Unitonen
– elementarkvantet der opbygger stof, felter og 'vacuum'

Opdagelsen af en universel kvanteæter

Af lektor cand.scient. Louis Nielsen, Herlufsholm, Danmark

Indledning
I min holistiske kvantekosmologi – der kan studeres andetsteds – påviser jeg eksistensen af et fysisk mindste kvantum af energi, svarende til en mindste fysisk masse – kaldet elementarmassen. Dette elementarkvantum vil jeg give navnet en uniton (tidligere identificeret som en graviton). Denne betegnelse skal vise, at der er tale om det mindste kvantum i det aktuelle univers, og ligeledes at det er dette enhedskvant, der indgår i opbygningen af stof, felter og det, man har kaldt 'vacuum'.
I det følgende vil jeg vise, at det man kalder 'vacuum' ikke er et tomrum i ordets egentlige betydning, men derimod er 'fyldt' med unitoner. Eksistensen af dette kvante­unitonmedium er en genopdagelse af den universelle æter (aether af græsk: : luft), som man havde indført allerede i oldtiden som det såkaldte 5. element (i oldtiden var æteren 'det himmelske element'; de fire andre var jord, vand, luft og ild). Dette ætermedium, der var fordelt over hele universet, mente alle fysikere havde reel eksistens, selv om man ikke vidste, hvad det bestod af.
Æteren – også kaldet lysæteren – mentes at være det medium, som bl.a. lyset forplantede sig i. Man kunne ikke på en rationel og fysisk måde forstå, hvordan eksempelvis lys kunne udbrede sig fra en stjerne og til os, hvis ikke der var 'noget', som kunne formidle denne lysvirkning fra sted til sted. Flere fremragende fysikere opstillede 'mekanistiske' modeller for æteren, specielt modeller, der kunne redegøre for lysets forskellige egenskaber. Hvis en sådan 'mekanisk' lysæter fandtes, måtte den kunne påvises ved interferensforsøg, mente man. Da Jorden bevæger sig omkring Solen, er der den mulighed, at en eksisterende æter forårsager en 'ætervind'. Hvis de newtonske love for sammensætning af hastigheder gælder for lyset, da ville en 'ætervind' give anledning til forskellige lyshastigheder, afhængig af om lyset bevæger sig i den ene eller anden retning i forhold til den universelle æter, der i sig selv definerer et absolut referencesystem.
Ifølge de teoretiske overvejelser skulle lys, der bevæger sig med 'ætervinden', have en anden hastighed end lys, der bevæger sig mod 'ætervinden'.
Uniton­mediet indeholder så meget masse, at problemet med det såkaldte 'mørke stof' og 'den manglende masse' hermed kan være løst!
Jeg vil i det følgende vise, at hvis unitonmediet beskrives ved den ideale gasmodel, da kan jeg, med visse antagelser, beregne, at lysvirkninger er udbredelse af unitonsvingninger, og at disse unitonsvingninger udbredes med lysets hastighed. Det, vi kalder fotoner, må da identificeres med 'svingningskvanter' i unitonmediet! Man kan ved denne unitonsvingningsmodel for lys straks forstå og besvare følgende spørgsmål: Hvor bliver en foton af, når den absorberes af et stofs molekyler? Svar: Unitonernes svingningsenergi overføres til molekylerne, svarende til den ekstra svingningsenergi, som en given lyskilde har overført til unitonerne.

Æteren og Michelson-Morleys forsøg
Lorentz-transformationen

I 1887 blev et meget berømt eksperiment udført af Albert Abraham Michelson (1852-1931) og Edward Morley (1838-1923) (A. Michelson and E. Morley: 'On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether, The American Journal of Science, vol. 34, (1887)). I forsøget ville de påvise æterens eventuelle indvirkning på lysets opførsel. De konstruerede et såkaldt interferometer, der skulle kunne vise lysstrålers eventuelle interferensvirkning. I forsøget blev en lysstråle delt op i to, hvoraf den ene bevægede sig i Jordens bevægelsesretning, og den anden på tværs af Jordens bevægelsesretning. Efter gennemløb af en bestemt strækning skulle de to lysstråler igen mødes. Hvis æteren havde haft forskellig indvirkning på de to adskilte lysstråler, da ville det have givet anledning til en interferensvirkning dér, hvor de to lysstråler igen mødtes. Resultatet var overraskende: Der blev ikke observeret nogen interferensvirkning! Mulige forklaringer på dette 'negative' interferensforsøg kan være:

