med fisken. SR är ett sätt att hantera detta genom att flytta fisken till bilden så att man kan använda raka ljusstrålar. En annan möjlighet är att räkna med krökta ljusstrålar som flyttar bilden till fisken. När jag tittar ut genom vindrutan blir ljuskrökningen så liten att den inte spelar någon roll. Och för hundra år sedan var det knappast något annat än en vetenskaplig spekulation. Men om jag till exempel jobbar med tröghetsnavigering använder jag gravitationsfältspassagerna för att bestämma hastighet så att jag med hjälp av hastighet och en klocka kan bestämma läge. Här spelar även obetydliga gravitationsfält vid färdens början en stor roll. Jag har aldrig funderat på om begreppet "händelsens bild" är vanligt. Bara på om det är begripligt och det tror jag att det är. __________________ 2013-01-26 För att hantera min värld behöver jag en bild där jag kan lägga in ett koordinatsystem så att jag får koordinater som jag kan räkna med. Om jag gör en bijektiv avbildning innehåller bilden all information om världen. Det går då att från bilden återskapa världen och alla bildens egenskaper kommer från världen. Om jag förenklar bilden genom att avbilda flera punkter på samma bildpunkt blir min avbildning inte bijektiv. Min bild kommer då att innehålla dels egenskaper som kommer från världen, dels egenskaper som kommer från avbildningsfel. 1872 lade Felix Klein fram det så kallade Erlangenprogrammet där avbildningar indelas i klasser efter vad som är invariant vid transformationer. Minkowskiavbildning och reell avblidning har olika invarianter och tillhör alltså olika klasser. Men om avbildningen är bijektiv ger den, oberoende av klass, en fullständig bild som enbart innehåller verklighetens egenskaper. En beskrivning av ett fenomen i den ena avbildningen har då sin motsvarighet i en beskrivning i den andra avbildningen. Vår reella avbildning är ett självklart inslag i vårt medfödda och vårt inlärda beteende. Relativitetsteorin medförde att man såg en del samband som man inte tidigare hade sett. Men det innebär naturligtvis inte att man bara kan avbilda världen på ett enda sätt. En bijektiv avbildning enligt Minkowski och en bijektiv reell avbildning måste beskriva fenomen på sätt som ger samma försöksresultat. Världen bryr sig naturligtvis inte om vilken avbildningsklass jag valt att använda. En tredimensionell reell avbildning är inte bijektiv. När jag projicerar en fyrdimensionell värld på en tredimensionell bild får jag samma typ av projektionsfel som när jag projicerar en klotyta på ett plan (jag tycker trots allt att liknelsen ger en uppfattning av problemet). Minkowskiavbildningen är fyrdimensionell och om den är bijektiv måste det gå att göra en bijektiv reell avbildning. Allt som kan beskrivas i den ena avbildningen har då sin motsvarighet i den andra. Som jag ser det blir det då intressant att ställa frågan: "Hur gör jag en reell avbildning som visar motsvarigheten till de samband som relativitetsteorin påvisade?". Man kan naturligtvis invända att de samband som man påvisade inom relativitetsteorin nu är välkända och inte behöver någon annan beskrivning men jag tror att en bra reell beskrivning kan visa oss nya oväntade samband. Och det skulle ha fördelen att vi kan betrakta världen utan att behöva fundera på vilken avbildningsklass vi skall välja. Och jag tror att det är intressant oberoende av om man kallar det fysik eller vardagshantering eller något annat. __________________ 2013-01-27 Visst ger olika avbildningar olika bilder där samband ser olika ut. Det är ju det som är poängen med att använda olika avbildningar. Och du har rätt i att det kan hända att några samband som blir enkla i Minkowskis avbildning bli svårhanterliga i andra avbildningar. Har du något bra exempel på de symmetrier du pratar om? Något som är baserat på odiskutabla mätningar. I många tusen år har vi använt reell avbildning. Vi har sett samband som vi betraktar som så självklara att vi inte längre ser dem. Det är inte så att vi bara projicerar på ett tredimensionellt rum genom att sätta dt=0. Vi är mycket medvetna om tidskoordinaten även om vi inte alltid formulerar detta. Vi stoppar mat i munnen utan att med formler beskriva hur det går till. För drygt hundra år sedan provade vi att använda Minkowskis avbildning och upptäckte att den visade några samband som vi inte sett tidigare. Det var ju intressant men det betydde naturligtvis inte att vi funnit den enda rätta avbildningen. Fortfarande lever många människor hela sitt liv med daglig användning av reell avbildning men utan att ägna en tanke åt Minkowskis avbildning. Jag vet inte varför du återkommer till att ljushastigheten skall vara konstant. I den värld jag ser är den inte det. Jag ser c som min hastighet i koordinattidsriktningen, alltså som omräkningsfaktor mellan längdenheter och tidsenheter. Och en liten detalj. Om jag projicerar ett klot på ett plan blir väl projektionen RÄTT i en punkt. Och om jag avbildar ett tredimensionellt klot på ett tvådimensionell plan tar jag väl bort en dimension. Det spelar ingen roll eftersom det bara handlar om en liknelse men jag undrade vad du menar. __________________ 2013-01-28 Längdkontraktionen och tidsdilationen är ju väldokumenterade fenomen så låt oss börja med det. Då är vi tillbaka i Pelles lada. Förra gången tyckte du att jag uttryckte mig otydligt så jag tänker ta det bitvis så får vi se om det blir begripligt. Först en viktig skillnad mellan SO(3,1) och SO(4). I SO(3,1) är en koordinataxel speciell. Tid är något annat än längd och man kan direkt på koordinatsystemet se vilken axel som är tidsaxel. Men om det finns en ändlig hastighet för informationsöverföring blir längd och tid beroende av varandra. Detta beroende lägger du i invarianten. Genom att använda en icke-ortogonal transform får du en koppling mellan tidskoordinater och längdkoordinater. Det är ju det som är tricket med lorentztransformen. I SO(4) är alla koordinater av samma typ. Jag kan inte, bara genom att se på koordinatsystemet, avgöra vilken axel som är tidsaxel. Jag måste skilja mellan rum och tid på något annat sätt. När jag ser på en klocka ser jag att den visar allt högre värden. Om jag avsätter klockslag och årtal på en koordinataxel får jag alltså värden som ständigt ökar. Jag färdas alltså längs denna koordinataxel. I SO(4) kan jag vrida mitt koordinatsystem så att bara en av mina fyra koordinater ökar. Jag kan alltså lägga en koordinataxel i min färdriktning. Jag kallar den koordinataxeln för koordinattidsaxel. Pelle gör likadant men det är inte säkert att han färdas i samma riktning som jag och det är alltså inte säkert att hans koordinattidsaxel blir parallell med min. Det som för mig är rum kan vara tid för Pelle och tvärtom. Den koppling mellan tid och rum som du i SO(3,1) beskriver med hjälp av en icke- ortogonal transform beskriver jag i SO(4) som en vridning av koordinattiden. Under min livstid kommer jag bara att passera de punkter som ligger