Physiker der Universitäten von Aarhus und Kopenhagen (Dänemark) haben bewiesen, dass der Erdmittelpunkt viel jünger als seine Kruste ist, was den Nobelpreisträger Richard Feynman leicht korrigiert. Die Studie wurde im European Journal of Physics veröffentlicht und ist unter arXiv.org verfügbar.
Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie beeinflusst das Gravitationspotential die Zeit: Je kleiner es ist, desto langsamer vergeht die Zeit. Dies bedeutet, dass eine hypothetische Messung des Alters eines massiven Körpers wie der Erde oder der Sonne auf seiner Oberfläche und in der Nähe seines Zentrums zu unterschiedlichen Ergebnissen führt.
Die Geschichte der Entstehung der Erde aus einer protoplanetaren Scheibe hängt nicht direkt mit der Bestimmung ihres Alters zusammen - im Gegensatz zur Alterung radioaktiver Elemente. Insbesondere gibt es auf der Erdoberfläche mehr Zerfallsprodukte radioaktiver Isotope als in ihrem Zentrum, was mit unterschiedlichen Bedingungen verbunden ist, unter denen Isotope altern.
Dies war wahrscheinlich das, was Feynman im Sinn hatte, als er in seinen Vorlesungen über die Schwerkraft, die 1962-1963 am California Institute of Technology (USA) gehalten wurden, sagte: „Man sollte in Zukunft viel vorsichtiger sein, wenn man über das Alter von Objekten wie der Erde spricht, weil Der Erdmittelpunkt sollte ein oder zwei Tage jünger sein als seine Oberfläche."
Dieses Gedankenexperiment ist eine von vielen Beobachtungen, die Feynman über die physische Welt gemacht hat. Der von ihm angegebene Unterschied im Alter des Zentrums und der Erdoberfläche wurde in mehreren Arbeiten zitiert. Das Studium der dänischen Physiker liefert jedoch ein völlig anderes Ergebnis. Es ist nicht klar, wer sich geirrt hat - Stenograph oder Feynman, aber anstelle von Tagen muss es Jahre geben.
Die Dänen versuchten, Feynmans Argumentation für ein homogenes Modell der Erde zu reproduzieren (wenn sich ihre Dichte nicht mit der Tiefe ändert), und führten auch eine Berechnung für ein vorläufiges Referenzmodell der Erde durch. Die Ergebnisse unterscheiden sich signifikant voneinander und von Feynmans Schätzung. Es wurden auch Berechnungen durchgeführt, die den Unterschied im Alter des Zentrums und der Oberfläche der Sonne zeigten.
Bei einer homogenen Erde wird das Gravitationspotential des Planeten durch zwei Formeln beschrieben: eine - für einen Punkt außerhalb des Himmelskörpers, die andere - innerhalb des Himmelskörpers. Die Gravitationsrotverschiebung zwischen dem Zentrum und der Oberfläche des Planeten wird durch die Potentialdifferenz an den entsprechenden Punkten, den Radius und die Masse des Planeten bestimmt. Ergebnis: Der Erdmittelpunkt ist 1,58 Jahre jünger als seine Oberfläche.
Ein realistischeres vorläufiges Referenzmodell der inneren Struktur der Erde berücksichtigt die Änderung des Gravitationspotentials aufgrund unterschiedlicher Dichten in verschiedenen Tiefen des Planeten. In diesem Fall ist der Kern des Planeten 2,49 Jahre jünger als seine Oberfläche. Die Wissenschaftler gaben auch eine Schätzung an, nach der die durch die Rotation der Erde um ihre Achse verursachte relativistische Zeitdilatation vernachlässigt werden kann (der Beitrag des Effekts überschreitet nicht zwei Tage).
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Dänische Physiker schließen ihren Artikel mit Überlegungen zu den Gründen, warum Feynmans Schlussfolgerungen nicht früher getestet wurden. Die Vorlesungen des amerikanischen Wissenschaftlers wurden von Postdocs stenographiert, von Redakteuren Korrektur gelesen, mehrmals nachgedruckt und dienten mehreren Generationen von Physikstudenten als Lehrbuch. Den Dänen zufolge stehen wir hier vor einem Beispiel eines aristotelischen Ethosbeweises.
Das heißt, wenn die Autorität und der Status eines Wissenschaftlers hoch sind, werden seine Schlussfolgerungen von Kollegen als selbstverständlich angesehen. Einer der Autoren des Artikels (Ulrik Uggerhoy) gab zu, dass er auch Feynmans Schätzung des Altersunterschieds zwischen Zentrum und Erdkern für richtig hielt.
Währenddessen entdeckte Feynman selbst, als er an der Theorie des Beta-Zerfalls arbeitete, in einem der alten Artikel (nicht in seinem eigenen), der sich der Interpretation experimenteller Daten widmete, Ungenauigkeiten. Dies führte zu vielen anderen Artikeln, die sich als falsch herausstellten, da sie auf anfänglich falschen Daten basierten. „Seitdem habe ich nicht mehr darauf geachtet, was die Experten sagen. Ich finde es selbst heraus “, sagte er darüber. Diese Episode ist in der autobiografischen Sammlung "Sie machen natürlich Witze, Mr. Feynman!" Beschrieben.
Ksenia Kruger
