כמה שאלות על אנרגיה ועל תורת היחסות

[אוריאל גדעון]

כמה שאלות על אנרגיה ועל תורת היחסות

שלום לכולם, יש לי כמה שאלות:

1. אני יודע שהצלחנו להפוך חומר לאנרגיה (פצצת אטום ומימן) אבל האם הצלחנו לעשות גם את ההיפך? להפוך אנרגיה טהורה לחומר?

2. האם המפץ הגדול נחשב לדוגמא של הפיכת אנרגיה לחומר?

3. לא הבנתי איך מהניסוי המחשבתי הזה אלברט אינשטיין הסיק כי הזמן נעצר כשמתקרבים למהירות האור. הרי בסך הכל מתואר כאן אפקט ויזואלי, העין שלו רואה את מחוגי השעון נעצרים כי האור שמגיע מהם לא מספיק להגיע אליו... אבל שוב, זה רק משהו ויזואלי שרואים בעיניים, איך מזה הוא הסיק שבאמת הזמן נעצר?

אשמח לתשובותיכם,
תודה!

 

[guprnds]

תשובות קצרות

1. התשובה חיובית, אך רק ברמה התת-אטומית. אפשר לייצר זוגות של חלקיקים-אנטי-חלקיקים רק מהספקת אנרגיה.
2. תהליך האינפלציה במפץ הגדול הוא דוגמא להפיכת אין ליש. במסגרת זו "כלום" הופך לאנרגיה ולחומר. הפיזיקאי אלן גות' מכנה זאת "ארוחת החינם הגדולה".
3. הזמן אינו "נעצר" בשום שלב, אלא שעונים מתקתקים לאט יותר מנקודות מבט מסויימות. למה בדיוק מתכוון המשורר בסרטון, את זה צריך לשאול אותו...

 

[The fox150]

שטויות, אין יש מאין, אין דבר כזה כלום שהופך לאנרגיה ולחומר.

מאיפה אתה מביא את הקשקושים האלה רק אלוהים יודע.
במפץ הגדול אנרגיה נהפכה למסה ולא שום יש מאין שבו כלום נהפך לאנרגיה וחומר כפי שכתבת.
קח, הבאתי לך בקצרה כדי לא להכביד עליך:
https://kotar.cet.ac.il/KotarApp/Index/Chapter.aspx?nBookID=93039971&nTocEntryID=93041229

 

[guprnds]

זהו המודל האינפלציוני

וכרגע הוא נתמך יפה בתצפיות. אגב, זה באמת לא חומר מקורי שלי אלא עבודתו של אלן גות'. עבור מי שקצת מתמצא בפיזיקה (לא אתה) המודל בהחלט "עושה שכל" אם כי לא כל הפינות שלו מוארות.

 

[The fox150]

מה הקשר בין האינפלציה הקוסמית לזה שאין יש מאין,

לזה שכלום לא יכול להפוך לחומר ולאנרגיה?
אתה גם לא מבין במה שאתה מתיימר להבין. תלמד על האינפלציה הקוסמית ותחזור לפה.
ומה זה חומר לא מקורי שלך? אין לך חומר מקורי משלך. במקרה הטוב אתה רק מביא תיאוריות שלא הוכחו ושכפי שכתבתי גם בהם אינך מבין מספיק.

 

[guprnds]

סיימת?

אז תוריד את המים. בשביל ההיגיינה.

 

[The fox150]

חמקני, אתה גם לא מצחיק.

 

[BigBadWolf]

