mechanika kwantowa a grawitacja - luźne rozważania

pasman · Post autor: **pasman** » 23 lut 2019, o 13:53

cześć.

nurtuje mnie ostatnio problem pogodzenia grawitacji i mechaniki kwantowej.
np. przyjrzyjmy się cząstkom wirtualnym.
cząstki takie mogą pojawić się w każdym punkcie przestrzeni
na czas spełniający zasadę nieoznaczoności Heinsenberga:

\(\displaystyle{ \Delta E \cdot \Delta t \le \frac{\hbar}{2}}\)

jako cząstka wirtualna może również pojawić się czarna dziura.

jeżeli taka czarna dziura zdąży pochłonąć okoliczną materię,
to może ona stać się rzeczywistą czarną dziurą.

ponieważ nie obserwuje się spontanicznie rodzących się czarnych dziur,
z tego prosty wniosek, że zasada nieoznaczoności jest ograniczona
do pewnej energii maksymalnej, przy której czarne dziury nie powstają.

co o tym sądzicie ?

Post autor: **AiDi** » 23 lut 2019, o 14:21

pasman pisze: np. przyjrzyjmy się cząstkom wirtualnym.
cząstki takie mogą pojawić się w każdym punkcie przestrzeni
na czas spełniający zasadę nieoznaczoności Heinsenberga:

To kolejny popularnonaukowy mit. Cząstki wirtualne, jak sama nazwa wskazuje, to nie są cząstki rzeczywiste. One nie istnieją, bo nie istnieje żaden operator kreacji który by je tworzył. W szczególności nie pojawiają się nigdzie w przestrzeni. "Cząstki wirtualne" to nazwa na wewnętrzne linie diagramów Feynmana, które reprezentują wyrażenia matematyczne zwane propagatorami. A diagramy Feynmana same w sobie nie reprezentują "rzeczywistości" tak jak niektórzy popularyzatorzy to prezentują, to tylko graficzne przedstawienie składników szeregu perturbacyjnego Dysona. Wygodne w użyciu bo pozwala pominąć wiele skomplikowanych matematycznie przekształceń. Ale dorabianie do tego więcej niż potrzeba to już nadużycie. Więcej pisałem o tym w tym poście: link. Cząstek wirtualnych nie ma w podejściach nieperturbacyjnych, które są obecnie bardzo istotne w chromodynamice kwantowej w której stałe sprzężenia są na tyle duże, że rachunek perturbacyjny nie zdaje egzaminu.

na czas spełniający zasadę nieoznaczoności Heinsenberga:

Taka interpretacja tej zasady nieoznaczoności nie jest nawet prawdziwa. Więcej znajdziesz o tym w tej publikacji: .

jako cząstka wirtualna może również pojawić się czarna dziura.
jeżeli taka czarna dziura zdąży pochłonąć okoliczną materię,
to może ona stać się rzeczywistą czarną dziurą.

W związku z tym co napisałem wyżej, Twoje rozumowanie jest pozbawione podstaw Diagramy Feynmana są bardzo atrakcyjne dla laików i przez to niektórzy popularyzatorzy dorabiają do nich dziwne filozofie, tak samo i do cząstek wirtualnych, ale nie znajdziesz ich w żadnych porządnych podręcznikach kwantowej teorii pola. Szczerze mówiąc to nawet nie jestem w stanie żadnego "nieporządnego" wskazać, ale znam jeden z fizyki wysokich energii pisany przed fizyków doświadczalników dla innych doświadczalników, w którym to kilka dziwnych rzeczy w tym temacie się znalazło... Niektórzy w kontekście cząstek wirtualnych przywołują efekt Casimira, czy promieniowanie Hawkinga ale związek jednego i drugiego z cząstkami wirtualnymi jest taki, że używamy w wyprowadzeniach metod perturbacyjnych.

arek1357 · Post autor: **arek1357** » 23 lut 2019, o 18:22

jako cząstka wirtualna może również pojawić się czarna dziura

To założenie jest z kosmosu , bo ja mogę założyć, że pojawi się np. różowy słoń, nie mamy podstaw zakładać tego co nam się spodoba, w matematyce to nie przechodzi...

Zasada nieoznaczności polega na tym, że jeżeli obserwujemy jakąś cząstkę to siłą rzeczy bombardujemy ją fotonami a więc zmienia ona trajektorię i dalej ją nie widzimy...

Jeżeli obserwujemy rowerzystę to też go bombardujemy fotonami ale on tego nie zauważa w przeciwieństwie do cząstek bo jest za wielki...

Ani w przypadku rowerzysty ani cząstki nie ma mowy o czarnych dziurach...

Post autor: **AiDi** » 23 lut 2019, o 18:27

W fizyce też to nie przechodzi, tak jak napisałem wyżej...

arek1357 pisze:Zasada nieoznaczności polega na tym, że jeżeli obserwujemy jakąś cząstkę to siłą rzeczy bombardujemy ją fotonami a więc zmienia ona trajektorię i dalej ją nie widzimy

No niestety nie na tym polega zasada nieoznaczoności.

arek1357 · Post autor: **arek1357** » 23 lut 2019, o 18:33

Ale taki jest tego sens bo w końcu bombardujemy czy nie a jak bombardujemy to zmieniamy wszystko ...
I pojawia się nieoznaczność...

Od dłuższego czasu próbuję fizykę kwantową wytłumaczyć językiem normalnym...

I to jest tak z cząsteczkami jakbyśmy jadącego rowerzystę obrzucili żwirem i kamieniami też zmieni jazdę i kierunek i prędkość...

Post autor: **AiDi** » 23 lut 2019, o 18:35

To jest prawda, ale to nie ma związku z zasadą nieoznaczoności. Całkiem sporo pisałem o tym w tym temacie: 438086.htm#p5569108

Fermion · Post autor: **Fermion** » 3 mar 2019, o 09:13

Cząstki wirtualne, jak sama nazwa wskazuje, to nie są cząstki rzeczywiste. One nie istnieją

A czy efekt Casimira nie dowodzi że są one w jakimś sensie realne? bo skoro nie - to co powoduje przyciąganie płytek?

Może najpierw napisze jak rozumiem efekt Casimira bo może źle go rozumiem:

mamy w próżni 2 bardzo blisko siebie płytki metalowe. W jej otoczeniu występują wzbudzenia kwantowe. Rozumiem je tak że z promieniowania elektromagnetycznego powstają na ułamek sekundy cząstki (wydawało mi się że realne) i po chwili znikają. Naturalne jest że na zewnątrz płytek mamy różne (wszystkie) długości fali czyli mogą powstawać "wszystkie" cząstki, ale pomiędzy płytkami gdzie przestrzeń jest ograniczona mogą powstawać tylko niektóre cząstki (bo mamy ograniczoną długość fali) - naturalnie więc będzie ich mniej i gdzieś chyba wyczytałem że będą miałby mniej eV. Skoro na zewnątrz jest więcej i są cięższe to naturalnie wywierają ciśnienie i płytki się zbliżają do siebie

Jeśli źle rozumiem efekt Casimira to proszę powiedz które poglądy należy zweryfikować
Skoro cząstki wirtualne nie istnieją to co powoduje ten efekt

Chciałem to poruszyć w "moim" temacie ale skoro ktoś już wspomniał

jako cząstka wirtualna może również pojawić się czarna dziura.

pierwsze słyszę. Z tego co wiem to cząstki wirtualne i czarne dziury mają pewien "związek". Jeśli przy horyzoncie zdarzeń powstanie para cząstek wirtualnych (elektron pozyton) i przypadkowo jedna z nich wpadnie pod horyzont a druga nie - to ta cząstka wirtualna stanie się realną cząstką - co widzimy jako promieniowanie Hawkinga. A cząstka wpadająca do czarnej dziury ma energie ujemną więc odbiera masę czarnej dziurze co sugeruje że czarne dziury mogą znikać - co również mówi R. Penrose w swojej wizji końca wszechświata w którym zostanie samo promieniowanie (za miliardy miliardów lat)

Ps : Adi chyba czerpiesz przyjemność z burzenia popularnonaukowych mitów które są zrozumiałe dla przeciętnego człowieka. Dlatego sam już nie wiem czy dobrze rozumiem efekt Casimira i promieniowanie Hawkinga

Od dłuższego czasu próbuję fizykę kwantową wytłumaczyć językiem normalnym...