  1. Æteren føres med Jorden i dens bevægelse, således at der ikke opstår en 'ætervind'.
  2. Lysets hastighed – målt i et valgt referencesystem – er uafhængig af lyskildens bevægelsestilstand i forhold til æteren.
  3. 'Æterstoffet' passerer uhindret gennem de stoffer, som Jorden består af.
  4. De geometriske forhold af apparaturet afhænger af apparaturets bevægelsestilstand i forhold til æteren.
  5. Lyset opfører sig ikke som bølger i dette specielle forsøg.
  6. Der eksisterer ingen æter.
Flere forklaringer er mulige, endog nogle som endnu ikke er udtænkt.
En af de forklaringer, som flere efterhånden accepterede, var en geometrisk effekt; dette selv om en sådan var ganske mærkværdig.
I 1889 foreslog den irske fysiker Georg Fitzgerald (1851-1901), at hvis legemer forkortes i deres bevægelsesretning, da kunne dette give en forklaring på Michelsons forsøg. I 1892 fremsatte den hollandske fysiker Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928) ligeledes tanken om en længdeforkortning. Lorentz (H. A. Lorentz: »Versuch einer Theorie der electrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern«, Leyden (1895)) viste, at hvis genstande – og dette gælder også målestokke – forkortes med faktoren i bevægelsesretningen, da kan dette forklare Michelsons eksperiment. I ovenstående faktorudtryk er v en genstands hastighed i bevægelsesretningen i forhold til æteren og c0 lysets hastighed i æteren. Lorentz kunne give en elektromagnetisk forklaring af længdeforkortningen. I senere teorier indførte Lorentz i øvrigt også koordinatrelative tidsforløb, hvilket førte til transformationsligninger mellem koordinatsystemer, der bevæger sig jævnt i forhold til hinanden. Hvis disse transformationsligninger benyttes på de maxwellske ligninger, vil disse vise sig at blive invariante – dvs. have samme matematiske form – over for en koordinattransformation. Disse transformationsligninger blev af Albert Einstein (1879-1955) kaldt for Lorentz­transformationen, idet det viste sig, at Einstein kunne udlede de samme transformationsligninger, som Lorentz havde opstillet, dog udledt fra tilsyneladende helt andre grundprincipper. Disse grundprincipper er udgangspunktet for Einsteins specielle relativitetsteori fra 1905 (A. Einstein: Annalen der Physik, vol. 17, (1905)). Udgangspunktet er følgende antagelser:
  1. Alle iagttagere, der er i jævn relativ bevægelse i forhold til hinanden, vil måle samme talværdi af lysets hastighed i 'vacuum' og dette uafhængigt af lyskildens bevægelsestilstand.
  2. De maxwellske elektromagnetiske ligninger skal være invariante over for en transformation fra et inertialsystem til et andet inertialsystem.
Ved inertialsystemer forstås referencesystemer, der bevæger sig jævnt i forhold til hinanden. Ud fra antagelserne 1) og 2) kan man udlede Lorentz' transformationsligninger. Det viser sig, at de mekaniske newtonlove ikke er invariante over for en Lorentz­transformation. Dette førte til, at Einstein måtte omdefinere begreberne afstand, tidsforløb og masse, således at disse måtte forstås som relative størrelser, der var afhængige af bevægelsestilstanden af iagttagere. Disse ændringer af de fysiske grundbegreber førte Einstein til en relativistisk mekanik, der også var Lorentz­invariant.
En – for mange fysikere dramatisk – konsekvens af Einsteins specielle relativitetsteori var Einsteins påstand:   Der eksisterer ingen universel æter! Den specielle relativitetsteori kunne redegøre for resultatet i Michelson­Morley­forsøget. Spekulationerne om en æter kunne hermed ophøre, mente tilhængerne af relativitetsteorien. At kaste en idé væk, der havde præget den naturfilosofiske tænkning siden oldtiden, var naturligvis ikke nemt.

Antallet af unitoner og deres fordeling i universet
Grundlaget for min holistiske kvantekosmologi er de kvantekosmologiske grundligninger, der forener mikrokosmos med makrokosmos. Den afgørende kosmologiske ligning er følgende:

(1)

hvor R er universets aktuelle udstrækning, N = 4,16 · 1042 er forholdet mellem de elektrostatiske og gravitostatiske kræfter mellem en elektron og en positron.   r0 er universets elementarlængde, der bestemmer forholdet mellem Plancks konstant og universets samlede energi-/stof­masse M0 multipliceret med lyskonstanten c0. Ligning (1) kan omskrives til følgende sammenhæng:

(2)

I ligning (2) angiver mu den fysisk mindste masse i det aktuelle univers, en masse jeg har kaldt elementarmassen. Da denne masse svarer til et diskret kvantum af energi, betegnes dette energikvantum som en uniton.
Vi ser af (2), at antallet af unitoner er givet ved:

