Voľná debata o fyzike

Ozaj, prečo by gravitácia nemohla byť kolektívna vlastnosť štatistického súboru častíc, tak ako teplota? :)

perdy

Presne to som mal na mysli.

Vysvetľovať kľudovú hmotnosť bez gravitácie sa asi celkom dobre nedá. Predstav si hladinu vody a na nej plávajúcu časticu, ktorá deformuje hladinu zmenou povrchového napätia. Ak bude takýchto častíc veľa, nezmení to zakrivenie hladiny, ale iba jej lokálne zvlnenie. No gravitácia mení zakrivenie celého priestoru. To sa dá interpretovať na napätej blane. Tam ak „prihodíme“ nové zrnko (časticu), zmení to už existujúce zakrivenie. Nie je to teda súčet zakrivení každej častice, ale ich „spolupráca“. To je nová vlastnosť štatistického súboru, ktorú nemá individuálna častica. Podobne, ako v kvantovej fyzike, vlnové funkcie sa nesčítavajú, ale násobia a výsledok sa normuje na jednotku. Teda dve izolované častice nedávajú rovnaký výsledok ako dve častice, ktorých vlnové funkcie sa prekrývajú.

Ale polozim opacnu otazku, aky mame prakticky uzitok z hudby :) Fyzika na tejto urovni prinasa iste intelektualne potesenie pre par ludi :) a tak to uz byva ze ti ostatni taketo zabavky platia.

 

pre mna zacala byt fyzika, ktorej vobec nerozumiem, natolko zaujimava, ze by som bola ochotna obetovat nejake peniaze...

No cern mal hlavne najst ten bozon, to bola najdolezitejsia uloha. A vlastne islo o to ci je štandartny model v poriadku. všetko navyše je bonus a vždy je šanca, že sa objavi niečo nove, napr. to, že by mohli ist neutrina rýchlejšia ako svetlo. Alebo ine veci spojené s výrobou antihmoty, či mikroskopických čiernych dier.

Ale je zaujímavé, že nie je nejake jednoduche vysvetlenie pre laikov ako to s tým bozonom je. Mozno to nebude len tým, že mame fyzikov, ktori to nevedia povedat jednoducho.

osobne ma tesi kazda sprava, ze sa veda posunula a ze sa utvrdili v tom, co si mysleli na zaklade teorii a vypoctov... musia to ale vediet vysvetlit, lebo presvedcit toho, kto to cele financuje asi nie je jednoduche... chvalabohu neexistuju referenda o tom, ci pokracovat vo vyskume..

toto je oblast kde som len laik zo zakladmi fyziky :), ale samotna inercialna hmotnost nie odvodena od gravitacie, naopak v teorii relativity je gravitacia odvodena od nej.

Ale ked uz idme do sci fi, tak mam pocit ze castice ziskavaju hmotnost az ked dojde k naruseniu symetrie a teda pri vysokych energiach sa chovaju ako by mali nulovu kludovu hmotnost. Ak chceme cestovat rychlostou svetla tak staci zase lokalne zvysiit energiu na hodnotu aby sa obnovila symetria.

Som zvedavý, ako to nakoniec so zjednotením dopadne. Videl som (veľmi veľmi z rýchlika) pokusy, kde sa formulovali Einsteinove rovnice variačne a potom sa "sčítavali Lagrangiány" pre polia(= metriku, bozóny aj fermióny) + interakčné členy v snahe napodobniť úspešné postupy zo zjednotenia elektrickej a slabej interakcie, ale bola to podľa mňa tak trochu mágia. Otázkou je, či vôbec niečo také má zmysel -- dobre, pri elektroslabej interakcii to bol celkom ťah na bránu, pri silnej už je treba kvarky, ktoré kvôli confinementu nepozorujeme a Higgsa. Občas ako fyzici "personifikujeme" naše modely a myslíme si o nich, že sú realitou, ale aspoň si na rozdiel od laikov častejšie uvedomujeme, že to tak vôbec nemusí byť.

Je inak celkom zvláštne, ako je zaznávaná štatistická fyzika -- Einstein a Higgs sú témy, Landau nikoho nezaujíma, o entropii vedia častokrát viac informatici než fyzici.

Tyso

Ja sa nevyznám v teórii častíc, ale tu nejde o inerciálnu hmotnosť, ale kľudovú. Inerciálna hmotnosť nemá gravitačné účinky. To by bola hmotnosť telesa pre každého pozorovateľa iná. Ona je v STR síce funkciou rýchlosti, ale má zmysel len pri interakcii. Ak chceš napríklad zrýchľovať elektrón v urýchľovači, tak sa uplatní. Ale bez interakcie nemá zmysel. V sústave spojenej s telesom je nulová. Podobne, ako magnetické pole, ktoré vzniká pohybom náboja, ktoré vidia len vonkajší pozorovatelia. Toto magnetické pole nemôže na náboj nijako pôsobiť. V STR nie je zahrnutá gravitácia a v OTR je dosť problematické popísať zotrvačnú hmotnosť, keď ju ani nevieme lokalizovať Aj v OTR platí Gaussova veta, takže teleso obklopené uzavretou 4 rozmernou plochou môžeme nahradiť hmotným bodom. No a ako by si potom chcel pre hmotný bod napísať tenzor energie hybnosti. Teda hustotu energie hmotného bodu?

