Проверка ОТО -- сверяем JPL и Альмагест

[Костя]

1. Введение в суть проблемы.
Представте, что вы не верите, что ОТО верна. Но вы знаете, что одним из экспериментальных фактов, которые (якобы) подтверждают ОТО, является совпадение наблюдаемего и предсказанного в ОТО смещений перигелия Меркурия.
Тогда, для того, чтобы удостоверится, что ОТО неверна, а миром правит вселенский заговор релятивистов, ну и, конечно, что вы самый умный, вы решаете:
 -- Смоделировать движение планет используя ОТО.
 -- Найти это самое смещение перигеля из своей модели.
 -- И сравнить его с экспериментально полученым смещением перигелия.

И тут-же у вас возникает целый ворох проблем:
 -- Чтобы скрыть правду об ОТО, научное сообщество ставит препоны на пути тех, кто хочет получить доступ к экспериментальным данным.
 -- Есть, конечно, данные JPL. Но это сделано специально для введения свободных от официальных предрассудков исследователей в заблуждение. Цитирую http://ssd.jpl.nasa.gov/?faq

Вопрос: Чему равно, например, Смещение перигелия Меркурия?
Ответ: Величина имеет определенное значение, если она строго постоянна или строго периодична.
 Движение планет только приближенно эллиптичны. Поэтому не имеет смысла спрашивать о "точных" значениях тех или иных параметров....
 В эфемеридах JPL используется совершенно другой подход. Мы не используем такие понятия как период, эксцентриситет и.т.д. Вместо этого мы интегрируем уравнения движения в Декартоых координатах (x,y,z), и мы устанавлваем начальные данные, основанные на современных высокоточных измерениях позиций планет...

Ну с перигелием -- ладно. Действительно, надо разбираться с тем, что имели ввиду поборники ОТО, когда говорили об этом  "смещении перигелия", а для этого надо книжки читать, а вам что делать больше нечего как книжки читать, вы-же и так самый умный.

Можно поступить проще -- взять экспериментальные данные по положению планет и сравнить совпадают ли они с промоделироваными по формулам ОТО.
Но дело в том, что, фактически, JPL и выполняют моделирование движения планет солнечной системы используя ОТО, а экспериментальные данные они скрыли. Точнее эфемериды JPL работают -- телескопы наводятся куда надо, межпланетные станции прилетают куда надо, но на самом деле-то это просто подгонка ОТО под современные наблюдения. И поэтому понятно, что всё у них хорошо согласуется на современном коротком промежутке времени.

А вот если сравнить их данные в долгосрочной, так сказать, картине, то тут-то ОТО и будет выведена на чистую воду -- со временем предсказания ОТО точно разойдутся с экспериментом. Вот давайте сравним, например, (как на этом форуме это уже было предложено) данные JPL с данными Птолемея.

2. Сравнение.
Здесь я привожу простой и бескровный способ сравнения данных JPL и Птолемея.
Для этого вам понадобится только компьютер с доступом в интернет и либо программа Excel, либо свободно (бесплатно, под лицензией GPL) распространяемая программа OpenOffice.org Calc.

Данные Птолемея, а заодно и электронную таблицу, которая возвращает положения планет и Юлианскую дату берем здесь: http://www.thep.lu.se/~larsg/astromodels.zip.
В архиве лежат разные модели нас интересует файл Almagest.xls.
Пользоваться таблицей очень просто -- вводим дату по египетспоку календарю и получаем Юлианскую дату и положения планет в эклиптической системе координат (см. рис).

