Dávid Gyula kérdések

[dgy]

ML írta:
> Jól értelmezem, hogy az inflációs modellnek komoly alternatívája van?

A "visszapattanó" Univerzum modellje jelenleg nem tekinthető az inflációs forgatókönyvet is magában foglaló Standard kozmológiai modell komoly versenytársának. Legfőképp azért, mert a ma még nem létező kvantumgravitáció-elméletre (pontosabban ennek egyfajta, nemrégiben javasolt, de sem elméletileg, sem kísérletileg meg nem erősített előzetes verziójára) épül. Épp ezért még nem képes olyan precíz előrejelzésekre, mint a Standard modell, ezért messze nincs olyan elméleti státuszban, hogy versenytársnak legyen tekinthető.

> Mit mond ez a pattogó univerzum modell? És valóban összhangban áll jelenlegi megfigyeléseinkkel?
> Jól értem, hogy itt a kvantum-gravitációs korszak vélhető története a lényegi különbség?

Lényegében annyit állít, hogy a Nagy Bumm nem egy szinguláris állapotból indult, hanem egy igen sűrű, de véges sűrűségű "kvantum-masszából", amit egy korábbi Univerzum összeroppanása hozott létre. Ez a modell a réges-régi ciklikus Univerzum-modell egyik változata, azzal a különbséggel, hogy az összeroppanó anyag "visszapattanását" részleteiben még nem ismert, és kísérletileg ma még nem ellenőrizhető kvantum-effektusokra vezeti vissza. A kvantumgravitációs korszak utáni történetben lényegében megegyezik a hagyományos elmélettel. Pontosabban: van olyan verziója, amelyben van infláció is, más verziójában pedig nincs. Mivel a kvantumgravitáció korszakáról lényegében semmit sem tudunk, erről minden elmélet azt állíthat, ami jólesik. Persze az Univerzum hosszútávú története szempontjából nem mindegy, hogy története egyszeri, vagy végtelen sok ismétlődő szakaszból áll, és a rőpke kvantumgravitációs korszak különböző leírásai egészen más hosszútávú forgatókönyvhez vezetnek, ezért a két modell nem csak e parányi szakasz leírásában tér el. De ez már inkább filozófia, mint fizika.

> És valóban összhangban áll jelenlegi megfigyeléseinkkel?

Tulajdonképpen nem beszélhetünk egyetlen, egységes "visszapattanó" elméletről. Ez még nem kiforrott teória, a hátterében álló fizikai elmélet kezdetleges állapota következtében. Ezért részletes és pontos kísérleti jóslatairól sem beszélhetünk. Az elmélet hívei természetesen a hátrányt előnyre fordítva úgy interpretálják a helyzetet, hogy az elmélet nagyon rugalmas, sokféle változata sokféle kísérleti tényhez tud illeszkedni... Ez nem baj, minden fizikai elmélet hasonlóan cseppfolyós állapotban kezdte fejlődését. Azért idézzük ide a wikipaedia vonatkozó szócikkéből az elmélet legkiforrottabb változatának jellemzését: "This work is still in its early stages and very speculative. "

Idézted a Planck-szonda eredményeiről szóló beszámolót. Ebben élesen el kell különíteni az eddigi szenzációs eredményeket és a további kutatási terveket, azok várható eredményeit és ezek esetleges elméleti következményeit. Felhívom a figyelmet arra, hogy a "visszapattanó modell" kísérleti igazolásáról szóló bekezdések jövő időben és feltételes módban íródtak: "Planck will also constrain the expected deviation from the Gaussian distribution of the primordial fluctuations that are imprinted in the CMB."

Ez tehát egy lehetséges elmélet, de messze nem komoly vetélytársa a Standard modellnek. A CERN-cikk szerzői persze kedvelik és emlegetik, mert egy ilyen, az eddigi elmélettől élesen eltérő modell esetleges alátámasztása újabb szenzációt jelentene, és a Planck-szonda megépítésének újabb utólagos igazolását adná. Ami persze nem szorul igazolásra, hiszen eddig is remekül működött, és számos fontos tudományos eredményhez vezetett.

dgy

[Kasztor]

Kedves Gyula!

Nagy reménykedés él bennem, hogy a relativitáselméleti előadások meg lesznek tartva, és azok hangulatát többnyire személyesen szeretném átélni.