Ale o tom sme sa už bavili.

Tono

štandartny model neriesi gravitáciu. A tak higgsovo pole je zavedené ako kalibracne pole (kalibracne je aj elktromagnetické). Našiel som take niečo, že pokial je nenulová stredná hodnota energie vakua (pre standartny model je to jedina hodnota) tak hmotnost je rovná higgsovmu polu operátor pola a strednej hodnote energie vakua.

Robopol

Nechápem, prečo by kľudová hmotnosť mala vôbec existovať? To by ma dosť zaujímalo, komu vlastne chýba. To, že vo vákuu môže dochádzať k fluktuácii energie ešte dokážem pochopiť, ale prečo nemá byť jej stredná hodnota nulová? Čo fyzikov k tomuto uzáveru vedie?

No ja som to co som teraz precital v rychlosti pochopil tak, že vytvorili higssove pole z určitých príčin (spontanne narušenie symetrie) a to pole je naviazane na strednu hodnotu energie vakua. Pokial je tato hodnota energie nenulova tak vznika hmotnost. A dosli aj na hodnotu tej strednej hodnoty z hmotnosti castic W,Z (ako produktov zrážok). ta hodnota vychadzala 246GeV/c2. Takže ak dochadza k spontannemu narušeniu symetrie dane nejakým vztahom tak vznikaju hmotnostne cleny. A je tam kopu matematiky takze sa do neda lahko pochopit.

tono, to je jedna zo zahad dnesnej fyziky. To ze je nenulova to ani nie ale ze je taka mala. Fluktuacie vieme ratat, je to sice komplikovane ale postup je rovnaky ako pri QED. Lenze potom vychadza stredna energia vysoka, aby sa vsetko tak presne kompenzovalo ale nie uplne, na to nema standartny model odpoved.

perdy, nieco taketo :

http://www.aldebaran.cz/bulletin/2011_46_ver.php

Robopol

To mám chápať, ako hustotu energie na jednotku objemu, alebo zase niečo virtuálne? Ak by sa tá nenulová energia vákua spočítala, bolo by to asi poriadne číslo. Našťastie, že netreba uvažovať s jej gravitáciou, keď píšeš, že „štandartny model neriesi gravitáciu“

http://natura.baf.cz/natura/tex/20041101.pdf

aby som nepisal bludy radsej si pozri sam. Na nete mas kopu materialov k standartnemu modelu.

Robopol

Ďakujem za odkaz, prečítam si to zajtra. Je mi jasné, že ak existuje hmota, musí existovať nejaká nesymetria. Prečo to ale hneď musí znamenať nenulovú fluktuáciu vákua? Stačí, aby pravdepodobnosť nejakých dvoch javov nebola komutatívna a máme prebytok čohosi. To je bežné aj v klasickej štatistike. Tuším Curieova teplota sa tak vysvetľuje. No ale oni to musia vedieť lepšie.

Chcete vedieť, čo sa stane s vodou pri - 15°C? TV Nova prišla s prevratným objavom

http://www.mojevideo.sk/v/6e7b3d433f3f3c393c4338

Robopol

 

To, ako popisuješ pohyb družice je v súlade s OTR, teda, že pohyb voľného telesa po geodetike je inerciálny. Ak zostaneme v klasickej fyzike, zrýchlenie môžeme vyjadriť zmenou polohového vektora v čase. No táto definícia vyžaduje nejakého pozorovateľa v inej sústave, ako v sústave spojenej s telesom. Pojem priestoru potrebuje aj newtonovská fyzika. Tá síce pokladá priestor za absolútny, no ak spojím sústavu s hmotným bodom, zrýchlenie takéhoto hmotného bodu neviem definovať. Ak si zrýchlenie vyjadríme, ako deriváciu hybnosti telesa v čase, deleno hmotnosť telesa, nijaký priestor nepotrebujeme. Takto definované zrýchlenie nie je viazané na súradnicový systém, ale čas. Táto definícia zrýchlenia sa teda javí obecnejšia, no len na prvý pohľad. V hybnosti je skrytá rýchlosť telesa a tú opäť dokáže definovať iba vonkajší pozorovateľ. Teleso má v klasickej fyzike zrýchlenie bez ohľadu na pozorovateľa, no nedá sa v sústave spojenej s telesom nijako definovať. To si sám Newton uvedomil. OTR tento problém nerieši, lebo zrýchlenie telesa nijako nezakrivuje priestor, ak do toho nezahrnieme jeho zotrvačnú hmotnosť.