på min koordinattidsaxel. Om jag inte går in i ladan ligger den i mitt rum och sträcker sig i koordinattid utefter min koordinattidsaxel utan att min koordinattidsaxel går in i ladan. Jag kommer alltså inte att passera genom ladan. För att Pelle skall kunna ta sig igenom ladan måste han vrida sin koordinattidsaxel så att den går genom ladan. Pelle och jag får alltså icke-parallella tidsaxlar. Är vi överens om att man kan göra så? Om att detta sätt att se på världen inte strider mot några kända regler? _________________ 2013-01-29 Om det finns en högsta möjliga hastighet c kan jag använda denna för att omvandla mellan tidsenheter och längdenheter. c har egentligen inte med ljushastighet att göra annat än att ljushastigheten i en viss situation är den högsta hastighet vi funnit. Jag jobbade en gång i tiden med hjälpmedel för blinda bland annat frågan om hur man skapar en avståndsuppfattning utan hjälp av synen. Här kan man använda ljudhastigheten som c. Men det viktiga är att c är en ändlig konstant. När jag graderar min koordinattidsaxel tar jag en klocka. När klockan (parametertiden) går en tidsenhet avsätter jag en tidsenhet, det vill säga c längdenheter, på min koordinattidsaxel (koordinattid). Jag färdas alltså en tidsenhet, det vill säga c längdenheter, i koordinattidsriktningen när paramertiden går en tidsenhet. Jag kan dividera rumshastigheten v med c. Eftersom c är största möjliga hastighet kommer v/c att ligga mellan -1 och 1. En storhet som ligger mellan -1 och 1 kan jag skriva som sin(a). Detta är ett ganska vanligt sätt att hantera sådana storheter. Om jag sätter v/c = sin(a) blir lorentzkontraktionen cos(a). Jag återkommer till användningen av (a) men först är frågan: "Kan jag göra så här?" Har jag gjort något som strider mot kända regler? __________________ 2013-01-30 Om jag anger en punkts läge med fyra av varandra oberoende (ortogonala) koordinater blir lägesangivelsen fullständig. Om jag kastar en sten mot ett byte och alla stenens fyra koordinater överensstämmer med bytets motsvarande koordinater träffar jag alltid. Så länge någon av stenens koordinater avviker från bytets motsvarande koordinat träffar jag aldrig. En avbildning på ett fyrdimensionellt ortogonalt koordinatsystem är alltså bijektiv. Såväl en avbildning på SO(3,1) som en avbildning på SO(4) är bijektiv. Båda ger alltså en fullständig beskrivning av verkligheten som innebär att verkligheten kan återskapas från beskrivningen. Världen bryr sig inte om om jag använder ett koordinatsystem med fyra likadana axlar eller ett koordinatsystem där jag särbehandlar en axel. Men avbildningarna blir olika och jag kan inte använda samband från SO(3,1) i SO(4). Däremot måste naturligtvis utfallet av försök bli samma oavsett om jag använt en beskrivning i SO(3,1) eller SO(4). Om ljushastigheten är densamma i alla riktningar blir ljusstrålar raka. För att en ljusstråle skall krökas måste ljushastigheten vara lägre längs innerkurvan än längs ytterkurvan. MM:s försök visade att ljushastigheten INOM ett referenssystem är lika i alla riktningar. Av det kan man inte dra några slutsatser som handlar om övergångar mellan referenssystem. Jag kan inte komma från ett referenssystem till ett annat utan acceleration. Mellan två referenssystem finns alltså ett accelerationsfält alltså ett gravitationsfält. Stjärnan vid solförmörkelsen visar att ljuset böjs i solens gravitationsfält. Eftersom den enda kunskap vi har om vad som finns på avstånd kommer från ljus och liknande fenomen som når oss ser vi inte om ljusstrålar är raka eller krokiga. I en prismakikare är en ljusstråle långt ifrån rak men när vi tittar i kikaren märker vi ingenting av dessa krokar. Med raka ljusstrålar kan man bara se rakt. En ljusstråle längs x-axeln visar enbart vad som händer på x-axeln. Man kan inte set runt ett hörn. Men en krokig ljusstråle kan ha varit inne i en annan dimension. Om ljusstrålar kan vara krokiga kan det längs x-axeln komma en stråle som visar vad som hänt på t-axeln. x-koordinaterna blir då inte helt oberoende av t-koordinaterna. Hur skall man hantera att ljusstrålar böjs vid övergången mellan två referenssystem? En möjlighet är att med en icke-ortogonal transform vrida rummet så att tidsaxeln får en rumsprojektion. Man kan då använda koordinatsystem som särbehandlar tidskoordinaten SO(3,1). En annan är att vrida hela koordinatsystemet. Då ändras vad som är tid och vad som är rum vilket kräver att alla axlar betraktas som likvärda och utbytbara SO(4). Relativitetsteorin beskriver ett sätt att transformera mellan SO(3,1)-system på sådant sätt att ljusstrålar beskrivs som raka. Det betyder naturligtvis inte att de ÄR raka. Begreppen rak och krokig hör till vår beskrivning av världen. Det är först när vi beskriver en ljusstråle som vi kan tala om rak eller krokig. Världen kan beskrivas i SO(3,1) eller SO(4) (och på andra sätt). Men beskrivningen blir olika och man kan inte utan vidare ta samband från en beskrivning i SO(3,1) och använda dem i SO(4). Varje beskrivning måste bygga på sina egna regler och övergång mellan beskrivningarna måste göras med hjälp av regelövergångar. __________________ 2013-01-31 Då var det dags för längdkontraktion och tidsdilation i SO(4). När Pelle springer genom ladan skall han se en kortare lada och jag skall se en Pelle som färdas långsammare än jag i min koordinattidsriktning. Blir det så? Sätt v/c till sin(a) och tolka (a) som vinkeln mellan min och Pelles koordinattidsaxlar. Då blir lorentzkontraktionen cos(a). Och vinkeln mellan min och Pelles x-axel blir också (a). I Pelles system får ladan en komposant i x-led och en komposant i t-led. x-komposanten blir ladans längd gånger cos(a) (längdkontraktion) och t-komposanten blir ladans längd gånger sin(a). När jag färdas T enheter längs min koordinattidsaxel färdas Pelle T enheter längs sin koordinattidsaxel. Men eftersom Pelle delvis färdas i mitt rum, alltså i min x-riktning, kommer han att färdas långsammare i min koordinattidsriktning. Han färdas bara Tcos(a) i min koordinattidsriktning (tidsdilation) och i min x-riktning färdas han Tsin(a). __________________ 2013-02-01 Jag är naturligtvis medveten om att du kan ha rätt. Men om jag skall felförklara den avbildning som människor använt i tusentals år och funnit användbar och pålitlig vill jag ha mycket påtagliga bevis. Att man kan använda en annan avbildning är inte något bevis på att den gamla är fel Men - visst. Jag tänker ibland på vilka konsekvenser det skulle ha men först vill jag veta hur jag kan använda den gamla vanliga avbildningen. Det är uppenbart att vi använder begreppet tid på sätt som vi inte kan använda rumskoordinater. Som jag ser det beror det på att vi använder tid som ett sammanfattningsbegrepp för två olika begrepp, parametertid och koordinattid. Parametertid är en skalär förändringsparameter, koordinattiden är en koordinat av samma typ som rumskoordinaterna. Om c är högsta möjliga hatighet och jag färdas med