Voľná debata o fyzike

Dňa 6. 8. 2022 at 22:16, Tono napísal:

 Kinetická energia je ekvivalentom energie - hmotnosti a tá musí podľa Einsteina zakriviť aj časopriestor, čo sa musí prejaviť aj na trajektórii telies.

Aj tak ,netuším ako prišiel  Einstein na to, že teleso, ktoré má vo vakuu rýchlosť  blízko c môže zakriviť nehmotný časopriestor. Kinetická energia nesporne pri hmotnosti je, ale môže sa prejaviť len voči inej hmotnosti resp. hmotnému bodu. 

Hmota podľa Einsteina zakrivuje časopriestor a zakrivenie časopriestoru je ekvivalentné hmote. To vyjadruje Einsteiniva rovnica. Na ľavej strane rovnice je geometria a na pravej hustota energie s hybnosti. Je to ekvivalentné. 

pred 1 hodinou, Tono napísal:

 To vyjadruje Einsteiniva rovnica. Na ľavej strane rovnice je geometria a na pravej hustota energie s hybnosti. Je to ekvivalentné. 

Dík za vysvetlenie, ale toto je ozaj pre mňa astronomicky vzdialená téma. 

Pad do ciernej diery.

Ak by som si mohol vybrat ako umriet, tak rozhodne padom do ciernej diery. Pri supermasivnej ciernej diere sa da do nej vletiet (prejst horizontom udalosti) bez toho, ze by som si nieco museli vsimnut a potom mam este zhruba den na pozorovanie toho, co nikdo iny neuvidi.

Pozorovatel zvonku by ale videl, ze moj pad sa stale spomaluje a hranicu ciernej diery  (horizont udalosti) nikdy nedosiahnem. Predpokladam teda, ze keby ze sa obzriem naspat, bude to Restaurant na konci vesmiru: uvidim cely vyvoj Vesmiru az po jeho koniec.

No nestala by taka smrt za to?

Pod Lampou z Pohody (neviem preco az teraz): Znovu na Mesiac a pad od ciernej diery

( pad do ciernej diery je od 55 minuty)

Pozrel som si tu lampu a narazil som zhruba v 1 hodine videa, kde Mojžiš vysvetľuje "paradox" dvoch pozorovateľov na horizonte udalosti. nakoniec hovorí, že "paradox" vymizne zvolením inej - lepšej súradnicovej sústavy, čo tu boli debaty hlavne Tóna o tom, že fyzici vysvetľujú ako sa dá singularita na horizonte udalosti obísť. Čomu ani ja dodnes nerozumiem. Vlastne ja teraz paradox dvoch rôznych pozorovateľov nevidím, pretože čas je relatívny, a z iného časového frame je priebeh proste iný (neznamená to dve reality).

Keďže vlákno prírodných vied tu úplne zakapalo, ako aj matematiky, astrofyziky a podobne, tak pre zaujímavosť existuje celkom podarené video o čase, skladá sa z dvoch dielov.

link na druhý diel:

  Prednáška opisuje knihu Carla Rovelliho o času, pričom Rovelli je aj teoretikom v oblasti slučkovej gravitácie, teda spinorových sieti, kde podobne ja v minulosti som sa domnieval, že aj čas aj priestor je kvantovaný, diskrétny, že veľa fyzikálnych dejov, a nie len fyzikálnych je dôsledkom emergencie v knihe EDQ- tak sú prezentované v trocha odlišnej forme Rovellim.

Paradox dvoch pozorovateľov vychádza z Schwarzschildovho vákuového riešenia Einsteinovej rovnice. Toto riešenie predpokladá, že zdrojom gravitačného pola, je len hmota pod horizontom. Celá táto hmota je sústredená v singularite, v strede čiernej diery. Takéto riešenie ignoruje, že gravitačné pole by malo byť tiež formou hmoty.

Mojžiš dostal otázku, ako je teda možné, že vzdialený pozorovateľ vidí spojenie dvoch čiernych dier, keď prechod cez horizont by mal trvať nekonečne dlho. Mojžiš správne argumentoval, že v takomto prípade nemôžeme vychádzať z Schwarzschildovej metriky a že tento jav popisuje zložitejšie matemetické riešene. Zabudol len dodať, že nikomu sa zatiaľ takéto riešenia nepodarilo nájsť. Nie kvôli zložitosti rovníc, tie by sa dali riešiť numericky. To by vyžadovalo iba dostatočnú výpočtovú kapacitu. Problém je v tom, že takéto rovnice nikto nevie zostaviť. 