Ano ja by som napr. tvrdil ze v druzici pre mna gravitácia neexistuje. Necitim jej pritomnost. Napr. ako by si vedel preukazat, že žiješ v slabsom grav. poli, že mas väčši potencial keby si nemohol pouzit sustavu ineho pozorovateľa napr. spojeneho so stredom zeme?

a napr. ked zrychlujes v rakete v kozmickom priestore, tak vdaka zotrvacnosti pocitis sily ked meníš pohybový stav, proste pocitis odpor zotrvacnej hmoty na zaklade toho aj vieš, že zrýchluješ.

čo ale v gravitacii nevyuzijes, pretože zrýchlenie je tu prirodzený stav vdaka zmene metriky.

! doplnený odkaz na multicitát z inej témy. g.

Robopol

Ja som úmyselne reagoval vo vlákne newtonovskej fyziky, lebo zotrvačnosť a zrýchlenie sú pojmy, s ktorým pracuje klasická fyzika. Nie je to taký triviálny problém. Newton si prestavoval absolútny priestor, asi ako absolútny trojrozmerný gyroskop a zotrvačnosť a zrýchlenie vzťahoval voči nemu.

Ved to vieme, že aky mal pohlad Newton. Ja som len poznamenal, že druzica je inercialna sustava podla OTR, teda jej pohyb po geodetike, ale pre Newtona je to neinercialna sustava.

Robopol

Jasne, ten popis je v súlade s OTR. Ja s tým nepolemizujem. Iba že ak pojmy klasickej fyziky začneš interpretovať v sústave spojenej s telesom, klasická fyzika sa zrúti ako „domček z kariet“. Ani OTR to nevysvetľuje. Vezmi si napríklad takú rýchlosť. Môžeš ju definovať, ako deriváciu energie podľa hybnosti. Energia a hybnosť telesa sú pojmy obecne spájané s telesom. No ich vzájomná zmena s pozorovateľom. Ak sa energia (teleso) pohybuje v priestore, v inerciálnej sústave by to mala byť konštanta. No derivácia konštanty je nula, a pri tom má teleso konštantnú rýchlosť. Niekde som teda spravil chybu, nie?

Pojem ako hybnost a energia su pojmy relativne. A teda neplatia v kazdej sústave rovnake hodnoty. V sustave pohybujucej sa inercialne maju hodnoty voci sebe samej nulove hodnoty.

Ale ak narazas na to, ze aj OTR je podobna, ze je tam nejaky ten preferovaný pohlad, myslim tým napr. ked ratas druzicu z pohladu stredu Zeme. neviem si predstavit akp by si ratal relativisticke efekty v sustave druzice voci sebe samej.

Robopol

Iste, zotrvačná hmotnosť, je relatívna. No môžeš si vytvoriť sústavu, ktorú definuje práve zotrvačnosť (napríklad gyroskop). V tejto sústave sa už dajú definovať pojmy „smer“, „rýchlosť“ atď... a nenájdeš sústavu, ktorá je voči nej inerciálna. Ak sa kľudová hmotnosť pohybuje v priestore, je už „uchopiteľná“ newtonovými zákonmi. No sám princíp prechodu kľudovej hmoty z polohového vektora R do R+dR je inak interpretovaný v kvantovej fyzike a inak v OTR. Klasická fyzika tento problém nijako nerieši, lebo ide o hmotný bod. Derivácia energie pri inerciálnom pohybe je nulová. V kvantovej je voľnejšia interpretácia, radšej používa pojem strednej hodnoty energie.

inak ten gyroskop. Vidis to je dobry príklad, lebo rotaciou vznika nejaký smer tej zotrvacnosti, No neviema ako velmi je strahavany tento smer. Napr rotacia galaxie?

Ale ine som chcel povedat. V NZ mas druzicu neinercialnu sústavu. Ale druzica sa nechova ako neinercialna sustava, chova sa ako inerciálna sústava, ziadna prítomnost síl, vlastne ani nemas ako zistit, že je nieco inak ako keby si stal niekde v kozmickom priestore. iste ked roztocis gyroskop zistis ze sa otaca. Teda to by si zistil, že sa otacas. Ale to nie je podstatne.

Robopol

To je tá chyba, keď sa často tvrdí, že gravitácia je ekvivalentná zrýchleniu. Gravitačný potenciál nie je generovaný zrýchleným pohybom telesa. Ak sa v STR nejaká sústava zrýchlene pohybuje, pozorovateľ v nejakej inej sústave zistí, že hodiny spojené s pohybujúcou sa sústavou meškajú. Rovnako hodiny staticky spojené s telesom, ktoré sú v kľude vzhľadom na vzdialeného pozorovateľa meškajú. Ak teda hodiny spojíme s pohybujúcim sa telesom obe meškania sú nezávislé a môžeme ich kľudne sčítať. Meškanie hodín má ale úplne inú príčinu. Pri zrýchlenom pohybe v STR získame časovú dilatáciu integrovanímaním po trajektórii, lebo rýchlosť sústavy nie je konštantná. Dilatácia spôsobená prítomnosťou hodín v gravitačnom poli je daná iba potenciálom kľudovej hmotnosti telesa.