Voľná debata o fyzike

No myslim ze to zaujima aj dnesných vedcov, ibaze zodpovedat otazky preco je ovela tazsie a pokial to nikto nevie povedat ako overeny fakt, tak to bude ten dovod. A pokial budeme mat skladacku hlbsiu tak mozno budeme vediet v niecom povedat aj preco.

tono, nie celkom chapem tvoju skepsy. ved sa snazime, len dnes nam chybaju fakty, nie hypotezy

Matematika a fyzika od 17 storočia svojou exaktnosťou ovplyvňovala myslenie a filozofiu. Analytické riešenia bolo možné aplikovať v takmer nekonečnom definičnom obore. Dnes, s rozvojom počítačov,  je takmer nevyhnutné, riešiť všetky problémy numericky. Od finančníctva, konštrukcie strojov, až po kozmický výskum. Dáta sa stali tovarom a majú aj svoju zúčtovateľnú jednotku bayt. Obrovské prostriedky sa dnes vynakladajú na archivovanie a spracovanie dát. Budujú sa servery, ktoré ako vampíry sťahujú a ukladajú dáta. Takmer 99,9999%  dát je balast a matematické modely sa snažia niečo z toho balastu komerčne, alebo strategicky využiť. Dátový analytici sú dnes po manažéroch  najlepšie platené profesie. Výsledok snaženia je napríklad predpoveď vývoja cien nehnuteľností, alebo nákupu vianočných ozdôb v roku 2010.  V roku 2015 majú tieto prognózy nulovú vedeckú a komerčnú hodnotu. Samozrejme nič proti tomu nenamietam, ak to niekto financuje. Tieto matematické postupy si nekladú ambície odpovedať na otázku prečo sa to deje a ako sa to deje, ale iba kvantifikovať koľko sa toho udeje. Vznikol tu nový obor, v ktorom pracujú geniálny ľudia, ktorí svoje vedomosti nemienia „predať“ tak lacno, ako by zarobili v základnom výskume. Tomu budú zodpovedať aj výsledky v týchto sférach. Podobný vývoj už nastal v školstve a na vedeckých ústavoch a akadémiách. Laicky povedané, tam pracujú už iba tí, ktorí sa už na nič iné nehodia. Ale nie je to nič čudné, aj Newton sa stal členom parlamentu a prijal výnosné miesto správcu kráľovskej mincovne.

Mozes ich riesit analyticky :) som zvedavy ako ti to pojde...

tono,   podla mna si mimo.  V zakladnom vyskume dnes pracuje viac ludi ako kedykolvek v minulosti,  vznika mnozstvo hypotez, teorii a to presne na urovni ako pozadujes.  To ze zaroven vznikla moznost pracovat s datami a numericky ich spracovat je predsa pridana hodnota. Aj v minulosti sa ludia snazili riesit prakticke problemy numericky, len to trvalo roky.

A to ze sa podari z dat nieco najst, to znamena ze nasledne mas moznost hladat preco.   Matematika predsa nikdy nemohla povedat preco,  naopak ked si to vedel, tak sa matematika dala pouzit.

A dam priklad,  Tycho podla teba len zbieral merania ale neodpovedal preco :),  A Kepler analyzou dat vytvoril keplerove zakony, ktore tiez nepovedali preco. Az newton to dokazal a na to potreboval prave keplerove zakony.   Ide teda o  postup, ktory sa opakuje od vzniku vedy.     A skor naopak, v staroveku to nebola veda, kedze neslo o system, nebola snaha systematicky overovat co sedi a co nie.  Miesto toho si sa odvolal na autoritu. 

tyso

Z internetových serverov, poskytujúcich množstvo dát, je možné, okrem iného, analyzovať aj správanie klientov. Je to fenomén, zasluhujúci si novú vedeckú disciplínou. Jeho cieľom nie je len odhad správania klienta (otázka prečo sa tak správa), ale snaha, spätnou väzbou pôsobiť na klienta a stimulovať ho k želanému správaniu. Stimuláciu klienta k určitému vzorcu správania je bussines, ktorí dnes vývoj takýchto aplikácií financuje. Nie je to nič nové, no s rozvojom internetu sa otvorili možnosti, ktoré dnes asi nevieme odhadnúť. Samozrejme, ak to niekto financuje a platí dane, nič sa proti tomu nedá namietať. Využívanie prírodných zákonov bolo eticky bezproblémové.  Matematike a fyzike je jedno s akými dátami pracuje.  Rozdiel je v tom, že najväčšie finančné prostriedky sa dnes nevynakladajú na skúmanie anorganickej hmoty, ale predmetom záujmu sa stávame my sami. Zatiaľ máme možnosť byť offline, no kto vie, či túto možnosť budeme mať aj v budúcnosti, ak budeme chcieť prežiť. To nie je len etická otázka, ale už aj existenčná. V minulosti si si mohol kúpiť produkt, (napríklad software, ktorého si bol majiteľ), dnes bez online nefunguje. Zajtra to už môže byť niečo celkom prozaickejšie.

