Natuurkundigen van de universiteiten van Aarhus en Kopenhagen (Denemarken) hebben bewezen dat het centrum van de aarde veel jonger is dan de aardkorst, waardoor Nobelprijswinnaar Richard Feynman enigszins wordt gecorrigeerd. De studie is gepubliceerd in het European Journal of Physics en is beschikbaar op arXiv.org.
Volgens de algemene relativiteitstheorie beïnvloedt het gravitatiepotentieel de tijd: hoe kleiner het is, hoe langzamer de tijd gaat. Dit betekent dat een hypothetische meting van de leeftijd van een massief lichaam, zoals de aarde of de zon, op het oppervlak en nabij het midden tot verschillende resultaten zal leiden.
De geschiedenis van de vorming van de aarde uit een protoplanetaire schijf is niet direct gerelateerd aan de bepaling van de leeftijd - in tegenstelling tot de veroudering van radioactieve elementen. In het bijzonder zijn er meer vervalproducten van radioactieve isotopen op het aardoppervlak dan in het midden, wat verband houdt met verschillende omstandigheden waarin de veroudering van isotopen plaatsvindt.
Dit was waarschijnlijk wat Feynman in gedachten had toen hij in zijn lezingen over zwaartekracht, gehouden in 1962-1963 aan het California Institute of Technology (VS), zei dat “men in de toekomst veel voorzichtiger moet zijn als het gaat om de ouderdom van objecten zoals de aarde, omdat het middelpunt van de aarde zou een dag of twee jonger moeten zijn dan het oppervlak."
Dit gedachte-experiment is een van de vele observaties van Feynman over de fysieke wereld. Het door hem aangegeven verschil in ouderdom van het centrum en het aardoppervlak werd in verschillende werken genoemd. Onderzoek door Deense natuurkundigen geeft echter een heel ander resultaat. Het is niet duidelijk wie er mis was - stenograaf of Feynman, maar in plaats van dagen moeten er jaren zijn.
De Denen probeerden de redenering van Feynman voor een homogeen model van de aarde te reproduceren (wanneer de dichtheid niet verandert met de diepte), en voerden ook berekeningen uit voor een voorlopig referentiemodel van de aarde. De resultaten verschillen significant van elkaar en van Feynmans inschatting. Ook werden berekeningen uitgevoerd die het verschil in ouderdom van het centrum en het oppervlak van de zon lieten zien.
In het geval van een homogene aarde wordt het zwaartekrachtpotentieel van de planeet beschreven door twee formules: de ene - voor een punt buiten het hemellichaam, de andere - erin. De gravitationele roodverschuiving tussen het middelpunt en het oppervlak van de planeet wordt bepaald door het potentiaalverschil op de overeenkomstige punten, de straal en massa van de planeet. Resultaat: het middelpunt van de aarde is 1,58 jaar jonger dan het oppervlak.
Een realistischer voorlopig referentiemodel van de interne structuur van de aarde houdt rekening met de verandering in het zwaartekrachtpotentieel als gevolg van verschillende dichtheden op verschillende diepten van de planeet. In dit geval is de kern van de planeet 2,49 jaar jonger dan zijn oppervlak. De wetenschappers gaven ook een schatting volgens welke de relativistische tijddilatatie veroorzaakt door de rotatie van de aarde om zijn as kan worden verwaarloosd (de bijdrage van het effect is niet langer dan twee dagen).
Promotie video:
Deense natuurkundigen sluiten hun artikel af met een redenering over de redenen waarom de conclusies van Feynman niet eerder zijn getest. De lezingen van de Amerikaanse wetenschapper werden gestenografeerd door postdocs, nagelezen door redacteuren, ze werden meerdere keren herdrukt en dienden als leerboek voor meerdere generaties natuurkundestudenten. Volgens de Denen worden we hier geconfronteerd met een voorbeeld van Aristotelisch bewijs van ethos.
Dat wil zeggen: wanneer de autoriteit en status van een wetenschapper hoog is, worden zijn conclusies door collega's als vanzelfsprekend beschouwd. Een van de auteurs van het artikel (Ulrik Uggerhoy) gaf toe dat hij ook de schatting van Feynman van het verschil in leeftijd van het centrum en de kern van de aarde als correct beschouwde.
Ondertussen ontdekte Feynman zelf, terwijl hij aan de theorie van bèta-verval werkte, op de een of andere manier in een van de oude artikelen (niet zijn eigen), gewijd aan de interpretatie van experimentele gegevens, onnauwkeurigheden. Dit leidde tot veel andere artikelen die onjuist bleken te zijn, omdat ze waren gebaseerd op aanvankelijk onjuiste gegevens. “Sindsdien heb ik geen aandacht besteed aan wat de experts zeggen. Ik zoek het zelf uit,”zei hij hierover. Deze aflevering wordt beschreven in de autobiografische collectie "U maakt natuurlijk een grapje, meneer Feynman!"
Ksenia Kruger
