Inconsistenties in de gravitatiewet / relativiteitstheorie?

[Kliche]

Even een heel controversieel topic. Bij onze periodieke cursus (basis)natuurkunde blijven een paar dingen aan mij knagen.

Er is voor zover ik weet niet vastgelegd wat een natuurwet exact moet inhouden, maar gezien het universele karakter hiervan moet deze vanzelfsprekend aan het volgende voldoen:

Bij een universele natuurwet dient dat wat erin wordt beschreven onderbouwd te worden, door aan te tonen, of waar te nemen, dat wat in de wet beschreven wordt daadwerkelijk altijd plaatsvindt onder de juiste omstandigheden.

Als jullie het hierover eens zijn, het volgende:

Newton stelt dat gravitatie een grootheid is die direct gerelateerd is aan massa van een object en de onderlinge afstand tussen twee objecten. Hoe kan deze stelling een universeel gegeven en fundamentele natuurwet zijn, terwijl de uitwerking van Newton zich beperkt tot slechts dit zonnestelsel? Nergens zie ik bijvoorbeeld het verschil in kosmische snelheid van zonne- en sterrenstelsels onderling terug, terwijl dit een grote variabele is. En waarom wordt geacht dat deze voorstelling van gravitatie universeel is, terwijl grote inconsistenties optreden bij het toepassen hiervan buiten ons zonnestelsel?

Een probleem dat zich al meteen presenteert is het meten van de gravitatieconstante G:

- The Newtonian gravitational constant: recent measurements and related studies

http://iopscience.io...4-4885/60/2/001

Verdere onregelmatigheden op basis van G treden op wanneer men de huidige gravitatiewet (of relativiteitstheorie) gaat toepassen op hemellichamen buiten ons zonnestelsel. Deze ‘tekortkomingen’ van de huidige voorstelling van gravitatie zijn tegenwoordig zichtbaar door het onvermogen om een verklaring te vinden voor hoe bepaalde hemellichamen en sterrenstelsels ver weg zich voortbewegen in hun baan, het zogenaamde melkwegstelseldraaiingsprobleem. Omdat waarnemingen van bepaalde banen van verre hemellichamen en sterrenstelsels niet overeenkomen met de gravitatiewet van Newton en de daaruit/daarop ontwikkelde relativiteitstheorie, wordt dit gebrek aan meetbare massa die de 'afwijkende' banen van verre hemellichamen veroorzaakt opgevuld met donkere materie (?).

In feite is er op basis van de huidige theorie dus een meetfout, die minimaal gelijk is aan de hoeveelheid donkere materie waarvoor moet worden gecompenseerd. Geschat wordt dat donkere materie 84,5% van de heelalmassa bevat, om de anders onverklaarbare gravitatiekrachten op basis van massa een bestaansrecht te geven. Wanneer donkere materie niet bestaat, bedraagt de meetfout op basis van de gravitatiewet / relativiteitstheorie dan 84,5%?

Donkere materie is puur hypothetisch, niet zichtbaar, niet meetbaar, niemand weet wat het is. Recent onderzoek naar donkere materie, waarbij alle modellen wezen op de aanwezigheid ervan, resulteerde in het niet kunnen vinden ervan:

- Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk

A lack of dark matter in the solar neighborhood

http://www.eso.org/p...217/eso1217.pdf

De eerste veronderstelling van mij is dat wanneer een universele natuurwet die niet universeel getoetst is, dat bij eventueel later optredende inconsistenties bij universele toetsing, dit zou moeten leiden tot een (fundamentele) herziening van deze wet. Dit is echter niet het geval bij de gravitatiewet en afgeleiden hiervan, integendeel, er wordt vastgehouden aan een oude definitie gebaseerd op veronderstellingen die niet universeel getoetst kunnen worden zonder het erbij ‘verzinnen’ van niet aantoonbare krachten en deeltjes. Dit ondermijnt in feite het universele en wetenschappelijke karakter van de wet.