To ale neznamená, že by fyzici netušili, čo sa pri tom asi deje. Nobelova cena za potvrdenie existencie gravitačných vĺn bola udelená skôr, ako boli detegované. Dôkaz spočíval v tom, že binárne systémy strácali energiu vyžarovaním gravitačných vĺn, čím sa ich vzdialenosť a obežná doba zmenšovala. A táto vyžiarená energia presne zodpovedala meraniu doby ich obehu.

Bolo to právom považované, za nespochybniteľný dôkaz Einsteinovej OTR. No kto si podrobne pozrie matematický výpočet zistí, že ten bol robený viac menej podľa klasickej fyziky. Presne v duchu Maxwellových rovníc a Pointingovho vektoru. To je možné len na úkor linearizácie koeficientov metrického tenzora. Rozdiel medzi nábojom a hmotou je v tom, že zdrojom gravitačných vĺn môže byť len objekt s kvadrupólovým momentom.

Neskôr boli gravitačné vlny detegované, takže fyzici mali k dispozícii aj časový priebeh skracujúcej sa periódy obehu binárneho systému, aj tesne pred spojením. Treba ale pripomenúť, že publikované grafy týchto priebehov nie sú merania trajektórií, ale výsledky sofistikovaných filtrácií dát zo šumov. Čo je opäť zaujímavé, priebehy nezodpovedajú obežným trajektóriám očakávaných podľa OTR, kde by malo dochádzať k veľmi významnému stáčaniu apsíd, podobajú sa skôr ku klasickému riešeniu problému dvoch telies. Samozrejme s podmienkou straty momentu hybnosti vyžarovaním vĺn, ktorý by klasická fyzika nedokázala vysvetliť. Opäť je tu ten istý problém. Že nikto zatiaľ nevie zostaviť rovnice pre riešenie problému dvoch telies, na základe OTR. Aproximácia klasickou fyzikou sa ale zdá celkom dobrá.     

To bol dobrý postreh v zmysle, že spojenie dvoch ČD netrvá nekonečne dlhý čas. Tam už Mojžiš strácal pevnú pôdu pod nohami. Pretože, aj keď sa jedná o dve ČD, tak intuitívne človek nečaká, že sa to má diametrálne líšiť. 

Pravda bude tá, že OTR je len matematická teória spojenia dvoch veličín a takéto extrémne prípady ako čierne diery nebude popisovať správne. Navyše skoro všetky ČD rotujú a teda základné riešenie Schwarz. sa nemôže uplatniť, tak jednoducho ako to Mojžiš opisuje, samozrejme ide o mainstream a popularizácia pre verejnosť, takže tam sa môžu tváriť, že tomu "rozumejú".

12 hours ago, Tono said:

Mojžiš dostal otázku, ako je teda možné, že vzdialený pozorovateľ vidí spojenie dvoch čiernych dier, keď prechod cez horizont by mal trvať nekonečne dlho.

A mal by trvat nekonecne dlho do horizontu, nie do singularity? Mne to nedava zmysel: nemohli by sme pozorovat, ze cierna diera pohlcuje hmotu, pretoze ziadna by sa v konecnom case nemohla dostat k horizontu.

12 hours ago, Tono said:

Treba ale pripomenúť, že publikované grafy týchto priebehov nie sú merania trajektórií, ale výsledky sofistikovaných filtrácií dát zo šumov.

No ale to mas teraz vsade, Higgsov bozon tiez nebol detegovany, ide len o velmi sofistikovane filtracie zo sumov - to ale neznamena, ze nie su spolahlive.

12 hours ago, Tono said:

Že nikto zatiaľ nevie zostaviť rovnice pre riešenie problému dvoch telies, na základe OTR. Aproximácia klasickou fyzikou sa ale zdá celkom dobrá.

Ono v pripade ciernej diery bude kvoli kvantovym javom aproximaciou aj presna OTR.