„…Mindezt persze egyetlen matematikai képlet felírása nélkül...” - ez az a bónusz, ami külön felcsigáz, hogy ismét csodálhassam képességedet, ami bonyolult dolgok egyszerű és érthető átadásában mutatkozik. Rajta!

ui 1: Eddig sajnos csak egyszer volt lehetőségem személyesen élvezni előadásodat a Polarisban, az archívumból azonban végigkövettem valamennyit. Tömören: nagyszerűek voltak. Egy javaslatom/kérésem lenne: lehetséges-e az előadásokat a katedrainál kötetlenebb formában megtartani, ahol kérdésekkel is megszakítható a gondolatfolyam? Amennyiben nem csak egyéni gondom, hogy a közben felmerült kérdések/értetlenségek egy részét elfelejtem a végére, talán mások is örülnének ennek.

ui 2: A fizika közérthetővé tételekor nem a képletekkel van baj, hanem hogy nehéz megérteni azok jelentését. A matek nem létező dolgokkal foglalkozik, a fizika a már vagy majd észlelhetőkkel. A matek boldogul magában is, a természettudományok matek nélkül aligha.

üdv: Kasztor

[Nata]

Tisztelt Gyula!

Milyen módszerrel mérhető meg egy részecske nyugalmi tömege, és ez a mérés ugyan azt az értéket adná itt a Földön mint egy relativisztikus sebességű űrhajón?

[dgy]

Milyen módszerrel mérhető meg egy részecske nyugalmi tömege, és ez a mérés ugyan azt az értéket adná itt a Földön mint egy relativisztikus sebességű űrhajón?

A nyugalmi tömeg egyenlő a súlyos tömeggel, és a legegyszerűbben mérleggel mérhető meg. Mivel az egymáshoz képest állandó sebességgel mozgó inerciarendszerek egyenértékűek, egy test tömegének mérése ugyanazt az eredményt adja mindegyik inerciarendszerben, így a Földön és az űrhajón is.

A nyugalmi tömeg definíció szerint az a tömeg, amit az a megfigyelő mér, akihez képest a mért test nyugszik, tehát aki együtt mozog a testtel. Ezek mindig ugyanazt a tömeget mérik.

A mérleg persze nem a tömeget, hanem a súlyt méri, az átszámításhoz figyelembe kell venni a helyi gravitációs gyorsulás értékét is.

Ha nincs a közelben alkalmas bolygó, vagy hozzám képest túlságosan gyorsan mozog a test, akkor mérleg nem alkalmazható. Ilyenkor közvetett mérésekhez kell folyamodni. Ütközési kísérletekkel, vagy a test elektromos és mágneses mezővel való eltérítésével meg lehet határozni energiáját és impulzusát, ebből pedig ki lehet számítani a tömegét (ha a c=1 egységrendszert használjuk, akkor a képlet egyszerű: m^2 = E^2 - p^2).

(Amúgy nincs olyasmi, hogy "relativisztikus sebességgel mozgó űrhajó", hiszen mihez képest mozog ilyen vagy olyan sebességgel? A Földhöz képest? De a mellette lebegő űrhajóshoz képest a sebessége nulla, ellenben hozzájuk képest a Föld száguld "relativisztikus sebességgel"... Mivel nincs abszolút nyugvó koordináta-rendszer, ezért nincs abszolút sebesség sem, tehát semmilyen tárgyra nem mondhatjuk, hogy kicsi vagy nagy sebességgel mozog. Csak azt, hogy valami másik testhez KÉPEST mekkora a sebessége.)

A kérdés természetesen azzal a közismert tévhittel kapcsolatos, hogy a mozgó testek tömege megnövekszik. Ezt jó lenne végleg elfelejteni! Ami megnő, az a test energiája. Pontosabban: ha hozzám képest mozog a test, nagyobbnak látom (és mérem) az energiáját, mint ha mellettem nyugodna. A két értéket a híres négyzetgyökös formulával kell átszámítani: E(V) = E(0)/ gyök (1 - v^2/c^2).