Данные JPl можно получить по этой ссылке http://ssd.jpl.nasa.gov/horizons.cgi
Перед вами появится web-интерфейс в котором надо установить положение, дату, выбрать интересующую вас планету. В моем примере я ввел следующее:

Код: [Выделить]

    Ephemeris Type [change] :   OBSERVER
       Target Body [change] :   Mercury [199]
 Observer Location [change] :   Alexandria Egypt ( 29°57'00.0''E, 31°11'24.0''N )
         Time Span [change] :   Start=306BC-Dec-5 22:00, Stop=306BC-Dec-6 1:00, Step=30 m
    Table Settings [change] :     QUANTITIES=31
    Display/Output [change] :   default (formatted HTML)
Строчка   "QUANTITIES=31" -- означает, что надо вывести данные в эклиптической системе координат -- той-же что приводится в электронной таблице.
Нажав кнопку "Generate Ephemeris" вы получите  следующую таблицу:

Код: [Выделить]

Date__(UT)__HR:MN        ObsEcLon    ObsEcLat
**********************************************
b0306-Dec-05 22:00  m  240.1849879   3.0859071
b0306-Dec-05 22:30  m  240.1638576   3.0882169
b0306-Dec-05 23:00     240.1427767   3.0904920
b0306-Dec-05 23:30     240.1217389   3.0927316
b0306-Dec-06 00:00     240.1007384   3.0949355
b0306-Dec-06 00:30     240.0797695   3.0971036
b0306-Dec-06 01:00     240.0588274   3.0992364
В моем примере расхождение по Lon и Lat составляет ~16 и  ~30 угловых минут соответственно.

Осталось выяснить с какой точностью Птолемей проводил свои измерения.
Птолемей такой информации нам не оставил, но, к счастью, помимо эфемерид планет имеются также его эфемириды звезд.  Вот здесь https://people.scs.fsu.edu/~dduke/model2.pdf приводится статистическое исследование ошибок экспериментальной техники Птолемея, и делается вывод, что средняя систематическая ошибка (одна сигма) как по определению склонения так и по определению восхождения составляет полградуса.

3. Вывод
Таким образом выходит следующая удручающая картина:
1. Эфемириды JPL строятся с помощью решения уравнений ОТО, с начальными условиями взятыми из наблюдений в наше время.
2. Данные JPL совпадают с данными Птолемея .

Вывод, разумеется, можно сделать только один....

Птолемей тоже участвовал в заговоре релятивистов.
 
P.S.
Иро́ния — троп,  в котором истинный смысл скрыт или противоречит (противопоставляется) смыслу явному. Ирония создаёт ощущение, что предмет обсуждения не таков, каким он кажется. По определению Аристотеля, ирония есть «высказывание, содержащее насмешку над тем, кто так действительно думает».

[Parfen]

2. Данные JPL совпадают с данными Птолемея .

Извините, а что в этом подозрительного?

[Скиф]

Сама по себе ОТО интересна тем, что представляет собой оригинальный (по сравнению с полевым описанием) подход к гравитационному взаимодействию. Однако на этом достоинства кончаются. Дело в том, что ОТО не в состоянии описать электромагнетизм и квантовые явления, в то время как полевое описание может работать как с гравитацией (Логунов), так и с выше перечисленными областями.
В файле я привел свой "перигелий" используя понятие гравитационного дефекта масс.

Полевая модель гравитации

[Уникум]

Таким образом выходит следующая удручающая картина:
1. Эфемириды JPL строятся с помощью решения уравнений ОТО, с начальными условиями взятыми из наблюдений в наше время.
2. Данные JPL совпадают с данными Птолемея .

Вывод, разумеется, можно сделать только один....

Птолемей тоже участвовал в заговоре релятивистов.
 

http://www.astronet.ru/db/msg/1178709/node13.html

"движение перигелия определяется не по формулам, а суммарно, то есть релятивистские эффекты напрямую мы пока не чувствуем"

В.В. Нестеров, Стандарт основных вычислений астрономии, Москва, 2001
http://www.astronet.ru/db/msg/1178709/node1.html

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,31389.msg702496.html#msg702496

[Костя]

2Уникум. Я немного не понял, какие я из этого должен делать выводы. (Кроме того, что вы -  Уникум, разумеется.)

[Уникум]

2Уникум. Я немного не понял, какие я из этого должен делать выводы. (Кроме того, что вы -  Уникум, разумеется.)

