1.5: Tensiunea determină viteza luminii

Acasă ／ Capitolul 1: Teoria Filamentelor de Energie (V5.05)

Lumina este un pachet de perturbații care se propagă prin „marea de energie”. Viteza ei maximă nu este o constantă unică valabilă peste tot în univers; la fiecare loc și moment, limita este stabilită de tensiunea locală a mediului. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât limita locală de propagare crește; cu cât tensiunea scade, cu atât limita coboară. Prin urmare, distribuția tensiunii de-a lungul traseului „rescrie” timpul total de parcurs al luminii.

În laborator, când măsurăm cu rigle și ceasuri locale, aceste etaloane își schimbă scara odată cu mediul. De aceea valoarea citită rămâne aproape constantă; o numim viteza luminii măsurată.

Ambele afirmații pot fi adevărate simultan: limita locală a vitezei luminii variază odată cu tensiunea, în timp ce valoarea măsurată rămâne constantă în experimente suficient de locale.

Intuiții utile

• Pe aceeași membrană de tobă, cu cât este mai întinsă, cu atât ecoul aleargă mai repede.
• Pe aceeași coardă, cu cât este întinsă mai tare, cu atât vârfurile de undă avansează mai iute.
• Într-un mediu mai „rigid”, sunetul se propagă mai rapid.

Ideea intuitivă: tensiune mai mare și restabilire mai rapidă ⇒ propagare mai rapidă.

I. De ce o tensiune mai mare înseamnă viteză mai mare (trei idei simple)

• Predare mai curată a mișcării. La tensiune ridicată, mediul este mai drept și mai întins. După o perturbație, forța de restabilire acționează mai tare și cu mai puțină ezitare, astfel încât deplasarea se transmite mai repede elementului următor, iar frontul de undă înaintează mai iute.
• Mai puține devieri laterale. La tensiune scăzută, perturbația tinde să se bombeze și să se șifoneze, irosind energie lateral. Tensiunea mare suprimă aceste ocoluri, concentrează energia pe direcția de propagare și crește eficiența.
• Raport mai bun între restabilire și frânare. La aceeași „cantitate de material”, tensiunea mai mare întărește efectul de restabilire și reduce inerția și tărăgănarea; rezultatul colectiv este o viteză mai mare.

Pe scurt: tensiune mare = restabilire mai puternică + întârziere mai mică + abatere laterală redusă ⇒ propagare mai rapidă.

II. Local invariabil, între regiuni variabil (în acord cu relativitatea)

• Acord local. Într-o vecinătate suficient de mică, oricine măsoară cu etaloane locale obține aceeași valoare c, deoarece standardele se scalează cu mediul în același fel.
• Variație dependentă de traseu. Când un semnal străbate zone cu tensiuni diferite, limita locală se poate modifica gradual odată cu mediul. Cerința este ca semnalul să nu atingă și să nu depășească nicăieri această limită; se schimbă limita însăși, nu un semnal care „o întrece”.
• De ce lângă gravitație puternică întârzierea rămâne pozitivă. Aproape de corpuri masive, tensiunea este mai mare și limita locală crește; însă traiectoria luminii se curbează și se lungește mai mult. Încetinirea produsă de drumul mai lung depășește accelerarea datorată limitei mai mari, astfel că timpul total crește — în acord cu întârzierile gravitaționale observate.

III. De ce în laborator obținem mereu aceeași c

• Riglele și ceasurile nu sunt „în afara sistemului”. Sunt obiecte materiale locale. Când tensiunea mediului se schimbă, nivelurile energetice atomice, frecvențele proprii și răspunsurile materialelor se rescalează și ele.
• Măsurare cu instrumente care se scalează împreună cu mediul. În aceste condiții, aceeași limită locală este citită mereu ca același număr.
• Prin urmare: limita fizică locală poate varia, în timp ce valoarea măsurată rămâne constantă — prima este „plafonul” fizic, a doua este lectura locală.

IV. Uniformizare rapidă în universul timpuriu

Ideea centrală: la începuturi, tensiunea de fond era extrem de ridicată; „marea de energie” era întinsă neobișnuit de tare. Limita locală de propagare devenea, așadar, foarte mare. Perturbațiile de informație și energie puteau acoperi distanțe uriașe în timp foarte scurt, egalizând rapid diferențele de temperatură și potențial și generând omogenitatea la scară mare pe care o vedem azi.

• De ce nu este neapărată „expansiunea inflaționară a spațiului”. Modelul standard explică contactul dintre regiuni îndepărtate prin dilatarea bruscă a spațiului. Aici, un mecanism material este suficient: tensiune mare ⇒ limită mare ⇒ legare rapidă a perturbațiilor, fără o fază inflaționară separată (vezi secțiunea 8.3).
• Deosebire față de „fenomenele acustice” ulterioare. În epoca plasmei, deși tensiunea de fond a rămas relativ mare, cuplarea puternică și împrăștierile repetate au redus viteza efectivă de croazieră a undelor sonore colective sub limita locală. Acea epocă a lăsat „distanțe preferate” în structură, dar nu schimbă concluzia: o tensiune inițială foarte mare este, singură, suficientă pentru uniformizare rapidă fără inflație.

V. Indicii observaționale și comparații (pentru publicul larg)

• Dați prioritate raporturilor adimensionale. Când comparați regiuni foarte îndepărtate, folosiți raporturi precum raportul frecvențelor liniilor de aceeași origine, raportul formelor curbelor de lumină sau raportul întârzierilor dintre mai multe imagini în lentila gravitațională. Astfel nu confundați „deriva standardelor” cu o schimbare reală a constantelor.
• Căutați modelul „deplasare comună + raporturi stabile”. În lentile puternice sau pe direcții de vizare extreme, dacă raporturile întârzierilor rămân stabile, iar timpii absoluți se deplasează la fel, semnalul indică „limite locale modelate de tensiune + geometria traseului”, mai degrabă decât întârzieri în sursă ori dispersie dependentă de frecvență.
• Trasee mai lungi, sensibilitate mai mare. Lângă Pământ, unde tensiunea este relativ uniformă, măsurătorile repetate dau aceeași valoare. Traseele foarte lungi sau cele care traversează medii extreme scot la iveală diferențele mai ușor.

VI. Pe scurt

• „Plafonul” local îl fixează tensiunea: mai întins ⇒ mai rapid; mai lejer ⇒ mai lent. Valoarea măsurată o dau instrumentele locale: într-o zonă suficient de mică, obținem mereu c.
• Plafonul vine din potențial, ceasul din geometrie: limita este dată de tensiunea locală; timpul total rezultă din distribuția tensiunii și forma traseului.
• Consecvent cu relativitatea: în „patch-uri” suficient de locale, limita este aceeași pentru toți; diferențele se acumulează doar între regiuni.
• În universul timpuriu: tensiunea foarte ridicată a permis aproape o cuplare instantanee a perturbațiilor, ducând la uniformizare rapidă fără o fază inflaționară separată (vezi secțiunea 8.3).