H. Lorentz, równania Maxwella, nieoznaczoność, itp.

Awatar użytkownika
Fermion
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 58
Rejestracja: 6 sty 2018, o 15:02
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Swino
Podziękował: 9 razy

Re: H. Lorentz, równania Maxwella, nieoznaczoność, itp.

Post autor: Fermion »

Przypomniało mi się, że chyba nie do końca dobrze rozumiem pewną ważną rzecz. Chodzi o to że linia która wydaje nam się krzywa to jest tak na prawdę linią prostą - a linia która wydaje się prosta jest krzywa. Poniżej postaram się w skrócie odtworzyć myśl pewnego nauczyciela fizyki z liceum.

Weźmy sobie globus i znajdźmy 2 miasta położone na tej samej szerokości geograficznej. Teraz tą powierzchnie globusa zrzutujmy na powierzchnie płaską czyli weźmy zwykłą mapę świata. Na mapie wydaje się oczywiste że najkrótszą linią łączącą te 2 miasta jest równoleżnik - czyli linia prosta. Jednak gdy wrócimy do globusa i przyłożymy np. sznurek na ten równoleżnik to szybko zauważymy że nie jest to najkrótsza droga. Najkrótszą drogą będzie tzw. koło wielkie czyli takie które przechodzi przez środek ziemi i przecięcie tego koła wielkiego jest to linia prosta z punktu widzenia mapy. W związku z tym :
AU
AU
LUcNa12.jpg (7.87 KiB) Przejrzano 815 razy
Jeśli ktoś widzi inaczej ten rysunek to widzi "oczami niewłaściwej geometrii". Na globusie obowiązuje inny rodzaj geometrii.

Powiedzmy że to rozumiem jest to fajnie obrazowo wyjaśnione. Wniosek z tego, że bardzo ważna jest tak naprawdę geometria wszechświata. Czy jest sferyczna, czy hiperboliczna czy płaska. O ile mi wiadomo do dziś tego nie wiemy - trzeba by zmierzyć sumę kątów w trójkącie na bardzo dużych dystansach np ileś Gpc.

Jednak nie umiem tego odnieś do wywodu innego fizyka który przytoczę poniżej :

jeżeli mamy odcinek a najlepszą linią prostą w fizyce jest światło. Więc puszczamy sobie światło i ono porusza się po czymś co nazwiemy linią prostą. Teraz podstawiam pod tą linię prostą dużą masę - co się zmienia? Einstein mówi że to co było metrem staje się \(\displaystyle{ 1,5}\) metra. Sekunda staje się \(\displaystyle{ 1,5}\) sekundy. Im dalej od tego ciała jestem tym ta zmiana jest mniejsza i bardzo daleko \(\displaystyle{ 1 m}\) to jest znów \(\displaystyle{ 1 m}\) a \(\displaystyle{ 1s}\) to \(\displaystyle{ 1s}\). Ponieważ światło chce pokonać ten dystans po najkrótszej krzywej to nie opłaca się biec po tej "prostej" tylko trochę się odchylić aby metr był \(\displaystyle{ 1,25 m}\) i wrócić. Ponieważ w ten sposób pokona mniejszą odległość niż by ten promień leciał po czymś co wydawało się linią prostą. Ale cały czas światło biegnie po prostej tylko pojęcie czasu i przestrzeni się zmieniło. W ten sposób np zakrzywienie promieni to nie jest efekt "przyciągania" ziemi tylko dlatego że masa ziemi zmieniła sposób liczenia czasu i przestrzeni. Podobnie jest z satelitą. On nie krąży wokół ziemi bo jest przyciągany (jak powie Newton) tylko jest to linia prosta. Jak wyliczymy jaka jest linia prosta dla ciała rzuconego z wysokości np \(\displaystyle{ 100 km}\) w kierunku ziemi to wydaje się że leci po kawałka okręgu - ale tak naprawdę jest to linia prosta, gdyby chciał lecieć inaczej musiałby włączyć silniki. Więc to samo zjawisko jest widziane zupełnie inaczej bo Einstein wprowadził dynamiczną czasoprzestrzeń.