תשובות

1. אנרגיה הופכת לחומר כל הזמן בכל מקום במרחב, מאור נוצרים זוג חלקיקים שבדרך מתנגשים בחזרה ומשחררים אור בחזרה. מסביב לחורים שחורים זוגות כאלו נפרדים - האחד נופל פנימה והשני נשאר בחוץ, זה נקרא קרינת הוקינג והיא הגורם לאידוי האיטי של חורים שחורים.
היצירה של אטומים כבדים מברזל בסופרנובות גם היא דוגמה של הפיכת אנרגיה לחומר (התוצר מעט כבד יותר מסכום המגיבים).
האמת שגם אתה יכול להפוך (קצת) אנרגיה ל-(קצת) מסה. קח מימן וחמם אותו לכמה אלפי מעלות עד שהאלקטרונים נפרדים מהפרוטונים. הסכום של מסת אלקטרון ופרוטון קצת יותר כבד ממסת מימן, אז למעשה לקחת אנרגיית חום והפכת אותה למסה. כמובן שההפרש מזערי, אל תצפה לכמויות ענק של מסה שיווצרו.
2. תוך כדי המפץ הגדול אכן הייתה הפיכה של אנרגיה למסה. כלומר לא ברגע המפץ עצמו, שאף אחד לא יודע עליו דבר, אלא בחלקיק השניה שלאחר מכן. כאן שוכבת אחת התעלומות הגדולות, בתאוריה נוצרו בשלב הזה מספר שווה של חלקיקים ואנטי-חלקיקים אבל בייקום שלנו אנחנו רואים כמעט רק חלקיקים.
3. ההנחה היא שמהירות האור תמיד קבועה. לא משנה באיזו מהירות תטוס, עדיין תראה את האור עובר באותה המהירות. אבל אם המהירות שלך שווה למהירות האור יש בעיה, האור צריך להעצר. ומכיוון שמהירות האור קבועה זה נובע שהזמן הוא שנעצר. כמובן שזה בסך הכל ניסוי מחשבתי והוא יוצר סתירה מסויימת. הסיבה לסתירה היא שחומר בעל מסה לא יכול אף פעם להגיע למהירות האור ומבחינתו תמיד האור ינוע במהירות האור.

 

[uzi2]

מעבר למה שכבר נכתב

האמת היא שידידי, guprnds, ו- BigBadWolf, נתנו תשובות מצוינות, ובכל זאת חשבתי להוסיף מספר מילים/הערות.
הצורה המועדפת עלי להסתכל על זה, היא שמסה (מסת מנוחה) היא צורה של אנרגיה. יש צורות שונות של אנרגיה: אנרגיה קינטית, אנרגיה פוטנציאלית, וגם אנרגיית מנוחה, שהיא בעצם מסת מנוחה. היחידות אמנם שונות אבל יש תרגום פשוט. כדי לקבל את הערך של האנרגיה (בג'אול) שצבורה במסה של ק"ג אחד, יש להכפיל את הערך של ק"ג, בריבוע מהירות האור בריק (כאשר המהירות מתוארת ביחידות של מטר לשנייה).
יש מעבר של אנרגיה קינטית למסה (מסת מנוחה), גם בתהליכים של קרינת בטא פלוס (קרינת פוזיטרונים) ששם פרוטון הופך לנייטרון. התהליך לא יכול לקרות ספונטנית בריק כיוון שסכום המסות אחרי התהליך גבוה מסכום המסות לפני התהליך. חייבים להכניס למערכת אנרגיה בצורה אחרת.
גם בתהליך שהוא השלב הראשון בתהליך של פיצוץ אורניום 235, נייטרון פוגע באטום של אורניום 235, והופך אותו לאורניום 236. המסה (מסת מנוחה) של האורניום 236 גבוהה מסכום מסות המנוחה של האורניום 235, ושל הנייטרון שפגע בו. אחרי השלב הראשון, יש תהליך הפוך שבו מסה הופכת לאנרגיה (אחרת), כיוון שאורניום 236 מאוד לא יציב והוא ישר מתפרק.

לגבי עצירת הזמן - צריך להבין שזה עניין של נקודת הסתכלות. מנקודת מבטי הזמן אצל גוף שנע יחסית אלי במהירות כלשהי הוא איטי יותר, אבל לא כך מנקודת מבט של מי שנע ביחד עם הגוף. מבחינתו, דווקא הזמן אצלי נע לאט יותר. בגבול של מהירות האור הזמן אצל מי שנמצא על הגוף, מנקודת המבט של הצופה החיצוני הוא על גבול של נעצר.
יחד עם זה, האטת הזמן עד כדי עצירתו, היא לא תהליך דינמי, אלא מעבר מנקודת הסתכלות אחד (מערכת צירים אחד של מרחב זמן אחת) לשנייה. מנקודת מבט שלי, האור נע במהירות האור בריק ולכן עובר כך וכך (בסביבות 300 אלף ק"מ) בשנייה. גוף אחר ינוע במהירות אחרת, וזה יהיה באותה סקלת זמן. כיוון שמדובר באותה מערכת צירים.

 

[guprnds]

באשר לשאלה 2,

כדי להתעלות מעט מעל לרעש הרקע של הצעקן שהתפרץ לשיחה, תוכל לקרוא חיבור קליל על המודל האניפלציוני ועל "ארוחת החינם הגדולה" כאן, כאן, או כאן (ולמעשה באינספור מאמרים וחיבורים בנושא הקוסמולוגיה).