Da się? jeśli tak na pewnie półprawdami i niedopowiedzeniami bo jak Adi wspominał natura tych efektów jest opisywana przez język matematyki więc trudno to przełożyć na język normalny

pasman · Post autor: **pasman** » 3 mar 2019, o 09:41

Fermion pisze:
Cząstki wirtualne, jak sama nazwa wskazuje, to nie są cząstki rzeczywiste. One nie istnieją

nie istnienie w mechanice kwantowej to skomplikowana sprawa.

przytoczę fakt, że w próżni średnia ilość cząstek jest równa 0,
natomiast średni kwadrat ilości cząstek jest niezerowy.
oznacza to że w próżni jest pewna liczba par cząstka-antycząstka wirtualna,
które po uśrednieniu dają ilość równą 0 i energię 0.

to czy wśród tych cząstek mogą być również czarne dziury wydaje się
bardziej kwestią prawdopodobieństwa niż jakichś ograniczeń mechaniki
kwantowej.

Post autor: **AiDi** » 3 mar 2019, o 22:09

pasman pisze: oznacza to że w próżni jest pewna liczba par cząstka-antycząstka wirtualna, które po uśrednieniu dają ilość równą 0 i energię 0.

Oj pokręciłeś trochę. Próżnia to stan, który jest zerowany przez każdy operator anihilacji, zatem nie ma tam żadnych cząstek. Operator liczby cząstek jest zawsze konstruowany z operatorów kreacji i anihilacji (jak zresztą każdy operator) i jego działanie na stan próżni daje zero. Dwukrotne działanie także daje zero, zatem średnia kwadratu liczby cząstek jest też równa zeru. Cząstki wirtualne nie mają swoich pól, zatem nie mają operatora liczby cząstek, a więc w ogóle nie ma sensu mówienie o ich średniej liczbie, ani nawet o ich obecności. Owszem, dawno temu, kiedy rodziła się kwantowa teoria pola powstawał problem interpretacji diagramów Feynmana i czy można im nadawać większą realność, rozważano coś takiego jak realne "morze" wirtualnych par cząstka-antycząstka. Albo np. gęstości hamiltonianów pól swobodnych zawierają nieskończone sumy, którym można nadać taką interpretację. Ale uporządkowanie normalne te wkłady usuwa. A fizyka poszła do przodu i taka interpretacja została zarzucona już dawno temu. W szczególności dlatego, że nie ma cząstek wirtualnych w podejściu nieperturbacyjnym, a podejścia nieperturbacyjne są dla nas w gruncie rzeczy najważniejsze. Trzeba odróżnić rzeczy realne (cokolwiek to znaczy) od efektów ubocznych używanego przez nas aparatu matematycznego. A w perturbacyjnej kwantowej teorii pola jest dużo więcej takich efektów ubocznych, chociażby tzw. pola duchów. Cząstki wirtualne to tylko fajna heurystyka.

to czy wśród tych cząstek mogą być również czarne dziury wydaje się
bardziej kwestią prawdopodobieństwa niż jakichś ograniczeń mechaniki
kwantowej.

To nie ma najmniejszego sensu. Czarna dziura ma swoją konkretną definicję, nie jest to cząstka w intuicyjnym sensie i zdecydowanie nie jest to wewnętrzna linia diagramów Feynmana, a taka jest definicja cząstek wirtualnych, którą znajdziesz w każdym podręczniku kwantowej teorii pola. Ja domyślam się kilku kontekstów w których mogłeś się z tym spotkać, ale żeby to wyjaśnić musiałbyś mi podać link do publikacji (ale naukowej, nie popularnonaukowej), w której o tym czytałeś.

Fermion pisze:A czy efekt Casimira nie dowodzi że są one w jakimś sensie realne? bo skoro nie - to co powoduje przyciąganie płytek?

Nie dowodzi z co najmniej dwóch względów:
1) efekt Casimira można opisać nie odwołując się do cząstek wirtualnych
2) ogólny status cząstek wirtualnych w kwantowej teorii pola jest taki jak już kilka razy pisałem.
Trzeba mieć na uwadze to, że mówimy o teorii która nie ma nawet 100 lat. Swoją dojrzałą formę kwantowa teoria pola osiągnęła dopiero w momencie, w którym powstał Model Standardowy. To lata 70. Od narodzin elektrodynamiki kwantowej (lata 30-40) przez głowy fizyków przelatywało wiele różnych dziwnych pomysłów, myśli, interpretacji, które teraz nie mają racji bytu. I nie znajduje się ich w publikacjach, a jeśli już to tylko jako heurystyczne wprowadzenia, które potem ubierane są w skomplikowany aparat matematyczny. Pojawianie się tych wszystkich dziwnych myśli i interpretacji ma zwykle jedną przyczynę: szukamy jakiejś przyziemnej klasycznej analogii, dzięki której będzie łatwo w tej całej abstrakcji żyć. To wszystko było nowe, trzeba było sobie jakoś radzić. Mniej więcej od końca lat 70 fizycy zaczęli się godzić z tym, że Wszechświat działa tak a nie inaczej i pewnych rzeczy po prostu uprościć się nie da. Ale niektóre różne dziwne pomysły przyjazne laikom wciąż żyją, bo niestety wielu fizyków uważa że lepiej mówić półprawdy (albo i nieprawdy) niż nie powiedzieć nic.

Jeśli źle rozumiem efekt Casimira to proszę powiedz które poglądy należy zweryfikować
Skoro cząstki wirtualne nie istnieją to co powoduje ten efekt

Cząstki wirtualne są elementem opisu efektu Casimira. I to uproszczonego. Nie są powodem zachodzenia efektu Casimira, tak jak nie są powodem zachodzenia czegokolwiek innego. Więc to nie jest tak, że cząstki wirtualne należy wyrzucić z pamięci. Opisu tego używa każdy fizyk który używa kwantowej teorii pola w swojej pracy. Trzeba tylko wiedzieć i rozumieć czym cząstki wirtualne są. A już samo użycie słowa "cząstka" miesza dużo. No ale na nomenklaturę ciężko cokolwiek poradzić.
Siła Casimira to tylko wypadkowy efekt oddziaływań elektromagnetycznych układu ładunków składających się na dwie płyty. Siła tego typu ma nawet swoją nazwę, z którą być może spotkałeś się w kontekście chemii - siła van der Waalsa. Opis ten (poprzez siłę van der Waalsa) jest niestety bardzo skomplikowany matematycznie, dlatego w praktyce używa się tzw. "metod efektywnych", oczywiście perturbacyjnych, a zatem elementem takich opisów są cząstki wirtualne. Obliczenie przybliżonej wartości tej siły to standardowe zadanie z elektrodynamiki kwantowej. Ale podejść do opisu siły Casimira jest więcej i nie w każdych się one pojawiają, zatem nie ma sensu mówić, że efekt Casimira dowodzi istnienia cząstek wirtualnych. Jedne z ważniejszych analiz można znaleźć w tych pracach: , .