Ten drugi opis jest bardzo ciekawy dla ciężki do zrozumienia.
Dlaczego masa sprawia że \(\displaystyle{ 1 m}\) staje się \(\displaystyle{ 1,5 m}\)? jak to możliwe że ten dystans się zwiększa? pęcznieje przestrzeń czy co? Czas to jeszcze poniekąd rozumiem - tłumaczę sobie że silne pole grawitacyjne powoduje że czas zmierzony pomiędzy dwoma zdarzeniami będzie różny w różnych układach - to już słyszałem. Ale dlaczego przybywa tam przestrzeni?
Czemu światło "chce" lecieć tylko po najkrótszych odcinkach ? co je do tego zmusza? czy po prostu taka jest jego natura i nie tłumaczy się tego?
Przykład z satelitą jeszcze bardziej mnie ciekawi. Nie widzę nigdzie tej linii prostej? Tak jak na tym globusie umiem sobie wyobrazić obie proste (na sferze i na powierzchni płaskiej) to tutaj nie umiem. Poza tym gdzie ta sfera dla satelity? przecież ona porusza się w przestrzeni i nie widzę tam nigdzie sfery aby krzywa była dla satelity prostą w rzeczywistości. Jak mam na to patrzeć żeby stwierdzić ze orbita satelity to linia prosta? Sam nie wiem czy właściwie zadaje pytania. Najlepiej się zadaje pytania jak zna się odpowiedź. Ten temat wydaje mi się bardzo ciekawy.
Nawet jeśli uznać ze satelita leci po linii prostej - no to powinna odlecieć przecież bo to linia prosta a nie zamknięta orbita

Tak samo nie umiem wyobrazić sobie czasoprzestrzeni. Niby ma 3 wymiary - przestrzenne plus czas. Nie wiem jak to wyobrazić sobie (czy wyobrażanie sobie tego ma sens?). Myślę o tym coś na kształt wykresu 3D dla którego jedną z osi jest czas. Tylko na osi czasu, co każdy "przeskok czasu" muszą być zdublowane wszystkie rzeczy w wszechświecie np. ja wciskający kolejne klawisze na klawiaturze skoro czasoprzestrzeń ma zawierać wszystkie wydarzenia i całą przestrzeń.
Ostatnio zmieniony 5 sie 2019, o 14:18 przez AiDi, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Poprawa wiadomości.
Toliman
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 36
Rejestracja: 24 kwie 2016, o 21:44
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Brzeg
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 3 razy

Re: H. Lorentz, równania Maxwella, nieoznaczoność, itp.

Post autor: Toliman »

Światło porusza się po takiej drodze, której przebycie zajmuje mu najmniej czasu - to jest treść zasady Fermata.

Jak już sobie wyobrażasz tą prostą na globusie, to teraz po prostu powiększ promień tego globusa tak, żeby sięgał satelity. To jest ta sfera i satelita będzie poruszał się po jej kole wielkim.

Co do czasoprzestrzeni to dokładnie tak sobie to wyobrażam.
Awatar użytkownika
AiDi
Moderator
Moderator
Posty: 3841
Rejestracja: 25 maja 2009, o 22:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 45 razy
Pomógł: 702 razy

Re: H. Lorentz, równania Maxwella, nieoznaczoność, itp.

Post autor: AiDi »

