Voľná debata o fyzike

robopol

Entropia je štatistický pojem. Ak dám hodiny na prízemie a na poschodie, bude sa ich časový rozdiel zväčšovať. Nová teória vraj vysvetľuje aj OTR. Čo si mám pod pojmom, štatistický súbor a entrópia, v tomto príklade predstaviť?

On to ma podla mna cele zle to ze mu nieco matematicky vychadza neznamena absolutne nic takych teorii sa da vybudovat vela. Ja som povodne mal taku predstavu, ze ked si zoberies klasicku entropiu v termodynamike, tak samozrejme brzdenim sa teleso zohreje a teda by to mohlo suvisiet s tym co som pisal, ze molekuly kmitaju viac a teda im cas plynie pomalsie, lebo cestuju viac preistorom hore dole. jedine toto ma zaujalo z celej tej chobotiny, ale to by napr. velmi teple predmety, ako je slnko mali ten chod casu v zavislosti od teploty a to uz neviem ci vobec mozem s takym niecim korektne uvazovat.

podla mna je to absolutna strata casu ta verlindeho hypoteza

V odvodení Verlinde formuluje gravitačnú silu ako F = m.a. Kde a je kinematické zrýchlenie. V prípade voľného pádu testovacieho telesa v gravitačnom poli je to v poriadku, ak predpokladáme ekvivalenciu gravitačnej a zotrvačnej hmotnosti. Lenže z Verlindeho teórie, na rozdieľ od OTR, táto ekvivalencia z ničoho nevyplýva a Verlinde ju berie pri odvodení, ako fakt. Ekvivalenciu gravitačnej a zotrvačnej hmotnosti síce nevyplýva ani z Newtonovho gravitačného zákona, no ak ekvivalenciou akceptujeme, tak sa hmota m testovacieho telesa v Newtonovej rovnici

F=ma=GmM/r^2

matematiky vykráti. Takže všetky telesá, nezávisle od ich hmotnosti m sa v gravitačnom poli pohybujú rovnakým zrýchlením. No ak bránime telesu v pohybe vo voľnom páde, napríklad podložkou na povrchu Zeme, v sústave Zeme je teleso v kľude. V tomto prípade už nemôžeme hovoriť o zotrvačnej hmotnosti, lebo

a = dv/dt = 0

Gravitačné zrýchlenie v Newtonovom zákone

E = -grad(phi)

nie je funkciou času. OTR tento statický príklad rieši ešte elegantne, preto, že v tomto prípade kovariantná derivácia geodetiky, parametrizovaná vlastným časom obsahuje Christoffelove symboly, ktoré predstavujú analógiu gravitačnej sily. Verlinde v odvodení https://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_gravity definuje teplotu zo žiarenia vákua, ktoré sa javí zrýchľujúcemu sa pozorovateľovi, ako dôsledok STR „Unruh effect“ https://en.wikipedia.org/wiki/Unruh_effect. Takže teplota vákua, by mala byť iba prejavom v zrýchľujúcej sa sústave pozorovateľa. V statickom prípade, čo je vlastná sústava (napríklad sústava spojená zo Zemou) , pri zrýchlení a = 0, by teplota vákua v tejto sústave bola T=0. Podľa tejto teórie, by gravitácia a ani kľudová energia E=mc^2 vlastne nemala v sústave pozorovateľa existovať. Jedine ak by sme pohyb tejto sústavy vzťahovali voči statickej sústave vákua celého vesmíru, ako absolútnej vzťažnej sústavy. To je v úplnom rozpore s postulátom STR a zodpovedá to skôr Machovmu princípu https://cs.wikipedia.org/wiki/Mach%C5%AFv_princip . V zrýchľujúcej sa neinerciálnej sústave spojenej s pozorovateľom, môžeme v klasickej fyzike nahradiť zrýchlenie sústavy pôsobením vonkajšej virtuálnej sily. Lenže v tomto prípade už neplatí STR. Pokusy nahradiť vlastné zrýchlenie sústavy, ekvivalentom gravitačného zrýchlenia, zavedením "Rindler coordinates" https://en.wikipedia.org/wiki/Rindler_coordinates , ale nevysvetľujú, prečo pri gravitačnom zrýchlení nepociťujeme zotrvačné účinky. Práve príklad padajúceho výťahu, v ktorom nepociťujeme zotrvačné účinky, priviedol Einsteina k nápadu, zakriviť časopriestor hmotou. Zástancovia Verlindeho teórie zrejme doteraz nepochopili, že táto teória predstavuje vo fyzike vlastne krok späť.

