Setterfield's wiskunde

Formule (24) van THE REDSHIFT AND THE ZERO POINT ENERGY luidt als volgt: $$ M = \frac{\sqrt{1-T^2}}{1+T} $$ Om dit te differentiëren naar $T$ gebruiken we de welbekende quotiëntregel: $$ \left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v-u\,v'}{v^2} $$ Hierin is (verschil met het document van Setterfield in rood): $$ u = \sqrt{1-T^2} = \left(1-T^2\right)^{1/2} \quad \Longrightarrow \quad u' = \color{red}{\frac{1}{2}}\cdot\left(1-T^2\right)^{-1/2}(-2T) = \frac{-T}{\sqrt{1-T^2}}\\ v = 1+T \quad \Longrightarrow \quad v'=1 $$ Substitueren in de quotiëntregel en vereenvoudigen geeft: $$ \left(\frac{\sqrt{1-T^2}}{1+T}\right)' = \frac{-T/\sqrt{1-T^2}\cdot(1+T)-\sqrt{1-T^2}\cdot 1}{(1+T)^2} = \\ \left(\frac{\sqrt{1-T^2}}{1+T}\right)\left(\frac{-T}{1-T^2}-\frac{1}{1+T}\right) = M\left(\frac{-T}{1-T^2}-\frac{1-T}{1-T^2}\right)=-\frac{M}{1-T^2} $$ Maar het kan nog simpeler, met logaritmisch differentiëren: $$ \ln(M) = \frac{1}{2}\ln(1-T^2)-\ln(1+T) \quad \Longrightarrow \quad \frac{dM/dT}{M} = \frac{1}{2}\frac{-2T}{1-T^2}-\frac{1}{1+T} = -\frac{1}{1-T^2} $$ In alle gevallen, met gewone middelbare school wiskunde, niets bijzonders: $$ \frac{dM}{dT} = - M/(1-T^2) \qquad \mbox{en niet} \qquad dM/dT = - M/(1–T)\quad(25) $$ Formule (25) is dus fout. De fout ontstaat waar de factor $\color{red}{1/2}$ niet wordt meegenomen. Maar hierdoor klopt het hele vervolg van Setterfield's betoog ook niet meer.

Ik heb nog even overwogen om Barry Setterfield het voordeel van de twijfel te gunnen, maar helaas is met het bovenstaande zijn arsenaal van wiskundige fouten niet uitgeput. Lezen we bijvoorbeeld in Quantized Redshifts and the Zero Point Energy, formule (41): $$ T^2 = (1-M^2)/(1+M^2)=1/(1-M^2) $$ Ik begrijp niet wat Setterfield hier allemaal aan het doen is, maar in ieder geval leiden we gemakkelijk het volgende af: $$ (1-M^2)^2=1+M^2 \quad \Longrightarrow \quad M^4-2M^2+1=1+M^2 \quad \Longrightarrow \\ M^2(M^2-3)=0 \quad \Longrightarrow \quad M\in\left\{0,\sqrt{3},-\sqrt{3}\right\} $$ Dus er valt over $M$ verder niets te zeggen dan dat deze grootheid gelijk is aan nul of plus of min de wortel uit drie. Dus, hoe dan ook: $$ \frac{dM}{dT} = 0 \qquad \mbox{echter} \qquad \frac{dM}{dT} = M/[(T-1)(T+1)] = - M/(1-T^2)\quad (43) $$ Rechts staat waarempel de formule die we hierboven hebben gevonden in plaats van de foute formule (25) in THE REDSHIFT AND THE ZERO POINT ENERGY. Alleen is nu plotseling, volgens formule (44): $$M = \sqrt{1-T}$$ in plaats van volgens formule (48): $$M = \frac{\sqrt{1-T^2}}{1+T} = \sqrt{\frac{1-T}{1+T}}$$ Maar vooruit, laten we even aannemen dat Barry zich vergist heeft en in (41) één van beide formules bedoelt, dan is: $$ T^2 = (1-M^2)/(1+M^2) \quad \Longrightarrow \quad (1+M^2)T^2=(1-M^2) \quad \Longrightarrow \\ M^2(1+T^2)=1-T^2 \quad \Longrightarrow \quad M=\pm\sqrt{\frac{1-T^2}{1+T^2}} $$ Of, als dit niet de bedoeling is, de andere uitdrukking: $$ T^2 = 1/(1-M^2) \quad \Longrightarrow \quad (1-M^2)=1/T^2 \quad \Longrightarrow \\ M=\sqrt{1-\frac{1}{T^2}}=\pm\frac{\sqrt{T^2-1}}{T} $$ Er gebeurt vervolgens nog iets wonderbaarlijks, want als we de afgeleide (47) van $M$ integreren, wat - zoals iedereen weet - het omgekeerde is van differentiëren, dan duikt plotseling weer formule (48) op en niet (44) of één van de telkens iets andere formules voor $M$. Inderdaad is volgens (43): $$ \frac{dM}{dT} = - M/(1-T^2) \quad \Longrightarrow \quad \int\frac{dM}{M} = - \int \frac{dT}{1-T^2} \quad \Longrightarrow \\ \int\frac{dM}{M} = - \int \frac{1}{2} \left[\, \frac{1}{1+T} + \frac{1}{1-T}\,\right] dT = - \frac{1}{2} \left[\, \int \frac{d(1+T)}{1+T} - \int \frac{d(1-T)}{1-T}\,\right] \quad \Longrightarrow \\ \ln|M| = \frac{1}{2}\left[\,\ln|1-T|-\ln|1+T|\,\right] = \ln\left(\left|\frac{1-T}{1+T}\right|^{1/2}\right) \quad \Longrightarrow \\ M = \sqrt{\frac{1-T}{1+T}}=\frac{\sqrt{1-T^2}}{1+T} \quad (48) \qquad \mbox{omdat volgens de theorie} \quad 0 \le T \le 1 $$ Het lijkt alsof Setterfield voortdurend in een cirkeltje ronddraait. En nergens uitkomt. Want we hebben inmiddels zes of negen van deze formules, maar welke is nou de juiste? $$ M = \frac{\sqrt{1-T^2}}{1+T} \\ M = \sqrt{1-T} \\ M = \pm\sqrt{\frac{1-T^2}{1+T^2}} \\ M = \pm\frac{\sqrt{T^2-1}}{T} \\ M = 0 \quad ; \quad M = \pm \sqrt{3} $$ Let op! Ik heb het niet eens gehad over de natuurkunde van Barry Setterfield. Ik heb uitsluitend gezocht naar fouten in de bijbehorende wiskunde.
Maar wie WEET valt ook op de natuurkunde van Setterfield het nodige af te dingen.


Barry Setterfield heeft een allerliefste vrouw, die oprecht in hem gelooft. Deze Helen Setterfield, op 15 maart 2016, in het webartikel Mass and Gravity, schrijft het volgende: Barry, like most physicists, thinks in math. Arme Penny, je moest eens weten!