(3)

altså et uhyre stort antal.
Et vigtigt spørgsmål er: Hvordan er dette uhyre store antal unitoner fordelt i universet? For at kunne besvare dette spørgsmål må vi først stille følgende yderst fundamentale spørgsmål: Hvad består 'stof' af? Hvad består et 'felt' af? Og: Består det, vi kalder 'vacuum', af noget?
Svarene på de tre sidste spørgsmål må være: Alt består af unitoner!!   Da unitonen er den fysisk mindste energi-/stof­enhed i universet, må alle såkaldte 'elementarpartikler' være opbygget af unitoner!
Det, der karakteriserer henholdsvis 'stof', 'felt' og det, jeg hellere vil kalde 'fysisk vacuum', er følgende:

  1. Tætheden af unitoner, dvs. antal unitoner pr. rumfangsenhed.
  2. Unitonernes geometriske fordeling.
  3. Unitonernes relative bevægelsesforhold.
  • 'Stof'­partikler er kendetegnet ved en relativt stor tæthed af unitoner.
  • Et 'felt' har relativt mindre unitontæthed.
  • Og det 'fysiske vacuum' har den mindste tæthed.
De forskellige stoffers egenskaber er bestemt af forskelligheder i de ovenstående karakteristika.
At geometrisk fordeling, tæthed og bevægelsesforhold er bestemmende for stoffers egenskaber, er vi ganske bekendt med. Som et eksempel kan jeg nævne følgende tre stoffer: Grafit, diamant og carbon-60-molekylet. De består alle af carbon-atomer; den væsentligste forskel er den geometriske opbygning. Som bekendt har disse forskellige carbonstrukturer vidt forskellige egenskaber! På analog måde kan alt være opbygget af unitoner!
Da 'stof' på et højere niveau består af elektroner, protoner og neutroner, kan vi beregne, hvor mange unitoner der er 'bundet' i 'stofpartiklerne', hvis vi kender antallet af 'stofpartikler' i hele universet. Jeg vil antage, at der er omkring N² 'stofpartikler' i universet. Dette antal er omkring 106 gange større end det såkaldte 'Eddingtontal', der skulle angive antallet af protoner og elektroner i universet. Dette 'Eddingtontal' blev udregnet af den engelske astrofysiker Arthur Eddington (1882-1944). (A. S. Eddington: The Mathematical Theory of Relativity, Cambridge, (1923)).

Jeg vil antage, at det 'bundne stof' i universet er ækvivalent med N² elektroner. Antallet af unitoner, der opbygger én elektron er givet ved:

(4)

hvor me er elektronens masse, og mu er unitonens masse. Vi ser, at en elektron består af et uhyre stort antal unitoner!
Antallet af unitoner, der er 'bundet' i 'stof', er givet ved produktet af tallet i (4) og N². Selv om dette er et uhyre stort tal, vil differensen mellem antal 'frie' og 'bundne' unitoner være meget tæt på tallet N³.
Vi kan således regne med, at der i gennemsnit er fordelt N³ unitoner i hele universet, og de fleste er fordelt uden for de områder, der er 'besat' med 'stofpartikler'. Jeg må således konkludere, at det, man har kaldt 'vacuum', absolut ikke er et tomrum, hvor intet eksisterer, men tværtimod er det fyldt med unitoner, der har fysisk eksistens og fysiske virkninger. Jeg vil derfor betegne rummet mellem galakserne, stjernerne, atomerne og 'elementarpartiklerne' som unitonrummet. Et i vore tanker abstrakt område, hvor der ikke eksisterer unitoner med et fysisk råderum (Verfügungsraum), et sådant 'område' gives ingen fysisk mening!
Som ovenstående betragtninger lader formode, ser det ud til, at jeg har genopdaget den universelle æter!! I min teori svarer unitonrummet til æteren. Det bliver nu en opgave at studere unitonernes fysiske virkninger.

Mange spørgsmål kan stilles:

  • Har en uniton en elektrisk ladning?
  • Er elektrisk ladning en mekanisk egenskab ved unitonerne?
  • Har en uniton et spin, og i givet tilfælde: hvor stort er det?
  • Hvad er en unitons geometriske udstrækning?
  • Hvordan er unitonernes bevægelsestilstand?
  • Er alle kraftvirkninger forårsaget af mekaniske unitonsammenstød?
  • Forplantes gravitationelle, elektromagnetiske og andre kraftvirkninger gennem unitonrummet?