Ved to je co som pisal ako prve ma tam viac predpokladov, co nie je prekvapujuce aby mu vyslo nieco podobne obecnej relativite musi tam dodat viac veci ako postuloval na zaciatku. Ale naco sa rozbiehat ked nedokaze formulovat preco a ako by mal plynut cas v suvislosti s entropiou bez toho aby pouzil vztahy z obecnej relativity. Ak chce niekto tvrdit ze ma aletrnativnu teoriu musi cisto a elegante prist rovnakym vysledkom pre chod casu.

A to si zoberme este taku vec, že lokalne ani neplati to, že entropia len rastie v case. Teoria chaosu ukazuje, že to môže byť aj opačne, spoliehat sa teda na entropiu ako niecoho univerzalne platneho je pochabost. Nie ze este cez to fundamentalne vysvetlovat gravicaciu si chod casu.

Tono,

Casto sa hovori ze entropia v case narasta. pozrime sa ale na to co sa deje s vemirom v case. Je pravda ze entropia vesmiru v case rastie? ja som nikdy nejak nad tym nepremyslal hlboko, no veta o entropii hovori ze entropia uzavreteho systemu narasta s casom. Vesmir mozeme brat ako uzavrety system a pozriet sa na to ci vedie v case k vacšej neusporiadanosti teda entropie. A uvidime presny opak, kozmicku pavucinu hmoty kde gravitacia pekne vytvorila struktury po kopy galaxii, galaxie, hviezdy a planety az po nasu planetu kde najdeme x usporiadanch entít az po samotného človeka. Takze tu nie ze rastie neusporiadanost tu klesa neusporiadanost časom. Naopak pri big bang je obrovska teplota, ziadne struktúry, chaos (vysoka entropia). Koniec vesmiru predpovede vedcov, tepelna smrt vesmiru, ziaden pohyb nulova entropia

robopol

Predstav si to ako pravdepodobnosť. Ak je každá častica súboru v jedinom možnom stave s pravdepodobnosťou p=1, je entrópia sústavy takýchto častíc S = 0. Pri Veľkom tresku bola každá častica s pravdepodobnosťou p=1 v stave s Planckovou energiou Ep, takže entropia bola S=0. To je z hľadiska štatistiky najusporiadanejší možný stav systému. Expanziou, ochladzovaním vesmíru, vznikal priestor pre nové, nižšie energetické stavy. Pravdepodobnosť dvoch možných stavov je už polovičná p=0.5, troch p=0.3333, štyroch p=0.25 atď... Logaritmus pravdepodobnosti ln(p), kde p a blíži k nule je nekonečno, takže s poklesom pravdepodobnosti častice p v danom stave, musí entrópia narastať. Nie je to jednoduché na pochopenie, preto že stredná kvadratická rýchlosť molekúl predstavuje najväčšiu pravdepodobnosť energie molekuly. Takže by sa zdalo, že pri danej teplote je systém znova usporiadaný a entrópia by mala byť nízka. Lenže entropia je podľa Boltzmana  definovaná ako súčin pravdepodobnosti javu p a logaritmu tejto pravdepodobnosti. Súčin p.ln(p) s poklesom pravdepodobnosti p rastie rýchlejšie ako pravdepodobnosť javu p. Usporiadanosť systému pri teplote T1 nie je rovnaká, ako pri teplote T2. A tento fakt je matematicky v definícii entrópie vyjadrený podielom teploty. Ak sa plyn ochladí a jeho stredná kvadratická rýchlosť molekúl sa ustáli na nejakej hodnote, môžeme to chápať ako usporiadaný stav, no entrópia systému paradoxne narastie. Jednoduchšia interpretácia entrópie je v schopnosti plynu konať prácu. Pri expanzii, počas veľkého tresku, existovali neobsadené pravdepodobnosti s nižšou energiou, ktoré sa aj neskôr realizovali. No ak sa systém dostane pri nižšej teplote do usporiadaného stavu, v ktorom sú všetky pravdepodobnosti možné, ale realizujú sa iba tie z najnižšou energiou, systém nie je schopný konať prácu. Celkom triviálne sa dá povedať, že z hľadiska entrópie rovnaká usporiadanosť pri vyššej teplote, nezodpovedá rovnakej usporiadanosti pri nižšej teplote.