Z tego co wiem to cząstki wirtualne i czarne dziury mają pewien "związek".

Niespodzianka: kolejny mit Sam Hawking używał opisu z użyciem cząstek wirtualnych w swoich popularnonaukowych książkach, ale też i sam nad tym mocno ubolewał. Jak ktoś jest ciekawy to może zajrzeć do oryginalnej pracy Hawkinga w tym temacie i zobaczyć ile tam jest cząstek wirtualnych: [url=https://www.brainmaster.com/software/pubs/physics/Hawking%20Particle%20Creation.pdf]link[/url]

Adi chyba czerpiesz przyjemność z burzenia popularnonaukowych mitów które są zrozumiałe dla przeciętnego człowieka.

Zdecydowanie dużo więcej w tym frustracji, że w ogóle tyle bzdur wciąż krąży. A im więcej wiem, tym gorzej, bo serio wiele rzeczy da się powiedzieć lepiej... Np. prawda na temat tego co mówi teoria Wielkiego Wybuchu nie jest w ogóle trudna i abstrakcyjna. Dlaczego więc niektóre podręczniki szkolne piszą bzdury o jakiejś eksplozji? Mój uczeń ostatnio robił prezentację na ten temat, która oczywiście przedstawiała stan faktyczny. Ale byłem gotowy na to, że będę musiał iść do szkoły i się "tłumaczyć". Całe szczęście obyło się bez tego.

Od dłuższego czasu próbuję fizykę kwantową wytłumaczyć językiem normalnym...
Da się? jeśli tak na pewnie półprawdami i niedopowiedzeniami bo jak Adi wspominał natura tych efektów jest opisywana przez język matematyki więc trudno to przełożyć na język normalny

Wiele rzeczy da się powiedzieć bez półprawd i niedopowiedzeń. Tylko trzeba w to włożyć trochę wysiłku, a niestety powielanie sprawdzonych schematów sprzed 60 lat jest dużo łatwiejsze

Fermion · Post autor: **Fermion** » 9 mar 2019, o 12:05

No to lecimy

Czy mógłbyś jakoś na szybko opisać jak rozumieć "podejście perturbacyjne" i "nieperturbacyjne". Nie widzę żadnego fajnego opisu a trudno mi zrozumieć całość Twojego postu bez tego.

Ale niektóre różne dziwne pomysły przyjazne laikom wciąż żyją, bo niestety wielu fizyków uważa że lepiej mówić półprawdy (albo i nieprawdy) niż nie powiedzieć nic.

Angielskojęzyczne opisy na youtube różnych osób sugerowały to co napisałem i zgadzało się to z opisem wikipedii. Dlatego myślałem że widocznie te cząstki są realne skoro wywierają ciśnienie. Sama wikipedia mówi : "zjawisko fizyczne przyciągania pomiędzy dwiema pozbawionymi ładunku elektrycznego płytami wykonanymi z przewodnika spowodowane różnicą ciśnienia oddziałujących na nie cząstek wirtualnych." - dlatego uważałem że dobrze to rozumiem. Wiem, że wikipedia nie jest wyrocznią ale nie można powiedzieć ze są tam same bzdury bo wg mnie w znacznej większości przypadków jest to ściśle i porządnie opisane.

Chciałem Cię zapytać...co w takim razie przyciąga te płyty. No ale odpisałeś :

Siła Casimira to tylko wypadkowy efekt oddziaływań elektromagnetycznych układu ładunków składających się na dwie płyty. Siła tego typu ma nawet swoją nazwę, z którą być może spotkałeś się w kontekście chemii - siła van der Waalsa

1) Muszę przyznać ze nie rozumiem tego w 100%. A z drugiej strony nie chce Cię męczyć żebyś to inaczej pisał. Chyba że możesz opisać to na zasadzie : elektrony w płytach mają ładunki, oddziałują one z polem drugiej płyty, i w wyniku tego to i tamto (oczywiście to nie ma sensu co napisałem ale taki opis wydawałby mi się przystępniejszy jakbyś mógł). Chciałbym wydrzeć kartkę z zeszytu z opisem efektu Casimira i napisać to na nowo - dlatego chciałbym żebyś napisał opis który jest poprawny z Twojego punktu widzenia, możesz zastosować nawet pewne "popularnonaukowe" wyobrażenia jakbyś chciał; jeśli pomoże mi to sobie wyobrazić. Teraz to ja nawet nie mam możliwości dyskusji z nikim na ten temat. Bo jak powiem że to nie cząstki wirtualne to mnie zarzucą materiałami że to cząstki wirtualne a ja nawet nie umiem za bardzo opisać co przyciąga te płyty. Ale i tak cieszę się ze wyrwałeś mnie z kolejnego błędnego przekonania.

2) Sam mówisz że opisów tego zjawiska jest wiele. Rozumiem że akurat ten opis do Ciebie przemawia. Chciałem zapytać dlaczego ale pewnie zarzucisz ciężkim zdaniem

3) dlaczego sama wikipedia pisze że to cząstki wirtualne wywierają ciśnienie. Nawet grafika na wikipedii to sugeruje. Czemu wszystkie opisy jakie spotkałem odnoszą się do cząstek wirtualnych. Poniekąd sam sobie odpowiadam - bo to najłatwiej sobie wyobrazić a żeby dostać porządny opis trzeba zajrzeć do "nudnych" książek z fizyki czego nikt nie robi dlatego nie ma porządnego opisu zjawiska chociażby przez amatora na YouTube.

Sam Hawking używał opisu z użyciem cząstek wirtualnych w swoich popularnonaukowych książkach, ale też i sam nad tym mocno ubolewał.

Rozumiem ze Hawking tak to tłumaczył, nie był z tego zadowolony i po latach znaleziono inny opis.Więc:

1) czy promieniowanie Hawkinga zostało zaobserwowane czy przewidziane teoretycznie
2) jeśli zostało zaobserwowane to co je powoduje skoro nie cząstka wirtualna która staje się realna - interesuje mnie jak to tłumaczą Profesorowie fizyki na studiach (lub Twoje zdanie jeśli masz odmienne)
3) czy według Ciebie istnieje mechanizm pozbywania się masy przez czarną dziurę? (na obecny stan wiedzy fizycznej)
4) Jeśli wg. Ciebie istnieje taki mechanizm to jak to wygląda i czy jest to powiązane z promieniowaniem Hawkinga czy należy to traktować jako 2 różne sprawy.
4) dlaczego nie przeczy to OTW (nawet koncepcja cząstek wirtualnych była jak dla mnie naciągana pod tym względem, długo z sobą walczyłem żeby to "przełknąć"a ty to zniszczyłeś
5) Jaki fizyk i w jakich latach opracował nowy/współczesny opis promieniowania Hawkinga (chociaż z grubsza).

Proszę również żebyś postarał się opis pozbywania masy przez czarną dziurę w miarę przystępnie
Czy słuszne jest stwierdzenie że jeśli czarne dziury mają tą samą masę, ładunek i moment pędu to są nieodróżnialne ?

Np. prawda na temat tego co mówi teoria Wielkiego Wybuchu nie jest w ogóle trudna i abstrakcyjna.