Vi kan beregne det gennemsnitlige rumfang, som en uniton har til rådighed. Af ligning (1) kan vi beregne universets nuværende totale rumfang, idet vi antager kugleform:

(5)

VR er rumfanget af universet med en udstrækning R, og Vr0 er rumfanget af en kugle med en udstrækning lig med elementarlængden r0. Rådighedsrumfanget for en uniton Vu er da givet ved:

(6)

Den gennemsnitlige udstrækning ru af rådighedsrumfanget for en uniton er:

(7)

Den beregnede talværdi af ru er af størrelsesorden lig med udstrækningen af en elektron!

Den gennemsnitlige unitonmassedensitet i universet er bestemt af:

(8)

Af ligningerne (1) og (7) får vi for forholdet mellem universets udstrækning R og en 'fri' unitons rådighedsstrækning ru:

(9)

Vi ser, at forholdet er lig med forholdet mellem de elektrostatiske og gravitostatiske kræfter mellem en elektron og en positron, eller lig med forholdet mellem gravitations-»konstantens« størrelse, da universet blev 'født', og den nuværende gravitations-»konstant«.

Massen Ms af de unitoner, der er 'bundet' i stof, antager jeg givet ved følgende udtryk:

(10)

hvor me er elektronens masse.
Denne talværdi ændres, hvis man baserer størrelsen N på protonens masse i stedet for, som jeg har gjort, på positronens masse. Mit valg er foretaget ud fra den fysikfilosofiske opfattelse, at jeg anser en positron for mere fundamental end en proton. Fremtidige observationer og eksperimenter må afgøre, hvilket valg der er det korrekte. Massen i (10) bliver 1836² gange mindre, og den gennemsnitlige rådighedsstrækning for en uniton bliver 1836 gange større, hvis N baseres på protonmassen. Tallet 1836 angiver forholdet mellem protonmassen og elektronmassen.

Analogi mellem lydudbredelse og lysudbredelse gennem unitonrummet
Da unitonrummet med dets diskrete elementarkvanter – unitonerne – er det mulige medium, hvorigennem lysvirkninger og i øvrigt også andre virkninger, såsom gravitation, kan udbrede sig igennem, vil jeg ganske kort redegøre for den matematiske beskrivelse af lydbølger, dvs. udbredelsen af partikelsvingninger. Lydvirkningen er en kraftvirkning forårsaget af partikelsvingninger. Disse partikelkraftvirkninger kan overføres fra partikel til partikel og dermed fra et sted til et andet sted. Forudsætningen for en lydbølges udbredelse er tilstedeværelsen af et medium bestående af 'partikler', der kan 'formidle' en bestemt svingningstilstand fra partikel til partikel. Svingningstilstandens udbredelsesfart afhænger af det specielle partikelmedium.
Lad os betragte en svingningsudbredelse gennem en partikelrække, der er fordelt langs en ret linie. Hvis de enkelte partiklers svingninger foregår i samme retning som udbredelsesretningen af svingningerne, da taler man om en longitudinal bølge. Hvis de enkelte partikler svinger på tværs af udbredelsesretningen, så er der tale om en transversalbølge.
Lad os indføre en x-akse langs med den betragtede partikelrække. I hviletilstanden eller ligevægtstilstanden har hver partikel en bestemt x-koordinat? Lad os betegne den enkelte partikels udsving fra ligevægtsstillingen med u(x,t). Som det er markeret, afhænger udsvingets størrelse af stedet x og tidspunktet t målt på et valgt referenceur. For størrelsen u(x,t) gælder følgende partielle differentialligning — idet vi tillader en kontinuert matematisk beskrivelse:

(11)

I ligning (11) angiver v bølgens udbredelsesfart (fasehastigheden).

Den generelle løsningsfunktion til differentialligningen (11) er givet ved:

(12)

hvor f1(x-v·t) angiver en bølge, der udbreder sig i den positive x-akses retning, og f2(x+v·t) en bølge, der bevæger sig i modsat retning. Løsningen (12) angiver således en superpositionsløsning. Bølger, der udbreder sig i rummet, tilfredsstiller den mere generelle differentialligning:

(13)

hvor y og z er retninger vinkelret på x-aksen.

Udbredelsesfarten af en given bølge er bestemt af bølgemediets fysiske egenskaber, eksempelvis om der er tale om et gasformigt, flydende eller fast stof.

For en gas, hvor bølgeudbredelsen foregår adiabatisk, dvs. hvor der ikke sker varmeudveksling mellem vekselvirkende 'volumenelementer', gælder følgende formel for udbredelseshastigheden, v:

(14)

hvor er forholdet mellem gassens specifikke varmekapacitet ved konstant tryk og ved konstant volumen. P er gassens tryk, og er gassens massedensitet. er ca. lig med 1.