Ved ja to chapem ako to je odvodene a ma to logiku, lenze tu sa opinaju fazove prechody vesmiru. je to troska zmatocne tvrdit nieco o vesmire z dvoch nadob kde teplo prejd z teplejsie do studensieho. ja na vesmire vidim prave opacny proces zvacsuje sa na viditelnej hmote v case usporiadanost, to sa neda popriet a je to v celom vesmire takze kde sa zvysuje ta neusporiadanost, entropia? Vakuum? toto mi proste pride divne. A predstav si vesmir ako zeravu plazmu, preco teda chladne ked je uzavrety? preco sa rozpina, tym sa da vysvtelit pokles teploty, proste mi to nedava zmysel pre vesmir ako celok.

Tak ako je definovana statisticka entropia je to len o parbdepodobnosti nasj v uzavretej nadobe pri pohybe molekul, ze by sme nasli po case este horucejsiu nadobu a este studensiu nadobu a nie teplotne prerozdelenu. Toto sice plati ale co vieme povedat z toho o vesmire, to je proste len trivialna uvaha kde sa nerata nic ine ako sa vyvija jednoduchy uzavrety system ako je horuci plyn, toto zjednodušenie ma teraz platit pre cely vesmir, no neviem nezda sa mi to korektne.

Proste takto len z pohladu statistiky. mas hromadu guliciek a teraz ich vysypes tak je jasne ze budu porozhadzovane po priestore chaoticky , teda neusporiadane. Opak keby tvorili nejake vzory utvary a podobne bolo by to usporiadane. A tvrdia ze aka je sanca ze hodime gulickami a najdeme tam obraz panenky marie z guliciek v preistore, no sanca je na to samozrejme mala v takto postavenom pokuse. Takze vesmir podla nich je taka ista nadoba kde nieco vysypeme hmotu z vreca a ma byt podla nic este viac neusporiadana, NO VIDIME OPAK, vesmir popiera tieto uvahy a hry s pravdepdobnostami. Ci uz sa rozpina alebo nie, vidime nieco ine ako by sme mali viditet.

robopol

Štatisticky si entropiu predstav tak, že pri Veľkom tresku bola na všetkých kockách hodnota 6. Po expanzii sa mohli realizovať aj ostatné hodnoty. To nie je len o priestorovom rozmiestnení kociek, ale o možných stavoch na kockách. Nové stavy hmoty umožňujú vytvárať nové konfigurácie, ako kvarky, elementárne častice, atómy molekuly atď.. Najusporiadanejším atómom je atóm vodíka, všetky ostatné atómy predstavujú obsadenie ďalších pravdepodobných stavov protónov neutrónov a elektrónov. Vytvorením ostatných atómov zložitosť narastá, čo by malo byť v rozpore s entrópiou. No deje sa to na úkor energie atómu vodíka. Spotrebovanie tejto energie na vytvorenie iných atómov je nevratný proces. Vyššia zložitosť lokálneho systému je vybudovaná na úkor celkovej entrópie. Vo vesmíre teda môžu vznikať zložitejšie systémy, ale na úkor jeho celkovej entrópie.