In beginsel moet worden vastgesteld wat gravitatie in werkelijkheid inhoudt, en waar, wanneer en waarom deze ontstaat. Voorstaand is per definitie vereist om processen binnen het heelal op een zinnige manier te verklaren. Dit is in feite nagelaten door de ontwerper van de gravitatiewet, alsmede door het merendeel van de wetenschappelijke wereld die hiervan gebruik maakt. Het is derhalve nooit goed onderzocht, waardoor een gedegen omschrijving hiervan ontbreekt.

Als ik als niet-natuurkundige naar de gravitatiewet kijk is deze wat mij betreft gefalsificeerd als universele natuurwet, gezien de bewijslast omgedraaid wordt. Ik zou moeten bewijzen dat de gravitatiewet incorrect is, waarbij ik onmogelijk kan bewijzen dat een onzichtbaar theoretisch deeltje als donkere materie niet bestaat. Aan de andere kant is er totaal geen bewijslast binnen de wetenschap betreffende donkere materie, “omdat die er wel moet zijn”.

Is er iemand die mij kan helpen dit te begrijpen?

[Jan van de Velde]

Opmerking moderator

Dit onderwerp past beter in het vakforum en is daarom verplaatst

[Michel Uphoff]

Lees als achtergrondinformatie ook eens deze lange nieuwsberichtendraad.

Newtoniaanse mechanica werkt prima, maar met beperkingen. Dat is al sedert de Algemene Relativiteitstheorie bekend. Het is zeker niet zo dat de wetten van Newton zich beperken tot ons zonnestelsel. Overal waar relativistische effecten verwaarloosbaar zijn is Newton toepasbaar, dus ook heel ver weg bij exoplaneten en dergelijke. Maar daar waar relativistische effecten merkbaar van invloed zijn op de Newtoniaanse uitkomsten, zal er rekening mee gehouden moeten worden. Dat gebeurt alleen als we het allergrootste, allerzwaarste of allersnelste beschouwen. In deze zin kan je de relativiteit zien als een aanvulling op de wetten van Newton.

Met de gravitatieconstante is niet zozeer iets mis zoals jij stelt, maar ze is alleen heel moeizaam zeer precies te bepalen, dat is een praktisch en geen theoretisch probleem.

De anomalie in de rotatie van melkwegstelsels (ze roteren te snel in relatie tot de massa van hun zichtbare materie) is inderdaad een probleem. De meest waarschijnlijke oorzaak is donkere (dat betekent niets anders dan niet zichtbare) materie. Er zijn wel alternatieve hypotheses (onder andere MOND), maar daar is weinig steun voor.

Er worden niet zomaar deeltjes 'verzonnen', dat zou door de wetenschappelijke wereld direct afgeschoten worden. Er wordt een hypothese opgesteld, en die wordt uit en te na getoetst. Er zijn meer ideeën voor de waargenomen anomalie, maar donkere materie heeft - ook om andere redenen dan de anomalie - vooralsnog de beste papieren.

Dat de gravitatie niet goed onderzocht is, is onzin. Er wordt door hordes wetenschappers aan gewerkt. Maar gravitatie blijkt en blijft voorlopig wel de lastigste van de fundamentele krachten. Er zijn ook wetenschappers die menen dat het mogelijk geen fundamentele kracht, maar een emergent verschijnsel is zoals Erik Verlinde, klik.

Maar het is duidelijk dat gravitatie, donkere materie en zeker ook donkere energie nog jarenlang een bron van discussie, onderzoek en vraagtekens zal blijven. Genoemde berichtendraad gaat daar zoals gezegd verder op in.

[Math-E-Mad-X]

Er is helemaal niemand die keihard vasthoudt aan de Algemene Relativiteitstheorie. Sterker nog: vrijwel alle theoretische natuurkundigen zijn het er over eens dat deze theorie waarschijnlijk ooit op de schop zal moeten.