Fermion pisze:Przypomniało mi się, że chyba nie do końca dobrze rozumiem pewną ważną rzecz. Chodzi o to że linia która wydaje nam się krzywa to jest tak na prawdę linią prostą - a linia która wydaje się prosta jest krzywa.
Być może używanie jednej nazwy na dwie różne rzeczy zbiera swoje żniwo. I choć ma to swoje uzasadnienie, to ja proponuję jednak 'nazywać rzeczy po imieniu'. W geometrii różniczkowej wprowadza się pojęcie geodezyjnej, czyli takiej krzywej łączącej dwa punkty na rozmaitości, która jest najkrótsza. W przypadku zwykłej, płaskiej przestrzeni euklidesowej krzywą tą jest odcinek prostej. Na innych rozmaitościach są to inne krzywe, np. na powierzchni sfery są to łuki kół wielkich. I teraz nie chcąc wprowadzać nowych słów niektórzy popularyzatorzy nazywają wszystkie geodezyjne "prostymi", tylko zapominają dodać, że trzeba przy okazji porzucić kilka swoich intuicji z prostymi związanych.
Jeżeli mamy odcinek a najlepszą linią prostą w fizyce jest światło. Więc puszczamy sobie światło i ono porusza się po czymś co nazwiemy linią prostą.
Tu i w dalszym opisie zastąp "linię prostą" słowem "geodezyjna".
Dlaczego masa sprawia że \(\displaystyle{ 1 m}\) staje się \(\displaystyle{ 1,5 m}\)? jak to możliwe że ten dystans się zwiększa? (...) Czemu światło "chce" lecieć tylko po najkrótszych odcinkach ? co je do tego zmusza? czy po prostu taka jest jego natura i nie tłumaczy się tego?
Możliwe, że już kiedyś tu o tym pisałem (a gdzieś na forum na pewno) - fizyka nie zajmuje się pytaniami "dlaczego?", przynajmniej ogromną większością z nich. Fizyka zajmuje się ilościowym opisem Wszechświata i tym jak on działa. Dlaczego masa sprawia, że geometria czasoprzestrzeni wygląda inaczej niż gdyby tej masy nie było? Nie wiemy. Chyba, że usatysfakcjonuje Ciebie odpowiedź typu "bo równania Einsteina, bla bla", ale nie sądzę.
pęcznieje przestrzeń czy co? Czas to jeszcze poniekąd rozumiem - tłumaczę sobie że silne pole grawitacyjne powoduje że czas zmierzony pomiędzy dwoma zdarzeniami będzie różny w różnych układach - to już słyszałem. Ale dlaczego przybywa tam przestrzeni?
1. Nie tylko czas jest względny - przestrzeń też jest względna. W szczególnej teorii względności odpowiada to skróceniu Lorentza. To co nie jest względne to czasoprzestrzeń. Odległość przestrzenną między dwoma zdarzeniami wyznaczać można tylko w przypadku zdarzeń jednoczesnych. Tak sobie po prostu definiujemy odległość przestrzenną, bo tylko wtedy jesteśmy w stanie nadać jej jakiś sens. Zresztą tak samo robi się w przypadku mechaniki Newtona. A to czy zdarzenia są jednoczesne, czy nie to zależy od wyboru układu odniesienia, zatem i odległość przestrzenna między nimi zależy od wyboru układu odniesienia.
2. Zmiana rozkładu masy i energii możne zmieniać czasoprzestrzeń tak, że odległość przestrzenna może się zmieniać. Przywołam tu znane Tobie rozszerzanie się Wszechświata, czyli wzrost odległości przestrzennych dwóch ciał. Co prawda samo w sobie nie jest ono wywołane zmianą rozkładu materii, ale już zmiana tego rozkładu (zmiany gęstości) wpływa na jego tempo. Kiedyś rozszerzanie się Wszechświata zwalniało, ale w międzyczasie gęstość materii stała się mniejsza niż gęstość ciemnej energii i ta "wygrała" - rozszerzanie się zaczęło przyspieszać.
Poza tym gdzie ta sfera dla satelity? przecież ona porusza się w przestrzeni i nie widzę tam nigdzie sfery aby krzywa była dla satelity prostą w rzeczywistości.
Geodezyjne o których mowa, to geodezyjne w czasoprzestrzni, a nie przestrzeni.
Jak mam na to patrzeć żeby stwierdzić ze orbita satelity to linia prosta? Nawet jeśli uznać ze satelita leci po linii prostej - no to powinna odlecieć przecież :) bo to linia prosta a nie zamknięta orbita :)
Zasadniczą lekcją, którą z OTW trzeba wyciągnąć to że ciała swobodne poruszają się po geodezyjnych :wink: No i racja, geodezyjna satelity nie jest krzywą zamkniętą, bo to spirala. Ale znów - jest to krzywa w czasoprzestrzeni, a nie przestrzeni.
Tak samo nie umiem wyobrazić sobie czasoprzestrzeni. Niby ma 3 wymiary - przestrzenne plus czas. Nie wiem jak to wyobrazić sobie (czy wyobrażanie sobie tego ma sens?).