Honnan a makacs tévhit? Ha mereven ragaszkodunk ahhoz a klasszikus fizikai formulához, mely szerint az impulzus = tömeg * sebesség, akkor a relativitáselméletben az ebből kiszámítható tömeg = impulzus/sebesség valóban nem lesz állandó. Csakhogy a relativitáselméletben a fenti képlet nem igaz, a helyes formula így szól (a c=1 egységrendszerben): impulzus = energia * sebesség. Ekkor az impulzus/sebesség kifejezéssel értelmezett mennyiség az energia lesz, és ez valóban függ a sebességtől.

Ugyanazt a mennyiséget (illetve őt és állandószorosát) két különböző névvel ellátni (energiának és "mozgási tömegnek" is elnevezni), majd megállapítani és ünnepelni a két mennyiség arányosságát, illetve azonosságát -- ez az egyik legnagyobb bűn, amit a relativitáselmélet népszerűsítői (sajnos magát Einsteint is beleértve) az emberiség és az érdeklődő laikusok ellen elkövettek, amikor a "mozgási tömeg" vagy "relativisztikus tömeg" nem létező és felesleges fogalmát bevezették. Azóta is, több mint száz éve rosszul tájékozott/tájékoztatott emberek tömegei rágják ezt a gumicsontot...

Egyféle tömeg van, a nyugalmi tömeg - igazából nem is kell(ene) hozzá jelzőt tennünk. Ez skalár, azaz minden megfigyelő szerint ugyanannyi, a test megfigyelőhöz képesti mozgásától függetlenül. Pontszerű testek esetén ez megegyezik az aktív és passzív gravitáló tömeggel (a test gravitációs teret keltő, illetve a gravitációs térre való reagálását leíró adattal). További bonyodalom, hogy kiterjedt testek, folytonos közegek és mezők gravitációs terét nem kizárólag a tömegük kelti, hanem beleszól a testben áramló energia és a test belsejében uralkodó rugalmas feszültségek is.

dgy

[Nata]

Valahol sejtettem, hogy a tömeg vizsgálatával nem szabad tudni kitüntetett inerciarendszert meghatározni (abszolút nyugvó) és az sem volt valószínű, ha valami elhalad mellettem erősebb lenne a rám gyakorolt gravitációs vonzása, mintha állna. De ha az ember nem biztos, akkor kérdez. Köszönöm.

[Goompah]

próbáljak-e belevágni egy ilyen jellegű előadássorozatba, amely szépen, komótosan, kapkodás nélkül, a részleteken elcsámcsogva végighalad a speciális és általános relativitáselmélet alapfogalmain

Feltétlenül. A magam 1 fős létszámával segítek megtölteni bármely termet.

[Goompah]

Egyféle tömeg van, a nyugalmi tömeg - igazából nem is kell(ene) hozzá jelzőt tennünk. Ez skalár, azaz minden megfigyelő szerint ugyanannyi, a test megfigyelőhöz képesti mozgásától függetlenül. Pontszerű testek esetén ez megegyezik az aktív és passzív gravitáló tömeggel (a test gravitációs teret keltő, illetve a gravitációs térre való reagálását leíró adattal). További bonyodalom, hogy kiterjedt testek, folytonos közegek és mezők gravitációs terét nem kizárólag a tömegük kelti, hanem beleszól a testben áramló energia és a test belsejében uralkodó rugalmas feszültségek is.

Ebből én arra következtetek - kérlek, írd meg, helyesen vagy tévesen -, hogy a mellettem nagy sebességgel elhaladó tömeg kinetikus energiája igenis megnöveli a test rám gyakorolt gravitációs erejét (persze ehhez igen gyorsan kell haladnia).

Azért gondolom ezt, mert pl. a nulla nyugalmi tömegű fotonra is hat a gravitáció, ugye ez volt az első kísérlet, amely igazolta Einsteint. Ez meg szerintem csak úgy lehetséges, ha a foton is vonzza a Napot. (Vagy ekkor a gravitációt nem is szabad erőként felfogni, mivel lényegében fogalmunk sincs arról, micsoda valójában? Hiszen éppen akkor nem hat erő a fotonra [vagy bármely testre], ha engedelmeskedik a Nap gravitációs erejének - vagy máshonnan nézve a Nap által meggörbített térben végez egyenes vonalú mozgást egy geodetikus pályán, amikor is a gravitációs erő inkább valami pszeudoerőnek tűnik.)

