כמה שאלות על אנרגיה ועל תורת היחסות

guprnds

Active member
בהסבר של גות'

היקום החל דרכו מאפס אנרגיה. במהלך התנפחותו של היקום האפס הזה הפך להיות חומר (אנרגיה חיובית) + אנרגיית קשר כבידתית (אנרגיה שלילית) כך שסך כל האנרגיה היקומית נשאר אפס.

המכניקה הקוונטית מאפשרת לך לייצר יש מאין אפילו במסגרת חוק אי הוודאות: אתה יכול לקחת כמות עצומה של אנרגיה מן האין ולבנות ממנו יקום שלם ובלבד שתחזרי את ההלוואה בזמן קצר מספיק בכפוף לאי-הוודאות זמן-אנרגיה. ובפרט, אם לווית מעט מאוד, אם בכלל, הרי שהזמן שעומד לרשותך גדול מאוד.

מחקרים שנעשו על המודל של גות' הובילו להבנה של מנגנוני יצירת יש מאין מתוחכמים למדי. אני שולח אותך לקטע מהמאמר של מריו ליביו (השלישי שצירפתי) המדבר על אחד מהם:

That is, our universe could have started out as a speck doomed to collapse to a singularity, but instead it tunneled through the energy barrier to a larger radius, initiating inflation (Figure 1). 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!
 

guprnds

Active member
ולמען הבהר היטב, מוסיף ליביו:

There is something I need to explain here. “Nothing” is not the same as the vacuum. The physical vacuum, or empty space, is very rich. It has energy, and virtual particles and antiparticles continually appear and disappear in it. Einstein taught us that it can also warp and stretch. By “nothing” I mean that neither space nor time exist. Put differently, if we were to go back in time from the present, Vilenkin’s scenario demonstrated that we would reach a beginning — a point beyond which spacetime did not exist.
 

uzi2

Active member
אני חושב שה-"ויכוח" פה הוא לא על השאלה הזאת.

אני חושב שהמחלוקת כאן, היא על השאלה האם יש "יש מאין", ולא על השאלה היכן מגדירים אפס אנרגיה.

האם במפץ הגדול נוצרה אנרגיה ("ביקום שלנו?")
איך מגדירים אנרגיה כשיש סינגולריות בזמן.

ביחסות כללית, יש טנזור stress energy, שהוא אבסולוטי - לא יחסי.

ככלל, יש חוק שימור האנרגיה, ובכל פעם שגילו הפרה, גם גילו למזלנו את התיקון שדרוש כדי שהחוקים יתארו שימור אנרגיה. אבל מה קרה במפץ הגדול... האם היתה סינגולריות, ומה אם היקום שלנו הוא תוצאה של התנגשות ממברנות במספר ממדים גבוה יותר? איך מגדירים אנרגיה במערכות כאלו (יש הכללות אבל יותר מאחת).
המשפט של BGV שהוזכר כאן (מבלי לציין את השם למיטב ידיעתי), הוא משפט מאוד חשוב של שלושה פיזיקאים מאוד נחשבים. הוא הוכח תיאורטית, אך תחת הנחות מאוד מסוימות, גם אם יחסית כלליות, ושאיננו בטוחים שהן נכונות.

אני נוטה להעדיף את כיוון החשיבה של לני זיסקינד (סאסקינד) - מערכת פרקטלית שהיא דה-פקטו נצחית, אך אינה סותרת את המשפט של BGV. תשובות של ממש אין למדע.
 

uzi2

Active member
רק דיוק.