Citát

Mylná predstava o horizontoch udalostí, špeciálne o horizonte udalostí pri čiernej diere je, že predstavujú nemenný povrch, ktorý zničí objekty ktoré sa k nemu priblížia. V praxi, všetky horizonty udalostí predstavujú vzdialenosť od hocijakého pozorovateľa a objekt vyslaný k horizontu udalostí zdanlivo, z pohľadu pozorovateľa, nikdy nedosiahne horizont udalostí.

https://sk.wikipedia.org/wiki/Horizont_udalostí

V podstate by to viedlo k tvrdeniu, že všetko čo padá do ČD z pohľadu vzdialeného pozorovateľa neprejde horizontom. To by aj znamenalo, že kŕmenie ČD na väčšie ČD by z hľadiska vonkajšieho pozorovateľa nebolo možné...To v prípade, že dotiahneme toto tvrdenie do extrému, nemohli by vznikať väčšie ČD ako tie hviezdneho pôvodu.

Einsteinova rovnica OTR vyjadruje vzťah medzi hustotou hmoty a energie a zakrivením časopriestoru. Je to len návod. Konkrétne rovnice potom závisia od rozloženia hmoty a energie. V prípade statického, sféricky symetrického telesa, kde celá hmota je v centre, je riešenie relatívne jednoduché, nazýva sa Schwarzschildovo. V prípade 2. telies riešenie doposiaľ nikto nenašiel. 

pred 59 minútami, robopol napísal:

https://sk.wikipedia.org/wiki/Horizont_udalostí

V podstate by to viedlo k tvrdeniu, že všetko čo padá do ČD z pohľadu vzdialeného pozorovateľa neprejde horizontom. 

Ak v prípade 2. telies v OTR nepoznáme riešenie, aplikovať na 2. telesá Schwarzschildovo riešenie je neakceptovateľné. Samozrejme v OTR sa robia aproximácie, kde sa hmoty telies nahradia jednou redukovanou hmotou a úloha sa rieši z ťažiska. Nakoniec veď limitne, v slabých poliach, musí riešenie OTR zodpovedať klasickému Newtonovmu riešeniu problému 2. telies. Lenže aproximácia nám nepovie to, čo nás najviac zaujíma, teda čo sa deje v silných poliach v blízkosti horizontov.

Zrejme sa oba horizonty pri približovaní deformujú, dotknú sa v jednom bode a nakoniec obe telesá splynú do jednej čiernej diery. Lenže bez matematického riešenia, (bez aproximácií), o tom môžeme len diskutovať. Z meraní gravitačných vĺn je ale zrejmé, že k splynutiu čiernych dier dôjde v časovom horizonte milisekúnd, aj pre vonkajšieho pozorovateľa. Teda žiadne singularity, tam nemôžu existovať.       

Máš ale prípady a to sa deje stále, že do ČD padá len zlomok hmotnosti ČD, teda keď sa kŕmi ČD tak by si nemal ani teoreticky vidieť zväčšovanie ČD. vyhovárať sa na rovnice sa nedá, keďže to nemôže byť diametrálne odlišné od Schwarz. Nemali by sme vidieť stredne veľké ČD (aj super masívne). Pri supermasívnych však nie je jasný ich pôvod, evolúcia iba hypotéza.

Pozrel si toho Rovelliho? 

pred 1 minútou, robopol napísal:

Máš ale prípady a to sa deje stále, že do ČD padá len zlomok hmotnosti ČD, teda keď sa kŕmi ČD tak by si nemal ani teoreticky vidieť zväčšovanie ČD.

To platí pre Schwarzschildovo riešenie. Toto riešenie je založené na predpokladoch, ktoré sú síce akceptované, ale to neznamená, že musia byť správne. Najväčším nedostatkom podľa mňa je, že Schwarzschildovo riešenie úplne ignoruje hustotu energie samotného pola. Ak ho do riešenia zahrnieme, potom žiadna singularita sa na horizonte neobjaví. Ak by tam aj nebola singularita, potom majú nový problém. Preto že pri radiálnom pohybe testovacie teleso v Schwarzschildovej metrike prechádza horizontom rýchlosťou svetla. Takže čas v jeho sústave by sa mal na horizonte voči vzdialenému pozorovateľovi zastaviť. Alebo opačne, pre vzdialeného pozorovateľa by mala táto udalosť trvať nekonečne dlho. Sám fakt, že teleso sa na horizonte pohybuje rýchlosťou svetla je dosť diskutabilný. 