Stephen Hawking vo svojej poslednej knihe (Moja strucna historia) na poslednej strane pise: .. Moja ranna praca ukazala, ze klasicka vseobecna teoria relativity zlyhava v singularitach Velkeho tresku a ciernych dier. ...

Co tym myslel? Hovori, ze Einstein sa mohol v niecom mylit?

fantom

Singularity fyzici obyčajne nepovažujú za reálne. Fyzikálna teória vychádza vždy z nejakého modelu, ktorý v sebe nemôže zohľadniť úplnú realitu. Napríklad v hrubom odhade môžeme koňa považovať za sféricky symetrické teleso. Presnosť výsledkov tohto modelu závisí na tom, akú fyzikálnu úlohu riešime. Všeobecná teória relativity zrejme nie je vhodný model, v mierkach kvantovej fyziky. Hawking mal asi na mysli problém horizontu udalostí, ktorý ale rozhodne nie je v merítku kvantovej fyziky. Navyše singularita je v tomto prípade relatívny pojem a vzťahuje sa iba na vonkajšieho pozorovateľa. Nie je mi jasné, čo vlastne Hawking v svojich ranných prácach dokázal? Možno má na mysli svoju (zatiaľ experimentálne nedokázanú) teóriu vyparovania čiernych dier. Ale ak spochybňuje Všeobecnú teóriu relativity, tak by mal ponúknuť nejakú konzistentnejšiu.Teória Veľkého tresku, alebo expanzie Vesmíru neakceptuje zákon zachovania energie a pritom ju paradoxne takmer nikto nespochybňuje.

tono, velky tresk nema teoriu, tak co by si chcel spochybnit? mame pozorovania ktore su v sulade s predstavou ze bol kedysi maly a horuci. a nasa fyzika ho dokaze popisat od zlomku sekundy po. ale samotny big bang nie

fantom

Einstein zostavil rovnicu Všeobecnej teórie relativity intuitívne. Jeho inšpirácia Poissonovou rovnicovou je na prvý pohľad jasná. Potenciál v Poissonovej rovnici môže byť skalár, vektor, alebo tenzor. Takéto snahy, viac menej úspešné, tu boli aj pred Einsteinom. Jeho inovatívnym činom je, že potenciál nahradil metrickým tenzorom a tým vlastne povedal, že prejavy zakrivenia priestoru a gravitácie sú jedno a to isté. Pravá strana rovnice je ekvivalentná hustote energie, čo znamená, že zakrivenie spôsobuje rozloženie hmoty. Či je táto úvaha správna, to sa dá dokázať iba experimentom. Bohužiaľ to nie je technicky možné v blízkosti singularity. Matematicky je rovnica korektná, pri jej zostavovaní Einstein spolupracoval s matematikmi v odbore tenzorového počtu. Takže neviem, ako sa táto rovnica dá spochybňovať. Spochybňovať sa dá iba Einsteinova predstava zakriveného priestoru. A to by Hawking asi neriskoval.

v anglickej knihe je to napisane ... My early work showed that classical general relativity broke down at singularities in the Big Bang and black holes. .....

broke down prelozili ako zlyhavanie VTR.

Mozno Hawking ani nechcel spochybnovat Einsteina, ale poukazat ze nie je dokonala, dostacujuca, ze jej nieco chyba, alebo ze nesedi na inu teoriu, alebo aj to ze je z casti chybna, .. ale to pochybujem.

einstein sam neveril ze cierne diery existuju, to jednoducho vo fyzike plati odjakziva, ak hodnoty v rovnici idu do nekonecna tak to povazujeme za pouzitie mimo platnosti teorie. a singularita je taka

Singularita vychádza pri Schwarzschildovom riešení Einsteinovej rovnice. Je to riešenie statického izolovaného telesa. Možno je práve chyba v tom, že teleso chápeme, ako v klasickej  fyzike. Ak by priestor okolo telesa nebol prázdny, nebola by pravá strana Einsteinovej rovnice nulová. To by zmenilo celé riešenie, ktoré by nemuselo nutne viesť k singularite. Je to však iba hypotéza, rovnako, ako temná hmota, alebo energia.

tono nie, vsetky realisticke riesenia povedu k singularite, dufame ze buduca teria kvantovej gravitacie jej zabrani, a dnes je pomerne jasne ze na malych skalach otr nemoze byt dobra

tyso

Ale kvantová fyzika nevyrieši problém s horizontom udalosti. To je makroskopický problém. Jeho polomer môže byť rádovo rovnaký, ako rozmer Slnečnej sústavy. Navyše singularita je relatívna a pre cestovateľa cez horizont neexistuje. Pri gigantických čiernych dierach by pri prekročení horizontu ani nič nepociťoval.