ביחסות כללית, גם יש בעיה להגדיר שימור אנרגיה בכל מערכות הצירים.
 

guprnds

Active member
אמת, ואפילו בפרטית:

חשוב למשל על אפקט אונרו: ואקום מנקודת מבט של מערכת התמד נראה מלא בחומר מנקודת מבט של צופה מאיץ. היחסות מלאה בדוגמאות שאינן מתיישבות עם האינטואיציה הגלילאנית שפיתחה עבורינו האבולוציה. זו אחת הסיבות שחדלתי להקשיב לפילוסופים. כל צורות החשיבה שלהם על הזמן והמרחב התרסקו לגמרי על חומת היחסות (וגם על חומת מכניקת הקוונטים). נסה להסביר לפילוסוף שלא למד פיזיקה שבו-זמניות היא בעיני המתבונן... נסה להסביר לו שלואקום יש תכונות פיזיקליות... נסה להסביר לו שבחשבונות של תורת השדות ובאפקט קזימיר סכום המספרים הטבעיים מאחד ועד אינסוף מסתכם למינוס אחד חלקי שתיים-עשרה. נסה...
 

uzi2

Active member
אין ספק שהאינטואיציה של בני האדם

בנויה, על החוויות שלנו, שהן בסקלות מאוד מצומצמות המציאות, ולכן אחד הדברים שחייבים לקרות לכל מי שלומד פיזיקה, זה שחייבים לוותר על כיפוף ההבנה כך שתתאים לאינטואיציה הטבעית שלנו, ולבנות מחדש את האינטואיציה על פי מה שהנוסחאות המתמטיות של החוקים שהוכחו מספרות לנו.

האמת היא שעדיין "מתמטית" סכום המספרים מ-1 עד אינסוף לא שווה למינוס 12.
פונקציית זטא של רימן מתלכדת עם סכום של אחד חלקי (n בחזקת אלפה) עבור אלפה גדול מאחד, ושווה למינוס 12 עבור אלפה שווה מינוס 1. אבל הפירוק שלה לטור אינו תקף במקרה הזה. לכן חלק מהפיזיקאיים שאומרים שסכום המספרים הטבעיים מ- 1 עד אינסוף שווה מינוס 12, מתנסחים בצורה לא זהירה. יפה הקפדת כאשר כתבת שזה בחשבונות מסוימים בפיזיקה, כיוון שבפועל בפירוק לטור הפרעות באמת רושמים את זה לפעמים כסכום, ומחשבים את זה להיות מינוס 12 (על ידי מעבר לפונקציית זטא של רימן, והמשכה אנליטית) וזה נותן תוצאות שמתאימות לניסוי. מבחינה מתמטית ריגורוזית, עדיין סכום זה מתבדר, ולא שווה למינוס 12, אבל כנראה שפונקציית ריימן היא משהו יותר יסודי.

ולא. אני לא מנסה להסביר לו כלום.
 

guprnds

Active member
כנראה שאפשר גם ללא פונקציית זטא

ראה הקליפ המצורף מדקה 8 ואילך

 

BigBadWolf

Member
אפשר לפתח את זה בכמה דרכים, אבל יש דקות חשובה

אי אפשר להגיד שהטור שווה למינוס 1/12 כי הוא טור מתבדר. אמרים שלטור יש תכונות של מינוס 1/12, או במילים אחרות מתנהג כמו מינוס 1/12 אך לא שווה לו במובן הטהור. זו דקות חשובה.
 

guprnds

Active member
לא שווה לו אבל מתכנס אליו

בשיטת המדידה המטרית המתאימה. אבל גם במקרים של טורים מתכנסים אנו לא מדברים על שוויון אלא על התכנסות...
 

uzi2

Active member
קודם כל סרטון מאוד מוצלח.

ובכלל הסרטונים שלהם טובים.
ההגדרה של סכום של טור אינסופי כאשר מתבדר לפי הגדרה מגוונת של "מרחק" יכולה לקבוע גם להוביל לתוצאות שונות. לכן חשוב להבין מה יסודי יותר ומה פחות. אפשר להרחיב את ההגדרה המתמטית, אבל חשוב להבין מה בדיוק אופי ההרחבה. במקרה של פונקציית זטא, ההרחבה היא אנליטית, ופונקציית המרחק נקבעת לפי זה. בגלל זה כתבתי שזה כנראה משהו יותר יסודי מהרישום כסכום של טור שעדיין לא מוגדר היטב (אתה חייב להגדיר פונקציית מרחק וכללים לגביה כדי שזה יהיה מוגדר היטב, והתוצאה תלויה גם בבחירה שלך).
 