To zweryfikujmy czy ja to dobrze rozumiem. Opisałbym to tak:

Wielki wybuch to nazwa przeciwników tej teorii aby ją ośmieszyć ale się przyjęła. Oczywiście nic nie wybuchło bo to znaczy że ktoś jest na brzegu fali uderzeniowej a ktoś jest w środku - sama przestrzeń pomiedzy gromadami galaktyk "rośnie" dlatego w każdym punkcie wszechświata wszystko będzie się oddalało od nas bo przestrzeń "pęcznieje". Wielki wybuch nie jest do końca spekulacją tylko wynika z równań Einsteina opisujących pole grawitacyjne. Możemy badać jak rozwija się wszechświat a w równaniach matematycznych możemy odwrócić czas i zobaczyć ci się działo wcześniej. Wszystkie modele kosmologiczne z czasem idącym wstecz mają wspólny mianownik : wraz z cofaniem się w czasie pewne wielkości fizyczne opisujące materię wypełniającą wszechświat (np. jej gęstość) oraz pewne wielkości geometryczne związane z polem grawitacyjnym (np. krzywizna czasoprzestrzeni) rosną nieograniczenie, aż w pewnej chwili osiągają wartości nieskończone - i to ten moment wyobrazili sobie jako wielki wybuch bo od razu widać ze coś dziwnego wtedy się dzieje. Ponadto wraz ze zbliżaniem się do chwili wielkiego wybuchu odległość pomiędzy dowolnymi dwiema cząstkami materii maleje do zera. Z tego powodu można sobie wyobrażać, że w chwili wielkiego wybuchu wszechświat był „skurczony do rozmiarów punktu”

Dlatego wielki wybuch nie jest całkowicie wyssany z palca bo modele wyraźnie mówią ze prawdopodobnie "coś" się wtedy stało lecz nie mamy teraz teorii która opisuje tak duże gęstości i tak duże temperatury aby tą koncepcje jakoś poprzeć. Więc wielki wybuch jest "tworem intuicji" fizyków badających modele kosmologiczne ale nie mamy żadnych dowodów ze faktycznie miał miejsce.

Zdecydowanie dużo więcej w tym frustracji, że w ogóle tyle bzdur wciąż krąży

Dlatego tutaj jestem. Chce wiedzieć jak jest faktycznie a nie jak mówią na Discovery. Później ludzie wyśmiewają się czy jak nie patrze na księżyc to go nie ma. Ale nie znają dekoherencji w mechanice kwantowej która niszczy stopnie swobody układu przez co nie widzimy superpozycji w świecie makro. Czy dekoherencja to też przeżytek?

Możesz mnie nawet zarzucać sam z siebie czymś co wg Ciebie na 100% źle interpretuje

Post autor: **AiDi** » 9 mar 2019, o 21:01

Nie wiem czy nie powinniśmy się przenieść z tym do "Twojego" tematu

Fermion pisze:Czy mógłbyś jakoś na szybko opisać jak rozumieć "podejście perturbacyjne" i "nieperturbacyjne". Nie widzę żadnego fajnego opisu a trudno mi zrozumieć całość Twojego postu bez tego.

1. Nie wiem czy spotkałeś się kiedyś z czymś takim jak rozwijanie funkcji w szereg:

Kod: Zaznacz cały

https://pl.wikipedia.org/wiki/Szereg_Taylora

. Mniej więcej chodzi o to, że przedstawiamy funkcję jako "nieskończoną sumę" prostszych składników. W ten sposób oblicza się np. wartości funkcji trygonometrycznych.
2. Metody perturbacyjne polegają na tym, że rozwijamy w szereg rzeczy które albo ciężko obliczyć, albo wręcz nie da się ich ręcznie obliczyć. Robi się to w całej fizyce, np. w elektrodynamice znane jest rozwinięcie multipolowe przy okazji którego pojawiają się takie znane nazwy jak dipol czy kwadrupol.
Doświadczalna weryfikacja kwantowej teorii pola polega zwykle na zderzaniu cząstek i patrzeniu co z tego wyjdzie. Powiedzmy, że chcemy obliczyć prawdopodobieństwo tego, że z elektronu i pozytonu na wejściu dostaniemy to samo na wyjściu, czyli prawdopodobieństwo takiej reakcji \(\displaystyle{ e^-+e^+\rightarrow e^-+ e^+}\). Dostajemy pewne wyrażenie, którego nie da się obliczyć ręcznie. Zapisujemy je zatem jako sumę (nieskończoną) małych kawałków, które jesteśmy w stanie obliczyć analitycznie. Tylko wciąż są to wyrażenia bardzo skomplikowane. Całe szczęście Feynman zauważył, że to co dostajemy po wstępnych przekształceniach, które właściwie są najtrudniejszą częścią tej zabawy, można przedstawić rysunkowo. Rysunki te nazywamy diagramami Feynmana. I w praktyce to wygląda tak, że pomijamy te wstępne przekształcenia i od razu rysujemy odpowiednie diagramy, stosując się do odpowiednich reguł, zwanych regułami Feynmana. Każdemu elementowi tego rysunku coś odpowiada. Tu masz przykładowy diagram (jeden z dwóch) drugiego rzędu dla wspomnianej przeze mnie reakcji:

: AU; 220px-Bhabha_S_channelsvg.png (4.84 KiB) Przejrzano 852 razy

Ten diagram nie obrazuje w żadnym wypadku tego jak to "wygląda" w rzeczywistości, on opisuje tylko i wyłącznie matematykę. Wierzchołkom zewnętrznym odpowiadają odpowiednie spinory, potem liniom elektronu i pozytonu ich propagatory, a linia wewnętrzna, zwana w tym przypadku wirtualnym fotonem, reprezentuje wyrażenie matematyczne zwane propagatorem fotonu, który wygląda tak: \(\displaystyle{ \frac{-ig_{\mu \nu}}{p^2+i\varepsilon}}\). Oto wirtualny foton w całej okazałości
Ale chodzi przede wszystkim o to, że jeśli nie używamy metod perturbacyjnych, to nie ma cząstek wirtualnych, bo nie ma diagramów Feynmana. A nie wszędzie się da ich używać. Np. w chromodynamice kwantowej oddziaływania są za silne, żeby szereg perturbacyjny dawał sensowne wyniki. Albo rozpatrując kwantowe teorie pola w mniejszej liczbie wymiarów, np. \(\displaystyle{ 1+1}\), czy \(\displaystyle{ 1+2}\) dostajemy wyrażenia, które jesteśmy w stanie obliczyć bez uciekania się do takich metod. I wtedy żadne cząstki wirtualne się nie pojawiają. To jest tylko efekt uboczny naszych metod matematycznych i widać to bardzo dobrze jak się człowiek zagłębi w formalną strukturę perturbacyjnej kwantowej teorii pola. Jej ścisłe geometryczne sformułowanie istnieje już od dość dawna, ale jest znane głównie fizykom matematycznym. Większość fizyków nic o tym nie wie, bo w gruncie rzeczy nie jest im to do niczego potrzebne

Angielskojęzyczne opisy na youtube różnych osób sugerowały to co napisałem i zgadzało się to z opisem wikipedii. Dlatego myślałem że widocznie te cząstki są realne skoro wywierają ciśnienie.