horizont udalosti ale nie je problem, alebo aspon neviem aky tam vidis

No napr. ten ze pozorovatel z dialky neuvidi ako raketa presla cez horizont udalosti a v rakete cez neho prejdes (pohlad z rakety)

horizont udalosti ale nie je problem, alebo aspon neviem aky tam vidis

V literatúre napríklad https://cs.wikipedia.org/wiki/Schwarzschildova_metrika sa ako mantra opakuje názor, že singularita Schwarzschildovej metriky na horizonte udalostí, je iba dôsledok použitia sférických súradníc. Vraj inou voľbou súradníc by singularita „vymizla“. Taká blbosť sa cituje, lebo dnes žijeme v čase, keď nikto nie je ochotný čítať dlhší text, ako dva riadky. Napríklad Web stránky, ktoré neponúkajú požadovanú informáciu na jedno kliknutie, takmer nikto nečíta. Obyčajne sa iba cituje citované....Často sa cituje, ako príklad „singularity voľby súradníc", sústava geografických súradníc na Zemskom povrchu.  Na severnom, alebo južnom póle je v týchto súradniciach vraj singularita. Ale toto tvrdenie je iba prejavom úplného nepochopenia matematiky. Ak prejdem na póle vzdialenosť 1 m, tak je úplne jedno, v akých súradniciach budem túto vzdialenosť merať. V každej sústave to bude dĺžka 1m. Ale na pochopenie tejto problematiky treba najprv rozlišovať pojmy, čo je metrika a čo je súradnicový systém.

Všímavejšieho čitateľa určite napadlo, že pri kolapse čiernych dier, pri ktorom boli nedávno detekované gravitačné vlny, by nastal problém singularity pri ich priblížení. Encyklopedicky najobsiahlejšie je táto problematika popísaná v http://astronuklfyzika.cz/Gravitace4-8.htm#BinarniCerneDiry .

Tono,

Dufam ze si najdem cas na nejake clanky o kadecom, chcel by som venovat aj problematike OTR, ci nejake nezodpovedane otazky, alebo by som odkazal na nejake tvoje stranky ci uvahy. 

Jednu vec treba rozlusknut, z OTR plynu urcite divne zavery. Ja som dodnes nepochopil ako moz byt dve reality z pohladu vonkajsieho pozorovatela sa to zastavi na horizonte udalosti, druhy pozorovatel preleti horizontom a ide dalej, to su predsa dve rozdielne reality ...

napr. dalsia vec ze nikde som nevidel vyypocty z letiacich sustav ale z taziska gravitacie, ako je schwarchildova metrika, napr. dokazal by si napisat rovnica pre toho letiaceho z jeho sustavy? myslel som tie druzice co leitaju do kruhu ako sme sa bavili?

doplnok: staci pre cestovatela co pada do ciernej diery, casto sa hovori o tom ze jeho pohlad na realitu je iny, ale nikdy v zivote som nevidel rovnicu, vsetko je z centra gravitacie. 

Za predpokladu ze vesmír riadi len evolucia vyplyva ze nutne musi byt vesmirov viac. Tym by sa vysvetlilo to citlive nastavenie fyzikalnych parametrov pri velkom tresku. Takto zacinaju rozmyslat strunari, podla mna to je silny argument. Ale ako to dokazat ze:)

Myslim si zaroven, ze strunari su nasmerovani dobre a ze pride ovocie v buducnosti. Zda sa, ze vesmír je naozaj podivnejsí ako sme si kedy mysleli.

Tono,

Dufam ze si najdem cas na nejake clanky o kadecom, chcel by som venovat aj problematike OTR, ci nejake nezodpovedane otazky, alebo by som odkazal na nejake tvoje stranky ci uvahy. 

Jednu vec treba rozlusknut, z OTR plynu urcite divne zavery. Ja som dodnes nepochopil ako moz byt dve reality z pohladu vonkajsieho pozorovatela sa to zastavi na horizonte udalosti, druhy pozorovatel preleti horizontom a ide dalej, to su predsa dve rozdielne reality ...

Dá sa nájsť matematická transformácia súradníc, ktorá nevedie k "zastaveniu" času na horizonte a vyhovuje Ensteinovej rovnici. Nemá ale fyzikálnu oporu.

 

napr. dalsia vec ze nikde som nevidel vyypocty z letiacich sustav ale z taziska gravitacie, ako je schwarchildova metrika, napr. dokazal by si napisat rovnica pre toho letiaceho z jeho sustavy? myslel som tie druzice co leitaju do kruhu ako sme sa bavili?