No dobre ty ale davas do toho kvantovy pohlad obsadenim stavov a podobne. predsa z dvoch nadob teplejsej a studenej kde mas gulicky  tie sa pohybuju pomalsie a rychlejsie. Toto je ta uvaha ktoru robia. A hovoria a spravne, ze sa tie gulicky premiesaju a teda z hladiska pravdepodobnosti to bude takto. toto je podstata entropie, aj z hladiska statistiky to bude zase napr. o pocte kuliciek v jednej nadobe, a statisticky sa blizime k 0,5. Toto je presne co robia. A potom tuto myslienku rozsira na vesmir. A to takto:

plati to pre dve nadoby bude to platit pre vesmir. Fajn, vesmir ale nie je memej v priestore usporiadany ako bol na zaciatku. Uvahy o plabnkovych objemoch vynechajme aj uvahy o moznych stavoch. preto pisem mas vesmir s nejakym objemom a to vidime ma vysoku teplotu, urcity objem ma vysoku entropiu tono nie naopak. Zakladne guličky volne častice tam lietaju ako besne hore v celom objeme. Vesmir sa roztiahne - teda to je ako ked pridas dalsiu nadobu. Entropia vesmiru sa znizi a prerozdeli na dalsi priestor navyse. Tam stupne entropia, teplota sa prerozdeli. A takto to suvisi s objemom v tej uvahe ako to robia.

No ale v ich pokusoch samozrejme su gulicky a nic ine, vesmir ma fazove prechody, predpoved sa stava zlozitejsia. Vesmiru ako celku klesla entropia, podla ich logiky musela, a klesa. Takze vidietlne klesa entropia, my totiz pridavame stale dalsi a dalsi priestor, to ze matematicky vidis vacsie cislo ale vesmir vidis coraz usporiadanejsi a to samozrejme nie je tym ze by mal byt podla nich rovnaky, struktury formuje chaos a fazove prechody a tak sa vobec nepodoba na tie uvahy jednoduchy guliciek v nadobe.

da sa ale povedat ze cislo je v sucte vacsie entropie, no vesmir entropiu znizuje. Jee tto tym ze je viac priestor s nizsou entropiou ale tym ze je ten priestor vacsi je to v sucte vacsie cislo.

Podľa mňa entrópia vesmíru, ako celku, musí stúpať. Ak to nechceš komplikovať kvantovými stavmi, tak uvediem iný príklad. Predstav si, že máš dlaždicu a chceš z nej vytvoriť obrázok, napríklad ako si spomenul Panny Márie. Obraz Panny Márie nie je najusporiadanejší stav. Najusporiadanejší stav je dlaždica. Ak buchneš dlaždicu o zem a rozbiješ ju, zvýšiš jej entrópiu. Tým získaš nové stavy dlaždice, ktoré ti umožnia vytvoriť mozaiku Panny Márie. Samozrejme na vytvorenie mozaiky potrebuješ vynaložiť energiu. No ak existuje lokálny zdroj energie, napríklad Slnko, entrópia môže lokálne klesať. Ak sa vo vesmíre "minú" všetky obkladačky, nebude už čo rozbíjať a ani z čoho stavať. Dokonca niektoré teórie idú ďalej a tvrdia, že sa rozpadnú aj tie poskladané časti mozaiky.

Ale tak ako to formuluju naozaj postacia dve spojene nadoby, tam teplo prechadza z teplejsej na studensiu, a v prerozdeli sa to tak ze v prvej nadobe klesne netropia v druhej supne entropia. Takze prva nadoba ma mensiu entropiu ako mala a druha ma vacsiu entropiu ako mala ale ten rozdiel je vacsi ako povodne a preto hovoria o naraste entropie. Tak by to malo byt. No zaroven mas nadoby v priemere s mensou entropiou ako mala povodne prva nadoba, to je pointa aj pre vesmir.