Hvis der er tale om en ideal gas, dvs. et idealiseret partikelsystem, hvor der ikke virker kræfter mellem partiklerne, så kan man benytte følgende tilstandsligning:

(15)

hvor P er gastrykket, gassens massedensitet, m1 den enkelte partikels masse, Ta gassens absolutte temperatur, og k = 1.38 · 10-23 J/K er Boltzmanns konstant.

Den absolutte temperatur Ta af en gas er defineret som værende ligefrem proportional med den gennemsnitlige kinetiske energi af en enkelt partikel. Hvis den enkelte partikel har tre bevægelsesfrihedsgrader, da defineres følgende:

(16)

hvor <v²> er den kvadratiske middelværdi af de enkelte partiklers hastigheder.
Af (15) og (16) fås:

(17)

Da unitonen er det mindste kvant i universet, er det rimeligt at påstå, at den inden for sit rådighedsrum bevæger sig med en gennemsnitlig hastighed lig med c0, der er den største hastighed i universet. Idet det antages, at lys er svingningsudbredelse gennem unitonrummet, og vi antager, at formlerne, der gælder for udbredelse af partikelsvingninger, også er gældende for unitonerne, får vi for udbredelseshastigheden v af unitonsvingningerne, dvs. lysvirkningerne:

(18)

idet der gælder, at: <vx²> = 1/3 · <v²>, der angiver udbredelseshastigheden langs en x-akse. For fås:

(19)

altså en udbredelseshastighed gennem unitonmediet, der svarer til lyshastigheden. Lysudbredelse fra sted til sted kan således tænkes at være udbredelse af unitonsvingninger. Et nærmere kendskab til unitonernes bevægelsesforhold og vekselvirkninger vil kunne give bedre indsigt.

Af ligning (16) kan vi bestemme unitonrummets ækvivalente absolutte temperatur Ta med en unitonmasse m1 = 2.2 · 10-68 kg og <v²> = c0²:

(20)

Vi ser, at unitonrummets temperatur er yderst tæt på det absolutte temperaturnulpunkt. Ved så lav en temperatur må unitonmediet have superflydende egenskaber; bl.a. må det være friktionsfrit. Denne friktionsløshed bevirker, at alle „makroskopiske” legemer kan bevæge sig friktionsfrit gennem unitonrummet.


Unitoner og deres hastigheder
I min holistiske kvantekosmologi vises det, at universet i vor epoke indeholder omkring 10127 stof-/energi-kvanter. Disse er dannet ved kvantedesintegration af den oprindelige kosmiske embryoton – det urkvant som hele vort univers er dannet af. Jeg har givet disse elementarkvanter navnet unitoner. Den nuværende masse mu af en uniton er i vor epoke omkring 2.2·10-68 kg.
Den gennemsnitlige fordeling af unitonerne i universet svarer til en gennemsnitlig rådighedsafstand mellem unitonerne af en størrelsesorden på omkring 10-17 m. Se afsnittet om unitonen.
Et vigtigt spørgsmål er: Hvilke hastigheder kan unitoner bevæge sig med? Den umiddelbare fysiske logik siger os, at unitonen som det mindste ’stofkvant’ i universet må bevæge sig med den største hastighed i universet. Med vor nuværende viden menes denne hastighed at være lyshastigheden i det, man kalder vacuum. Om der eksisterer overlyshastigheder er et omstridt spørgsmål. Flere forskergrupper har dog udført forsøg, der tyder på muligheden af overlyshastigheder.
I det følgende vil jeg vise, at en uniton bevæger sig med minimum (?) lyshastigheden c0.
Denne påstand kan jeg formelmæssigt begrunde på følgende måde:
Lad os benytte Louis Victor de Broglies (1892-1987) formel: (Louis de Broglie, Comptes Rendus, vol.177, (1923))

(21)

hvor er den associerede ’bølgelængde’ til en partikel med massen m og hastigheden v.    h er Plancks konstant.

Vi stiller spørgsmålet: Hvilken minimumshastighed vmin har en uniton svarende til den største fysiske ’bølgelængde’? Den største fysiske afstand er universets aktuelle udstrækning R. Den største fysiske ’bølgelængde’ må være lig med R, dvs., = R. Ved benyttelse af ligning (21) fås:

(22)

idet altså er unitonhastigheden lig med lyskonstanten.
Mindre hastigheder end lyshastigheden vil svare til de Broglie­’bølgelængder’ der er større end universets udstrækning, og dette er en fysisk umulighed. Hvis ovenstående udledning er korrekt, gælder der åbenbart, at en uniton ikke kan bevæge sig med en hastighed, der er mindre end lyshastigheden.