De reden dat we vooralsnog vasthouden aan de ART is simpelweg omdat we nog geen betere hebben. In elk geval voor praktische doeleinden (klokken in GPS-satelieten, de berekening van het perihelium van Mercurius) geeft de ART prima antwoorden die nauwkeurig genoeg zijn. Als jij een theorie hebt die dat beter kan berekenen dan kun je de Nobelprijs ophalen.

En er zijn, as we speak, talloze wetenschappers bezig om een betere theorie te verzinnen.

[Marko]

Even een heel controversieel topic. Bij onze periodieke cursus (basis)natuurkunde blijven een paar dingen aan mij knagen.

Er is voor zover ik weet niet vastgelegd wat een natuurwet exact moet inhouden, maar gezien het universele karakter hiervan moet deze vanzelfsprekend aan het volgende voldoen:

Bij een universele natuurwet dient dat wat erin wordt beschreven onderbouwd te worden, door aan te tonen, of waar te nemen, dat wat in de wet beschreven wordt daadwerkelijk altijd plaatsvindt onder de juiste omstandigheden.

Als jullie het hierover eens zijn, het volgende:

Newton stelt dat gravitatie een grootheid is die direct gerelateerd is aan massa van een object en de onderlinge afstand tussen twee objecten. Hoe kan deze stelling een universeel gegeven en fundamentele natuurwet zijn, terwijl de uitwerking van Newton zich beperkt tot slechts dit zonnestelsel? Nergens zie ik bijvoorbeeld het verschil in kosmische snelheid van zonne- en sterrenstelsels onderling terug, terwijl dit een grote variabele is. En waarom wordt geacht dat deze voorstelling van gravitatie universeel is, terwijl grote inconsistenties optreden bij het toepassen hiervan buiten ons zonnestelsel?

Even een puntje op de i. Natuurwetten zijn universeel omdat de formulering ervan niet afhangt van tijd en locatie. Als we vinden dat de beschrijving binnen het zonnestelsel klopt, dan hebben we in eerste instantie geen reden om aan te nemen dat je voor andere zonnestelsels ineens een heel andere beschrijving zou moeten gebruiken.

Binnen dat universele karakter geldt echter, voor iedere natuurwet, dat het een benadering geeft van de werkelijkheid, een formulering die geldig is binnen bepaalde randvoorwaardes en onder bepaalde aannames. Dat geldt voor de gravitatiewet van Newton net zo hard als voor de wet van Ohm en de algemene relativiteitstheorie.

Omdat waarnemingen van bepaalde banen van verre hemellichamen en sterrenstelsels niet overeenkomen met de gravitatiewet van Newton en de daaruit/daarop ontwikkelde relativiteitstheorie, wordt dit gebrek aan meetbare massa die de 'afwijkende' banen van verre hemellichamen veroorzaakt opgevuld met donkere materie (?).

Dat is een verkeerde voorstelling van zaken. Ten eerste de relativiteitstheorie alszijnde doorontwikkeling van de gravitatiewet van Newton, want het gaat toch echt om 2 verschillende benaderingen van materie, gravitatie, ruimte en tijd. Ten tweede, en dat is belangrijker, de suggestie dat men een schijnbaar gebrek aan meetbare massa "opvult".

Donkere materie is puur hypothetisch, niet zichtbaar, niet meetbaar, niemand weet wat het is.

Het is vooral niet zichtbaar, maar dat is dan weer geen reden om te stellen dat het er niet kan zijn. Niet zichtbaar betekent dat het geen elektromagnetische interactie vertoont, maar dat wil niet zeggen dat het dan ook meteen geen massa kan hebben. Sterker nog, ik zou het willen omdraaien: als je verwerpt dat donkere materie bestaat stel je in feite dat alle materie per definitie ook elektromagnetische interactie moet vertonen. Ik vraag me dan af waar een dergelijk uitgangspunt op is gestoeld.