Żeby było śmiesznie, to pierwsze słyszę o ciśnieniu wywieranym przez cząstki wirtualne. Ale nie jest to oczywiście poprawne wyjaśnienie, nawet jeśli używać opisu perturbacyjnego. Wyrażenia matematyczne nie mogą wywierać ciśnienia
Żeby tak nie być gołosłownym, to opiszę standardowe zadanie z elektrodynamiki kwantowej, w którym pojawia się zagadnienie efektu Casimira. Załóżmy, że mamy dwie kwadratowe płyty o boku \(\displaystyle{ L}\), oddalone od siebie od \(\displaystyle{ a}\) i problem polega na opisaniu pola elektromagnetycznego pomiędzy tymi płytami. Zakładamy, że są one idealnymi przewodnikami. Najpierw rozwiązujemy klasyczne równanie Maxwella dla potencjału elektromagnetycznego \(\displaystyle{ \vec{A}}\) w takim układzie. Wynik jest dany w postaci szeregu. Następnie przeprowadzamy standardową kanoniczną kwantyzację otrzymanego wyniku, awansując współczynniki pojawiające się w tym szeregu do operatorów spełniających odpowiednie relacje komutacyjne. Wykorzystujemy te relacje do wyznaczenia hamiltonianu \(\displaystyle{ H}\) układu. Mając hamiltonian możemy przejść do najciekawszej rzeczy, czyli obliczenia wartości energii pola elektromagnetycznego między płytami. Energia ta jest dana wzorem:
\(\displaystyle{ \langle 0|H|0 \rangle =\frac{L^2}{2 \left( 2\pi \right) ^2}\int\textsf{d}^2k \left( 2\sum_{n=1}^\infty \sqrt{k_1^2+k_2^2+ \left( \frac{n\pi}{a} \right) ^2}+\sqrt{k_1^2+k_2^2} \right)}\)
gdzie \(\displaystyle{ k_1, k_2}\) to stałe, które pojawiły się we wcześniejszych wyprowadzeniach. Całkujemy po pędach pola. Interesuje nas jaka jest różnica między tą energią, a energią pola przy braku płyt:
\(\displaystyle{ \langle 0|H_0|0 \rangle=\int\frac{L^2\textsf{d}^2k}{(2\pi)^2}\int_{\mathbb{\RR_+}}\textsf{d}n\sqrt{k_1^2+k_2^2+ \left( \frac{n\pi}{a} \right) ^2}}\).
Okazuje się, że różnica tych energii przypadająca na jednostkę powierzchni płyt jest dana wzorem (po usunięciu kilku nieskończoności ):
\(\displaystyle{ \epsilon=-\frac{\pi^2}{720a^3}}\)
Siła Casimira przypadająca na jednostkę powierzchni jest dana wzorem:
\(\displaystyle{ f=-\frac{\partial\epsilon}{\partial a}=-\frac{\pi^2}{240a^4}}\)
I gotowe. Bez cząstek wirtualnych

Wiem, że wikipedia nie jest wyrocznią ale nie można powiedzieć ze są tam same bzdury bo wg mnie w znacznej większości przypadków jest to ściśle i porządnie opisane.

W znacznej większości prostych przypadków owszem, ale efekt Casimira do prostych nie należy.

Chyba że możesz opisać to na zasadzie : elektrony w płytach mają ładunki, oddziałują one z polem drugiej płyty, i w wyniku tego to i tamto (oczywiście to nie ma sensu co napisałem ale taki opis wydawałby mi się przystępniejszy jakbyś mógł).

Ma to jak najbardziej sens. Oddziaływanie zbioru związanych ładunków z jednej płyty ze zbiorem związanych ładunków drugiej płyty. Ich obecność powoduje istnienie fluktuacji energii pola między płytami, która to fluktuacja prowadzi do istnienia siły Casimira. Cóż więcej chcieć Wiem, że człowiek lubi takie mechanistyczne wyjaśnienia typu "cząstki uderzają płyty i je popychają", ale takiego wyjaśnienia nie ma i trzeba się z tym trochę pogodzić.

Teraz to ja nawet nie mam możliwości dyskusji z nikim na ten temat. Bo jak powiem że to nie cząstki wirtualne to mnie zarzucą materiałami że to cząstki wirtualne

Ale jakimi materiałami? Wikipedią? YouTubem? Zawsze możesz im wysłać linki do różnych publikacji, jak np. tej: . Niech z tym dyskutują. Albo z podręcznikami, np. Student Friendly Quantum Field Theory Roberta Klaubera. Strona 271

dlaczego sama wikipedia pisze że to cząstki wirtualne wywierają ciśnienie. Nawet grafika na wikipedii to sugeruje.

Z tą wikipedią to tak śmiesznie jest. Znam kilku fizyków, profesorów, specjalistów w dziedzinie kosmologii czy właśnie kwantowej teorii pola, którzy próbowali poprawiać artykuły na angielskiej wikipedii. Wszystkie ich poprawki były zawsze cofnięte. Wikipedia jest spoko do tematów łatwych, tematy specjalistyczne nie zawsze są dobrze opisane.

Rozumiem ze Hawking tak to tłumaczył, nie był z tego zadowolony i po latach znaleziono inny opis.

Nie nie nie. Hawking tak to tłumaczył w książkach popularnonaukowych. I z tego był niezadowolony, że nie był w stanie tego wyjaśnić laikom w lepszy sposób. Jego ścisły oryginalny opis pozostaje cały czas w mocy, tylko nie ma tam w ogóle wirtualnych cudów. Tzn. wspomina o cząstkach wirtualnych w ramach heurystycznego wstępnego opisu, ale dalej ich nie używa. Co więcej, o ile mi wiadomo to nikt do tej pory nie wyprowadził promieniowania Hawkinga w taki lokalny, perturbacyjny sposób, w którym to pojawiłyby się cząstki wirtualne.

interesuje mnie jak to tłumaczą Profesorowie fizyki na studiach (lub Twoje zdanie jeśli masz odmienne)

Moje zdanie w ugruntowanych sprawach jest zawsze zgodne z oficjalną wykładnią Swoje zdanie mam tam, gdzie faktycznie można mieć jakieś zdanie. Promieniowania Hawkinga nie zaobserwowano, bo nie ma w tej chwili takiej możliwości. Jest ono po prostu za słabe. A wyprowadza się je w obrębie kwantowej teorii pola w zakrzywionych czasoprzestrzeniach i przetłumaczenie tego na zwykły język jest dużo trudniejsze niż w przypadku efektu Casimira. Szczerze mówiąc to nawet nie bardzo wiem jak to zrobić. Wszystko się opiera na tym, że przejście z płaskiej czasoprzestrzeni Minkowskiego do czasoprzestrzeni zakrzywionej zmienia bardzo dużo w opisie, bo takie pojęcia jak próżnia czy cząstka (która już w zwykłej płaskiej czasoprzestrzeni jest pojęciem nie zawsze definiowalnym) są względne. Dwóch różnych obserwatorów może mieć inne zdanie co do tego co to stan próżni, albo czy jest obecna cząstka czy antycząstka. Oczywiście te ich zdania są ze sobą matematycznie związane, to nie jest tak że wszystko się tu może zdarzyć. To matematyczne powiązanie nazywa się transformacją Bogoliubova. Obiektywna, obserwowana przez wszystkich kreacja par cząstka-antycząstka nie ma z promieniowaniem Hawkinga żadnego związku. Blisko horyzontu zdarzeń pole rozszczepia się na dwie części: o dodatniej i ujemnej energii (względem odpowiedniego punktu odniesienia). Jest to efekt oddziaływania z "polem grawitacyjnym" czarnej dziury. To o ujemnej zostaje za horyzontem, a to o dodatniej pozostaje poza horyzontem. W tym procesie obiektywnie obserwuje się przepływ energii i pędu z czarnej dziury, przez co jej masa maleje, ale nie każdy obserwator zobaczy cząstki. Ten który jest blisko horyzontu zdarzeń może zobaczyć kreację pary cząstka-antycząstka, ale nie przez cząstki wirtualne, tylko przez silne pole grawitacyjne czarnej dziury. Stąd utrata energii przez czarną dziurę, bo pole wytwarza te cząstki kosztem własnej energii. Podobny efekt kreacji zachodzić może w silnym polu elektromagnetycznym, tylko nie został jeszcze nigdy zaobserwowany, bo pola wytwarzane na Ziemi są za słabe. Nazywa się to efekt Schwingera.