hastigheten c i koordinattidsled kan jag ju inte röra mig fritt i koordinattidsled. Men det finns mycket att säga om detta. Jag skall försöka återkomma. Så vitt jag kunnat finna handlar alla MM-mätningar om mätningar inom ett referenssystem. Inga delar av mätanordningarna rör sig i förhållande till varandra med hastigheter som närmar sig ljushastighet. Då säger inte mätningarna något om övergångar mellan referenssystem. Maxwells ekvationer säger inte alls att ljushastigheten är densamma i alla referenssystem. De säger att ljushastigheten är ett genom roten ur produkten av det ljusbärande mediets dielektricitetskonstant och magnetiska permeabilitet. Det är till exempel väl känt att ljushastigheten i glas är lägre än i luft. Det är grunden för hela optiken. Och det handlar inte om att ljuset "studsar" sig genom glaset. Vi kan mäta dielektricitetskonstant och magnetisk permeabilitet med metoder som inte använder ljus och se att resultatet stämmer. __________________ 2013-02-01 Om avståndet mellan två punkter i euklidisk metrik är noll sammanfaller punkterna. Det är i så fall en dubbelräkning av samma punkt. Det är ju detta som är innebörden i att avbildningen är bijektiv. Man lägger aldrig två olika punkter med avståndet noll. Men detta gäller bara om man anger läget med fyra koordinater. Det visste redan neandertalaren som kastade sten mot ett byte. Men vi använder också tid som en förändringsparameter. Som jag ser det är det uppenbart att detta är två olika sätt att använda tidsbegreppet. För mig är detta så självklart att jag har svårt att uttrycka det tydligare. Jag färdas med hastigheten c i min koordinattidsriktning. Jag kan varken röra mig fortare eller långsammare. Men det intressanta är att Pelle kan färdas i en annan riktning. Och under vissa förutsättningar kan han tala om vad han ser. __________________ 2013-20-02 Om världen är fyrdimensionell kan den avbildas bijektivt på en fyrdimensionell bild. Det betyder att man till varje bildpunkt knyter en och endast en verklighetspunkt. Både R^4 och R^(1,3) är fyrdimensionella och det går alltså att lägga en bijektiv bild på dem. I stället för att lägga bijektiva bilder kan jag lägga en euklidisk bild på R^4 och en minkowskibild på R^(1,3). Med euklidisk bild menar jag en bild där jag på varje bildpunkt lägger alla verklighetspunkter med det euklidiska avståndet noll mellan sig. Och med minkowskibild menar jag en bild där jag lägger alla verklighetspunkter med minkowskiavståndet noll mellan sig på samma bildpunkt. Om jag tar en verklighetspunkt så finns det inga andra verklighetspunkter på det euklidiska avståndet noll. Den euklidiska bilden blir alltså bijektiv. Däremot finns det en grupp verklighetspunkter som har minkowskiavståndet noll mellan sig. Minkowskibilden blir alltså inte bijektiv. Jag kan inte återskapa verkligheten från minkowskibilden. En regel som i den euklidiska bilden pekar ut en bildpunkt pekar entydigt ut en verklighetspunkt. En regel som i minkowskibilden pekar ut en bildpunkt pekar ut en grupp verklighetspunkter. Detta är en fundamental skillnad mellan regler i den euklidiska bilden och regler i minkowskibilden. Man kan med matematiska metoder visa att bildernas regler är fundamentalt olika men det viktiga är att man vet vari olikheten består. När man i praktiken försöker använda minkowskibilden upptäcker man snart att den inte räcker. Man behöver bara försöka följa fasläget i ett växelströmsnät eller räkna på fading mellan signaler med olika gångväg eller bestämma position med hjälp av satelitklockor för att upptäcka att man måste komplettera minkowskiavståndet med det euklidiska avståndet. Jag kan naturligtvis komplettera minkowskibilden med den euklidiska bilden så att jag får en bijektiv bild men då använder jag ju den euklidiska bilden. Effekter på ljusstrålar och effekter av en påstådd eter är väl helt enkelt samma sak. Och jag ser inget konstigt i att ett medium påverkas av acceleration. Kausalitet är en stor fråga. Det behövs mer än några rader om det. __________________ 2013-02-03 Om jag gör en bijektiv avbildning (A) av verkligheten använder jag en regel som knyter varje verklighetspunkt till en och endast en bildpunkt. Omvändningen av denna regel lägger tillbaka bildpunkten på verklighetspunkten och återskapar alltså förlagan från bilden. Om jag så gör en annan bijektiv bild (B) med en annan regel får jag två olika bilder. Om jag då tillämpar B:s regel på omvändningen av A:s regel får jag en regel som avbildar A på B. Om två bilder är bijektiva avbildningar av samma förlaga finns det alltså en regel som avbildar den ena på den andra. Om världen är symmetrisk kan man dela in den i undergrupper där varje undergrupp har någon gemensam egenskap. Om man inte är intresserad av förhållandena inom varje undergrupp kan man använda en icke-bijektiv avbildning där varje bildpunkt inte svarar mot en verklighetspunkt utan mot en sådan undergrupp. Om världen har andra icke-materiella egenskaper kommer de inte med i någon form av avbildning. De ligger alltså helt utanför den här diskussionen. Jag färdas mot min framtid. Om jag inte gör något är min framtid Vendelsös framtid. Men om jag tar bilen och kör mot Karlstad där min far bodde ändras min färdriktning så att min framtid blir Karlstads framtid. Min färdriktning bildar alltså en vinkel med markens färdriktning. När jag ser på min hastighetsmätare visar den sinus för denna vinkel. Jag brukar se det som att hastighetsmätaren visar nanosinus som ju är ungefär samma som km/h. När hastighetsmätaren visar 90 färdas jag alltså med 90 nanosinus mot Karlstads framtid. När jag kommer fram till Karlstads börjar jag lägga Karlstads dåtid till min dåtid. När min far levde ringde han ibland och berättade vad som hänt i Karlstad. Utan att min koordinattidsaxel gått genom Karlstad kunde jag då lägga in en del av Karlstads dåtid i min dåtid. Jag tror att de flesta människor ser detta som så självklart att det inte behöver formuleras. Men jag tror att det är viktigt att göra det så att jag kan se mer i detalj på vad det innebär. __________________ 2013-02-03 Ja. Det är ju som du säger inledningsvis så att man kan se världen på olika sätt (olika metriker). En fördel med att vrida koordinatsystemet med arcsin(v/c) är att när du kommer till 90 grader byter tidsaxeln plats med en rumsaxel och om du fortsätter vridningen kommer tiden att gå bakåt sett från en utomstående betraktare. För den som faller in i hålet blir däremot allt oförändrat. Frågan om hur man beskriver ett fall in i ett svart hål var en anledning till att jag tyckte den beskrivningen var intressant. __________________ 2013-02-04 PuffTheDragon har på https://www.flashback.org/sp37376762 en beskrivning av situationen vid ett svart hål. Om vi hittar ett svart hål inom räckhåll kommer vi att kunna skicka ett rymdskepp genom det. Vad händer när skeppet passerar genom hålet? Antag att det finns två instrument på skeppets instrumentbräda. Det ena är