Mindenféle laikus kérdés

A fórum törzse, az érdeklődök kérdéseinek színhelye.

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: dgy » 2018.02.02. 23:31

Tehát úgy érzem kérdésem arra vonatkozóan hogyan is alakul egy felgyorsított test gravitációja, mi történik, egy elég komplikált kérdés és azt hittem ezt valaki itt el tudja magyarázni.

Az idézett cikk tényleg nagyon érdekes, de pont azt teszi, amit korábban megírtam: az "álló" test körüli Schw-metrikát (pontosabban az ahhoz tartozó görbületi tenzort) transzformálja át egy másik, a testhez képest gyorsan mozgó koordinátarendszerbe. Nem arról van szó tehát, hogy új megoldásokat keres, amik megrengetik vagy legalábbi megváltoztatják a gravitációról vagy a téridőről szóló korábbi nézeteinket. A standard fizikát és annak standard matematikáját alkalmazza egy érdekes szélsőséges esetre.

Az eredmény amúgy szemléletesen is érthető. Képzeljük el a Nagy Üres Űrt, amiben nincs semmi, csak valahol egy magányos csillag. Száguldjunk nagy sebességgel (természetesen e sebesség a csillag nyugalmi rendszerében mérve legyen nagy) e felé a csillag felé, gondosan ügyelve arra, hogy ne ütközzünk bele, hanem valamivel mellette csusszanjunk el.

Mit fogunk észlelni? Sokáig semmit, hiszen az üres Minkowski-tér akármilyen sebességgel mozgó testnek ugyanolyan. Aztán egyszer csak elsuhan mellettünk a csillag, egész bolygórendszerével, a Lorentz-kontrakció miatt ellapulva. A rendszer gravitációs, tértorzító hatását sem érezzük messziről, csak az alatt a rövid idő alatt, amíg a legközelebb vagyunk hozzá. Aztán a csillag már megint nagyon messze van tőlünk, és ismét nem történik semmi. Ez a hatás röviden összegezve olyan, mintha mi álldogálnánk (a saját inerciarendszerünkben persze hogy ezt tesszük), és egyszercsak egy térben és időben nagyon kis kiterjedésű gravitációs torzulást észlelünk. Épp ezt hívjuk gravitációs hullámnak. Ez nem azonos azokkal a hullámokkal, amiket mostanában észlelünk, és amelyek periodikus jelenségekből (csillagok vagy fekete lyukak keringéséből) erednek, csak egy impulzus van, egy villanás - de ez is gravitációs hullámnak tekinthető.

A cikk ennek a jelenségnek a részleteit számolja ki szép és jól kidolgozott matekkal. De attól még lényegében ugyanazt csinálja, amit korábban írtam: a Schw-téridőt nézi egy másik rendszerből.
hogyan is alakul egy felgyorsított test gravitációja

Még egy dologra hívom fel a figyelmet: a "felgyorsított" szó félreérthető használatára.

A cikkben tárgyalt rendszert senki sem "gyorsította fel". Vidáman nyugszik a saját rendszerében, és egy hozzá képest gyorsan mozgó megfigyelő rendszeréből írjuk le. Nagy relatív sebesség tehát van, de gyorsulás, "felgyorsítás" nincs.

Egészen más tészta a valódi gyorsulás esete. Elég sokat diszkutáltuk itt a fórumon az egyenletesen gyorsuló űrhajó körüli téridőt - mármint hogyan látja és írja le a körülöttte levő világot a gyorsuló űrhajó utasa. Ez nagyon más szituáció, mint amit a cikk tárgyalt. E téma messze nincs részletesen kidolgozva. Olyan érdekes kvantum-elektrodinamikai bonyodalmak lépnek fel ilyenkor, mint az Unruh-effektus, ez a Hawking-sugárzáshoz hasonló jelenség. Lehet, hogy ezzel analóg kvantumgravitációs effektusok is léteznek, ezt még nem tudjuk. És természetesen azt is megkérdezhetjük, milyen is lesz ennek a gyorsuló űrhajónak az "aktív" gravitációs hatása, azaz hogyan görbíti maga körül, hogyan "túrja föl" a téridőt. Tudtommal ezt még nem számolta ki senki.

dgy

These users thanked the author dgy for the post:
api
Rating: 11.11%
 
Avatar
dgy
 
Hozzászólások: 1737
Csatlakozott: 2014.03.12. 21:40
Tartózkodási hely: Budapest
Has thanked: 111 times
Been thanked: 832 times

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: Sanyi_Laci » 2018.02.03. 00:08

dgy írta:Tudtommal ezt még nem számolta ki senki.