Vagy ha pl. egy edénybe zárt gázzal energiát közlök, amitől a gáz felhevül, akkor iszonyúan kis mértékben ugyan, de megnő a gáz súlya - legalábbis ezt a következtetést vonom le a fentebb idézett utolsó mondatodból. A gáz hőmérséklete viszont a gázmolekulák kinetikus energiájának megnövekedése, vagyis az egyes molekulák hozzám képest gyorsan mozognak. Ezt az esetet pedig azonosnak látom azzal, amikor egy mellettem gyorsan test elhaladó test fejt ki rám nagyobb gravitációs erőt, mint amennyi a tömegéből következne. (Természetesen tudom, hogy egy gáz vagy bármely test hőmérséklete nem függ attól, milyen gyorsan mozog hozzám képest, csak a közös tömegközéppontjukhoz képest történő mozgástól. Mégis kezdem úgy érezni, hogy a hőmérséklet fogalmával sem vagyok már tisztában, noha a hétköznapi életben elég triviálisnak látszik.)

Ha az egészet rosszul látom a csökött bölcsészagyammal, akkor kérlek, próbáld elmagyarázni.

[attila dezső]

Azért gondolom ezt, mert pl. a nulla nyugalmi tömegű fotonra is hat a gravitáció, ugye ez volt az első kísérlet, amely igazolta Einsteint. Ez meg szerintem csak úgy lehetséges, ha a foton is vonzza a Napot.

Hááát szerintem a fotonnak nincs nyugalmi tömege, és mozgás közben sincs tömege. Tehát nem gravitál. A foton, csak követi a téridő szerkezetét, és a legrövidebb utat teszi meg. Tipikus példa egy ménest nézel nagyon magasról, a lovak egy dimbes-dombos tájon futkároznak. Tételezzük fel, hogy a lovak mindig a legkisebb energiájú "pályákat" járják be. Ha sokáig nézed, vagy felveszed és gyorsitva lejátszod, akkor a lovak mozgása követni fogja,kirajzolja a topográfiát. Elvonatkoztatva tehát a topográfia a téridő szerkezete, amit a benne található tömeggel rendelkező testek torzítanak.

[Goompah]

Hááát szerintem a fotonnak nincs nyugalmi tömege, és mozgás közben sincs tömege.

Ha figyelmesen elolvasod, amit írtam, akkor észre fogod venni, hogy én sem írtam mást. Nulla nyugalmi tömegű fotont írtam, Gyula pedig épp 1-2 kommenttel feljebb írta, hogy a mozgástól nem nő meg egy test tömege. Abból, hogy nem ismételtem meg, amit Gyula 2 kommenttel előttem írt, messze nem következik, hogy én ezt másképp gondolom. Már csak azért sem, mert a fizikai tudásom erősen elhanyagolható az övéhez képest, és nem képzelem, hogy majd ezzel a majdnem nulla tudással fogom megreformálni a fizikát.

Tehát nem gravitál. A foton, csak követi a téridő szerkezetét, és a legrövidebb utat teszi meg.

Miért, egy tömeggel rendelkező test nem ezt teszi? Szerintem ez a gravitáció ált. rel. szerinti felfogása. De a te logikádat követve egy neutron sem gravitál, csak követi a tér görbületét egy geodetikus pályán - ahogy fentebb én is írtam.

Inkább várjuk meg Gyula válaszát.

[dgy]

Uff!

Valahogy rendet kellene tenni az itt összegyűlő rengeteg információ között... gőzöm sincs, hogy mi módon.
Addig csak azt tudom javasolni, hogy akinek kérdése van, nézze át a korábbi anyagot, hátha nem is olyan új az a kérdés, hátha már válaszolt rá valaki...

A goompah által feltett kérdések (hat-e a gravitáció a fotonra, illetve vonzza-e a foton a Napot) minimális, fogalmazásbeli különbséggel már szerepeltek ezen a fórumon. Az első kérdést május 31-én tették fel (11. lap), én június 2-án válaszoltam (11. lap), az újabb kérdés és a válasz is a 12. lapon szerepel, június 3-án. Az ott leírtak véleményem szerint a mostani kérdésekre és kételyekre is választ adnak.

üdv
dgy