Czy słuszne jest stwierdzenie że jeśli czarne dziury mają tą samą masę, ładunek i moment pędu to są nieodróżnialne ?

Tak.

i to ten moment wyobrazili sobie jako wielki wybuch bo od razu widać ze coś dziwnego wtedy się dzieje. Ponadto wraz ze zbliżaniem się do chwili wielkiego wybuchu odległość pomiędzy dowolnymi dwiema cząstkami materii maleje do zera. Z tego powodu można sobie wyobrażać, że w chwili wielkiego wybuchu wszechświat był „skurczony do rozmiarów punktu”

Termin "wielki wybuch" odnosi się bardziej do samego procesu gwałtownego rozszerzania się czasoprzestrzeni niż do osobliwości. Z tym skurczeniem do rozmiarów punkt, to działa to tylko jeśli założyć, że Wszechświat ma skończony rozmiar. Jeśli jest nieskończony, a tak sądzimy na podstawie zerowej krzywizny przestrzennej, to był nieskończony zawsze.

Więc wielki wybuch jest "tworem intuicji" fizyków badających modele kosmologiczne ale nie mamy żadnych dowodów ze faktycznie miał miejsce.

Jak pisałem wyżej, w standardowym modelu kosmologicznym \(\displaystyle{ \Lambda}\)-CDM "wielki wybuch" odnosi się do samego procesu, a nie do osobliwości. A zajścia tego procesu jesteśmy praktycznie pewni, gdyż teoria Wielkiego Wybuchu w takiej formie w jakiej faktycznie istnieje, a nie w formie w jakiej jest kreowana przez popularyzatorów, ma ogromne poparcie obserwacyjne i doświadczalne. Osobliwości nikt nie traktuje jako fizycznej i realnej, gdyż jak wykazali Hawking i Penrose, praktycznie każde sensowne rozwiązanie równań Einsteina ma osobliwość. To świadczy o tym, że OTW jest teorią niekompletną, a nie o tym, że gdzieś kiedyś gęstość i krzywizna były nieskończone

Czy dekoherencja to też przeżytek?

Nie nie, dekoherencja jest wciąż żywa.

PS. Za wszelkie powtórzenia i nieskładne zdania przepraszam. Od 4 dni mam korki od rana do wieczora i już mi mózg przestaje dobrze funkcjonować

Fermion · Post autor: **Fermion** » 10 mar 2019, o 21:58

Nigdy nie słyszałem o metodach perturbacyjnych ale ciekawie to opisałeś. Czytałem trochę o rozwinięciu multipolowym. Rozumiem, że jest to matematyczny sposób opisu pewnego pola fizycznego i wydaje mi się to genialne. Tylko skąd osoba która badała szereg potęg odwrotności odległości od pewnego punktu - co pewnie było czystką abstrakcją matematyczną na początku, mogła wpaść na to że może te szeregi opisują pole elektryczne wokół ciał obdażonych ładunkiem elektrycznym lub pole grawitacyjne wokół punktowej masy - czyli zauważyła że coś "nierealnego" może opisać fizyczne zjawiska. Czy wiesz kto na to wpadł lub jakie było tło historyczne? Chętnie o tym poczytam bo równie mocno interesuje mnie historia fizyki i poniekąd matematyki.

1. Nie wiem czy spotkałeś się kiedyś z czymś takim jak rozwijanie funkcji w szereg

Rysunki te nazywamy diagramami Feynmana

Z tego co piszesz to łączą mi się pewne fakty. Słyszałem, że kwantowa teoria pola miała duże problemy na początku bo gdy próbowano coś wyliczyć to wychodziły nieskończoności o których pewnie piszesz. Wiadomo w świecie fizycznym tych nieskończoności nie widać więc był to problem i dopiero właśnie Feynman i dwóch innych panów rozwiązało to w ramach renormalizacji poprzez odejmowanie tych nieskończoności - "nie zastanawiaj się tylko licz" . Z tego co wiem jest to świetna metoda operacyjna ale nie do końca rozumiana dlaczego działa. Ten temat wydaje się bardzo ciekawy.

W takim razie przedstawianie pola fizycznego jako nieskończony szereg który podlega procesowi renormalizacji jest metodą nieperturbacyjną? Bo tutaj chyba nie ma cząstek wirtualnych. Idąc dalej porównajmy elektrodynamikę kwantową. Opisując np oddziaływanie elektronu \(\displaystyle{ e^{-}}\) z taonem \(\displaystyle{ \tau^{-}}\) - to opis w ramach klasycznej teorii pola jest metodą nieperturbacyjną a w ramach kwantowej teorii pola jest metodą perturbacyjną. W klasycznym podejściu powiemy, że pole elektryczne od elektronu odpycha taon a taon odpycha mion bo są oba ujemnie naładowane. Nie ma cząstek wirtualnych. W ujęciu kwantowym to "klasyczne" pole już chyba nie istnieje a rysujemy właśnie diagramy Feynmana i mówimy że leci taon i elektron i wymieniają wirtualny foton więc energia i pęd przepłynęły - dlatego będzie to metoda perturbacyjna. Dobrze mówię ?:P Oczywiście wyniki przy kwantowym opisie i klasycznym powinniśmy uzyskać takie same tylko opis jest inny.

Słyszałem o diagramach Feynmana że nie są to zwykłe rysuneczki tylko za każdym takim rysunkiem stoi głęboki równanie matematyczne. Oczywiście zdaje sobie sprawę że nie pokazują one tego jak to wygląda realnie. Swoją drogą wychodzę z założenia że przy tak małych rzeczach nie można powiedzieć że one jakoś wyglądają bo nasze oko nigdy nie zarejestruje fali świetlnej odbitej od elektronu czy protonu.

Słyszałem też o diagramach Penrosa że nie jest to tylko jakiś prostokąt tylko za tym stoi ścisły opis matematyczny. Za tym "rysuneczkiem" stoi metryka która rozwiązuje równanie Einsteina z dodatnią stałą kosmologiczną. Żeby zrobić taki rysuneczek to musi odpowiedzieć na różne trudne pytania np. czy to rozwiązuje równanie Einsteina, jaka jest metryka, jaki jest tensor Weyla, jakie równania odpowiadają za przejście itd. Na początku jest jednak matematyka a na końcu jakiś diagram Feynmana lub Penrosa

O resztę zapytam później bo czytanie Twojego posta, innych źródeł i ta odpowiedź zajęła mi 2 godziny a chce jeszcze sie odnieść do promieniowania Hawkinga. Zapytam jeszcze tak na szybko - rozumiem że nie mamy żadnego dowodu że promieniowanie to istnieje (czyli obserwacji) a efekt ten przewiduje kwantowa teoria pola.