Holisme og ikke-separable begivenheder
Umiddelbart giver de Broglie-formlen mulighed for unitonhastigheder, der er større end lyshastigheden, svarende til de Broglie’bølgelængder’der er mindre end universets aktuelle udstrækning. Teoretisk set er den mindst mulige fysiske 'bølgelængde' lig med elementarlængden. Benyttes elementarlængden i de Broglie formlen fås en maximal-hastighed, der er uhyre meget større end lyshastigheden. En beregning viser, at denne maximalhastighed er givet ved: vmax = N³·c0, hvor N³ er evolutionskvantetallet. Hvis et signal bevæger sig med denne maximalhastighed, vil en begivenhed der foregår i den ene ende af universet kunne få ’kontakt’ med den anden ende af universet i løbet af et tidskvant lig med elementartiden! Fantastisk, ikke sandt? Muligheden af sådanne uhyre store hastigheder kan give en forklaring af eksempelvis Alain Aspects forsøg fra 1982 (Physical Review Letters, vol.49, (1982)). Aspects forsøg og lignende forsøg viser, at begivenheder, der foregår så langt fra hinanden, at de ikke kan nå at have forbindelse med hinanden, ved et signal, der bevæger sig med lyshastighed, tilsyneladende har næsten momentan ’kontakt’. Forsøg tyder på, at alle begivenheder i universet er indbyrdes forbundet og således, at informationen om en indtruffet begivenhed i et bestemt subsystem næsten momentant 'transmitteres' til alle andre subsystemer i universet. Om unitonerne kan bevæge sig med overlyshastigheder og dermed formidle en næsten momentan kontakt med alle dele af universet, må fremtidige overvejelser og forsøg vise. Teoretisk synes muligheden at foreligge.

©     Louis Nielsen
April 1997 og februar 1998.


Unitonstød som fysisk-mekanisk forklaring af gravitation og inerti

Af lektor, cand. scient. Louis Nielsen, Herlufsholm

Siden Isaac Newton (1642-1727) i 1660'erne opdagede den matematiske lovmæssighed for gravitationskræfterne mellem to kuglesymmetriske legemer, har fysikere søgt efter en fysisk-mekanisk årsagsforklaring til gravitationsvirkningerne. Newton selv opstillede ingen hypoteser, der kunne give en fysisk forklaring af gravitationen, men at gravitationsvirkningerne skulle kunne udbrede sig i et absolut tomt rum og med en uendelig stor hastighed, accepterede Newton ikke. Dette fremgår bl.a. af en brevveksling, som Newton havde ved årskiftet 1692-93 med Richard Bentley (1662-1742), der var kapellan i London. I sit tredje brev til Bentley skriver Newton (Isaac Newton's Papers and Letters on Natural Philosophy, ed. I. B. Cohen, Cambridge, Havard University Press, 1958):

'That gravity should be innate, inherent, and essential to matter, so that one body may act upon another at a distance through a vacuum, without the mediation of anything else, by and through which their action and force may be conveyed from one to another, is to me so great an absurdity, that I believe no man who has in philosophical matters a competent faculty of thinking, can ever fall into it.'
Newton accepterede således ikke, at gravitationsvirkningerne skulle kunne udbrede sig igennem et tomt rum uden stof. Der måtte eksistere et 'medium', gennem hvilket kraftvirkninger kunne udbrede sig. Et sådant universelt 'medium' var allerede postuleret i oldtiden, hvor det fik navnet æteren. Teorier om et universelt 'medium', hvorigennem også lys og andre elektromagnetiske virkninger udbredte sig var meget udbredte i sidste halvdel af 1800-tallet.

Ideerne om en universel 'æter' blev afskaffet, da Albert Einstein (1879-1955) fremkom med sin specielle relativitetsteori i 1905. (Annalen der Physik, vol. 17, (1905)). Einstein mente ikke, at der var behov for eksistensen af et universelt 'transportmedium' for hverken lys eller gravitation. I 1915 fremkom Einstein med sin generelle relativitetsteori, der også skulle give en 'forklaring' af gravitationsfænomenerne. Einstein forklarer gravitation som en geometrisk rum-tids effekt, der er bestemt af tilstedeværelsen af stof/energi. Kort formuleret er indholdet i Einsteins gravitationsteori:

  • Stoffet/energien bestemmer rum-tids geometrien.
  • Rum-tids geometrien bestemmer stoffets bevægelse.
I Einsteins teori 'forklares' gravitationsvirkningerne som 'forårsaget' af det 'krumme' rum. At et absolut stoffrit rum kan besidde geometriske egenskaber, kan ikke accepteres som en fysisk forklaring! En lignende geometrisk modelbeskrivelse havde man i den ptolemæiske teori for planeternes bevægelse. Denne rent geometriske teori kunne redegøre for mange af de observationer, man havde vedrørende planeternes bevægelser, men som det nu vides, er den fysiske virkelighed en helt anden.

