Fermion pisze:
Dzięki Tobie teraz to wiem. Myślałem inaczej bo każdy gif czy rysunek pokazuje fale EM z "dwiema drgającymi' strzałkami - skoro strzałka to naturalnie traktowałem to jako wektor.
Bo tak jest jeśli przestrzeń ma trzy wymiary (czasoprzestrzeń cztery).
Temat fal mamy zamknięty jeśli to stwierdzenie jest prawdziwe : postać fal elektromagnetycznych dowodzi że przestrzeń jest \(\displaystyle{ 3+1}\). W innych przestrzeniach fala też by istniała ale miałaby inną postać.
Jest prawdziwe
Chciałem powiedzieć że będziemy znali naturę rzeczywistości gdy będziemy wiedzieli czym są (faktycznie a nie tylko w opisie) najmniejsze budulce materii.
Jak rozróżnisz wiedzę "faktyczną" od "tylko opisu"?
Innymi słowy poznamy nature rzeczywistości jak będziemy wiedzieli jak "wyglądają"/jaką strukturę mają cząstki elementarne.
Można stwierdzić, że już to wiemy. Przynajmniej do pewnego poziomu dokładności
Ale on jest tylko słuszny póki nowe obserwacje/teorie nie zaprzeczą wcześniejszemu opisowi.
"W zasadzie" każda teoria może być obalona, ale w praktyce to ciężko o coś takiego. Teoria fizyczna to z definicji zbiór modeli matematycznych, które dają potwierdzone przez doświadczenie i obserwacje wyniki.
Skoro nasze obecne teorie takie jak OTW czy QFT są tak 'duże' i mają tak ogromny zakres stosowalności i są tak zgodne z doświadczeniami i obserwacjami jak żadna inne teorie w historii nauki, to prawdopodobieństwo tego, że zostaną całkowicie do końca obalone jest bliskie zeru. Zresztą od nowych modeli takich jak "teorie" strun, czy pętlowa grawitacja kwantowa
oczekuje się, że w odpowiednich granicach dadzą nam OTW i QFT.
Z tego wynika że nawet jakbyśmy mieli fundamentalną teorię to nie będziemy wiedzieli czy jest ona fundamentalna czy za 1000 lat okaże się że jest inaczej.
To jest prawda, dlatego rozważania nad fundamentalnością mają w fizyce ograniczony zakres zastosowań
Bo za dużo w tym filozofii i nie do końca zdefiniowanych pojęć.
to nawet wtedy nie będzie można powiedzieć "znamy naturę rzeczywistości" bo wystarczy jeden eksperyment który zaprzeczy tej teorii i "nie mamy nic" - a tego przewidzieć nie można. Fizyka jest troche niewdzięczna bo 1000 eksperymentów potwierdzających teorię, może być zniszczone przez jeden niespójny fakt obserwacyjny.
No ale pomyśl: czy mechanika Newtona została zniszczona przez teorię względności? Czy w ogóle jakakolwiek teoria klasyczna została zniszczona przez teorię kwantową? Tak jak mówiłem "w zasadzie" jest to możliwe, ale w praktyce nowe niespójne ze znanymi i dobrze ugruntowanymi teoriami fizycznymi fakty doświadczalne nie zniszczą tych teorii. Zmniejszą co najwyżej zakres ich zastosowań, tak jak to było np. z mechaniką newtonowską.
Chodzi mi o to że skoro nowa teoria ma tłumaczyć wszystkie zjawiska z starej teorii, to PRZYKŁADOWO gdy powstała teoria względności na początku 20 wieku to relatywiści musieli mieć masę roboty żeby wyjaśnić stare zjawiska na gruncie nowej teorii.
Wcale nie mieli dużo roboty. Wystarczy np. wykazać, że dla małych prędkości równania STW dają np. równania dynamiki Newtona. Albo, że dla słabych i wolno zmiennych w czasie pól grawitacyjnych równania OTW dają prawo powszechnego ciążenia.
Przykładowo: wchodzi QFT w której foton nie jest już cząstką ani falą....wszystko jest polami i wzbudzeniami tych pól. (...) Więc trzeba na nowo wyjaśnić efekt fotoelektryczny w ramach QFT.