Dziękuje za posta był bardzo ciekawy

Post autor: **AiDi** » 11 mar 2019, o 07:02

Fermion pisze:Tylko skąd osoba która badała szereg potęg odwrotności odległości od pewnego punktu - co pewnie było czystką abstrakcją matematyczną na początku, mogła wpaść na to że może te szeregi opisują pole elektryczne wokół ciał obdażonych ładunkiem elektrycznym

Nie wiem czy to dobry sposób opisu sytuacji To nie tak, że ktoś zajmujący się szeregiem wpadł na to, że opisuje on coś fizycznego, tylko ktoś zajmujący się fizyką wpadł na to, że potencjał można rozwinąć w szereg. Rozwijanie w szereg to standardowa technika rachunkowa Uczymy się o tym "od dziecka", czyli pierwszego semestru studiów. Nie wiem, kto pierwszy stosował szeregi do badania pól, ale raczej robił to każdy kto się elektrodynamiką zajmował. Rozwijanie funkcji w szereg odkryto już w XVII wieku, także dość dawno.

Słyszałem, że kwantowa teoria pola miała duże problemy na początku bo gdy próbowano coś wyliczyć to wychodziły nieskończoności o których pewnie piszesz. (...) Z tego co wiem jest to świetna metoda operacyjna ale nie do końca rozumiana dlaczego działa.

Tak, jak się chce policzyć wkłady od diagramów z pętlami to się zaczynają kłopoty i szeregi stają się rozbieżne. Renormalizacja usuwa te nieskończoności, ale nie każda teoria da się zrenormalizować. Np. jak się skwantuje standardowymi metodami ogólną teorię względności to się dostanie teorię nierenormalizowalną. Czy renormalizacja nie jest rozumiana? Powiedziałbym, że na poziomie fizyki matematycznej to jest.

W takim razie przedstawianie pola fizycznego jako nieskończony szereg który podlega procesowi renormalizacji jest metodą nieperturbacyjną?

Perturbacyjną, bo rozwijamy w szereg i operujemy na jego składnikach

Opisując np oddziaływanie elektronu \(\displaystyle{ e^{-}}\) z taonem \(\displaystyle{ \tau^{-}}\) - to opis w ramach klasycznej teorii pola jest metodą nieperturbacyjną a w ramach kwantowej teorii pola jest metodą perturbacyjną.

No klasycznie to tak, nie musimy rozwijać w szereg bo wszystko opisywane jest za pomocą siły Coulomba. Kwantowo zwykle perturbacyjnie to opisujemy, bo nie mamy wyjścia.

W ujęciu kwantowym to "klasyczne" pole już chyba nie istnieje a rysujemy właśnie diagramy Feynmana i mówimy że leci taon i elektron i wymieniają wirtualny foton więc energia i pęd przepłynęły - dlatego będzie to metoda perturbacyjna. Dobrze mówię ?

No mniej więcej tak

Swoją drogą wychodzę z założenia że przy tak małych rzeczach nie można powiedzieć że one jakoś wyglądają bo nasze oko nigdy nie zarejestruje fali świetlnej odbitej od elektronu czy protonu.

W kwantowej teorii pola nie da się nawet sensownie nadać interpretacji cząstkowej stanom oddziałujących pól. Tę interpretację można nadać tylko polom asymptotycznie swobodnym, czyli nieoddziałującym, kiedy "cząstki" są od siebie daleko.

Zapytam jeszcze tak na szybko - rozumiem że nie mamy żadnego dowodu że promieniowanie to istnieje (czyli obserwacji) a efekt ten przewiduje kwantowa teoria pola.

Tak. Tylko podobnych efektów jest więcej, to tylko konkretna realizacja bardzo ogólnej własności fizyki kwantowej w niepłaskich czasoprzestrzeniach, od której uciec się nie da. Dlatego efekt ten jest taki popularny i brany na pewniaka.

Fermion · Post autor: **Fermion** » 11 mar 2019, o 13:51

Perturbacyjną, bo rozwijamy w szereg i operujemy na jego składnikach

Gdzie tu konkretnie pojawiają się cząstki wirtualne, że jest to metoda perturbacyjna. Mówisz że oficjalny pogląd na cząstki wirtualne to że są to wyrażenia matematyczne a nie żaden obiekt fizyczny. Czytałem, że:

fizyczny elektron to tak naprawdę wirtualny elektron emitujący wirtualne fotony, które rozpadają się na wirtualne pary elektron-pozyton, które z kolei oddziałują za pomocą wirtualnych fotonów i tak w nieskończoność. "Fizyczny" elektron to nieustannie dziejący się proces wymiany pomiędzy wirtualnymi elektronami, pozytonami, fotonami i być może innymi cząstkami. "Realność" elektronu to pojęcie statystyczne. Nie można powiedzieć, która cząstka z tego zbioru jest naprawdę realna, wiadomo tylko, że suma ładunków wszystkich tych cząstek daje w wyniku ładunek elektronu oraz suma mas wszystkich cząstek daje w wyniku masę elektronu.

ten opis nadaje poniekąd fizyczności, realności cząstkom wirtualnym. To kolejne popularnonaukowe gaworzenie? Proszę o Twój komentarz. Z tego wynika że coś co nazywamy elektronem jest wszytkim...ale my akurat zawsze zmierzymy masę i ładunek elektronu. Zaleciało trochę popularnonaukową superpozycją i aktem pomiaru

Promieniowania Hawkinga nie zaobserwowano, bo nie ma w tej chwili takiej możliwości. Jest ono po prostu za słabe. A wyprowadza się je w obrębie kwantowej teorii pola w zakrzywionych czasoprzestrzeniach(...)

nie wiem czy dobrze zrozumiałem - czy promieniowanie Hawkinga jest mechanizmem utraty masy przez czarną dziurę czy nie ma z nim żadnego związku.

Dalej rozumiem że taki mechanizm teoretycznie istnieje, i polega na tym że ogromne pole grawitacyjne produkuje pary cząstka-antycząstka kosztem swojej energii które od początku są "fizyczne/realne" a nie są żadnymi cząstkami wirtualnymi. Tylko skoro coś produkuje to jak nie przeczy to OTW. Sorry ale nie do końca zrozumiałem

Jak pisałem wyżej, w standardowym modelu kosmologicznym Lambda-CDM "wielki wybuch" odnosi się do samego procesu, a nie do osobliwości. A zajścia tego procesu jesteśmy praktycznie pewni, gdyż teoria Wielkiego Wybuchu w takiej formie w jakiej faktycznie istnieje, a nie w formie w jakiej jest kreowana przez popularyzatorów, ma ogromne poparcie obserwacyjne i doświadczalne. Osobliwości nikt nie traktuje jako fizycznej i realnej, gdyż jak wykazali Hawking i Penrose, praktycznie każde sensowne rozwiązanie równań Einsteina ma osobliwość. To świadczy o tym, że OTW jest teorią niekompletną, a nie o tym, że gdzieś kiedyś gęstość i krzywizna były nieskończone

Rozumiem, że źle odnosiłem się do tego co nazywamy wielkim wybuchem. To nie teoretyczna osobliwość początkowa a proces rozszerzania przestrzeni i właśnie o tym mówisz pisząc "A zajścia tego procesu jesteśmy praktycznie pewni". W takim razie zgadzam się - rozszerzania jesteśmy pewni a mówiąc że jest to jakby intuicja niektórych badaczy miałem na myśli osobliwość początkową. Badając modele kosmologiczne za pomocą teorii Einsteina wydaje się że to by się stało gdy cofniemy się do chwili 0, ale nie możemy tego zrobić bo teoria jest niekompletna i załamuje się w \(\displaystyle{ 10^{-42}s}\) - stąd nie możemy powiedzieć czy osobliwość początkowa miała miejsce. Natomiast jeśli nazywać wielki wybuch procesem ekspansji przestrzeni to zgadzam się. Ale jeśli w poprzednim poście zmienię wszystko na osobliwość początkowa a nie wielki wybuch to chyba dobrze napisałem mniej więcej

Osobliwości nikt nie traktuje jako fizycznej i realnej, gdyż jak wykazali Hawking i Penrose, praktycznie każde sensowne rozwiązanie równań Einsteina ma osobliwość.