Czterech wymiarów sobie nie wyobrazisz, możesz się ograniczyć do dwóch przestrzennych i jednego czasowego.
Myślę o tym coś na kształt wykresu 3D dla którego jedną z osi jest czas. Tylko na osi czasu, co każdy "przeskok czasu" muszą być zdublowane wszystkie rzeczy w wszechświecie np. ja wciskający kolejne klawisze na klawiaturze skoro czasoprzestrzeń ma zawierać wszystkie wydarzenia i całą przestrzeń.
Tak, ale lepiej nie myśleć o tym jak o "dublowaniu rzeczy". Po prostu jesteś jeden, ale zajmujesz objętość w czasoprzestrzeni, a nie w przestrzeni :wink:
Toliman pisze:Światło porusza się po takiej drodze, której przebycie zajmuje mu najmniej czasu - to jest treść zasady Fermata.
Tylko to nie ma związku z OTW, może poza wspólnym wariacyjnym charakterem tego co mówi zasada Fermata i OTW.
Awatar użytkownika
Fermion
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 58
Rejestracja: 6 sty 2018, o 15:02
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Swino
Podziękował: 9 razy

Re: H. Lorentz, równania Maxwella, nieoznaczoność, itp.

Post autor: Fermion »

Faktycznie ruch satelity "wygląda" inaczej z różnych układów. Z księżyca wygląda jak okrąg, z ziemi jak linia prosta, z słońca jak spirala a z środka galaktyki jakby spojrzeć to satelita ostawia piruety. Patrząc z ziemi czyli powierzchni euklidesowej na ruch satelity - jest to prosta. Patrząc z oddali satelitę to jej trajektoria to łuki kół wielkich. W związku z tym czy krzywizna trajektorii lotu satelity obliczona z punktu widzenia przestrzeni z której patrzymy na jej ruch (z powierzchni "płaskiej" ziemi) mogę nazwać krzywizną zewnętrzną rozmaitości? - nie wiem czy mogę mierzyć krzywiznę trajektorii lotu więc ostatecznie : czy krzywizna ziemi jako sfery obliczona z punktu widzenia przestrzeni z której patrzymy "ekulidesowej płaskiej ziemi" mogę nazwać krzywizną zewnętrzną rozmaitości?. Analogicznie w odwrotnej sytuacji krzywizna zewnętrzna krzywej - jest rozpatrywaniem tej krzywej z punktu widzenia przestrzeni w której rozmaitość jest zanurzona (przełożenie kół wielkich na powierzchnie płaską - i tam już mają niezerową krzywiznę)

Zadam jeszcze kilka prymitywnych pytań aby lepiej zrozumieć temat. Postaram się sam sobie odpowiedzieć i tylko czy dobrze myślę

Troche już się pogubiłem czy mówimy o geodezyjnych w przestrzeni czy czasoprzestrzeni. Rozumiem, że mówimy o geodezyjnych które są w przestrzeni więc satelita porusza się po swojej geodezyjnej (na orbicie). No ale przecież jakby zrobić tunel przez ziemię to mamy krótszy odcinek łączący 2 punkty na orbicie satelity. Przypuszczam, że odpowiedzią na to jest że linia przez środek ziemi nie jest geodezyjną - bo geodezyjna to krzywa (z punktu widzenia mechaniki) po których porusza się ciało w rozmaitości, nie poddane działaniu sił - a żeby przeleciała przez środek musi odpalić silniki.


To się gryzie jak gdyby z przykładem spadającego kamienia który porusza się swobodnie. Jak rzucimy kamień z wysokości 100 km w kierunku ziemi to poleci on fragmentem łuku w kierunku ziemi (powinna to być geodezyjna czyli najkrótsza linia łącząca 2 punkty) a przecież istnieje krótsza linia! kamień powinien lecieć po prostej a nie po fragmencie łuku. Wtedy pokona krótszą drogę. Dlaczego w tym przypadku kamień poruszający się swobodnie nie leci z punktu A do B po najkrótszym odcinku?
Geodezyjne o których mowa, to geodezyjne w czasoprzestrzeni, a nie przestrzeni.
Najpierw pomyślałem że faktycznie geodezyjne w przestrzeni to krzywe ale w czasoprzestrzeni to są linie proste. Ale nie do końca. Przeczytałem, że zakrzywienie geodezyjnej czasoprzestrzennej jest przejawem grawitacji. Satelita i kamień jak najbardziej doznają grawitacji - więc ich geodezyjne czasoprzestrzenne nie mogą być prostymi. Więc proszę ponownie o odpowiedź gdzie są te proste dla satelity i kamienia o których mówił Pan Meissner (cyt. "On nie krąży wokół ziemi bo jest przyciągany (jak powie Newton) tylko jest to linia prosta."). Przepraszam, że drążę temat - ale w języku potocznym nie jest to prosta, geodezyjna czasoprzestrzenna nie może być prosta, przestrzenna chyba też.