Márpedig ebből lesz az F=ma. Majd ha valaki kiszámolja. :)
Avatar
Sanyi_Laci
 
Hozzászólások: 2342
Csatlakozott: 2014.03.14. 00:24
Has thanked: 249 times
Been thanked: 434 times

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: little1973 » 2018.02.03. 00:15

Köszönöm a cikk értelmezését. A leírás tökéletesen érthetővé tette mi történik.

dgy írta:A gyorsan mozgó zacskó zöldség körüli téridő ezért más, mint az álló zacskó körüli, hiszen a gravitációt "keltő" energiasűrűség stb térbeli és időbeli eloszlása egészen más. De ez nem extra felfedezés! Egy korábbi cikkben már leírtam: ez a téridő egyszerűen kiszámítható az álló paradicsomoszacskó körüli téridőt leíró tenzormennyiségek transzformálásával. Ez a téridő más, mert ugyanazt másképp nézzük.


Viszont azt, hogy "a téridő más, mert másképp nézzük" hogyan kell érteni? Csak egy külső szemlélő számára más vagy a zacskó számára is?
Gondolom az előbbi a relativitás miatt, de azért rákérdezek.
little1973
 
Hozzászólások: 25
Csatlakozott: 2017.03.07. 14:11
Has thanked: 0 time
Been thanked: 0 time
Név: Morvai Tamás

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: dgy » 2018.02.03. 00:24

Viszont azt, hogy "a téridő más, mert másképp nézzük" hogyan kell érteni? Csak egy külső szemlélő számára más vagy a zacskó számára is?

A "gyorsan mozgó" kifejezésben már benne volt a válasz. A zacskó a külső megfigyelő szemszögéből mozog gyorsan, a saját szemszögéből nézve nyugalomban van, körülötte a jól ismert Schw-téridő van.

dgy
Avatar
dgy
 
Hozzászólások: 1737
Csatlakozott: 2014.03.12. 21:40
Tartózkodási hely: Budapest
Has thanked: 111 times
Been thanked: 832 times

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: triasz » 2018.02.03. 00:40

:!:
A hozzászólást 1 alkalommal szerkesztették, utoljára triasz 2018.11.05. 22:14-kor.
triasz
 
Hozzászólások: 154
Csatlakozott: 2016.09.11. 21:36
Has thanked: 21 times
Been thanked: 11 times

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: dgy » 2018.02.03. 00:41

Márpedig ebből lesz az F=ma.

Hát ezt szeretnénk. De a helyzet bonyolultabb.

Emlékszel, mennyit filóztunk azon, hogy nem mindegy (már a specrelben sem), hogy egy álló vonatot az eléje kötött mozdony húzásával vagy a mögé kötött mozdony tolásával kezdünk gyorsítani. A Novobátzky-effektus pedig arra figyelmeztet, hogy az F erő is sokféle lehet - a nulladik komponensről mindenféle hipotéziseket kell feltennünk. Egy skalármező gradiense vagy egy elektromos mező másfajta erőt fejt ki a részecskére, másképp változtatja meg a tömegét. Na és a mozdony minek számít? Mit csinál a részecske tömegével?

Cifrázzuk tovább. Ha a vizsgált test által görbített téridőt akarjuk meghatározni az Einstein-egyenletek alapján, akkor a testet nem tekinthetjük pontszerűnek, véges kiterjedésűnek kell lennie, belső energiasűrűség-eloszlással, a gyorsítás során a gyorsított végtől a másik vég felé terjedő energia- és impulzus-transzporttal, ennek következtében fellépő rugalmas feszültségekkel stb. Ezek a mennyiségek mind megjelennek az Einstein-egyenletek jobb oldalán, a gravitációs hatást keltő energiaimpulzus-tenzorban. Ismeretükre tehát szükségünk van. De az ő meghatározásukhoz mélyebbre kell mennünk, feltevéseket kell tennünk a test rugalmas tulajdonságairól, a részeket összetartó erőkről. És ezeknek az erőknek is meg kell mondanunk a nulladik komponensét, különben nem lesznek határozottak.

Előbb-utóbb beleütközünk abba a problémába, hogy a makroszkópikus testek összetartására semmiféle klasszikus erő (sem elektromágneses, sem skalár, sem...) nem alkalmas. E testek puszta létezését is csak a kvantumelmélet tudja magyarázni. Végül is egyszerre kell kezelnünk a kvantumos effektusokat és a téridő görbületét. Máris megérkeztünk a még nem létező kvantumgravitáció-elmélethez...

Látszik tehát, hogy egy ilyen egyszerű kérdésre ("Milyen gravitációs hatást fejt ki egy gyorsuló test?") is csak a majdani kvantumgravitációs elmélet (QGT) birtokában lehet komolyan vehető választ adni, vagy legalábbis megpróbálkozni ilyen válasz keresésével...