Fyzici tvrdia, že singularita na horizonte je spôsobená len nevhodnou voľbou súradníc. Pozri, ako to Mojžiš vo videu vysvetľuje, lepšie povedané zamlžuje. Tvári sa, že je to ťažké laikom vysvetliť, ale sám tomu nerozumie. Opakuje len to, čo sa naučil.

Podobné bludy tam Mojžiš rozpráva o chaotickom pohybe telies, ktoré vraj vzhľadom na nejaký bod v rotujú...       

Nechcem sa zastavať Mojžiša, ale je pravda, že ta voľba súradnicovej sústavy mu jasná nie je. K tomu pohybu (resp. myslíš ten moment hybnosti napr. u galaxie.) V tom má pravdu, že ak zoberieš pohyb všetkých objektov v galaxii voči stredu na kolmom ramene tak môžeš dostať nejaký preferovaný smer otáčania (teda väčšina sa proste otáča voči centru.) Toto je klasická fyzika.

Singularitu by si mal dostať aj pre Kerrovu metriku, aj keby si zaratúval do toho, čo sa nezarátava, aj keď tu som si nie istý. Presne tak na horizonte získava objekt s nenulovou pokojovou hmotnosťou pri rýchlosti svetla predsa nekonečnú relativistickú hmotnosť, takže singularita ti tam vznikne tak či onak, keďže to je dôsledkom limitu rýchlosti svetla - c- 

pred 55 minútami, robopol napísal:

 K tomu pohybu (resp. myslíš ten moment hybnosti napr. u galaxie.) V tom má pravdu, že ak zoberieš pohyb všetkých objektov v galaxii voči stredu na kolmom ramene tak môžeš dostať nejaký preferovaný smer otáčania (teda väčšina sa proste otáča voči centru.) Toto je klasická fyzika.

Ale otázka bola položená inak. Ak predpokladáme, že plyn z ktorého sa tvorí galaxia je statický a molekuly plynu majú chaoticky orientovanú hybnosť, potom je súčet všetkých hybností nulový. Voči žiadnemu bodu nebudú mať preferovaný smer a voči žiadnemu bodu nebudú rotovať. On tvrdil, že áno, no možno som ho len zle pochopil. Ale ani ten, kto sa ho na to pýtal, ho zrejme nepochopil. Iba tam poslal dievča, ktoré demonštrovalo zmenu smeru svojho pohybu.

Keby povedal, že všetky molekuly plynu sú radiálne priťahované gravitáciou, tak by to dávalo zmysel. V ideálnom prípade, bez fluktuácií hustoty a hybnosti, by plyn vytvoril len centrálne teleso. Lenže je to podobné, ako triafať planétou Slnko. Museli by sme Slnko trafiť priamo, čo je vo vesmíre dosť nepravdepodobné. Inak bude trajektória planéty vždy kuželosečka. V prípade prípade elipsy sa teda jedná o rotačný pohyb. Rovina tohoto rotačného pohybu u eliptických galaxií nie je preferovaná.  

Ano, veď o to ide, že počas zrážok veľkých telies sa získava moment hybnosti, zrejme teda preto, že pri zrážke sa získava preferovaný smer otáčania, radiálna zložka pôsobí na všetky chaotické telesa a pri zrážke sa vytvorí aj ten moment hybnosti, napr. pri zrážke galaxii. To nie je záhada.

kulal si tu prednášku Rovelliho?

Má tam par zaujímavých vecí a kvantovú rovnicu bez "času". Snaží sa to aplikovať aj na ČD, teda jej vnútro. Ak však majú v tom hokej, z pohľadu OTR, kvantová gravitácia ich nezachráni. Predsa singularita na horizonte nemôže byť relatívna, a aj keby nebola, posunúť sa len tak nedá (voľbou inej súradnice).