To akurat nie jest aż tak dużo roboty, męczy się tym studentów na ćwiczeniach z kwantowej teorii pola
I idąc tym tropem trzeba wyjaśnić resztę zjawisk które miały wyjaśnienie klasyczne - co byłoby strasznie trudne i żmudne.
Ale efekt fotoelektryczny nie miał wyjaśnienia klasycznego
przykładowo ujemna energia elektronu w atomie jest wyjaśniona klasycznie....a nawet falowo...ale zgodnie z QFT powinna znów być na nowo wyjaśniona.
Ujemna energia elektronu w atomie, czy ogólnie ujemna energia układów związanych, to tylko wygodna
konwencja przyjęta przez ogół fizyków dawno temu. Konwencji nie trzeba wyjaśniać
I teraz skoro fizycy zajmujący się kwantową teorią pola mieliby usiąść i wyjaśniać w podobny sposób wszystkie zjawiska wyjaśnione starą teorią aby udowodnić sceptykom że nowa teoria jest słuszna i spełnia zasadę korespondencji - to zamiast rozwijać nową teorię to musieliby tylko siedzieć i wyjaśniać "stare" zjawiska na gruncie nowej teorii.
Owszem, ale nie muszą wyjaśniać wszystkich starych zjawisk nową teorią. Jak pisałem wyżej, wystarczy pokazać że równania mniej dokładnej teorii wynikają z równań tej dokładniejszej. Reszta to już zabawa nieobowiązkowa.
Więc może to nie jest tak jak myślałem ze wszystkie zjawiska ruchu trzeba mozolnie tłumaczyć nową teorią - tylko wystarczy twierdzenie że zmiany ruchu są są analogiczne w obu teoriach -nie trzeba wszystkiego tłumaczyć od nowa tylko jednym twierdzeniem mozna "to załatwić"
Dokładnie! :)
Nie dziwię się że nie przekonałem go bo jak startuje rakieta to dociska nas do fotela - co można odebrać jak przyrost masy...
No to akurat jest dla mnie dziwne myślenie. Jak rusza zwykły autobus to też nas wciska w fotel, a raczej nikt tego nie odbiera jako przyrost masy.
Rozumiem że masa bezwładnościowa (która jest równa masie grawitacyjnej) odpowiada ze to wciśniecie w fotel...
Nie masa, a sama bezwładność, która w teorii względności działa trochę inaczej niż w fizyce newtonowskiej.
Z jednej strony niektóre źródła mówią że masa relatywistyczna zależy z jakiego układu odniesienia patrzymy. W jednym rośnie a w drugim układzie nie ( jakoś cieżko mi sobie to wyobrazić)
A z drugiej strony Prof. Meissner wyraźnie mówi w wykładach że błędem jest mówienie o masie relatywistycznej i masa nie wzrasta.
No nawet na tym forum masa relatywistyczna bywa tematem kontrowersyjnym. Już pisałem niemałe wypracowania na ten temat, ale napiszę jeszcze raz.
Pierwsza rzecz, którą należy sobie uświadomić, to fakt iż nie wszystkie wielkości fizyczne mamy dane "z góry". Nie wszystkie definicje są oczywiste i można przyjąć różne, ale dające tę samą fizykę. Wiele takich sytuacji dostarcza właśnie teoria względności.