Moja przypuszczalna odpowiedź:

Pan Meissner nie używał słowa "prosta" w potocznym rozumieniu tego słowa. Miał na myśli że :
koła wielkie trajektorii satelity mają zerową krzywiznę geodezyjną gdy te koła rozpatrujemy z punktu widzenia geometrii wewnętrznej. Czyli koła wielkie rozpatrujemy z punktu widzenia faktycznej geometrii na jakiej się znajdują - czyli sferycznej w tym przypadku. Ponadto geodezyjna z samej definicji jest to krzywa o zerowej krzywiźnie geodezyjnej - może w takim sensie użył słowa prosta w przytoczonym zdaniu?
(zmiany gęstości)
Chyba już gdzieś czytając Twoje posty zauważyłem tą rozbieżność. Mówisz, że w wyniku rozszerzania się wszechświata zmienia się gęstość. Gdzieś czytałem Twój post w którym mówisz że nic na to nie wskazuje aby materia powstawała z niczego. Otóż z wykładów wiadomo kogo dowiedziałem się coś odwrotnego. Że stała kosmologiczna to jest coś takiego że wszechświat się rozszerza a gęstość pozostaje stała. Że dosłownie rodzi się materia i podał Pan konkretny szacunek, coś w stylu że 1 proton na \(\displaystyle{ m^{3}}\) na miliard lat. Więc jak to w końcu jest?


Pytanie bonusowe :

spotkałem się z stwierdzeniem że tak naprawdę zasada zachowania energii jest łamana bo wszechświat się rozszerza i za "1 mld lat świat będzie już inny". W jaki sposób łamię to zasadę zachowania energii? Tłumaczyłem sobie to w ten sposób że ten sam fizyk mówił że materia się rodzi z niczego - przybywa energii. Ale Ty chyba mówisz inaczej. Można o słowo komentarza?

Przepraszam, jeśli na coś odpowiedziałeś a ja pytam ponownie - wtedy nie zrozumiałem.
Awatar użytkownika
AiDi
Moderator
Moderator
Posty: 3841
Rejestracja: 25 maja 2009, o 22:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 45 razy
Pomógł: 702 razy

Re: H. Lorentz, równania Maxwella, nieoznaczoność, itp.

Post autor: AiDi »

Fermion pisze:Patrząc z ziemi czyli powierzchni euklidesowej na ruch satelity - jest to prosta.


No jak dla mnie to z Ziemi tor satelity jest elipsą, albo czymś podobnym. Trzeba się mocno postarać z układem odniesienia, żeby ten tor był linią prostą. Chyba, że mówimy o satelicie geostacjonarnym. Dalej widzę, że też piszesz o prostych, dlatego dalej się do tego odniosę
W związku z tym czy krzywizna trajektorii lotu satelity obliczona z punktu widzenia przestrzeni z której patrzymy na jej ruch (z powierzchni "płaskiej" ziemi) mogę nazwać krzywizną zewnętrzną rozmaitości? (...) Analogicznie w odwrotnej sytuacji krzywizna zewnętrzna krzywej - jest rozpatrywaniem tej krzywej z punktu widzenia przestrzeni w której rozmaitość jest zanurzona
Na tyle na ile rozumiem co chciałeś przekazać to tak.
Troche już się pogubiłem czy mówimy o geodezyjnych w przestrzeni czy czasoprzestrzeni.


W czasoprzestrzeni.
No ale przecież jakby zrobić tunel przez ziemię to mamy krótszy odcinek łączący 2 punkty na orbicie satelity. Przypuszczam, że odpowiedzią na to jest że linia przez środek ziemi nie jest geodezyjną - bo geodezyjna to krzywa (z punktu widzenia mechaniki) po których porusza się ciało w rozmaitości, nie poddane działaniu sił - a żeby przeleciała przez środek musi odpalić silniki.
1. Dokładnie, dlatego mówimy o geodezyjnych w czasoprzestrzeni, bo w przestrzeni łuk okręgu wcale nie jest geodezyjną.
2. Pomijając to, że nie do końca rozumiem drugie zdanie - jeśli satelita w chwili początkowej miałby zerową prędkość to poruszałby się po odcinku przechodzącym przez środek Ziemi i wykonywał ruch harmoniczny. Analiza tego to jedno z mniej standardowych zadań w szkole średniej
Najpierw pomyślałem że faktycznie geodezyjne w przestrzeni to krzywe ale w czasoprzestrzeni to są linie proste.