В.В. Нестеров в своем труде "Стандарт основных вычислений астрономии", Москва, 2001
http://www.astronet.ru/db/msg/1178709/node1.html

профессионально объяснил Вам, как специалист по астронометрии, что как профессиональные наблюдатели
 "релятивистские эффекты напрямую мы пока не чувствуем". Ну Меркурий, конечно, не в счет...

Пожалуйста, перечитайте несколько раз подряд:
http://www.astronet.ru/db/msg/1178709/node13.html

"Модели и их следствия прежде были основаны на классической механике, теперь многое изменилось. <...> Предсказано и наблюдается вековое смещение перигелия орбиты планеты Меркурий. Для Земли мы определяем не классическую прецессию, а суммарное отклонение точки Весеннего равноденствия.

Что можно сказать об этих эффектах? Во многих случаях они не оказывают влияния на измеряемые параметры, получаемые астрономами. Наблюдения выполняются на больших угловых расстояниях от Солнца, движение перигелия определяется не по формулам, а суммарно, то есть релятивистские эффекты напрямую мы пока не чувствуем. Но наблюдательный процесс уже вышел на рубеж, когда в моделях при редукциях надо учитывать все известные факторы и делать это единообразно. "

В свете сказанного В.В. Нестеровым, какие еще Вам требуются комментарии по Птолемею и NASA теперь?   

Если современные измерители на предельной точности современных измерений "пока не чувствуют", то что могли "почувствовать" при ошибках измерений во времена Птолемея?

Кстати, вот Вам каверзный вопрос, чем это отличаются друг от друга "все известные факторы" "в моделях при редукциях" от так называемых полумистических "эмпирических поправок" в тех-же самых моделях ?

[Уникум]

2Уникум. Я немного не понял, какие я из этого должен делать выводы.

Куда Вы запропали Костя?   

Хотелось чтобы Вы продолжили начатое Вами обсуждение.

[Костя]

А я всё-равно не понял, что вы хотите сказать.
Когда-же вы попытались пояснить свою мысль предложением "перечитать Нестерова несколько раз подряд" , то я решил, что вас вопрос не интересует. Это всё равно, как автор статьи в научном журнале для подтверждения своей точки зрения предлагал бы "прочитать Ландау несколько раз подряд".

Если современные измерители на предельной точности современных измерений "пока не чувствуют"

Современные измерители всё перкрасно чувствуют -- аномальное смещение перигелия Мергурия наблюдали уже в 19м веке.
Именно это и написано в приведенных вами цитатах : во многих случаях -- не влияют, но сейчас точность уже достила того уровня, что надо учитывать все факторы (в том числе и ОТО). 
В то время как вы, если я вас правильно понял, пишете, что эффекты ОТО не наблюдаются до сих пор. Может вам тоже стоит почитать Нестерова?

Кстати, вот Вам каверзный вопрос, чем это отличаются друг от друга "все известные факторы" "в моделях при редукциях" от так называемых полумистических "эмпирических поправок"  в тех-же самых моделях ?

Ну вот как раз пример с ОТО это хорошо иллюстрирует.
"Чистой" Ньютоновской механикой объяснить смещение перигелия Меркурия не удавалось -- приходилось вводить "эмпирическую поправку", мол, перигелий Меркурия должен ещё смещаться на некую мистическую величину, полученую феноменологически.  Вместо феноменологии можно использовать более полную модель, которая предсказывает эту поправку.

[Уникум]

Кстати, вот Вам каверзный вопрос, чем это отличаются друг от друга "все известные факторы" "в моделях при редукциях" от так называемых полумистических "эмпирических поправок"  в тех-же самых моделях ?

Ну вот как раз пример с ОТО это хорошо иллюстрирует.
"Чистой" Ньютоновской механикой объяснить смещение перигелия Меркурия не удавалось -- приходилось вводить "эмпирическую поправку", мол, перигелий Меркурия должен ещё смещаться на некую мистическую величину, полученую феноменологически.  Вместо феноменологии можно использовать более полную модель, которая предсказывает эту поправку.