BigBadWolf

Member
האם בשפת העם לא ניתן לקרוא ל-0 אנרגיה ו-0 מסה 'כלום'?

להבנתי הטענה שנטענה פה היא שיכולה להווצר מסה על-חשבון אנרגיית קישור שלילית. אדם פשוט יטען שבכך נוצרו מסה חיובית ואנרגיה שלילית מכלום, אך שימור אנרגיה-מסה נשמר.
הדבר משול למערכת הבאה: נחבר שתי משקולות זהות בחוט ונתלה את החוט על גלגלת כך ששתי המשקולות נמצאות על הקרקע. במצב הזה לאף משקולת אין אנרגיה פוטנציאלית. נחפור בור מתחת לאחת המשקולות ונוריד אותה - המשקולת השניה תעלה. אם נדבוק בהגדרת ה-0 אנרגיה מקודם, למשקולת האחת יש עכשיו אנרגיה פוטנציאלית חיובית ולשניה אנרגיה פוטנציאלית שלילית ובסך הכל לשתיהן ביחד עדיין יש 0 אנרגיה פוטנציאלית ולא נדרשה אנרגיה לביצוע הפעולה.
כלומר השאלה היא האם כל פעולה היא חוקית כל עוד היא שומרת על שימור אנרגיה-מסה? האם אין בייקום כמות סופית של מסה שניתן לייצר מאנרגיה (תוך שמירה על שימור אנרגיה-מסה וייצור אנרגייה שלילית כפיצוי)?
 

uzi2

Active member
ההבדל בין מהות ובין התכונות שלה.

חוק שימור האנרגיה בשפה הפשוטה זה "סך האנרגיה היא גודל קבוע בזמן", והוא אחד מהרבה חוקי שימור שהטבע שלנו מקיים. (חוק שימור המטען החשמלי, למשל, הוא חוק נוסף). להגדרה הזאת יש בעייתיות ביחסות כללית, כיוון שסך האנרגיה זה מונח שלא מוגדר היטב שם למיטב ידיעתי (ההגדרה הרגילה בטוח לא עובדת למעט מקרים פרטיים). יש גם הגדרה דיפרנציאלית לחוק שימור האנרגיה שהיא ככלל, לא בעייתית גם ביחסות כללית, אלא במערכות צירים בעייתיות. אבל איך מגדירים "אנרגיה לפני שווה אנרגיה אחרי" כשאין "לפני" (אין יקום). גם ההגדרה הדיפרנציאלית קורסת כשאין יקום.
אפס אנרגיה, אין משמעותו בהכרח שאין כלום. גם קצת קשה לדבר שלא במסגרת תחום ספציפי, כיוון שכל עוד אין יחסות כללית, אתה רשאי להגדיר נקודת ייחוס לאנרגיה הפוטנציאלית, ואין עם זה בעיה. כלומר אתה יכול להוסיף קבוע לאנרגיה הפוטנציאלית וזה יתאר את אותה המציאות.
 

The fox150

New member
בטח ש"אפס אנרגיה, אין משמעותו בהכרח שאין כלום" כפי שכתבת

ועל זה בדיוק חברנו הלא חכם במיוחד טועה כי הוא כתב כך: "תהליך האינפלציה במפץ הגדול הוא דוגמא להפיכת אין ליש. במסגרת זו "כלום" הופך לאנרגיה ולחומר"
&nbsp
אתה מבין? הוא חושב שבתהליך המפץ הגדול היה איזה הוקוס פוקוס שבו כלום הופך לאנרגיה ולחומר וזה בגלל שהוא נתפס לאיזו עוד תיאוריה לא מוכחת, וזה כמובן בניגוד גמור לחוק שימור המסה-אנרגיה שהוא טוען שהוא ברור לו היטב אבל הוא לא ברור לו בכלל.
 

The fox150

New member
איך מבין כשהוא כותב דבר כל כך שטותי?