Nie nie, po to wprowadziłem nazwę geodezyjna, żebyś w ogóle nie myślał w kategorii prostych. Prosta jako krzywa ma bardzo konkretną definicję i w ogólnym wypadku jej odcinek nie jest geodezyjną w zakrzywionej czasoprzestrzeni.
Więc proszę ponownie o odpowiedź gdzie są te proste dla satelity i kamienia o których mówił Pan Meissner (cyt. "On nie krąży wokół ziemi bo jest przyciągany (jak powie Newton) tylko jest to linia prosta.").
Jak wyżej - wprowadziłem geodezyjne po to, żebyś nie myślał o żadnych prostych, bo jak widać więcej Ci to w głowie zmąciło niż pomogło. Meissner używa tej nazwy na geodezyjne bo wydaje się mu, że to pomoże załapać koncepcję. Jak widać na Twoim przykładzie - nie pomogło, a tylko sprawę pogorszyło. Twój cytat powinien brzmieć: "On nie krąży wokół ziemi bo jest przyciągany (jak powie Newton) tylko jest to linia geodezyjna.".
Przepraszam, że drążę temat - ale w języku potocznym nie jest to prosta, geodezyjna czasoprzestrzenna nie może być prosta, przestrzenna chyba też.
Przestrzenna może być - geodezyjne w płaskiej euklidesowej przestrzeni są odcinkami prostych. Dlatego wielu popularyzatorów używa nazwy "linie proste" mając na myśli geodezyjne. Tylko nie myślą o tym, że ludzie wcale nie pomyślą o liniach "najkrótszych", tylko wciąż będą myśleć o zwykłych szkolnych prostych...
Otóż z wykładów wiadomo kogo dowiedziałem się coś odwrotnego. Że stała kosmologiczna to jest coś takiego że wszechświat się rozszerza a gęstość pozostaje stała.
Stała kosmologiczna to coś takiego, co można interpretować jako gęstość energii "czegoś" (być może samej czasoprzestrzeni), która to gęstość pozostaje stała i równa około \(\displaystyle{ 10^{-10}\frac{J}{m^3}}\). Gęstość materii czy gęstość promieniowania to co innego. Natomiast wszystkie te gęstości mają znaczenie dla ewolucji Wszechświata. Na początku jego ewolucji materia i promieniowanie przeważały nad ciemną energią, dlatego ekspansja Wszechświata zwalniała. Trwało to mniej więcej połowę czasu liczonego od "wielkiego wybuchu". Ale w pewnym momencie gęstości materii i promieniowania (która w chwili obecnej jest pomijalnie mała) spadły na tyle, że zaczęła dominować ciemna energia i mamy obserwowaną w tej chwili przyspieszoną ekspansję. Jakiś czas temu zacząłem pisać małe podsumowanie stanu współczesnej kosmologii, specjalnie na forum bo to temat który bywa "kontrowersyjny", jak widać np. w tym temacie. Dobrze by było je skończyć A przebieg ewolucji Wszechświata znamy dość dobrze. Bo żeby w pewnym momencie mogła zajść nukleosynteza, żeby mogło nastąpić formowanie się struktur wielkoskalowych i ogólnie żeby Wszechświat mógł teraz wyglądać tak jak wygląda, to ewolucja ta musiała przebiegać w bardzo konkretny sposób.
spotkałem się z stwierdzeniem że tak naprawdę zasada zachowania energii jest łamana bo wszechświat się rozszerza i za "1 mld lat świat będzie już inny". W jaki sposób łamię to zasadę zachowania energii? Tłumaczyłem sobie to w ten sposób że ten sam fizyk mówił że materia się rodzi z niczego - przybywa energii. Ale Ty chyba mówisz inaczej. Można o słowo komentarza?
Tak ogólnie: zasada zachowania energii obowiązuje tylko w przypadku, w którym mamy do czynienia z symetrią względem przesunięć w czasie - omawiane już przeze mnie twierdzenie Noether. Czasoprzestrzeń standardowego modelu kosmologicznego nie jest symetryczna w czasie (bo nie jest statyczna), zatem nie obowiązuje zasada zachowania energii. Pytanie w tym wszystkim pozostaje jedno: jaka zasada i jakiej energii To co obowiązuje w każdej czasoprzestrzeni OTW, zatem i w modelu FLRW to lokalna zasada zachowania tensora energii-pędu \(\displaystyle{ \nabla_\mu T^{\mu\nu}=0}\). Proces kreacji materii jest procesem lokalnym, zatem zasada ta zabrania powstawaniu "czegoś z niczego", cokolwiek to znaczy. To co nie obowiązuje w dowolnej czasoprzestrzeni to globalna zasada zachowania standardowo rozumianej energii. I jest to rzecz dobrze znana empirycznie - fale elektromagnetyczne tracą energię poruszając się przez rozszerzający się Wszechświat. Tracą bezpowrotnie, nie przekazują jej gdzieś indziej w innej formie. Tempo bezpowrotnej utraty energii było też istotne dla zajścia pierwotnej nukleosyntezy.
Niektórzy kosmolodzy i relatywiści uważają, że energia jest zachowana globalnie, tylko po prostu trzeba inaczej zdefiniować energię. I owszem, da się podać definicję energii taką, że będzie ona zachowana, ale:
1. można to zrobić na bardzo wiele nierównoważnych sposobów, z których żaden się nie wyróżnia,
2. własności matematyczne tych nowych wielkości są bardzo brzydkie - nie są to tensory, a fizyka tensorami stoi.
No ale co kto lubi. Kosmologiem i relatywistą nie jestem, więc sam w tej kwestii preferencji nie mam.
Że dosłownie rodzi się materia i podał Pan konkretny szacunek, coś w stylu że 1 proton na \(\displaystyle{ m^{3}}\) na miliard lat.
Nie mam zielonego pojęcia o co mu chodzi. Szacunek który podał to kojarzy mi się z aktualną średnią gęstością materii we Wszechświecie, że to około 1 proton, ale na \(\displaystyle{ cm^3}\). Kontekst wypowiedzi pewnie mi nie pomoże, musiałbym wiedzieć co miał w głowie jak to mówił
Awatar użytkownika
Fermion
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 58
Rejestracja: 6 sty 2018, o 15:02
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Swino
Podziękował: 9 razy