Selv om et universelt medium ikke er en konsekvens af Einsteins gravitationsteori, kunne Einstein dog ikke afvise eksistensen af et sådant.

I min 'Holistiske kvantekosmologi med aftagende gravitation' (se denne), er det en naturlig konsekvens, at der eksisterer en universel 'kvanteæter' bestående af uhyre små elementarkvanter, som jeg kalder unitoner (se afsnittet om Unitonen). Unitonerne bevæger sig med minimum lyshastigheden. Da disse unitoner kan vises at være til stede i hele universet, også i det man kalder vacuum kan det meget vel være disse elementarkvanter, der ved stødvirkninger er den fysiske årsag til de gravitationelle virkninger, ja endog elektriske kræfter, andre kraftvirkninger og legemers inertivirkninger.

I dag accepterer de allerfleste fysikere Einsteins gravitationsteori uden at have et dybere kendskab til denne. Man har lært det i skolen og på universitetet, så det skal nok passe, siger man, og det stiller man sig tilfreds med uden at tvivle.

I næste afsnit vil jeg kort omtale en mekanisk-fysisk teori for gravitation, som blev udviklet i slutningen af 1700-tallet.

 

George-Louis Le Sages mekaniske gravitationsteori

I slutningen af 1700-tallet fremsatte den schweiziske matematiker og fysiker George-Louis Le Sage (13/6-1724–9/11-1803) en mekanisk gravitationsteori. (George-Louis Le Sage, 'Lucréce Newtonien', Memoires de l'Académie Royale des Science et Belles-Lettres de Berlin. Berlin 1784). Teorien er behandlet af bl.a. Pierre Prevost (Pierre Prevost , 'Traité de Physique Méchanique de Georges-Louis Le Sage.' Deux Traités de Physique Méchanique. Geneva, 1818). Teorien er baseret på følgende hypoteser:

  • Hele universet er 'fyldt' med meget små partikler ('ultramundane corpuskler' kaldte Le Sage dem), der med meget stor hastighed bevæger sig i alle mulige retninger.

  • Partiklerne vil ved sammenstød med de partikler som stof er opbygget af, udøve en kraft på disse.

  • Et legeme, der er alene til stede i det partikelfyldte rum, vil blive ligeligt påvirket af stødkræfter fra alle sider resulterende i en samlet kraft på nul.

  • Hvis to legemer er til stede i det partikelfyldte rum, vil der være en mindre tæthed af 'ultramundane' partikler mellem legemerne end uden for legemerne, idet disse 'skygger' for disse. Et resultat af denne forskellighed i partikeltæthed er, at de to legemer skubbes sammen.

I et appendix til 'Lucréce Newtonien' opsummerede Le Sage, hvilke egenskaber de 'ultramundane corpuskler' måtte have. Følgende måtte gælde:

  1. Udstrækningen af korpusklerne er meget lille i forhold til afstanden mellem dem.

  2. Deres bevægelse er retliniet.

  3. Sammenstød mellem dem er meget sjældne.

  4. De tilfældige bevægelser af korpusklerne kan betragtes som en 'retliniet strøm' af partikler, der bevæger sig i adskellige millioner retninger med konstant hastighed.

Størrelsen af de kræfter, der skubber legemerne sammen, kan vises at være ligefrem proportional med produktet af legemernes masser og omvendt proportional med afstandens kvadrat, hvilket er identisk med Newtons gravitationslov! At størrelsen af de kræfter, der skubber legemerne sammen, er ligefrem proportional med legemernes masser, kræver, at de stofpartikler, som et givet legeme består af, er diskret fordelt, og at der er meget tomrum mellem partiklerne.