No veď to isté tvrdím aj ja, lokálne môže entrópia klesať, ale na to potrebuješ zdroj energie. V Slnečnej sústave fungujeme (lokálne klesá entrópia) na úkor nárastu entrópie Slnka.

No ved ano a preto som sa pytal ako prve zvysuje sa entropia vakua a viditelnej hmoty sa znizuje. teda celkovo ma vesmír v sučte vačšiu entropiu ale hmote vesmiru entropia klesa, tak by to malo byt spravne.

Entropia vákua by mala byť maximálna, už len preto, že z nej nemožno získať energiu. Fluktuáciou síce môže vzniknúť pár častica-antičastica, ale iba na krátky okamih. No podľa https://en.wikipedia.org/wiki/Unruh_effect by mal zrýchľujúci pozorovateľ vidieť jednu z častíc páru a druhú nie, čo by si zrýchľujúci pozorovateľ interpretoval, ako tepelné žiarenie vákua. Na podobnom efekte je založená Hawkingova teória vyparovania čiernych dier. A na tomto STR efekte je založená aj Verlindeho teória gravitácie. Experimentálne sa nič také doposiaľ nepotvrdilo. Je to matematická konštrukcia a je otázka, či má niečo spoločné s realitou.  

Ja sobne si myslim, ze ten pojem ani nepotrebujem. cele to je nejake zmatocne. Raz sa pod tym chape usporiadanost, teda ze veci maju tendenciu sa z poriadku menit na chaoticke, potom zas ako ty hovoris big bang ma nizku entropiu a entropia z big bangu rastie este k vacsej entropii. Ja si dovolim nesuhlasit s konecptom entropia ako takym. Nie je to nutne. Da sa to povedat aj inak konkretnejsie, napr. suhlasim s tym ze teplo nepremenis cele na pracu a ostane zvyskove teplo. Potial suhlasim zvysok su proste nejake teoreticke uvahy kde vesmir je zlozitejsi mechanizmus s fazovymi prechodmi, kde sa v chaose rodia struktury ktore sa replikuju, gravicacia je napr. urcujuci faktor pri tvorbe makro strktur atd. Nikde mi ten pojem entropia vobec netreba, nie je potrebny.

Pokusim sa ale este o jednu uvahu. Podla teba je big bang (chapme to ako objem nejakej pociatocnej plazmy) s nejakou mensou entropiou v tcase t1. to vidime reliktne ziarenie mame aj teploty aj fluktuacie. Takze skor takto berme entropiu ako rovnorodost. Nieco v tom zmysle, ze tam efektivne nevyuzijes teplo na konanie práce, lebo je to cele rovnorode zhruba s vysokou teplotou. Co sa ale deje s vesmirom v case. posuniem sa k tomu kde sa rodia prve galaxie a hviezdy. Na to aby si mohol ziskat tok energie prave potrebujes nerovnorody vesmir. A ten mas dnes ho vodis kde lokalne v uzlovej strukture(pavucine) mas hmotu kde v centre mas pri hviezdach obrovske teploty az po okolie kde mas planety bud zamrznute, teda mas vysoky "tepleny most". Z tohto pohladu rovnorodosti ako entropie mas vesmir s nizsou entropiou ako ma big bang. A to je trocha inak ako sa pise o tom ze vesmiru v case narasta entropia. Kde soudruzi spravili cyhbu?

PS: Verlinde hlada silu ako entropiu systemu a tvrdi ze to moze byt gravitacia, no ale vsimol si niekto to podstatne? sme tej udajnej enttropickej sily je presne opacny by bol ako ma smer gravitácia.