en radiostyrd klocka som visar tid enligt ett atomur på Jorden och det andra är en avståndsmätare som visar avståndet från Jorden. Före start är det lätt att se vilket som är avståndsmätare och vilket som är klocka. Klockan går och avståndsmätaren står stilla. När skeppet tar fart börjar avståndsmätaren att gå och klockan saktar in. Skeppet får falla i fritt fall mot hålet. När det når händelsehorisonten har det kommit upp i ljushastighet. Klockan har stannat men avståndsmätaren går på samma sätt som klockan gjorde före start. Klocka och avståndsmätare ser alltså ut att ha bytt plats. En av mina rumsaxlar har blivit skeppets koordinattidsaxel och min koordinattidsaxel har blivit en av skeppets rumsaxlar. Men frånsett att instrumenten bytt plats märker besättningen ingenting av händelsehorisontpassagen. Ombord på skeppet fungerar alla naturlagar som vanligt. Skeppets koordinatsystem har vridits i förhållande till mitt koordinatsystem men det har inte genomgått några inre förändringar. En vanlig klocka ombord på skeppet går som avståndsmätaren. När skeppet kommit innanför händelsehorisonten börjar klockan på instrumentbrädan att gå baklänges och avståndsmätaren saktar in. Skeppet kan nu inte längre kommunicera med Jorden men för besättningen är allt annat som vanligt. Man fortsätter att skriva i loggboken. Man daterar loggboken både efter instrumentbrädesklockan, avståndsmätaren och den vanliga klockan. När skeppet passerat hålets centrum har det rörelseenergi nog att fortsätta ut ur hålet. När det på nytt passerar händelsehorisonten kan det åter börja rapportera till Jorden. Vi kan då få veta något om hur det ser ut inne i hålet. __________________ 2013-02-04 Världen i sig har inga koordinater. För att få koordinater som jag kan använda måste jag avbilda världen på ett koordinatsystem. Vilken typ av koordinater jag då får beror på vilken typ av koordinatsystem jag valt och vilken typ av avbildning jag använt. Som jag ser det har jag fyra koordinataxlar varav en pekar mot min framtid. Om vi har en väg som går mellan gården och handelsboden kan jag och min kompis gå mot handelsboden medan du går mot gården. Min koordinattidsaxel pekar då mot handelsbodens framtid och din pekar mot gårdens framtid. Mitt på vägen möts vi och konstaterar att våra framtider ligger mycket nära varandra men att det finns en liten skillnad som gör att vi kommer att ha ett rumsavstånd när vi kommer fram. Jag och allt i min närmaste omgivning färdas mot nästan samma framtid. Det innebär att det vanligtvis är självklart vad som skall vara koordinattidsriktning. Men vad som är koordinattidsriktning är inte en egenskap hos världen. För ett rymdskepp som passerar mig med en hastighet som ligger nära ljushastighet kan det som för mig är rum vara koordinattid. __________________ 2013-02-06 Du har helt rätt i att R^4 , R^(3,1) och R^(2,2) alla är fyrdimensionella och alltså kan ta emot en bijektiv bild av verkligheten. Om information kunde överföras med oändlig hastighet skulle det inte spela någon roll om man separerade axlarna eller inte. Då kunde man hantera varje koordinat som oberoende av de övriga. Men om det finns en maximal hastighet blir inte tid och rum alltid oberoende av varandra. Om jag sänder en signal för att påverka en stjärna som ligger på rumsavståndet en miljon ljusår tar det två miljoner år innan jag får veta resultatet. Stjärnan är alltså avlägsen både i tid och rum. Och när man transformerar mellan system som rör sig i förhållande till varandra får rumskoordinater tidsprojektioner och tvärtom. Frågan är då hur man hanterar detta. Om man har separerat en axel som tidsaxel kan man inte direkt vrida in den i rummet för att kunna projicera rums- och tidskoordinater på varandra. Man behöver använda en icke-ortogonal transform för att projicera rum och tid på varandra. Den fråga jag en gång i tiden ställde mig var: "Kan jag inte i stället vrida det ortogonala systemet i R^4?" Det kan jag naturligtvis göra. Världen bryr sig inte om hur jag avbildar den eller hur jag hanterar dess bild. Frågan är om jag kan tolka en sådan bild på ett vettigt sätt. Jag har nu använt det här synsättet i några årtionden och inte funnit något som talar mot det. Men det betyder naturligtvis inte att det är det enda rätta, bara att det ibland är användbart. När det gäller kausaliteten så menar jag att vi ibland använder tid som en förändringsparameter alltså som ett sätt att ordna händelser i löpande följd. Som jag ser det har detta inte direkt med läge att göra. Det är därför jag ser parametertiden som något annat än koordinattiden. Kausalitet avgörs alltså av parametertid. Om det finns ett orsaksamband mellan två händelser är den med lägst parametertid orsak. När parametertiden går färdas jag längs min koordinattidsaxel. De punkter jag lämnar kallar jag dåtid, den punkt där jag befinner mig kallar jag nu och de punkter som ligger framför mig kallar jag framtid. Pelle som far förbi i ett rymdskepp gör likadant med sin koordinattidsaxel. Att det råkar vara en av mina rumsaxlar är inget som han märker något av. Om jag vill påverka en händelse på rumsavstånd måste jag skicka en påverkanssignal. Den punkt på min koordinattidsaxel där jag gör det kallar jag händelsens påverkansnu. Den punkt på min koordinattidsaxel där jag befinner mig vid den parametertid som händelsen inträffar vid kallar jag händelsens samtidsnu. Den punkt på min koordinattidsaxel där jag befinner mig där bekräftelsebilden av händelsen når mig kallar jag händelsens observationsnu. Vid händelsens påverkansnu och observationsnu är minkowskiavståndet till händelsen noll. Jag sätter v/c = sin(a) där (a) är min vridningsvinkel. Eftersom sin inte kan bli större än ett behöver jag då ingen begränsning av vridningsvinkeln. Även vridning mer än 90 grader kan ges en tolkning vilket kommer att bli aktuellt när vi någon gång i framtiden börjar färdas genom svarta hål. Lika lite som koordinatsystemet finns i verkligheten finns vridningsvinkeln i verkligheten. Den är en egenskap hos det koordinatsystem jag valt. Men skall man leta efter en känguru är det kanske där man skall leta. Men det är inte lätt att hitta genomförbara experiment som kan visa vad som gäller. För de hastigheter vi normalt hanterar är skillnaden mellan sin och tan inte mätbara. __________________ 2013-02-07 Jag vet inte hur man hanterar bilder men vi kanske återigen kan använda dbshw:s bild Den är bra även om en del av texten är irrelevant i det här fallet. (Som jag ser det borde den blå texten vara "50m/0,99c" och den svarta "kortare än 50m/0,99c") Jag sätter c lika med ett. Jag använder alltså samma enhet för tid och längd. Vi skall ju tolka bilden, inte sortomvandla. Den röda linjen genom A och C är min koordinattidsaxel och koordinattidsaxeln för ladans vänstra ände. Den röda linjen genom B och D är koordinattidsaxeln för ladans högra ände. Den blå linjen genom A och D är Pelles koordinattidsaxel. Vinkeln mellan min och Pelles