Le Sage's teori havde både tilhængere og modstandere. Modstanden skyldtes, at Le Sages teori byggede på flere til dels uafhængige hypoteser. Teorien var ikke en logisk konsekvens af en mere grundlæggende fysisk teori. Eksempelvis var den kinetiske molekylteori og den temodynamiske teori endnu ikke udviklet, og dette betød, at Le Sages teori nærmest gik i glemsel i de næste hundrede år, efter at den var opstillet. Med den kinetiske molekylteoris udvikling i slutningen af 1800 tallet blev Le Sages teori taget op til fornyet analyse af så gode fysikere som James Clerk Maxwell (1831-1879) (James Clerk Maxwell, 'Atom', Encyclopaedia Britannica, ninth edition, vol. 3, 1890) og William Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907) (William Thomson, 'On the ultramundane corpuscles of Le Sage', The London Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. Vol XLV, London 1873). Fysiske indvendinger mod Le Sages teori var bl.a. følgende: Hvis planeterne bevæger sig gennem et partikelfyldt rum, da vil dette bevirke, dels at planeterne vil blive bremset, dels at deres temperatur vil stige. Friktionsproblemet kan fjernes, hvis de 'utramundane korpuskler' er uhyre små og bevæger sig med hastigheder, der er meget større end de makroskopiske legemers hastigheder. Opvarmningsproblemet blev foreslået løst af Kelvin, idet han som i den kinetiske molekylteori opererede med tre kinetiske energimuligheder, nemlig translatorisk, rotatorisk og oscillatorisk. Når en 'gravitationspartikel' overfører impuls til et legeme og derved får en nedsættelse i f.eks. den translatorisk kinetiske energi, kan dette energitab kompenseres ved en evt. delvis forøgelse i den rotatoriske og/eller oscillatoriske energi.

Georg Howard Darwin (1845-1912) (søn af Charles Darwin (1809-82) og professor i astronomi ved Cambridge Universitet) viste, at Le Sages 'ultramundane korpuskler' måtte foretage uelastiske kollisioner med de legemer, de stødte imod, hvis stødkræfterne skal kunne reproducere Newtons gravitationslov. (Georg H. Darwin, 'The Analogy between Le Sage's Theory of Gravitation and the Repulsion of Light'., Proceedings of the Royal Society, vol. 76, (1905)).

 

Det kosmiske unitonfelt som kraftformidler

Et af problemerne med Le Sages gravitationsteori var, at den ikke var en konsekvens af en mere fundamental fysisk teori. Da den kinetiske molekylteori og termodynamikken var udviklet, kunne disse teorier danne grundlag for den mekaniske del af teorien. Tilbage stod dog den helt afgørende antagelse, nemlig at hele universet skulle være 'fyldt' af de 'ultramundane korpuskler'.

Denne antagelse var en ad hoc-antagelse, der ikke var en konsekvens af eksempelvis en kosmologisk teori.

I min 'Holistiske kvantekosmologi med aftagende gravitation' er det en konsekvens af teorien, at hele universet er 'fyldt' med de til enhver tid mindste fysiske stof/energikvanter, — elementarkvanter, som jeg kalder UNITONER. Som det fremgår af min kvantekosmologiske teori, startede hele universet med ét kvant som jeg kalder for den kosmiske embryoton (den kosmiske fosterpartikel). Udviklingen af universet 'styres' af et kosmisk evolutionskvantetal (-det kosmiske kvanteur-) der 'tikker' op igennem de naturlige tal! Universet blev 'født', da det kosmiske evolutionskvantetal antog værdien 1! I vor epoke er dette kosmiske evolutionskvantetal nået op til det uhyre store tal omkring 7 · 10127.

For hvert 'tik' af det kosmiske evolutionskvantetal opstår et nyt stof/energikvant – en ny uniton! Antallet af unitoner er på ethvert stadium af universets udvikling lig med den aktuelle talværdi af det kosmiske evolutionskvantetal N³. I vor epoke er antallet af unitoner uhyre stort. På grund af universets udvidelse sker der en forminskelse af unitontætheden i universet samtidig med, at unitonmassen bliver mindre og mindre — dette fordi jeg i min teori antager, at den samlede masse af universet er konstant. Denne udtynding af det kosmiske unitonfelt kan give en fysisk-mekanisk forklaring på, hvorfor gravitationen i vort univers er stadigt aftagende!!

Unitoner har en uhyre lille udstrækning og bevæger sig med lysets hastighed (muligvis med endnu større hastighed). Alt 'stof' antages at bestå af unitoner. Således forestilles en elektron at være et 'sammenskubbet' dynamisk system af omkr. 1037 unitoner. At en elektron er et unitondynamisk system betyder, at den i en ligevægtstilstand emitterer og absorberer lige mange unitoner pr. tidsenhed.

Da unitonerne kan være de 'partikler', der forårsager gravitationskræfterne – og for den sags skyld også andre kendte kræfter, og da disse elementarkvanter tilsyneladende opfylder de kriterier, som Le Sages gravitationsteori kræver, kan der være god grund til at tage denne mekaniske teori op til fornyet studium her 200 år efter, at den blev fremsat af den fysisk-mekanisk intuitive fysiker og matematiker George-Louis Le Sage.

For uddybning, se også: Unitonmekanisk forklaring af gravitationskræfter.

 

Louis Nielsen, 20. okt. 1997
E-mail: LNi@Herlufsholm.dk

 


  Næste artikel

Hovedsiden