Fizycy z uniwersytetów w Aarhus i Kopenhadze (Dania) udowodnili, że środek Ziemi jest znacznie młodszy od jej skorupy, poprawiając w ten sposób nieco laureata Nagrody Nobla Richarda Feynmana. Badanie zostało opublikowane w European Journal of Physics i jest dostępne pod adresem arXiv.org.
Zgodnie z ogólną teorią względności, potencjał grawitacyjny wpływa na czas: im jest mniejszy, tym wolniej czas płynie. Oznacza to, że hipotetyczny pomiar wieku masywnego ciała, takiego jak Ziemia lub Słońce, na jego powierzchni iw pobliżu jego środka doprowadzi do różnych wyników.
Historia powstania Ziemi z dysku protoplanetarnego nie jest bezpośrednio związana z określeniem jej wieku - w przeciwieństwie do starzenia się pierwiastków promieniotwórczych. W szczególności na powierzchni Ziemi występuje więcej produktów rozpadu izotopów promieniotwórczych niż w jej centrum, co jest związane z różnymi warunkami, w jakich następuje starzenie się izotopów.
To zapewne miał na myśli Feynman, gdy w swoich wykładach na temat grawitacji, wygłoszonych w latach 1962-1963 w California Institute of Technology (USA), powiedział, że „w przyszłości należy być o wiele bardziej ostrożnym, mówiąc o wieku obiektów takich jak Ziemia, ponieważ środek ziemi powinien być dzień lub dwa młodszy od jej powierzchni."
Ten eksperyment myślowy jest jedną z wielu obserwacji dokonanych przez Feynmana na temat świata fizycznego. Wskazaną przez niego różnicę wieku środka i powierzchni Ziemi przytoczono w kilku pracach. Jednak badanie duńskich fizyków daje zupełnie inny wynik. Nie jest jasne, kto się mylił - stenograf czy Feynman, ale zamiast dni muszą być lata.
Duńczycy próbowali odtworzyć rozumowanie Feynmana dotyczące jednorodnego modelu Ziemi (gdy jej gęstość nie zmienia się wraz z głębokością), a także wykonali obliczenia dla wstępnego modelu odniesienia Ziemi. Wyniki znacznie różnią się od siebie i od szacunków Feynmana. Przeprowadzono również obliczenia pokazujące różnicę w wieku centrum i powierzchni Słońca.
W przypadku jednorodnej Ziemi potencjał grawitacyjny planety określają dwie formuły: jedna - na punkt na zewnątrz ciała niebieskiego, druga - na jej wnętrze. Grawitacyjne przesunięcie ku czerwieni między środkiem a powierzchnią planety jest określane przez różnicę potencjałów w odpowiednich punktach, promień i masę planety. Rezultat: środek Ziemi jest o 1,58 roku młodszy od jej powierzchni.
Bardziej realistyczny wstępny model odniesienia wewnętrznej struktury Ziemi uwzględnia zmianę potencjału grawitacyjnego w wyniku różnych gęstości na różnych głębokościach planety. W tym przypadku jądro planety jest o 2,49 lat młodsze od jej powierzchni. Naukowcy podali również oszacowanie, według którego można zaniedbać relatywistyczne dylatacje czasu spowodowane ruchem obrotowym Ziemi wokół własnej osi (udział efektu nie przekracza dwóch dni).
Film promocyjny:
Duńscy fizycy kończą swój artykuł uzasadnieniem powodów, dla których wnioski Feynmana nie zostały wcześniej przetestowane. Wykłady amerykańskiego naukowca były stenografowane przez postdoców, korygowane przez redaktorów, były wielokrotnie wznawiane i służyły jako podręcznik dla kilku pokoleń studentów fizyki. Zdaniem Duńczyków mamy tutaj do czynienia z przykładem Arystotelesowskiego dowodu etosu.
Oznacza to, że gdy autorytet i status naukowca jest wysoki, jego wnioski są uważane za oczywiste przez kolegów. Jeden z autorów artykułu (Ulrik Uggerhoy) przyznał, że za poprawne uznał również oszacowanie przez Feynmana różnicy wieku centrum i jądra Ziemi.
Tymczasem sam Feynman, pracując nad teorią rozpadu beta, jakoś w jednym ze starych artykułów (nie własnym), poświęconym interpretacji danych eksperymentalnych, odkrył nieścisłości. Doprowadziło to do wielu innych artykułów, które okazały się błędne, ponieważ były oparte na początkowo niepoprawnych danych. „Od tego czasu nie zwracałem uwagi na to, co mówią eksperci. Sam to rozumiem - powiedział o tym. Ten odcinek jest opisany w autobiograficznym zbiorze "Oczywiście żartujesz, panie Feynman!"
Ksenia Kruger