Что можете пояснить насчет методологии обоснования "более полной модели, которая предсказывает эту поправку"?
Т.е. насколько серьезно обоснованной является "более полная модель"?

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,43615.msg764718.html#msg764718

Существуют ли какие-нибудь объективные научные критерии оценки значимости научных результатов в свете высказывания Л.А. Арцимовича, что с оценками астрономических проблем "всегда сопряжен некоторый субъективизм, поскольку нет истинной меры научной значимости"? стр 6  -"Некоторые вопросы развития современнй физики" - Вестн. АН СССР, 1965, №2, с. 3-46 

[Уникум]

А я всё-равно не понял, что вы хотите сказать.
Когда-же вы попытались пояснить свою мысль предложением "перечитать Нестерова несколько раз подряд" , то я решил, что вас вопрос не интересует. Это всё равно, как автор статьи в научном журнале для подтверждения своей точки зрения предлагал бы "прочитать Ландау несколько раз подряд".

Если современные измерители на предельной точности современных измерений "пока не чувствуют"

Современные измерители всё перкрасно чувствуют -- аномальное смещение перигелия Мергурия наблюдали уже в 19м веке.
Именно это и написано в приведенных вами цитатах : во многих случаях -- не влияют, но сейчас точность уже достила того уровня, что надо учитывать все факторы (в том числе и ОТО). 
В то время как вы, если я вас правильно понял, пишете, что эффекты ОТО не наблюдаются до сих пор. Может вам тоже стоит почитать Нестерова?

В.В. Нестеров в своем труде "Стандарт основных вычислений астрономии", Москва, 2001
http://www.astronet.ru/db/msg/1178709/node9.html
пишет:

"Сам процесс вычислений не комментируется и не обсуждается в открытой печати. Созданные программные продукты, банк наблюдательных данных, труднейшие моменты работы, которые удалось преодолеть, - все это является интеллектуальной собственностью небольшого коллектива из десяти-пятнадцати человек. Подключиться к этим исследованиям со стороны невозможно, очень трудно даже добиться совпадения эфемеридных данных на основе собственного процесса интегрирования с начальными условиями, полученными Лабораторией реактивного движения."

"На протяжении более сорока лет численные модели движения планет Солнечной системы совершенствуются и развиваются. Мировой общественности известны общие направления работы, перечень факторов, принимаемых во внимание, численные значения используемых постоянных и, что самое приятное, для всех пользователей доступны окончательные результаты исследований в виде эфемеридных данных"

Подтверждаю и стою на своем, что прямыми наблюдениями моментальных положений планет Солнечной системы "эффекты ОТО не наблюдаются до сих пор"... 

[Костя]

Например "очень трудно добиться совпадения" и "нельзя добиться совпадения" это разные вещи не так ли?

Вообще, мне надоедает угадывать, что вы хотите сказать выдернутыми откуда-то цитатами. У Нестерова нигде не написано, что "эффекты ОТО не наблюдаются".

А что, наконец, вам мешает сказать, "что прямыми наблюдениями моментальных положений планет Солнечной системы эффекты Ньютоновской механики не наблюдаются до сих пор"?

[Уникум]

Например "очень трудно добиться совпадения" и "нельзя добиться совпадения" это разные вещи не так ли?

Вообще, мне надоедает угадывать, что вы хотите сказать выдернутыми откуда-то цитатами. У Нестерова нигде не написано, что "эффекты ОТО не наблюдаются".

А что, наконец, вам мешает сказать, "что прямыми наблюдениями моментальных положений планет Солнечной системы эффекты Ньютоновской механики не наблюдаются до сих пор"?

Вот это в корне неверно. В пределах современной точности наблюдений еще как наблюдаются, да еще с очень высокой астрометрической точностью - оцените в процентном соотношении на коротком временном интервале.