De eerste veronderstelling van mij is dat wanneer een universele natuurwet die niet universeel getoetst is, dat bij eventueel later optredende inconsistenties bij universele toetsing, dit zou moeten leiden tot een (fundamentele) herziening van deze wet.

Welnee, het betekent enkel dat men wat criteria in kaart heeft gebracht, randvoorwaarden waarbinnen de wet niet geldig is; en ook, dat men wellicht aanwijzingen heeft hoe een uitgebreidere beschrijving eruit zou kunnen zien. Maar een herziening is nergens voor nodig. Met de wetten van Newton kun je nog steeds prima de zaken beschrijven waarvoor deze werkte, en voor vergelijkbare zaken zal dat ook altijd blijven kunnen. Beetje onzin om dat werk dan maar in de vuilnisbak te knikkeren.

Dit is echter niet het geval bij de gravitatiewet en afgeleiden hiervan, integendeel, er wordt vastgehouden aan een oude definitie gebaseerd op veronderstellingen die niet universeel getoetst kunnen worden zonder het erbij ‘verzinnen’ van niet aantoonbare krachten en deeltjes. Dit ondermijnt in feite het universele en wetenschappelijke karakter van de wet.

In beginsel moet worden vastgesteld wat gravitatie in werkelijkheid inhoudt, en waar, wanneer en waarom deze ontstaat. Voorstaand is per definitie vereist om processen binnen het heelal op een zinnige manier te verklaren.

In dat geval, beginnen we dan ook maar eens met verklaren wat lading is (anders zijn allerlei andere natuurwetten ineens ook niet meer universeel) en wat afstand is, tijd, en ook: wat hoeken zijn. En wat vermenigvuldigen en optellen nu in feite betekent en wanneer deze bewerkingen geldig zijn in de vorm waarin ze worden toegepast. Want anders is iedere beschrijving slecht gedefinieerd en dus per definitie onzinnig

Het lijkt heel nobel en "puur" om natuurwetten af te leiden uit enkele basisprincipes, maar er is geen beginnen aan. En wetenschap begint er dus ook niet aan. Een verklaring wordt gezocht aan de hand van een beschrijving van waarnemingen. Voor zover wetenschap überhaupt probeert te verklaren - de vraag waarom is sowieso niet wetenschappelijk.

Dit is in feite nagelaten door de ontwerper van de gravitatiewet, alsmede door het merendeel van de wetenschappelijke wereld die hiervan gebruik maakt.

Uiteraard. Newton zocht gewoon een manier om beweging te beschrijven. Een manier die uitstekend werkt, en die daarom wordt geaccepteerd.

Als ik als niet-natuurkundige naar de gravitatiewet kijk is deze wat mij betreft gefalsificeerd als universele natuurwet, gezien de bewijslast omgedraaid wordt.

Dat de beschrijving van Newton is gefalsifieerd staat als een paal boven water, en daar maalt niemand om. Maar geneuzel over bewijslast die wordt omgedraaid heeft daar niets mee te maken.

Ik zou moeten bewijzen dat de gravitatiewet incorrect is, waarbij ik onmogelijk kan bewijzen dat een onzichtbaar theoretisch deeltje als donkere materie niet bestaat.

Laat je stropoppen a.u.b. achterwege. Er is niemand die van jou verlangt om te bewijzen dat die wet (of de ART) incorrect is - het zijn immers wetenschappelijke theorieën en die zijn per definitie incorrect. Noch wordt er van je verlangd dat je zoiets doet door aan te tonen dat donkere materie wel of niet bestaat. Wat er eventueel wel van je wordt verlangd is dat je, waar nodig, gebruik maakt van de beste beschrijving die voorhanden is of anders een andere beschrijving opstelt, waarvan vervolgens de juistheid gecontroleerd kan worden.