Als er een heleboel touwen aan me vast zitten waar vanaf alle kanten even hard wordt getrokken, ga ik nergens heen. Er wordt echter nog steeds aan mij getrokken.
Laten we dat dan eens wat nader gaan bekijken:
We boren (afgezien van wat ongemakken als magma en zo, en tevens uitgaand van een homogene Aarde) een gat in de Aarde, van zeg eens 3000 km diep. Op de bodem van dat gat heerst een bepaalde gravitatie. Het shell theorema stelt dat de zwaartekracht daar gelijk is aan die van een Aarde met een 3000 km kleiner straal. Met andere woorden; de hele schil Aarde van 3000 km dik kan weggedacht worden, want die heeft totaal geen invloed meer. Dat is een van de conclusies van Newton in zijn beroemde 'Principia', een van de belangrijkste wetenschappelijke werken ooit.
- shell 616 keer bekeken
We kunnen het gat nog dieper boren, meer schillen weghalen, een nog kleinere Aarde overhouden enzovoort totdat we op het laatste atoom in de kern van de Aarde staan. De resterende massa is nu nul en dus is de gravitatie daar nul groot, en er wordt dus zeker niet aan alle kanten even hard getrokken. In het centrum van iedere homogene bolvormige massa is het gravitatieveld nul sterk.
Je kan het ook op een andere manier benaderen en van jouw standpunt uitgaan:
Stel dat Newton zich vergiste en er wel degelijk aan je getrokken wordt door de omringende massa van het heelal. Hoe dichterbij die massa zich bevindt, hoe harder er in alle richtingen naar buiten getrokken zou worden.
Hoe kleiner het heelal bij gelijkblijvende massa zou zijn, hoe groter die uitwaartse trekkracht dan in alle richtingen is. 4 miljard jaar geleden zou een hypothetische waarnemer op Aarde de Maan dan verder weg moeten hebben zien staan, weggetrokken door het sterkere omringend gravitatieveld. En dat is vreemd, heel vreemd. In een kleiner, compacter heelal staan de kleine schaal structuren juist verder uit elkaar?
moet het heelal als limiet als een heelal zonder massa gaan gedragen
Natuurlijk wordt de gravitatieput almaar ondieper naarmate er meer massa achter de event horizon verdwijnt, jouw analogie met de stenen op een rubberen vel is daar een vrij goede illustratie van. Maar hoe gering de kromming ook is, zolang die er is, is er een dieptepunt. En die bodem waarin een willekeurige waarnemer zich altijd bevindt is altijd vlak. Net zo vlak als een heelal zonder massa, dus ook zonder gravitatie (jouw limiet van het vlakke rubberen vel).
Als je stelt dat het heelal uitzet, moet er voor het heelal als geheel een tijdsverloop bestaan, anders wordt de conclusie van dat uitzetten onzinnig.
Dat wordt ook niet bestreden. Wat bestreden wordt is dat wij in staat zouden zijn een variatie van dat verloop te meten. Dat is fysisch onmogelijk want de klok waarmee je dat meet varieert haar tempo in dezelfde mate mee. Een absolute tijd waarmee, en een positie waarvanuit je dit soort variaties zou kunnen meten bestaan niet. Vandaar de term 'godenperspectief'.
Als de uitzetting van het heelal aan de baan van de aarde trekt, moet die iets groter worden
Hier zit wel wat in. De geleerden zijn het nog niet helemaal met elkaar eens of en hoe de expansie van het heelal de gebonden structuren (bijvoorbeeld de lengte van een meetlat, of de straal van de Aardbaan) beïnvloedt.
Daarover is op dit forum een uitgebreide discussie geweest (
klik). Enerzijds wordt er beweerd dat heel grote gravitatie gebonden structuren een (bijna onmeetbaar) beetje mee uitzetten met de expansie en dan in evenwicht komen, anderzijds dat er geen sprake is van wijzigen van afmetingen van gebonden structuren.
Hoe dan ook is het effect in beide situaties ongelofelijk klein, en het zou in ieder geval niet gelden voor 'vaste' voorwerpen als de Aarde of meetlatten. Heel lastige materie,
hier een aardig artikeltje daarover.