Mivel QGT még nincs, ezért én itt abba is hagyom az ilyen irányú spekulációkat...
:)

dgy

These users thanked the author dgy for the post:
Sanyi_Laci
Rating: 11.11%
 
Avatar
dgy
 
Hozzászólások: 1737
Csatlakozott: 2014.03.12. 21:40
Tartózkodási hely: Budapest
Has thanked: 111 times
Been thanked: 832 times

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: little1973 » 2018.02.03. 01:06

dgy írta:
Viszont azt, hogy "a téridő más, mert másképp nézzük" hogyan kell érteni? Csak egy külső szemlélő számára más vagy a zacskó számára is?

A "gyorsan mozgó" kifejezésben már benne volt a válasz. A zacskó a külső megfigyelő szemszögéből mozog gyorsan, a saját szemszögéből nézve nyugalomban van, körülötte a jól ismert Schw-téridő van.
dgy


És az lehetséges, hogy a téridő nem is görbült. hanem lapos és az Univerzum csak átver bennünket? Mint pl. ahogy a bogarat átveri a hőmérséklet Feynman példájában?

http://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_42.html

Vagy például Kip Thorne a könyvében felteszi a kérdést, hogy "What is reality?". Ezután elmagyarázza, hogy egy kísérlet amit egyik nap görbült téridővel végzünk el azt a másik nap
elvégezhetjük lapos téridővel is és a két eredmény meg fog egyezni.

11. fejezet, What is reality?

https://www.scribd.com/document/2488327 ... acy-Thorne
little1973
 
Hozzászólások: 25
Csatlakozott: 2017.03.07. 14:11
Has thanked: 0 time
Been thanked: 0 time
Név: Morvai Tamás

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: G.Á » 2018.02.03. 01:13

És az lehetséges, hogy a téridő nem is görbült. hanem lapos és az Univerzum csak átver bennünket?

A pillanatnyi ismereteink és a megfigyeléseinkből levonható következtetések alapján nem mondhatjuk ezt.
Persze ha a kérdésed tisztán episztemológiai jellegű, akkor a válasz igen.
Mint ahogyan az is lehetséges, hogy valójában ezt a mondatot egy macska gépelte le.
G.Á
 
Hozzászólások: 1083
Csatlakozott: 2016.12.25. 15:27
Has thanked: 57 times
Been thanked: 294 times

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: Ménes Dénes » 2018.02.03. 02:46

triasz írta:Megkerestem a kedvedért az egyik gravitációs hullám észlelést. Ez a 2017 augusztus 17.-ei de a többi is ilyen. Egy 31-szeres és egy 25-szörös fekete lyuk olvadt össze amiből egy 53-szoros naptömegű fekete lyuk lett. 3 naptömeg pedig gravitációs hullámok formájában távozott a rendszerből. Ha a naptömeg kinetikus energiát jelent, akkor igazad van... (De nem azt jelent.)


Hmm... Köszi, hogy megnézted, és ez valóban érdekes, csakhogy (és alább folytatom)

dgy írta:A fekete lyukakkal kapcsolatban külön félreértések forrása az az elképzelés, hogy a "nyugalmi energiájuk" valahol belül van, az eseményhorizont mögött, az oda bebújt anyagban rejtőzik, ezért abból nem tudnak veszíteni, míg a "mozgási energiájuk" valami külső, könnyen elveszíthető valami. Ez megint hibás. A fekete lyuk, mint minden más korlátos objektum, a külvilág felé egyetlen egységként jelenik meg, és a távoli megfigyelő számára az energiájából és impulzusából összerakott négyesimpulzus-vektora képviseli. Ennek abszolút értéke az objektum tömege. Mindez a belső szerkezettől, annak láthatóságától vagy láthatatlanságától, megismerhetetlenségétől teljesen függetlenül. Ha egy ilyen objektumokból (pl két fekete lyukból) álló rendszer hullámokat sugároz, a rendszer egészének energiája csökken. Még azt sem mondhatjuk, hogy az egyik vagy a másik fekete lyuk veszített energiát - a két lyukból és a közöttük levő összegyűrt téridőből álló egész rendszert kell egységnek tekinteni, ennek kell kiszámítani a teljes impulzusát és energiáját, ez a jellemző kifelé a rendszerre.


egy dolog nincs figyelembe véve. DGY. magyarázata erősen azt állítja, hogy a 3 naptömegnyi deficit gond nélkül az eseményhorizont alól jött elő, és ezt megerősíti azzal az állítással, hogy ami az eseményhorizont alatt van, az tulajdonképpen nem is ott van, így nyugodtan ki is jöhet, el is távozhat a feketelyukból(tól). (Hawking és Penrose sem állít ilyet, ha jól tudom, az elképzeléseikkel, de egyébként ilyen itt most nincs.)