Jak uogólnić pęd newtonowski? Tu sytuacja jest trochę bardziej oczywista, bo od pędu wymagamy, aby był w odpowiednich warunkach zachowany. Wydaje się, że sensownym uogólnieniem jest takie:
\(\displaystyle{ \vec{p}=\gamma m \vec{v}}\). No i ok, ta wielkość jest zachowana w układach izolowanych oraz w granicy nierelatywistycznej daje nam pęd newtonowski. Idealnie. Tylko teraz jak człowiek widzi takie coś pierwszy raz, nie czuje jeszcze powagi teorii względności i ma wielką potrzebę trzymania się wzorów nierelatywistycznych, to nachodzi go ochota wprowadzenia czegoś takiego jak masa relatywistyczna
\(\displaystyle{ m_{rel}=\gamma m}\) i uznania tego za relatywistyczne uogólnienie masy z mechaniki newtonowskiej. Spoko, fajnie, wtedy wzór na pęd wygląda tak samo jak w fizyce nierelatywistycznej
\(\displaystyle{ \vec{p}=m_{rel}\vec{v}}\) i jest szansa, że wszystkie relatywistyczne uogólnienia będą polegały na zamianie masy
\(\displaystyle{ m}\) na masę relatywistyczną. To idziemy dalej - energia. Relatywistyczna energia kinetyczna wygląda tak:
\(\displaystyle{ E_k=mc^2(\gamma-1)}\) i niestety nie otrzymamy tego ze wzoru
\(\displaystyle{ \frac{1}{2}mv^2}\) podmieniając
\(\displaystyle{ m}\) na
\(\displaystyle{ m_{rel}}\). Dalej - siła i druga zasada dynamiki. W przypadku ogólnej postaci tej zasady zamiana masy na masę relatywistyczną działa:
\(\displaystyle{ \vec{F}=\frac{d(m_{rel}\vec{v})}{dt}}\). Ale w przypadku postaci tradycyjnej sprawa wygląda dużo gorzej, bo relatywistyczny związek między siłą i przyspieszeniem wygląda tak:
\(\displaystyle{ \vec{F}=m\gamma^3\vec{a}_\parallel+m\gamma\vec{a}_\perp}\), gdzie
\(\displaystyle{ \vec{a}_\parallel}\) to składowa przyspieszenia wzdłuż kierunku ruchu, a
\(\displaystyle{ \vec{a}_\perp}\) to składowa poprzeczna. Okazuje się, że przyspieszenie i siła nie są wektorami współliniowymi. Do tego, jeśli chcemy traktować serio masę relatywistyczną, to powinniśmy równie serio traktować masę podłużną
\(\displaystyle{ m\gamma^3}\) i masę poprzeczną (równą relatywistycznej)
\(\displaystyle{ m\gamma}\).
Niedługo po publikacja Einsteina, Minkowski podał geometryczne sformułowanie STW. Wprowadza się tam tzw. czterowektory. I jak się wprowadzi czteroprędkość, czteroprzyspieszenie, czteropęd, czterosiłę, to będą zachodziły związki, które wyglądają jak te w fizyce newtonowskiej:
dla czteropędu i czteroprędkości:
\(\displaystyle{ p^\mu=mu^\mu}\)
dla czterosiły i czteroprzyspieszenia:
\(\displaystyle{ K^\mu=mb^\mu}\)
Używamy tu zwykłej masy, nie relatywistycznej. I co teraz zrobić? Czy faktycznie masa relatywistyczna jest pojęciem przydatnym? Czy jest dobrym relatywistycznym uogólnieniem masy? Czas pokazał, że
\(\displaystyle{ m_{rel}}\) jest uogólnieniem mało przydatnym, do tego często prowadzącym laików na manowce. W fizyce wysokich energii używa się układu jednostek w których
\(\displaystyle{ c=1}\), a wtedy masa relatywistyczna jest równa dokładnie energii całkowitej. Zatem po co nam dodatkowa nazwa, skoro mamy już jedną i lepiej pasującą? W OTW tak samo masa relatywistyczna się nie sprawdziła. Fizycy pozostali przy takiej definicji masy, która daje wielkość niezależną od układu odniesienia i jest to (w jednostkach
\(\displaystyle{ c=1}\))
długość wektora czteropędu. Jest to ogólnie przyjęta przez fizyków-praktyków definicja i żadnej innej w publikacjach nie znajdziesz. Znajdziesz za to wciąż wiele podręczników, które twierdzą, że "masa to masa relatywistyczna", ale podręczniki takie należy uznać za przestarzałe.
A tak w skrócie dla kolegi: jest kilka możliwości zdefiniowania masy w fizyce relatywistycznej. Fizycy wybrali tę definicję, która z praktycznego punktu widzenia jest najlepsza i najmniej niejednoznaczna - przez masę rozumieją masę niezmienniczą, będącą długością wektora czteropędu. Problemem jest tylko to, że wciąż wielu niedouczonych dydaktyków, którzy w teorii względności czy teorii pola "nie siedzą", naucza o masie relatywistycznej tak jakby to była "ta masa".
Mam jeszcze dużo więcej tematów na dyskusję...ale nie wiem czy Cię nie męczę.
Oczywiście, że nie. Jakby mi się nie chciało, to bym nie odpisywał