3. Interpretacja OTW (akceptowana dziś) na cenzurowanym.

Ale to dopiero skromny początek.

Uwagi o charakterze ogólniejszym, czyli filozofować czas (...) zacząć – kontrowersje (beczka prochu – nie prochów). Znów o upływie czasu (i nie tylko o tym)

     Ad rem. Zacznijmy od wzoru na prędkość ucieczki:

Z tą prędkością (początkową) należy wyrzucić ciało „do góry”, by nie mogło już spaść z powrotem. [Dla uproszczenia pomijam tu, jak wszyscy zresztą to, że to ciało należy najpierw przyśpieszyć – nie tak od zaraz, ale to kwestia podrzędna, tutaj nie istotna.] Formalnie związane to jest z (ujemną) pracą przeniesienia do nieskończoności, wykonaną przez siłę grawitacyjną, hamującą ruch ciała oddalającego się od źródła pola. Patrząc na ten wzór zauważamy, że prędkość ucieczki jest tym większa, im wieksza jest masa źródła M i mniejsza jest początkowa odległość od centrum źródła pola r, punktu, z którego ciało ma być wyrzucane. Istnieje zatem graniczna, początkowa odległość  (dla pewności, by nie zagłębiać się w materię substancjalną) od punktowego źródła o określonej masie, taka, że prędkość ucieczki równa jest prędkości światła. Odległości zerowej odpowiadałaby oczywiście nierealna prędkość nieskończona (oczywiście pod warunkiem, że cała zawartość materialna źródła mieści się w tym punkcie, co także nie jest realne). Tę graniczną odległość nazwaliśmy już promieniem grawitacyjnym (Schwartzschilda), a sferę o tym promieniu nazwano sugestywnie horyzontem zdarzeń. Ja, w swych wynurzeniach, nazwy tej stosować nie będę. Już można się domyślić, dlaczego (nie dlatego, że to, co mnie opadło – cały ten złożony system, jest zdarzeniem horyzontalnym...). Dalej, kontynuując, ponownie przemyślimy problem tempa upływu czasu (w kontekście grawitacyjnym). Ze wzoru powyższego otrzymujemy: 

Wzorem tym posługiwaliśmy się wielokrotnie. Przedstawia on sytuację graniczną, nawet dla fotonu, który także nie mógłby uciec pomimo, że ma prędkość wystarczającą. Chodzi o to, że fala elektromagnetyczna w polu grawitacyjnym ulega wydłużeniu. Istnieje więc efekt grawitacyjnego przesunięcia ku czerwieni. Przewiduje to już ogólna teoria względności (a nie klasyczna teoria newtonowska). [Jak się jednak przekonamy, przewiduje to też teoria newtonowska zmodyfikowana, na której bazujemy już od samego początku naszych rozważań.] Zatem, „nawet foton promieniowania gamma, wysłany ze źródła znajdującego się na powierzchni horyzontu „zdarzeń” (lub poniżej), nie byłby w stanie wydostać się, gdyż długość jego fali dążyłaby do nieskończoności.” Na ogół rzecz tę tłumaczy się zakrzywieniem przestrzeni na tyle silnym, że fotony biegną po krzywej zamkniętej, nie mogąc wydostać się poza horyzont „zdarzeń”. Dla oczu obserwatora (wysługującego się fotonami) z zewnątrz, sam obiekt po prostu nie byłby widoczny. Choć tutaj wzór ten wynika bezpośrednio z klasycznego wzoru (1), uwzględnienie wpływu grawitacji na rejestrowaną długość fali elektromagnetycznej związane było jednak z zastosowaniem metod ogólnej teorii względności. Interpretacja tego wzoru, dzięki ogólnej teorii względności jest więc dużo głębsza. Karl Schwarzschild wyprowadził go opierając się właśnie na niej. I to między innymi jest jego zasługą. Było to też swoistym testowaniem OTW w konfrontacji z teorią newtonowską, z powodzeniem. Mimo wszystko tu siły, a tam zakrzywienie przestrzeni. [Można jednak w związku z tym także zauważyć, że sama identyczność wzoru w dwóch ujęciach, wskazuje na to, że także podejście newtonowskie, szczególnie po zmodyfikowaniu (w taki, czy inny sposób), jest (ilościowo) prawidłowe. To by mogło oznaczać, że OTW jest mimo wszystko tylko procedurą matematyczną, metodą i nie stanowi o istocie ontologicznej bytu grawitacyjnego, wbrew powszechnie dziś przyjętej interpretacji (zakrzywienie przestrzeni) – tak można by pomyśleć. To w skojarzeniu wygląda podobnie, jak w mechanice kwantowej, równoważość fizyczna Heisenbergowskiej mechaniki macierzowej z falową bazującą na równaniu Schrödingera.] Herezja? Chyba już przywykliście.