Ez azonban ellentmond az eseményhorizont fogalmának, tehát szerintem téves. Az eseményhorizont alól szerintem nem jöhet ki semmi, mert akkor át lehet lépni a fénysebességet, és vissza is lehet lassulni egy gyorsabb sebességről fénysebesség alá. Ez bizonyára téves elképzelés, ellentmond a relativitáselméletnek.

Az elemi töltésből sem tud kijönni semennyi, be van zárva abba, akárcsak egy feketelyukba a tömege. Ez mellett az elemi töltés mennyiségét a külső tere is megadja, tehát azt is el lehet mondani, hogy ez olyan, hogy ami belül van, az kívül is van. Szóval ettől ne vezetődjünk félre. A feketelyuk Schwarzschild-tere éppen a feketelyukba zárt tömeget "adja", jelenti, de az mégsem tud sehogyan sem elsugárzódni, mert az elválaszthatatlanul hozzá tartozó pontszerű tömeg az bent van az eseményhorizont alatt. (Negatív tömegnek vagy energiának kell ahhoz befelé kerülnie az eseményhorizont alá, hogy csökkenjen a feketelyuk tömege, de mint mondtam, ilyenről itt most nincs szó.)

Ámde az E0 = mc2 -nek megfelelő két feketelyuk nyugalmi tömegei nem szabadok, hiszen közel vannak egymáshoz, gravitációsan vonzzák egymást, azaz potenciálgödörben vannak keringőzésük közben, mégpedig egyre mélyebben. Hiba azt gondolni, hogy a rendszer teljes tömege a kettő nyugalmi tömegének az összege (hiszen akkor kötetlenül elrepülnének egymástól egészen a végtelenig), de ez el is lett mondva, csak itt figyelmen kívül lett hagyva. Szóval szerintem nem 56 naptömeg volt az együttes tömege a keringő párnak már az összeolvadás előtt sem, hanem valahol 53 és 56 naptömeg között.

A keringőzés, azaz dinamikus gyorsuló mozgásuk alatt egyrészt a feketelyukak kinetikus energiája sugárzódik ki, másrészt olyan gravitációs energia, amit helyzetinek foghatunk fel, azaz potenciálisnak. Eközben a kinetikus energiájukat igen nagy gravitációs potenciális energia táplálja folyamatosan, így végül is az sugárzódik kifelé. Ez igen heves folyamattá fejlődik (még egy külső megfigyelő órája szerint is), mert egyre közelebb kerülve, egyre gyorsabbak. Kívülről nézve ez az oszcilláció elér egy gyorsasági csúcsot, ekkor tekeredve hullámozva elkezdenek összeolvadni az eseményhorizontok, majd "szétkenődve" egymáson gömbalakot formálva már csak egyként "látszanak" tovább.

Mivel általában a saját tengelyük körül is forgóak a feketelyukak, egy kicsit bonyolultabb az összeolvadás, de az eseményhorizont alól nem tud kijönni semmi, hiszen azért eseményhorizont a neve. Legalább is én hirtelen így gondolom. De ha nincs igazam, akkor mondja meg DGY. azt is, hogyan került ki az eseményhorizont alól az, ami oda bekerült, ugyanis ez el lett hallgatva. Az nem magyarázat, hogy bement, de az nincs bent, tehát nyugodtan elsugárzódhat. :)
Avatar
Ménes Dénes
 
Hozzászólások: 46
Csatlakozott: 2018.01.03. 00:03
Tartózkodási hely: Rét
Has thanked: 0 time
Been thanked: 0 time
Név: Ménes Dénes

Re: Mindenféle laikus kérdés

HozzászólásSzerző: triasz » 2018.02.03. 03:34

Hát nem tudom Ménes Dénes! Bennem pont egy olyan példa levezetése élt amire DGy azt írta hogy speciális eset, és ebben az esetben jó közelítéssel szétválasztható a nyugalmi energia. Nem hiszem hogy nagyon bele akarnék ugrani ebbe a felvetésedbe, pont van mit átgondolnom. De sok sikert neked hozzá!
triasz
 
Hozzászólások: 154
Csatlakozott: 2016.09.11. 21:36
Has thanked: 21 times
Been thanked: 11 times

ElőzőKövetkező

Vissza: Elméleti fizikai kérdések, problémák

Ki van itt

Jelenlévő fórumozók: nincs regisztrált felhasználó valamint 3 vendég