koordinattidsaxlar, alltså vikeln CAB, är (a). När Pelle springer in i ladan finns jag , Pelle och ladans vänstra ände i A. Och ladans högra ände finns i B. När parametertiden går färdas jag och ladans båda ändar längs våra koordinattidsaxlar så att när Pelle kommer ut ur ladan befinner jag mig i C och ladan ligger längs den streckade linjen CD. Pelles koordinattid går genom ladan. När han färdas längs sin koordinattidsaxel kommer han alltså att färdas från ladans ena ände vid A till den andra änden vid D. Den blå linjen mellan A och D är alltså Pelles koordinattid för loppet. Vi kan kalla beloppet av denna koordinattid för T. Om Pelle har med sig ett stoppur som han håller i handen mäter stoppuret parametertiden under loppet. Pelle sätter av stoppurets parametertid som koordinattid på sin koordinattidsaxel. T är alltså parametertiden för loppet. Ladans längd, det vill säga den streckade linjen CD, är Tsin(a). Dagen före loppet har vi mätt ladans längd och enats om hur lång ladan är. Pelle tar nu Tsin(a) och dividerar med T enligt sitt stoppur och kommer till att hastigheten var Tsin(a)/T = sin(a). Projektionen av T på min koordinattidsaxel är Tcos(a). Genom att Pelle delvis sprang i min rumsriktning rörde han sig långsammare i min koordinattidsriktning. Mot detta kan man invända att Pelle tar ladans längd i mitt koordinatsystem och dividerar med tiden i sitt koordinatsystem (det vill säga med parametertiden). Då kan man hävda att han skulle i stället ta Tsin(a)/Tcos(a) = tan(a) alltså ladans längd i mitt koordinatsystem dividerat med T:s projektion på min koordinattidsaxel. Men ett problem med detta är att punkten C inte motsvarar någon verklig händelse. Om jag försöker mäta tiden med ett stoppur finns det ingenting som säger att jag skall trycka på stopp vid C. Bilden av Pelle i ladans utgångsdörr har ännu inte nått mig. När ljuset som visar att Pelle kommer ut når fram till mig kan jag trycka på stoppuret. Från den tid som stoppuret då visar kan jag dra bort gångtiden för ljus från D till min koordinattidsaxel och konstatera att jag borde ha tryckt vid C. Sträckan AC är alltså inte direkt uppmätbar utan bara något som kan beräknas enligt vissa regler. Det innebär att tan(a) inte är ett invändningsfritt sätt att definiera hastighet. Jag tror att de flesta människor som fick uppgiften att springa genom ladan med en viss hastighet skulle göra som Pelle, det vill säga mäta upp ladans längd före loppet, springa genom ladan med ett stoppur och beräkna hastigheten som den uppmätta längden dividerad med vad stoppuret visar. Det vill säga Tsin(a)/T = sin(a). Jag säger inte att det är något fel på minkowskimetriken. Bara att den ibland är otillräcklig och att det finns andra sätt att beskriva världen. __________________ 2013-02-08 Frågan är: "Vad är en synkron klocka?". På 1950-talet jobbade jag på Televerkets radiosektion. På den tiden var det aktuellt att navigera med hjälp av radiofyrar. Så småningom kom stabilare klockor, satelliter och GPS men det gav en intressant inblick i användning av synkrona klockor. Jag ställer mig vi ladans vänstra ände med en klocka. Kalle ställer sig vid ladans högra ände med en klocka. För att synkronisera våra klockor håller jag upp min så att Kalle ser den och kan ställa sin klocka. Så springer Pelle. Jag noterar klockslaget när han springer in och Kalle noterar klockslaget när han springer ut. Kalle rapporterar sitt klockslag till mig. Från Kalles klockslag drar jag mitt klockslag och får en tid som motsvarar AC. Allt verkar fungera. "Men," säger jag till Kalle "håll för säkerhets skull upp din klocka så att jag kan kontrollera att den går rätt". Kalle håller upp klockan och jag säger: "Den går för sakta. Den går fel med 2(50/c)." "Nej den går exakt lika som din." "Så här kan vi inte ha det." "Jag vet. Vi tar två atomur, synkroniserar dem vid A och flyttar ett av dem till D. Vi kan ju låta Pelle ta med uret. Han skall ju ändå från A till D." "Men det är ju vad vi gjorde första gången. Pelles stoppur är av yppersta klass. Det går lika stabilt som ett atomur." Klockor mäter parametertid. Om vi använder Einsteins definition av längd och tid blir hastighet det som vi mäter med en meterstav dividerat med det som vi mäter med en klocka alltså längd genom parametertid. __________________ 2013-02-09 Det finns många synpunkter på synkronisering av klockor. Den artikel som du hänvisar till tar upp några. Den synkroniseringsmetod du nämner innebär, som jag ser det, att du anser att klockorna går synkront när de går i varandras samtidsnu. När Kalle och jag ser lika stora fel när vi tittar på varandras klockor. Och du hävdar att hastighet är inte kvoten mellan det man mäter med en meterstav dividerat med det man mäter med en klocka utan kvoten mellan det man mäter med en meterstav och skillnaden mellan det man mäter med två klockor. Så kan man göra men jag vet inte om det kan ses som helt självklart. Innan vi i detalj diskuterar tolkning av bilden borde vi väl enas om att den är gjord på rätt sätt. Jag tror att vi är överens om att om jag har ett läge angivet som tre rumskoordinater och en tidskoordinat kan jag entydigt lägga in det i ett koordinatsystem enligt bilden. Det betyder att jag kan lägga in punkterna A , B, C och D. Och det betyder att jag kommer att färdas genom A och C, Pelle kommer att färdas genom A och D och Kalle genom B och D. Jag tror att vi är överens fram till frågan om vad som är Pelles tidsaxel. Enligt dig är det inte den blå linjen utan en axel som ligger mellan AC och AD med vinkeln (b) mot AC sådan att tan(b) = sin(a). Du menar att om jag transformerar (a) till mitt referenssystem så får jag (b). Är det så? Din vanliga invändning är att vi behöver inte alls använda den här bilden men som jag ser det är den så självklar att vi alla, medvetet eller omedvetet, använder den och då kan man inte bara förneka den. Fysik handlar om att beskriva och tolka upplevelser inklusive vardagsupplevelser. __________________ 2013-02-10 Först en synpunkt på val av referenssystem. Vinkeln (a) är vinkeln MELLAN mitt och Pelles system. Den hör lika mycket till Pelles som till mitt system. Den används för överföring mellan systemen. När jag använder (a) går jag alltså från det ena systemet till det andra. När jag tar Pelles löptid gånger sin(a) innebär användningen av (a) att jag tar resultatet till ladans längd i mitt system. Det är därför som det intuitivt känns rätt att göra så. Så tar du upp den fråga som länge har bekymrat mig också. Hur går ljuset från en händelse fram till mig? Jag vet fortfarande inte hur jag hanterar bilder men du har tydligen liksom jag konstaterat att det borde gå i 45 grader mot t-axeln. Men då blir ju gångvägen längre än rumsavståndet. Det är här jag behöver en eter. Om ljuset går vinkelrätt mot färdriktningen i en eter som följer med mig i t- riktningen blir ljusets gångväg lika med rumsavståndet. Frågan blir då hur man hanterar övergångar mellan olika