Rovelli sa odvoláva, ževraj nízka entropia na začiatku sa musí chápať zase iba relatívne vzhľadom na iný subsystém. Nikto mi nikdy nedokázal vyargumentovať fakt, že entropia v big bangu nie je menšia, pretože priestor samotný nie je nekonečný, ale je IBA súčasťou big bangu, Teplotne fluktuácie v big bangu sú tak malé, že je možné big bang považovať za teplotnú rovnováhu. Mimochodom v Big Bangu by nikto nedokázal žiadnu energiu vyťažiť na premenu ako sa to deje teraz zo slnka.

Pokiaľ si pamätám zo školy, tak aj Schrödingerova rovnica sa dá napísať v bezčasovom tvare a to bolo už veľmi dávno. Rovelliho prednáška bola filozoficky zaujímavá, ale tie úvahy o relativite boli nad moje sily. Problémy s časopriestorom v strede čiernej diery a na horizonte udalostí, vychádzajú z jediného Schwarzschildovho riešenia. Podmienky tohoto riešenia nemusia byť správne, ale to neznamená, že OTR je nesprávna.   

sam ale vidíš, že napr. o čase sa koriguje toho mnoho. Rovelli hovorí, to, čo vnímame je sled udalosti. každá zmena v sebe predsa obsahuje už čas, on rieši dosť samotnú šípku času. To ale je irelevantné k tomu, že vo vesmíre sa dejú udalosti, zmeny. A to potom nemôže predsa byť bez času. Zmena v rovnici z jedného stavu na druhý už implikuje čas. S tým ja nesúhlasím, že má rovnice bez času. Suhlasím, že šípka času a s ním detekovateľná minulosť, prítomnosť a budúcnost súvisí s entropiou a kvantovým nekomutujúcim svetom, čo dosť zdôrazňuje, že to je ekvivaletné.

A ktoré riešenie OTR nevyvoláva problémy? Opýtajme sa takto. Aj Kerrova metrika generuje horizont udalosti, aj tvoje skúšanie viedlo na horizont udalosti, posunutý smerom k stredu.. A prečo si myslíš, že keď zarátaš aj to pole (hustota energie grav. poľa) nebude to viesť na horizont udalosti? Intuícia mi hovorí, že sa tam objaví znova horizont, posunutý smerom k stredu oproti Schwar. Nikdy som to matematicky nelúskal , ale ak naberá teleso smerom k centru rýchlosť svetla, tak tam nutne horizont bude.

Riešenie s pravou stranou nemá žiadny horizont a rýchlosť padajúceho telesa je vždy posveteľná. V strede čiernej diery je nulová hustota hmoty. K tomu posunu horizontu dochádza práve pri tých súradniciach, ktoré fyzici považujú za korektné, ktoré by mali odstrániť singularitu na horizonte. Dal som tu už raz odkaz, ak chceš skúsim ho pohľadať. 

Skúsme to inak. Z merania gravitačných vĺn vieme, že k zlúčeniu čiernych dier, alebo čiernej diery s neurónovou hviezdou, dochádza v zlomku sekundy. Teraz teoreticky limitne zmenšíme neutrónovú hviezdu na veľkosť Slnka. Nevidím dôvod, prečo by malo dôjsť k singularite? Potom zmenšíme padajúce teleso teleso na veľkosť Zeme. Od akej minimálnej hmotnosti padajúceho telesa by malo dôjsť k singularite a prečo?   

Trochu od veci.

Páčil sa mi tam odkaz, kde Tomáš Akvinský prirovnával čas k hudbe. Notová osnova je vlastne časová os a noty na nej sú tóny, znejúce v nejakom bode notovej osnovy. Ak by si zastavil čas na notovej osnove, zneli by stále iba tóny na danom mieste. Nebola by to hudba, ale nepríjemný zvuk. Ak spustíš čas na notovej osnove, (alebo spustíš prehrávač) ozve sa hudba. Každá zmena tónov je udalosť a iba súbor týchto udalostí v čase vytvára hudbu. Ak otočíme šípku času naopak, prestane to byť hudbou a bude to len kakofónia.    

Viem o tom, ale ty žiadne nekonečné zakrivenie v strede ČD nemáš, ty si to upravil tak, že jednoducho nedosiahne pri r=0 singularitu, alebo ani tam nie, teda pri r=0 máš rýchlosť testovacieho objektu =c, či nie? 