[Хартиков Сергей]

     Цитата Уникум: "Сам процесс вычислений не комментируется и не обсуждается в открытой печати. Созданные программные продукты, банк наблюдательных данных, труднейшие моменты работы, которые удалось преодолеть, - все это является интеллектуальной собственностью небольшого коллектива из десяти-пятнадцати человек..."

     А зачем Вам иметь точные тексты всех этих программ? Вы всерьез готовы потратить лет десять на их изучение? Вполне достаточно того, что опубликовано в научных статьях, сопровождающих работу указанной группы из JPL: формулы и параметры. Берите их, пишите свою программу и сверяйте. Более того, Вам хорошо известно, что альтернативный вариант эфемерид EPM по тем же самым формулам составлен и группой российских исследователей (это насчет "трудно подключиться" ) - они же опубликовали сравнительный анализ - там расхождение метров на 50 для положений планет и даже указаны причины этих расхождений.

     Цитата Уникум: "Подтверждаю и стою на своем, что прямыми наблюдениями моментальных положений планет Солнечной системы "эффекты ОТО не наблюдаются до сих пор"..."

     Собственно, "эффекты ОТО" с точки зрения положений планет обнаружимы только для Меркурия - и это действительно подтверждается прямыми наблюдениями - то есть эфемеридами JPL и указанными российскими эфемеридами EPM (в смысле того, что наблюдаемые положения от них мало отличаются).

[Уникум]

     Цитата Уникум: "Сам процесс вычислений не комментируется и не обсуждается в открытой печати. Созданные программные продукты, банк наблюдательных данных, труднейшие моменты работы, которые удалось преодолеть, - все это является интеллектуальной собственностью небольшого коллектива из десяти-пятнадцати человек..."

     А зачем Вам иметь точные тексты всех этих программ?

Как очень хорошо известно, существует основополагающий методологический принцип - повторяемость результатов, что разные группы исследователей должны получать близкие или совпадающие результаты, если выполняют однотипные эксперименты.

Как очень хорошо известно астрономам, каждая конкретная система астрономических постоянных является неразрывно "привязанной" к методу которым она получена. Под методом, в данном случае, как раз понимается и являются именно "точные тексты всех этих программ".

Засекречивание метода есть Анти-Научный прием, который позволяет скрыть от посторонних глаз используемые в ДАННОМ МЕТОДЕ "эмпирические поправки" и чисто умозрительно спекулировать физической сущностью объявленных учтенными поправок.

[Пенелопа]

 Текст программ и метод это две большие разницы.    Проверяют метод.   Ну потому, что в программе может быть ошибка, потому, что разобраться в  тексте чужой программе практически невозможно. Намного проще написать свою.

А что касается Альмагеста, то  могу сказать, что точность Альмагеста такая, что удается определить время его создания с точностью до ста лет. Как при этом можно определить  значительно более тонкие вещи, связанные с ОТО мне не ясно.   

[Klapaucius]

Время создания текста - м.б., даже больше. Но не наблюдения явлений, в нём описанных. Можно как Фоменко попытаться подобрать другие даты, в которые всё укладывается (с интерпретацией некоторых аспектов), но они менее убедительны, их можно пересчитать по пальцам, и разность иногда определяется тысячелетиями (что тоже понижает достоверность идентификации практически до нуля).
Альмагест "калибрует" календарные системы очень точно (известно в какой день, при каких условиях: высота, место наблюдения, время суток - происходило некое явление), без него это сделать невозможно. Остаётся некое сомнение, все ли явления одного типа были замечены, ведь например погода бывает разная, но это не в тему: если Альмагест результат случайных совпадений, то очень маловероятных.

Но вот по отношению к эффектам смещения перигелия тоже непонятки. Как из Альмагеста независимо от современных данных расчитать смещение перигелия скажем Марса? Не показав, что некая погрешность меньше некого значения (может быть и не имеющих отношения к делу, хоть и правильных), а привести расчёт и результат? А потом сравним с современными данными, они вопреки (или параллельно, если я неправильно понял)

Собственно, "эффекты ОТО" с точки зрения положений планет обнаружимы только для Меркурия

вроде есть, я где-то видел таблицу для 4-6 планет (хоть и с большими погрешностями), можно будет найти и обсудить.