referenssystem som alla har en medföljande eter. Men du kan aldrig gå mellan två referenssystem som har en hastighet i förhållande till varandra utan att passera en accelerationszon. Frågan blir då hur ljuset går genom en accelerationszon. __________________ 2013-02-14 Visst har ljus partikelegenskaper men inte när det gäller hastighet. Partiklar kan ha olika hastighet men enligt Maxwells ekvationer är ljusets hastighet i förhållande till det ljusbärande mediet bestämd av det ljusbärande mediets kapacitans och induktans. När jag färdas längs min koordinattidsaxel följer ladan, marken där jag står och luften som omger mig med mig. Det ligger då nära till hands att anta att även det ljusbärande medium som jag svävar i följer med mig. __________________ 2013-02-17 Maxwells ekvationer kan ses som en generalisering av Kirchhoffs lagar. Kirchhoffs lagar handlar om källfrihet och virvelfrihet. Maxwell generaliserade sambanden till att handla om källstyrka och virvelstyrka. Elegant - särskilt om man tänker på att radiovågor var ett okänt begrepp på Maxwells tid, men det är enkelt och rakt på sak. Om jag skickar en signal på en telefonledning går den längs ledningen med en hastighet som bestäms av ledningens kapacitans och induktans. Samma regler gäller om jag skickar en signal på en glasfibertråd eller genom en glasbit eller genom vakum. Vakum kan alltså fungera som referenssystem för signalens hastighet. Om jag spelar biljard ombord på en båt som går med konstant hastighet fungerar biljardbordet som mitt "utbredningsmedium". Alla lagar som styr bollarnas rörelse kan uttryckas med bordet som referenssystem. Om jag vet båtens fart och riktning kan jag omvandla hastigheter i förhållande till bordet till hastigheter i förhållande till omgivande vatten men det är inte dessa hastigheter jag använder när jag skall beräkna en stöt mot en boll. Det är hastigheter i förhållande till det bord som följer med mig som är användbara. Och c är en hastighet i förhållande till det medium som följer med mig. För partikelhastighet och vågutbredning kan man sätta partikelhastigheten lika med grupphastigheten för en våg. Det leder till Schrödingerekvationen som man kan se som telegrafekvationen för ett medium där kapacitans och induktans bestäms av partikelns rörelseeneergi. Det innebär att man kan se massa som en egenskap hos mediet men det är värt en egen mässa. __________________ 2013-02-19 Du har rätt i att man kan härleda ett specialfall från ett generellt samband men för att komma från ett specialfall till ett generellt samband krävs mer än bara härledning. Jag ville bara påpeka att det inte är något konstigt med Maxwells ekvationer. Med hjälp av en universell hastighet kan man omvandla tidsenheter till längdenheter eller tvärtom. Men vilken hastighet är den universella? Vi kan inte säga ljushastigheten eftersom det är uppenbart att ljushastigheten är olika i olika material. Så vi försöker säga att det är ljushastigheten i vakuum. Men därav kan vi inte dra slutsatsen att ljushastigheten i vakuum alltid är konstant. Jag menar att vi måste gå minst ett steg till och säga att det är ljushastigheten i vakuum där det inte finns någon gravitation. Du kan naturligtvis skriva Maxwells ekvationer för gravitationsfritt vakuum men då måste du anpassa dem till det medium som du använder dem i. När det gäller hastighet i 45 grader så är det som jag ser det inte fråga om en hastighet i förhållande till ett utbredningsmedium och därmed inte ett problem. Jag tror inte världen bryr sig om hur "man" härleder Schrödingerekvationen. Frågan är hur den kan tolkas. __________________ 2013-02-21 Maxwells ekvationer är utmärkta verktyg för att hantera signaler i kraftledningar, telefonledningar, glasfiberkablar, glaslinser, radiolänkar, radarsystem med mera. Jag har mycket sällan använt dem för signaler i vakuum. Frågan om universell hastighet är stor men jag skall försöka säga något om hur jag ser på den. Det tycks finnas en egenskap hos världen att ett kvanta bara kan byta plats med intilliggande kvantaposition. Jag antar att det är så. Varje gång ett kvanta byter plats med intilliggande kvantaposition förändras världen. Jag kallar detta för en enhetshändelse och den inkrementerar parametertiden. Om världen innehåller h kvanta kommer var h:te enhetshändelse att gälla ett visst kvanta. Detta kvanta kan alltså förflytta sig en kvantaposition på h parametertidsenheter. Om alla förflyttniingar sker i samma riktning förflyttar det sig då med hastigheten 1/h kvantapositioner per parametertidsenhet. Detta är den högsta möjliga hastigheten. Jag definierar då hastighet som förflyttning i ett utbredningsmedium (kvantapositionerna utgör ju ett utbredningsmedium) dividerat med den parametertid som förflyttningen tar. Men vi använder inte bara begreppet hastighet i betydelsen förflyttning per tidsenhet utan även i betydelsen avståndsändring per tidsenhet. Vid till exempel siktesberäkning måste man använda minst tre olika hastigheter. Hastighet i förhållande till målet, hastighet i förhållande till omgivande luft och hastighet i förhållande till markkontrollen. Det är enbart hastigheten i förhållande till omgivande luft som kan ses som förflyttning i utbredningsmediet (luft) dividerad med parametertiden. Som jag ser det är varje observatör en del av det medium som omsluter observatören. __________________ 2013-02-23 Jag utgår inte från fysikens beskrivning av världen. För mig är verkligheten den värld som jag upplever med mina sinnen. I fysikboken hittar jag en beskrivning, alltså en karta över världen. Om kartan inte stämmer med verkligheten gäller verkligheten. Men oftast stämmer kartan när man väl lärt sig hur den skall tolkas. Avbildningar kan göras på olika sätt. Att en avbildning är korrekt betyder inte att alla andra är fel. Olika korrekta avbildningar kan framhäva olika egenskaper hos föremålet. Det är därför ofta motiverat att använda flera avbildningar av samma föremål. Jag säger inte att det är något fel på en avbildning med raka ljusstrålar. Jag säger bara att ibland visar den inte det jag vill se och då vill jag ha en annan bild. Jag kan avbilda på vilket koordinatsystem som helst. Världen påverkas inte av mitt sätt att avbilda den. Men när jag använder bilden måste jag ta hänsyn till hur den är gjord. Jag kan naturligtvis rita en bild på rutat papper och använda bilden enligt regler som motsvarar de regler jag använde när jag ritade den. För ALLA avbildningar gäller att en egenskap hos bilden kan vara en egenskap hos förlagan eller en egenskap hos avbildningen. Att parallella linjer får V-form i en perspektivbild är inte en egenskap hos förlagan utan en egenskap hos avbildningen. Trots det är perspektivbilder användbara. Hela datatekniken bygger på insikten att man kan avbilda på binära tal. Det är en avbildning som har visat oss en rad nya möjligheter. Artikeln som du hänvisar till handlar om eventuella olinjariteter vid höga energinivåer. En intressant