Re: H. Lorentz, równania Maxwella, nieoznaczoność, itp.

Post autor: Fermion »

Kolejna rozbieżność którą nie umiem ogarnąć.

Czarna dziura. Jednak wydaje się, że nie można mówić o czarnej dziurze ogólnie. Trzeba zaznaczyć czy mówimy o czarnej dziurze zapadniętej - lub niezapadniętej do końca (takiej w wczesnych stadiach rozwoju). Zauważyłem rozbieżność w tym co powiedział Profesor Marek Abramowicz. Wydaje się oczywiste, że czarna dziura ma masę i jakąś gęstość. Natomiast Profesor Abramowicz powiedział gdy zapytano go o gęstość czarnej dziury następująco :

"czarne dziury nie są z niczego zrobione. Czarne dziury to czysta grawitacja. Są krzywizną czasoprzestrzeni. Nie są z niczego zrobione. W środku nie ma żadnej materii której gęstość można określić. Wnętrze czarnej dziury wyobrażamy sobie jako próżnie"

Nie mogę przejść obojętnie koło tego stwierdzenia. Wydaje mi się jednak że czarne dziury mają gęstość. Ale skoro nie są zrobione z niczego i są krzywizną czasoprzestrzeni - to jak mogą mieć masę? a skoro nie mają gęstości i nie są z niczego zrobione - to jak mogą przyciągać grawitacyjnie?

Myślałem początkowo że może Pan Marek mówił o czarnej dziurze zapadniętej do centralnego punktu - a nie takiej w wcześniejszej fazie rozwoju jak pisałem wcześniej. Ale to też nie ma sensu. No bo nawet zapadnięta czarna dziura powinna mieć gęstość - no bo ma masę. Nie rozumiem tego co mówi Profesor. Skoro nie są zrobione z niczego i są w środku puste i nie mają gęstości - to skąd ich masa? dlaczego zakrzywiają czasoprzestrzeń.