 

doplnok: staci pre cestovatela co pada do ciernej diery, casto sa hovori o tom ze jeho pohlad na realitu je iny, ale nikdy v zivote som nevidel rovnicu, vsetko je z centra gravitacie. 

Schwarschildovo statické a symetrické riešenie nie je riešením z ťažiska čiernej diery. Je to limitné riešenie, kde sa pozorovateľ nachádza v nulovom gravitačnom poli čiernej diery, teda nekonečne vzdialeného od čiernej diery. To umožňuje postaviť kovariantné zložky tenzora energie hybnosti nulové. Statické riešenie znamená, že tieto zložky nie sú funkciou času a symetrické znamená, že dĺžka invariantného intervalu ds(ct,r,phi,theta) v časopriestore nezávisí od uhlovej časti metriky phi a theta. Reálne riešenie z centra čiernej diery by muselo akceptovať existenciu hmoty samotného gravitačného poľa a kovariantné zložky tenzora energie hybnosti by nemohli byť nulové. Pokus o takéto riešenie je neutrónová hviezda. Bohužiaľ toto riešenie neakceptuje zákon zachovania energie, že kovariantná divergencia Einsteinovho tenzora G musí byť nulová. O tom som písal na https://drive.google.com/file/d/0B7BknNOgf2GlZ3FtZElkVWJoZEU/edit .

Za predpokladu ze vesmír riadi len evolucia vyplyva ze nutne musi byt vesmirov viac. Tym by sa vysvetlilo to citlive nastavenie fyzikalnych parametrov pri velkom tresku. Takto zacinaju rozmyslat strunari, podla mna to je silny argument. Ale ako to dokazat ze:)

 

Myslim si zaroven, ze strunari su nasmerovani dobre a ze pride ovocie v buducnosti. Zda sa, ze vesmír je naozaj podivnejsí ako sme si kedy mysleli.

Einsteinova OTR sa určite limitne blíži k reálnemu popisu, potvrdzuje to aj nedávny experiment s detekciou gravitačných vĺn. No verifikácia je možná iba na relatívne slabých poliach, kde riešeniu vyhovuje každá funkcia , ktorej prvé dva členy Taylorovho rozvoja (F = 1+2Phi/r/c^2+.......), sú v zhode s experimentom. Takýchto funkcií je v matematike nekonečne veľa.  No verifikovať takúto funkciu a jej výsledok na horizonte udalostí, je už niečo celkom iné.

Myslel som sustavu spojenu s centrom ciernej diery, takze ta sustava moze byt aj na okraji niekde daleko od centra. Ide totiz o inu vec, tie rovnice su popisom prave z takejto sustavy a nie zo sustavy ktora leti pada do CD. To je podobne ako ked sme sa bavili o druzici ktora obieha zem, tiez riesenie bolo so sustavy spojenej s taziskom zeme. O to slo ze tie rovnice z inej sustavy tam nefiguruju.  Ved OTR je dobra islo o tie veci ako vnima casopriestor ten co pada do CD a ten co sa pozera z dialky.

OTR neriesi viac vesmirov ale strunova teoria

Nepredstavuj si to tak, že vzdialený pozorovateľ má súradnicový systém mimo ťažiska čiernej diery. Schwarschildova metrika má centrum súradnicového systému tiež v centre čiernej diery. Ale priestor v mieste pozorovateľa je plochý. Podobne napríklad pozorovateľ na rotujúcom disku má sústavu rotácie tiež v strede disku, ale jeho rýchlosť vytvára dilatáciu a kontrakciu voči bodu s iným polomerom na disku v  časopriestore. Nie je to najlepší príklad, ale analytické Schwarschildove riešenie dokážeme vypočítať len zo sústavy pozorovateľa, v plochej metrike. Navyše, pozorovateľ letiaci do čiernej diery musí byť nehmotný, takže pri dvoch hmotných telesách túto meriku vôbec nemôžeme použiť. Gravitačné vlny vznikli pri kolapse dvoch telies, podľa Schwarschildovej metriky by sme sa nikdy takejto udalosti nedočkali.

preco by sme nemohli pouzit tu metriku, ja mam zanedbatelnu hmotnost oproti CD a samozrejme mozem spadnut do CD, tak aku metriku by sme mali pouzit? tu metriku predsa vytvorilo velmi hmotne teleso v jej okoli. 

Je to metrika, ktorej neznáme funkcie sú iba 2 koeficienty metrického tenzora. Tieto funkcie sú počítané z limitného bodu v nekonečnej vzdialenosti od telesa. Predpokladom je, že v tomto bode neexistuje hmota v žiadnej forme, teda ani vo forme poľa. Ak by vo vesmíre existovala temná energia, takýto predpoklad by bol už nesprávny.