Nie rozumiem dlaczego argument że każde sensowne rozwiązanie równań Einsteina daje osobliwość jest zaprzeczeniem jej realności. Wydawało by się że właśnie dobrze skoro tak wychodzi . Wiem że jest twierdzenie o osobliwościach i kiedyś czytałem ale chyba niewiele do mnie dotarło. Proszę o komentarz

======

W fizyce klasycznej chcąc opisać energie pola elektrycznego od ładunku to całkujemy po całej przestrzeni i jest wynik proporcjonalny do kwadratu tego ładunku i promienia ładunku. Z tego wynika że jeśli założymy że ładunek jest punktowy (a tak robimy) to otrzymujemy że energia takiego pola jest nieskończona. Z drugiej strony nie możemy założyć że promień ładunku jest dowolnie mały bo pojawią się ogromne problemy związane z tym że trzeba by opisać jakoś strukturę tego ładunku bo gdy np nadleci fala elektromagnetyczna to przód ładunku już by to wiedział a tył nie. Czyli pojawią się jeszcze większe problemy gdy będziemy chcieli uniknąć tej nieskończoności. Ponadto słyszałem w wykładzie, że można udowodnić że taki ładunek nie mógłby być stabilny utrzymywany sam z siebie siłami elektrostatycznymi.

1) osobiście uważam że ładunek ma strukturę i ten promień jest jakiś, ale jeszcze nie doszliśmy do tego, nie odkryliśmy jeszcze jak to opisać. I wcale nie ma tam tej nieskończoności - tylko z dwojga problemów łatwiej nam pozbyć się tej nieskończoności niż opisać jaka jest struktura ładunku. Czy zgadzasz się z tym?
2) możesz powiedzieć z 2 zdania dlaczego taki ładunek musiałby się rozpaść gdyby był utrzymywany tylko siłami elektrostatycznymi?
3) Czy to co opisałem podlega renormalizacji? Czy mogę powiedzieć ze to metoda nieperturbacyjna? Nie wiedzę tu cząstek wirtualnych. Czy to nie jest jedyny sposób weryfikacji jaka to metoda

Edit:

Przeczytałem na wiki trochę o Teorii Perturbacji i trochę mi to rozjaśniło że nie chodzi tu tylko o cząstki wirtualne ale właśnie o szeregi potęgowe.

Post autor: **AiDi** » 12 mar 2019, o 08:49

Fermion pisze: Gdzie tu konkretnie pojawiają się cząstki wirtualne, że jest to metoda perturbacyjna.

To już chyba sobie sam wyjaśniłeś. Rozpraszanie cząstek to tylko jedna z wielu rzeczy, które można w kwantowej teorii badać. Nie w każdym rozwijaniu w szereg mamy diagramy Feynmana.

Czytałem, że:

To jest perturbacyjny opis samoodziaływania elektronu. Tak naprawdę z każdym procesem tego typu związanych jest nieskończenie wiele diagramów Feynmana, zatem w każdej chwili działoby się nieskończenie wiele rzeczy na raz. To brzmi fajnie w książkach science-fiction, czy popularnonaukowych, ale fizycy wcale nie uważają, że to jest fajne.

Z tego wynika że coś co nazywamy elektronem jest wszytkim...ale my akurat zawsze zmierzymy masę i ładunek elektronu.

Wszystko się rozbija o to, że cząstkę w kwantowej teorii pola ciężko w ogóle zdefiniować. Często nawet można przeczytać, że cząstek nie ma, są tylko pola. I z matematycznego punktu widzenia tak jest. Cząstki to tylko interpretacje stanów pól. Nie zawsze sensowne.

nie wiem czy dobrze zrozumiałem - czy promieniowanie Hawkinga jest mechanizmem utraty masy przez czarną dziurę czy nie ma z nim żadnego związku.

Tak, jest mechanizmem utraty masy przez czarną dziurę.

Tylko skoro coś produkuje to jak nie przeczy to OTW.

To może powiedz czemu to wg Ciebie przeczy Żadna zasada zachowania nie jest łamana, więc wszystko ok.

a mówiąc że jest to jakby intuicja niektórych badaczy miałem na myśli osobliwość początkową

Z matematycznego punktu widzenia osobliwość nie jest nawet częścią rozmaitości modelującej czasoprzestrzeń.

Nie rozumiem dlaczego argument że każde sensowne rozwiązanie równań Einsteina daje osobliwość jest zaprzeczeniem jej realności. Wydawało by się że właśnie dobrze skoro tak wychodzi

Żadnym nieskończonościom nie da się nadać sensownej fizycznej interpretacji, zatem nie możemy traktować ich jako coś realnego. Poza tym, nie są one nawet częścią rozmaitości. Popatrz sobie na wykres funkcji \(\displaystyle{ \frac{1}{x^2}}\). Jak zachowuje się on wokół \(\displaystyle{ 0}\) i co dostajemy dla \(\displaystyle{ x=0}\)?

1) osobiście uważam że ładunek ma strukturę i ten promień jest jakiś, ale jeszcze nie doszliśmy do tego, nie odkryliśmy jeszcze jak to opisać. I wcale nie ma tam tej nieskończoności - tylko z dwojga problemów łatwiej nam pozbyć się tej nieskończoności niż opisać jaka jest struktura ładunku. Czy zgadzasz się z tym?

Ładunek to własność cząstki, nie byt sam w sobie. Masz na myśli elektron i jego strukturę? Ja akurat nie mam problemu z tym, że niektóre cząstki faktycznie mogą nie mieć struktury wewnętrznej. Tym bardziej, że każda struktura wewnętrzna rodzi pytanie o strukturę tej struktury, a gdzieś te pytania trzeba by było urwać Ale z drugiej strony faktycznie nieskończona energia jest problemem i wydaje mi się, że trzeba było to raczej jakoś pogodzić niż którąkolwiek rzecz zarzucać.

możesz powiedzieć z 2 zdania dlaczego taki ładunek musiałby się rozpaść gdyby był utrzymywany tylko siłami elektrostatycznymi?

Jeśli elektron miałby strukturę wewnętrzną, naładowaną ujemnie i nieoddziałującą w żaden inny sposób, to cóż... Najprościej ujmując, minus z minusem się odpychają I to dość mocno. Musielibyśmy mieć jakieś dodatkowe oddziaływanie, tak jak np. w jądrach atomów nukleony są związane siłą jądrową. Albo kwarki w hadronach są związane siłami silnymi.

3) Czy to co opisałem podlega renormalizacji? Czy mogę powiedzieć ze to metoda nieperturbacyjna? Nie wiedzę tu cząstek wirtualnych. Czy to nie jest jedyny sposób weryfikacji jaka to metoda

Podlega. Renormalizacja jest związana z niwelowaniem rozbieżności szeregów perturbacyjnych.

Matematyka.pl