Dlaczego fizyka jest tak trudna i niejednoznaczna...

Bez sensu
Awatar użytkownika
AiDi
Moderator
Moderator
Posty: 3841
Rejestracja: 25 maja 2009, o 22:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 45 razy
Pomógł: 702 razy

Re: H. Lorentz, równania Maxwella, nieoznaczoność, itp.

Post autor: AiDi »

Fermion pisze:Jednak wydaje się, że nie można mówić o czarnej dziurze ogólnie. Trzeba zaznaczyć czy mówimy o czarnej dziurze zapadniętej - lub niezapadniętej do końca (takiej w wczesnych stadiach rozwoju).


Czarna dziura "niezapadnięta" stanie się w końcu "zapadnięta", także trzeba zacząć od klasyfikacji tych drugich. W praktyce najistotniejsze są:
- czarna dziura Schwarzschilda, opisywana jednym parametrem \(\displaystyle{ M}\), który zwykło się nazywać jej masą,
- czarna dziura Kerra, opisywana dwoma parametrami: masą \(\displaystyle{ M}\) oraz momentem pędu \(\displaystyle{ J}\).
Czarna dziura Schwarzschilda jest statyczna, natomiast przez niezerowy moment pędu \(\displaystyle{ J}\) mówi się, że czarna dziura Kerra się obraca. Obie te czarne dziury są próżniowymi rozwiązaniami równań Einsteina. Próżnię mamy na zewnątrz i - co najmniej intuicyjne - wewnątrz horyzontu zdarzeń. Opis prof. Abramowicza jest bardzo dobry:
Czarne dziury nie są z niczego zrobione. Czarne dziury to czysta grawitacja. Są krzywizną czasoprzestrzeni. Nie są z niczego zrobione. W środku nie ma żadnej materii której gęstość można określić.
Intuicyjnie można to zrozumieć w ten sposób: linia świata każdej cząstki materialnej, która przekroczy horyzont zdarzeń prowadzi do osobliwości i tam się urywa. Co się dalej z cząstką dzieje to nie wiemy, czekamy aż kwantowa grawitacja to wyjaśni. Klasycznie po prostu znika, albo zostaje w osobliwości, jak kto woli. Zatem w stacjonarnej czarnej dziurze mamy wewnątrz próżnię. Rozpatrując ściśle grawitacyjne zapadanie się rozciągłego obiektu, np. w obrębie modelu Oppenheimera-Snydera, dostajemy właściwie to co opisałem. Tensor energii-pędu jest niezerowy w obrębie zapadającego się obiektu, ale obszar ten szybko kurczy się do osobliwości i na końcu dostajemy próżnię.

Pozostaje pytanie jak mamy interpretować parametry \(\displaystyle{ M}\) i \(\displaystyle{ J}\), skoro czarna dziura to "nic". Najlepiej uważać je po prostu za pewne globalne własności rozpatrywanych czasoprzestrzeni, które niekoniecznie związane są z jakąś zlokalizowaną przestrzennie masą, czy obrotem czegokolwiek. Używamy nazw "masa" i "moment pędu" ponieważ czasoprzestrzenie Schwarzschilda i Kerra mogą też opisywać obiekty, które nie są czarnymi dziurami, np. statyczną lub obracającą się gwiazdę. Wtedy \(\displaystyle{ M}\) i \(\displaystyle{ J}\) to jej masa i moment pędu. W przypadku czarnych dziur tracimy tę interpretację, ale zostawiamy nazwy
Skoro nie są zrobione z niczego i są w środku puste i nie mają gęstości - to skąd ich masa? dlaczego zakrzywiają czasoprzestrzeń.
Czarna dziura nie zakrzywia czasoprzestrzeni - ona jest bardzo konkretnie zakrzywioną czasoprzestrzenią. Co do masy to jak wyżej - parametru \(\displaystyle{ M}\) nie da się interpretować jako masy zlokalizowanej materii. Jest to globalna własność rozpatrywanej czasoprzestrzeni. Co więcej, nie ma sensu mówienie o objętości czarnej dziury, zatem nie mamy jak obliczyć gęstości.
Dlaczego fizyka jest tak trudna i niejednoznaczna...
Żeby była fajna i ciekawa
ODPOWIEDZ