fråga men den har mycket lite med val av koordinatsystem att göra. __________________ 2013-02-24 Två system A och B rör sig i förhållande till varandra. En observatör i A och en observatör i B uppmäter samma ljushastighet i alla riktningar. Den slutsatsen kan man dra av MM:s försök. Det är då uppenbart att en ljusstråle kan inte gå rakt mellan observatörerna i A och B. Men om man säger att man bara kan gå mellan A och B via en icke-ortogonal transformation som vrider t-axeln i förhållande till x-axeln kan man vrida ljusstrålen så att den blir rak. Så kan man göra. Ett annat sätt är att säga att man kan inte gå mellan A och B utan att passera en accelerationszon som kröker ljusstrålar. __________________ 2013-02-24 Vem har sagt att vi pratar fysik? Gud Fader? Jag gör det inte. Jag försöker berätta lite om hur jag hanterar den värld som omger mig. Och det handlar om olika sätt i olika sammanhang. Ett exempel på en egenskap hos världen är färg. Jag hanterar färg antingen som ljusvåglängd eller som RGB-värde med tre bytes per pixel eller som recept på brytfärger. Att ett av sätten ät rätt betyder inte att de andra är fel. Jag använder alla tre sätten i olika sammanhang. När det gäller val av koordinatsystem har vi alla en vana vid att använda ett reellt fyrdimensionellt system. Det är inte så att vi enbart projicerar på ett tredimensionellt rum. Vi är mycket medvetna om en fjärde koordinat när vi väntar i kön med vår kölapp. För hundra år sedan kompletterade vi detta system med relativitetsteorins synsätt. Det gjorde att vi kunde se vissa samband tydligare men det handlade trots allt bara om en liten del av den lilla del av min värld som kallas fysik. I vår vardag använder vi, även du, vår gamla uppfattning om avstånd i tid och rum. Men du har rätt i att det är viktigt att man tar reda på hur olika synsätt fungerar och hur de övergår i varandra. Hilbert lär ha ansett att Einstein var korkad eftersom han inte nöjde sig med ekvationer utan skulle ha beskrivningar på vardagsspråk. Ett vanligt Einstein-citat är " Sen matematikerna fick hand om relativitetsteorin förstår jag den inte själv.". Även om det var skämtsamt ligger det en insikt i det. Ett matematiskt uttryck kan vara ett effektivt sätt att säga något men om man inte förstår innebörden är det värdelöst. __________________ 2013-02-26 Det ligger en del i det du säger men det är inte hela sanningen. Latin och matematik är ibland effektiva språk men en dumhet förblir en dumhet vilket språk man än formulerar den på. Den insikt som gör att vi ibland kan se att kejsaren är naken måste bygga på sunt bondförnuft. Hur mycket prästen än säger "Hoc est corpus" måste vi se att han håller en brödbit i handen. Och hur mycket man än påstår att en krökt ljusstråle är rak i ett krökt rum måste vi se att den är krökt i förhållande till rummet. Jag skall försöka att mycket kortfattat antyda hur jag ser på Lorentztransformen. När jag ser en stjärna är det ljus från stjärnan som når mig. Detta är den enda information om stjärnan som når mig. Jag kan inte nå den på något annat sätt för att kolla hur ljuset från den har gått för att komma fram till mig. Jag kan då anta att ljusstrålar är raka. I mitt närområde kan jag jämföra bilder av föremål med andra sätt att nå dem och även om jag finner många exempel på krökta ljusstrålar kan jag konstatera att ljusstrålar ofta är raka. Jag kan då använda raka ljusstrålar som ett axiom och bygga en modell av världen med detta. Ljus utbreder sig parallellt med mina rumsaxlar, till exempel x-axeln. Antag att jag befinner mig i system A och ser på system B som rör sig i förhållande till A. Om jag vrider koordinatsystemet i B så att B:s t-axel bildar en vinkel med min t-axel kommer även B:s x-axel att bilda en vinkel med min x- axel. Raka ljusstrålar som utbreder sig i system B, alltså parallellt med B:s x-axel, kan då inte vara parallella med min x-axel. Hur skall man hantera detta? Som jag ser det finns det åtminstone två sätt. Antingen använder man en icke-ortogonal transform (Lorentztransformen) som inte bevarar rät vinkel mellan t-axeln och x-axeln eller också låter man ljusstrålarna krökas så att de når mig parallellt med min x-axel. Båda metoderna ger resultatet att ljusstrålar i B är parallella med B:s x-axel och i A parallella med A:s x-axel. Vilket sätt man använder är en fråga om hur man hanterar bilden. Förlagan påverkas inte av vilken metod man använder. Om man nu använder metoden att arbeta med krökta ljusstrålar kan man naturligtvis "bevisa" att det blir "fel" eftersom ljusstrålar blir krokiga. Men om man väljer en viss modell måste man utvärdera den inom sig. Man får bara jämföra modelloberoende resultat. Jag antar att din invändning är att vi bara behöver ett sätt att se på världen men jag tror att olika sätt kan visa oss olika möjligheter. Det kan jag ju inte veta men jag tror att chansen är tillräcklig för att det skall vara mödan värt. Det här är ingen ny teori. Jag ser ju bara på min värld på det sätt som vi alltid har gjort. __________________ 2013-02-28 Om man släpper kravet att ljusstrålar skall vara raka kan en ljusstråle gå mellan Pelles och min koordinattidsaxel via en cirkelbåge. En cirkel med centrum i origo är vinkelrät mot alla koordinattidsaxlar som går genom origo. Om en foton går från (0,x) till (t=x,0) via en cirkelbåge blir mitt rumsavstånd till fotonen roten ur (x^2 - t^2). Om man släpper förbudet mot att tala om en eter kan man tillämpa hela strömningsläran på eterflödet och bland annat se gravitation som eterflödets divergens. Men det handlar inte om någon ny matematiskt formulerad teori. Bara om att se innebörden i välkända samband. Jag försöker påpeka att jag bara berättar hur jag använder den världsbild jag tror att vi alla känner igen. Att vi ibland använder tid som förändringsparameter och ibland som koordinat och att jag försöker påpeka att vi borde skilja mellan begreppen parametertid och koordinattid är inte heller någon ny teori, bara ett sätt att undvika en del missförstånd. __________________ 2013-03-05 Jag skall försöka beskriva hur koordinattid och rum fungerar. När parametertiden går färdas jag med ljushastighet åt något håll i en fyrdimensionell rymd. Jag lägger in ett fyraxligt, rätlinjigt, ortogonalt koordinatsystem och vrider det så att en av axlarna pekar i min färdriktning. Den axeln kallar jag koordinattidsaxel eller t-axel. De övriga tre axlarna kallar jag rumsaxlar eller x- , y-, z-axel. Jag kan alltså per definition aldrig lämna min koordinattidsaxel bara färdas framåt längs den. Via ljus som når mig kan jag se föremål på rumsavstånd. Om de färdas med samma hastighet som jag gör blir deras rumskoordinater oförändrade och jag upplever att jag ligger stilla i rummet. Jag kan nå en punkt som befinner sig på rumsavstånd genom att jag kan vrida min koordinattidsaxel så att den pekar in i det som före vridningen var mitt rum. På det sättet kan jag alltså få min koordinattidsaxel att gå genom