    Schwarzschild nazwany nawet został ojcem czarnych dziur. Jak przystało na prototyp, ta czarna dziura jest statyczna, powiedziałbym: surowiec. To wdzięczny temat dla młodych, radych z licznych możliwości pokombinowania z równaniami. I tak powstały różne odmiany czarnych dziur: rotujące, naładowane; potem Hawking zaczął je odparowywać. Nawet do dziś to wdzięczny temat badawczy, na którym młodzi ćwiczyć mogą swe umiejętności warsztatowe, a przy okazji awansować w hierarchii akademickiej. Wszystko (powiedzmy, że prawie) zaczęło sprowadzać się do warsztatu. Oto dzisiejsza nauka. Tymczasem Hawking jakby się z tego procederu wycofywał (nie zdążył do końca)... To dobrze świadczy o jego naukowej uczciwości.

Jak zobaczymy później, horyzont grawitacyjny zefiniować też można jako miejsce geometryczne punktów o jednakowym potencjale, równym: (– c²/2). W eseju poświęconym grawitacji dualnej określiłem horyzont grawitacyjny jeszcze inaczej. Ale wszystkie określenia są ze sobą spójne.

     A wracając do światła nie mogącego się wydostać, interesujące, że mowa tu o promieniowaniu elektromagnetycznym niemającym, zgodnie z tym, co wiemy, wiele wspólnego z grawitacją – chyba, że zechcemy zunifikować. Einstein szukał tego powiązania, ale nie udało mu się. Przypuszczam, że wiem dlaczego. Myślę, że dla Was czytenicy, też będzie to jasne. Tak, już Einstein... także Kaluza – odkrył ciekawą rzecz*...  

Mechanika kwantowa bazuje właściwie na oddziaływaniu elektromagnetycznym, choć poszerzyła dziedzinę swych badań o oddziaływanie silne. Grawitacji nie postrzega, a tu bum, właśnie grawitacja wywiera działanie na promieniowanie elektromagnetyczne. Einstein to przewidział, gdyż już wtedy posłuszny intuicji sądził, że bazą dla oddziaływania elektromagnetycznego jest grawitacja. Mimo wszystko dylemat: „pole elektryczne nie działa na światło, a grawitacyjne działa” (Dlaczego?), pozostał aktualny, a nawis znaku zapytania sporych rozmiarów nie dawał spokoju wielu zainteresowanym. Dylemat, więc trzeba z niego wyjść. Na szczęście rzecz załatwia zastąpienie sił (i energii potencjalnej) przez zakrzywienie przestrzeni powodujące odchylenie biegu światła. Bardzo sprytne wyjście, choć okupione koniecznością wzniesienia się na wyższy stopień matematycznej finezji. W gruncie rzeczy zaczęło się właśnie od tego dylematu. Dziś dla wszystkich, nawet dla zaciekawionych amatorów, zakrzywienie przestrzeni jest już ontologiczną oczywistością. Czy słusznie? Na razie jak najbardziej. Ale przed nauką stoi jeszcze niejedno wyzwanie. Fenomenologia i zwalanie wszystkiego na przestrzeń, to jednak nie wszystko.

    Ale nie traćmy wątku. Na oczekiwaną przez Einsteina unifikację grawitacji z elektromagnetyzmem jednak trochę za wcześnie, więc chodzi o coś innego. Na razie, w duchu OTW, w skrócie i w daleko posuniętym uproszczeniu, przedstawić to można schematycznie następująco: fala elektromagnetyczna → energia → masa → grawitacja. Ale to schemat blokowy, a nie istota rzeczy.  

     Później zobaczymy, że także zastosowanie podejścia (nazwijmy to) quasi-newtonowskiego przewiduje wydłużanie się fali, w dodatku bez grawitacyjnej dylatacji czasu.  

     By zamknąć sprawę należałoby dodać, że gotowa czarna dziura nie może promieniować (zostawmy w spokoju pana Hawkinga) także z tego powodu, że cała jej materia zapadać się ma ku osobliwości, czyniąc obszar pod horyzontem pustką. Czy pomimo, że czas tam, dla obserwatora zzewnętrz rozciąga się do nieskończoności? „Wszystko na to wskazuje”. Ile czasu potrzeba było na to, by pojawiła się pustka od chwili, gdy sam obiekt stał się właśnie czarną dziurą?...

*) Teoria Kaluzy-Klajna. Kaluza rozważał równania Einsteina w czasoprzestrzeni pięciowymiarowej (a nie cztero-) i otrzymał równania Maxwella pola elektromagnetycznego. To by mogło potwierdzać (już moje wcześniejsze konkluzje), że bazą dla elektromagnetyzmu jest grawitacja.