אני מבין לפי דבריך שאתה מסכים למשפט הזה שלו : "תהליך האינפלציה במפץ הגדול הוא דוגמא להפיכת אין ליש. במסגרת זו "כלום" הופך לאנרגיה ולחומר"

אם אתה מסכים איתו אז גם אתה לא מבין גדול.
חוץ מזה אתה בעצמך כתבת כך: "אפס אנרגיה, אין משמעותו בהכרח שאין כלום" אז תחליט עם עצמך, כלום יכול לההפך לחומר ואנרגיה כפי שטוען חברך או שאפס אנרגיה אין משמעותו כלום כפי שאתה טוען?
הרי בטוח שאחד משניכם טועה. אז תחליט !
 

BigBadWolf

Member
אתה באמת רוצה להתווכח על סמנטיקה?

ממליץ לך לחשוב פעמיים לפני שאתה מתחיל להתווכח עם עוזי על פיזיקה, הוא הסמכות הכי גדולה פה בפורום בנושא.
 

The fox150

New member
הוא הסמכות הכי גדולה פה בפורום בנושא? בינתיים לא נראה לי.

אני לא מתווכח. מתווכחים כשיש סיכוי לצד השני לנצח אבל פה אין סיכוי לצד השני כי כלום לא יכול לההפך לחומר ולאנרגיה, ואם עוזי חושב שכן אז גם הוא לא מבין על מה הוא מדבר בדיוק כמו חברנו עם "הכלום שהופך לחומר ולאנרגיה"
 

uzi2

Active member
למרות שאתה לא אדם שנעים לחלוק עליו

אציין שני דברים:
א. זה שאני חושב שהוא יודע על מה הוא מדבר, לא אומר שאני מסכים עם כל מה שהוא אומר. כפי שכתבתי, אני הולך יותר על הכיוון של זיסקינד, מאשר על הכיוון של וילנקין ושל גות' (ובאמת שהנושא כבד מכדי שאדון בו עם אנשים שמסתמכים על אתרי מדע פופולרי שמפשטים הסברים עבור אלו שאין להם כלים להתמודד עם חומרי לימוד אקדמיים בפיזיקה). כך או אחרת, הטענות של גות' ושל וילנקין הן רציניות מכדי שמישהו ילגלג עליהן תוך כדי הפגנת בטחון עצמי עד כדי כך שהוא חושב שבכלל הוא לא צריך לנמק את הכרזותיו.

גם אלו שחולקים על גות' ווילנקין (בקרב הפיזיקאים) לא מתייחסים בזלזול כלפיהם. המשפט של BGV מבוסס על הנחות די כלליות, ואפילו לא מניח נכונות של תורת היחסות הכללית.

ב. אם אתה חושב שיש סתירה בדברי - אז שיבושם לך. אין. הטענה "קיומו של א' אין משמעותו בהכרח ש- ב' קיים". לא סותר את המשפט "ב' קיים". המשפט הראשון משמעותו, שרק על סמך א' לא ניתן לקבוע ש- ב' קיים. הוא לא אומר ש-ב' לא קיים. הוא אפילו לא מסיק שבהכרח א', קיים. רק שבמידה ו- א' קיים זה לא מספיק כדי לקבוע ש-ב' קיים.
 

The fox150

New member
יש לך טבע לסבך דברים פשוטים. אתה מבזבז הרבה מילים על כלום.

אל תתנשא. ואל תחמיא לעצמך. אתה לא איזה פיזיקאי דגול שהביא תיאוריות מקוריות משלו, אתה כמו הרוב כאן רק מדקלם תיאוריות של אחרים. הנושא לא כבד בכלל והקישור שהבאתי מאתר מדע פופולרי זה היה כדי שחברך בטוח יבין ולא יסתבך עם עצמו.
אגב, אם אני טועה בקשר לתיאוריות המקוריות אין לי בעיה להתנצל אם רק תביא הוכחה שהבאת תיאוריה אחת כזאת ושאתה לא רק אחד שכותב הודעות ארוכות שברובן מיותרות באיזה פורום נידח.
&nbsp
&nbsp
 
למעלה