punkten så att jag når den när jag färdas längs axeln. För mig är koordinattiden speciell eftersom det är min färdriktning men för världen är det ingen skillnad mellan rum och koordinattid. Om jag kunde vrida min koordinattidsaxel 90 grader skulle jag kunna vrida den till min gamla x-axel som då skulle bli min nya koordinattidsaxel. Om jag kunde skicka ett rymdskepp längs x-axeln skulle jag kunna beordra dem att uppnå ljushastighet så att deras koordinattidsaxel blev min x-axel och be dem att berätta hur min koordinattidsaxel ser ut sedd från sidan som en rumsaxel. Men dels förlorar jag möjligheten att kommunicera med skeppet när det når ljushastighet dels kommer min koordinattidsaxel att ligga långt bort i deras dåtid. Funderar man lite på detta blir det enkelt och självklart. Jag ser, som sagt, min hastighetsmätare som om den visar nanosinus och när jag tar ett metersteg på en sekund känner jag hur accelerationen vrider min koordinattidsaxel så att jag färdas en meter in i mitt gamla rum medan jag färdas 300 000 km i koordinattidsled. __________________ 2013-03-07 Som fristående definitioner har jag svårt att få ut något av dem. Men vi är tydligen överens om att man kan dela upp världen i smådelar. Även om man skulle kunna fortsätta uppdelningen i oändlighet kan man ju då stanna vid någon nivå som man anser tillräcklig. Kanske redan på Planck-nivå men jag tror att man bör utgå från Hubble-konstanten. En koordinat har ingenting med kausalitet att göra. Att Uppsala ligger norr om Stockholm säger ingenting om vad som är orsak och vad som är verkan. Det är därför som jag försöker påpeka att tid är en sammanfattning av två olika begrepp. Dels en förändringsparameter (parametertid) dels en koordinat (koordinattiden). Parametertiden ordnar händelser i en följd på sådant sätt att en händelse inte kan vara orsak till föregående händelser. Koordinattiden anger läge i en fyrdimensionell värld. När parametertiden går ökar min koordinattid på samma sätt som avståndet från avgångsstationen ökar när jag åker tåg men det betyder inte att skillnaden mellan begreppen försvinner. __________________ 2013-03-09 Ett kort försök att sammanfatta grunden för mitt sätt att se på min värld. Min värld är en värld som är tillräckligt stor och uppdelad i tillräcligt små kvanta. Den består av h kvanta inordnade i H kvantapositioner. h och H är ändliga tal. H är grupperat i fyra dimensioner. Ett kvanta kan bara ändra läge genom att byta plats med intilliggande tom kvantaposition. När detta inträffar inträffar den minsta möjliga förändringen av min värld. Jag kallar detta för en enhetshändelse. Varje gång (every time) en enhetshändelse inträffar inkrementeras en storhet som jag kallar absolut tid. Absolut tid tilldelar alltså varje enhetshändelse ett unikt nummer. Just nu anger absolut tid antalet enhetshändelser sedan tidens början (sedan gränsen för min värld). En händelse kan inte vara orsak till händelser med lägre nummer, alltså lägre absolut tid. Skillnaden mellan absolut tid för handelse A och händelse B kallar jag parametertiden mellan A och B. Om jag betraktar ett visst kvanta gäller att det kommer att ändra läge var h:te gång en enhetshändelse inträffar. Om kvantat enbart omges av tomma kvantapositioner kommer det varje gång att förflytta sig i samma riktning. Det färdas alltså med hastigheten 1/h kvantapositioner per enhetshändelse. Färdriktningen kallar jag kvantats koordinattidsriktning och förflyttningen kallar jag kvantats koordinattid. Observera att min värld är fyrdimensionell. Jag kan alltså lägga in fyra vinkelräta koordinataxlar x-, y-, z- och t-axeln. Lägger jag t-axeln i kvantats koordinattidsriktning kommer det att ligga stilla i x-, y-, och z-led. Att parametertiden går innebär att händelser, som kan uppdelas i enhetshändelser, inträffar i min värld. När mitt kvanta ändrar läge, alltså när koordinattiden för mitt kvanta ändras, vet jag att det inträffat h enhetshändelser i min värld. Jag kan alltså använda mitt kvantas koordinattid som mått på parametertiden. Om jag anger parametertiden i en enhet som är h enhetshändelser går mitt kvanta en kvantaposition per parametertidsenhet så att beloppet av kvantats koordinattidsändring och ändringen av parametertid blir lika. Detta har medfört en del problem när det gäller att se skillnaden mellan begreppen men samma siffervärde betyder naturligtvis inte att begreppen är identiska. Parametertid är en förändringsparameter som bland annat anger kausalitet. Koordinattid är en koordinat som anger läge i en fyrdimensionell värld. __________________ 2013-03-11 Som jag ser det är det uppenbart att vi ibland använder "tid" som en förändringsparameter ibland som en koordinat. Ett problem med ett sådant samlingsbegrepp är att om jag transformerar tidskoordinaten transformerar jag även förändringsparametern. Tidskoordinaten blir då inte en koordinat på samma sätt som rumskoordinaterna utan en storhet som måste särbehandlas. Hur skall man kunna se tid som ett speciellt begrepp samtidigt som tidskoordinaten kan ha rumsprojektioner? Minkowski föreslog en elegant lösning: Använd imaginär tid. Den är speciell men blir reell när man kvadrerar den. Kvadraten kan alltså hanteras som andra koordinatkvadrater. Ett annat sätt är att se parametertid och koordinattid som två olika begrepp. Att se parametertid och koordinattid som olika begrepp kräver inte några nya matematiska hjälpmedel. Det handlar bara om att hålla isär vad som är förändringsparameter och vad som är koordinat. Och naturligtvis kan man fortfarande transformera dem som ett sammanfattande begrepp men det viktiga är att man inte behöver göra det. Man kan transformera koordinattid som en koordinat och parametertid som en parameter. Den "matematik" som behövs är bara att man använder olika beteckningar för koordinattid och parametertid. Jag brukar använda t för koordinattid och den grekiska bokstaven tao för parametertid. __________________ 2013-03-14 Vi har alla gjort oss någon bild av den värld vi lever i. Jag tror att det kunde vara intressant att utbyta lite erfarenheter av att använda dessa bilder. Därför berättar jag lite om min bild. Den som så vill kan ju ibland tänka tanken: "Är detta en förändringsparameter eller en koordinat?". Kanske kan någon se någon ny möjlighet. Bra eller dåligt? Tja det kan man ju inte säga i förväg. Jag håller med dig om att man bör ta reda på hur den gängse världsbilden ser ut, om inte annat så för att kunna ifrågasätta den. Och det kan också vara bra att känna till en del matematik. En vacker dag kanske man behöver Christoffel¨s symboler eller Laplacetransformen och då kan det vara bra att veta att de finns genomtänkta och färdiga att använda. Naturligtvis kan man, som med Lorentztransformen, vrida x-axeln mot t-axeln så att de möts vid 45 grader bara man vet vad man gör och vet vad man skall ha resultatet till. Jag försöker bara påpeka att det är inte det enda möjliga synsättet. __________________