Dal som si tu námahu a formuloval som to o com sme sa bavili

https://robopol.blogspot.com/2018/07/uvahy-o-entropii-vesmiru.html

robopol

Podľa mňa to nepasuje, lebo odmietame uznať samotnému prázdnemu priestoru "výške šírke dĺžke času" kvalitu súcna (toho čo existuje samo o sebe). A teda môže mať samo o sebe určitú "hmotnosť"-"energetickú hodnotu".

"Palivom" vesmíru je jadrová syntéza. To je koncentrovaná energia z počiatku Veľkého tresku. Vďaka nej hviezdy svietia, prúdi v ňom energia, formujú sa galaxie, kupy galaxií, atď...Je to síce "tvorivý proces", ale ak mu dôjde palivo, bude Vesmír iba chladnúť. 

na pociatku tono hviezdy neboli a rodia sa stale, niektore zaniknu nove vzniknu nie je to energia z big bangu, teda energia sa len meni vzdy tu bola

na pociatku tono hviezdy neboli a rodia sa stale, niektore zaniknu nove vzniknu nie je to energia z big bangu, teda energia sa len meni vzdy tu bola

Na "počiatku" bol jediným prvkom atóm vodíku. A gravitácia oblaky tohoto plynu dokáže koncentrovať do hviezdy. Hviezdy síce stále vznikajú a zanikajú, ale vodík, z ktorého sa hviezdy skladajú je vo vesmíre už od Veľkého tresku a stále sa "míňa", lebo hviezdy ho syntézou nevratne "spaľujú".  

ano hviezdne palivo sa mina, ale dovod preco hviezdy svietia je gravitacia, keby to bolo tak ako vsetci tvrdia nikdy ani nevzniknu lebo rast etropie by to nedovolil, vesmir je iny, a to nehovorim o zahadnej entite ako je temna energia, vo vakuu je obrovske mnozstvo energie ktore nevieme zuzitkovat, lebo je malo koncetrovane a ma vysoku entropiu

Celkom zaujímavá, vzhľadom na entrópiu, je otázka jadrovej syntézy. Atóm vodíku je najusporiadanejším atómom Mendelejevovej periodickej sústavy. Každý prvok s vyšším atómovým číslom, predstavuje nové kvantové stavy. A s rastom počtu nových kvantových stavov rastie aj entrópia. Takže syntéza ľahších prvkov na ťažšie je spojená s uvoľnením energie. Najúčinnejšia, z hľadiska uvoľnenej energie, je syntéza vodíka na hélium. Pri syntéze prvkov s vyšším atómovým číslom už energetická účinnosť klesá, lebo väzbová energia výsledných atómov narastá. Maximálnu väzbovú energiu má Fe. Takže ak sa vo hviezde zlúčia „spália“ všetky atómy s atómovým číslom po Fe, hviezda gravitačne skolabuje. Z hľadiska entrópie to však nesedí, lebo prvky s vyšším atómovým číslom, ako Fe predstavujú stále väčší počet kvantových stavov a teda aj väčšiu entrópiu. Naopak, štiepením ťažkých atómov s atómovým číslom väčším, ako Fe vytvárame atómy z nižím atómovým číslom, čím entrópiu znižujeme. Existuje nenulová pravdepodobnosť, že štiepením ťažších prvkov vznikne jeden z fragmentov štiepenia s atómovým číslom vodíku. Ale pri štiepení, znižovaní entrópie, pritom získavame energiu, čo je v rozpore s definíciou entrópie. Ako je to možné? Odpoveď je podľa mňa jednoduchá, ale zaujímal by ma aj iný názor.

Tono?

Keď už nie Nobelovku..

Tak aspoň Eulerovu cenu za matematiku?

Tak vezmi "kalkulačku" a skús niečo spočítať bez toho.. Aby si čo i len raz použil "číslo Pí".. Čo je síce "matematická konštanta".. Ale inak, totálna "volovina".. Fungujúca akurát v hypotetickom "Euklidovskom vesmíre"..