[Пенелопа]

Время создания текста - м.б., даже больше. Но не наблюдения явлений, в нём описанных. Можно как Фоменко попытаться подобрать другие даты, в которые всё укладывается (с интерпретацией некоторых аспектов),

Не укладывается.   Без условия ловкости рук и некого "мошенства" в другие даты ничего не укладывается

Но вот по отношению к эффектам смещения перигелия тоже непонятки. Как из Альмагеста независимо от современных данных расчитать смещение перигелия скажем Марса? Не показав, что некая погрешность меньше некого значения (может быть и не имеющих отношения к делу, хоть и правильных), а привести расчёт и результат? А потом сравним с современными данными, они вопреки (или параллельно, если я неправильно понял)

А смещение перегелия Марса да еще на той уровне точности никак не связана с ОТО.

[Хартиков Сергей]

     Цитата Klapaucius: "вроде есть, я где-то видел таблицу для 4-6 планет (хоть и с большими погрешностями), можно будет найти и обсудить."

     Самое большое аномальное смещение для Меркурия. Для остальных планет - значительно меньше. Проблема еще и в том, что малы эксцентриситеты остальных планет, что не дает возможности однозначно говорить о смещении перигелия.

[Klapaucius]

Мы всё же можем вычислить из теории смещение перигелия Марса. Раз есть смещение перигелия орбиты, значит есть небольшие поправки к положению планеты по сравнению с вычисленным без учёта эффекта. Положим мы знаем из Альмагеста с опред. точностью положение, когда и где он находился очень давно. Неужели с учётом теории положение планеты вычисляется с меньшей точностью, чем экспериментальное наблюдение более чем 2х тысячелетней давности? Не нравится Марс, рассмотрим Меркурий.

Может быть смещение перигелия на больших промежутках времени вводит не постоянно растущую, а достаточно небольшую "колебательную" поправку к положению планет? Или может сами орбитальные данные для планет на сегодня определены с недостаточной точностью (хотя это кажется ерунда, ведь не может же накопиться ошибка в 1 или несколько марсианских или меркурианских целых лет за 2000 земных - тут Альмагест должен выступать хорошим подспорьем к уточнению таких астрономических данных)?

[Хартиков Сергей]

     Цитата Klapaucius: "Мы всё же можем вычислить из теории смещение перигелия Марса. Раз есть смещение перигелия орбиты, значит есть небольшие поправки к положению планеты по сравнению с вычисленным без учёта эффекта. Положим мы знаем из Альмагеста с опред. точностью положение, когда и где он находился очень давно. Неужели с учётом теории положение планеты вычисляется с меньшей точностью, чем экспериментальное наблюдение более чем 2х тысячелетней давности?"

     Проблема в том, что при малом эксцентриситете невозможно однозначно идентифицировать смещение именно перигелия, потому что определяющим параметром является средняя долгота в орбите.

     Цитата Klapaucius: "Может быть смещение перигелия на больших промежутках времени вводит не постоянно растущую, а достаточно небольшую "колебательную" поправку к положению планет?"

     Нет, не колебательную.

     Цитата Klapaucius: "Или может сами орбитальные данные для планет на сегодня определены с недостаточной точностью (хотя это кажется ерунда, ведь не может же накопиться ошибка в 1 или несколько марсианских или меркурианских целых лет за 2000 земных - тут Альмагест должен выступать хорошим подспорьем к уточнению таких астрономических данных)?"

     Я не знаю, какова точность Альмагеста. Но для Меркурия Вы легко можете посчитать: 2000 лет - это 20 столетий, то есть аномальное смещение перигелия составит 20 * 42" = 840" = 14' = 0.23⁰.