 

[The fox150]

כן כן, כתבת שטויות ש"במסגרת זו "כלום" הופך לאנרגיה ולחומר"

ועכשיו אתה מנסה לטשטש אותה עם ערימה של קישורים כדי לבלבל את הבן אדם.
לא יעזור לך כלום, כלום לא יכול להפוך לחומר ולאנרגיה וזה גם לפי חוק שימור המסה-אנרגיה ולא רק לפי מה שאני חושב.

 

[guprnds]

נסיון אחרון בהחלט לשבור את חומת העוינות ואטימות

ציטוט מהקישור הראשון

If inflation was correct, here was an explanation for where most of the
matter in the Universe came from, Guth reasoned. It was spirited out of the vacuum itself, “the ultimate free lunch”.

ציטוט מהקישור השני

...Alan Guth pointed out that the model of the expansion of the very early Universe that he discovered is the greatest counterexample to that proverb and wisdom – because there actually is a completely free lunch. The Universe, essentially all the matter in it, was created (almost) out of nothing.

ציטוט מהקישור השלישי

But this was not all. Vilenkin demonstrated mathematically that the probability for tunneling did not vanish even when he took the initial size of the universe to be zero. In other words, the universe could tunnel to some radius that allowed it to inflate from literally nothing!

 

[The fox150]

מה לא ברור לך בחוק שימור האנרגיה-מסה?

 

[guprnds]

חוק שימור האנרגיה ברור לי היטב

ולא כססמא חלולה. לו היית טורח לקרוא מעט על המודל (יש גם חומרים בעברית למקרה שהאנגלית שלך לא מספיקה) היית לומד שהמודל האינפלציוני מכבד שימור אנרגיה. היית לומד שאנרגיית קשר היא שלילית, אנרגיית מסה היא חיובית, ובארוחת החינם הגדולה אתה מרוויח מסה וקשר מאנרגיה תחילית שהיא בדיוק אפס.

 

[The fox150]

תדייק, חוק שימור האנרגיה-מסה

אל תדאג לאנגלית שלי. היא לא שפת אם אבל היא בסדר גמור והבנתי מה שהבאת בקישורים שלך.
תראה, אם חוק שימור האנרגיה-מסה ברור לך איך אתה כותב את המשפט הזה: "במסגרת זו "כלום" הופך לאנרגיה ולחומר" ?

 

[guprnds]

פה מסתיים הדו-שיח ביננו.

 

[The fox150]

תלמד קצת לפני שאתה כותב

קח,שוב, יהיה גם לך קל להבין:
https://kotar.cet.ac.il/KotarApp/Index/Chapter.aspx?nBookID=93039971&nTocEntryID=93041229

 

[BigBadWolf]

שאלת תם, האם הויכוח פה לא סמנטי?

אני מודה שאני בקצה ההבנה הפיזיקלית שלי פה, אבל אני תוהה אם השאלה פה היא לא איך אתה מגדיר 0 אנרגיה?
לדוגמה, כשמציירים תרשים אנרגיה עבור קשר כימי מקובל להגדיר 0 אנרגיה כאנרגיה הקיימת כשהאטומים במרחק אינסופי. אבל זו רק מוסכמה, ניתן להגדיר באותה המידה 0 אנרגיה כמינימום של באר הפוטנציאל ואכן עושים זאת לפעמים בתאור של רמות אנרגיה מעורערות.
השאלה, אם אתה לא פשוט הגדרת 0 אנרגיה כאנרגיה שהייתה קיימת ברגע המפץ הגדול, ומשם יכולה לגדול או לקטון. אפשר להגדיר מחדש 0 אנרגיה לדוגמה כאנרגיה המינימלית שאי פעם התקיימה בייקום וכך להתיישר עם טענת השועל? כי אם זה המצב אז הויכוח שלכם הוא על סמנטיקה בלבד.
כלומר השאלה היא אם קיים דבר כזה אפס מוחלט של אנרגיה שאיננו רק עניין של הגדרה שרירותית.

 

[guprnds]

לגמרי לא

ואין פה שום ויכוח. יש פה טרדן כפייתי עם הבנה מאוד מאוד שטחית שלא אוהב אנשים שאינם יצירתיים לפחות כמוהו, ועוד מעיזים בחוצפתם להעמיד שועי מדע מסוגו על מקומם... שומו שמיים!

 

[BigBadWolf]

אשמח אם תסביר לי איפה אני טועה

כפי שאמרתי, אני נמצא על גבול ההבנה הפיזיקלית שלי פה, אבל איפה הטעות בלוגיקה שלי?