Vo fyzike však každá ČD má v strede singularitu, tak nutne má aj horizont udalosti niekde posunutý k r=0. to by malo platiť.

Podľa nich neexistuje žiadna protisila, aby zastavila gravitačný kolaps do singularity v strede.

No a podľa mňa ak máš v strede singularitu, tak či zarátaš aj tu energiu grav. poľa alebo nezarátaš, tak sa objaví horizont minimálne pri r=0. Teda principiálne, že tam niečo nezarátali neodstráni horizont udalosti.

Inak ten Rovelli má singularitu v strede. Čo si pamätám z tej prednášky.

Skúsim nájsť to riešenie.

Nenašiel som niečo z minulosti:

https://drive.google.com/file/d/1jsP1KSUQiP5-w9JAYqiBW8BaXosj-gq6/view

Začiatok je na strane 13. Test potenciálu v zmysle Všeobecnej teórie relativity OTR.

Singularita v strede čiernej diery je v tejto metrike len v tom zmysle, že testovacie teleso dosiahne stred v nekonečnom čase. Časopriestor, na rozdieľ od Schwarzschildovej metriky, je ale spojitý aj v tomto bode.

tak máš aj ty singularitu v strede. Ak padá do stredu testovacie teleso z pohľadu vonkajšieho pozorovateľa nekonečný čas, tak si neodstránil singularitu v strede. 

Ako by si vysvetlil, že ČD papá okolie a narastá? Ked aj v tvojom prípade do centra dorazí až za nekonečne dlhý čas

pred 58 minútami, robopol napísal:

tak máš aj ty singularitu v strede.

Áno singularita v zmysle času v strede ČD je. Aj v tejto metrike sa považuje testovacie teleso za nehmotné. Počíta sa iba jeho geodetická krivka v časopriestore. Ak je hmotnosť testovacieho telesa zanedbateľne malá, voči čiernej diere, potom sa nemusíme zaoberať problémom nárastu hmoty ČD. 

pred 58 minútami, robopol napísal:

Ako by si vysvetlil, že ČD papá okolie a narastá? Ked aj v tvojom prípade do centra dorazí až za nekonečne dlhý čas

Papanie ČD je prípad, keď už nemôžeme považovať testovacie teleso za nehmotné. To je ten prípad, ktorý som už spomínal. To by bola metrika dvoch hmotných telies. Nie je podstatné, aký je pomer ich hmotností. Matematika by mala byť rovnaká, či ČD papá malé, alebo veľké objekty. Ale takúto meriku zatiaľ nikto podľa OTR nevypočítal. Je celkom možné, že pri tom papaní už zohrávajú rozhodujúcu úlohu kvantové procesy a poloha je viac otázkou pravdepodobnosti. Elektrón sa tiež okolo jadra nepohybuje po kružnici. Rovnako naivné je očakávať, že dopadajúce teleso bude aj v blízkosti stredu ČD nejaká guľôčka, zložená z atómov, neutrónov, alebo z kvarkov.

Iný prístup ku gravitácii som odvodil v  https://drive.google.com/file/d/1R8F-BbQOHbyoBBD-SnR8faQcK8yGQ0P7/view  . Tento prístip dáva rovnaký výsledok, ako riešenie podľa OTR, v novej metrike. Ťažko povedať, keď do ČD nikto "nevidí" a ani nebude vidieť. 

no ale tu sa odvolávaš na nevedomosť, ono to nemôže byt diametrálne odlišne ak testovacie teleso ma zanedbateľnú hmotnosť voči ČD. Kvantové javy sa uplatňujú aj napr. v strede ČD, ja si myslím, že práve preto ani z princípu nemôže vzniknúť singularita na úrovni bodu s nekonečnou hustotou. Samozrejme takto sa nedá debatovať o niečom, k čomu sme sa ani nepriblížili, niekde v diaľke vidíme, čo to robí ale na veľmi hrubej úrovni. Naše poznanie je stále len v plienkach. No v zmysle toho splynutia ČD aj pri úrovni horizonte udalosti v r=0 mi intuitívne hovorí, že žiadne spomalenie z merania gravitačných vĺn nevidíme, pričom metriky hovoria o singularitách na horizontoch udalosti a to je prinajmenšom čudné.