Dávid Gyula kérdések

petegabi
Hozzászólások: 16
Csatlakozott: 2009.09.09. 13:31

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: petegabi » 2011.04.15. 07:07

Teafil írta:"Méret: 287229.4 MB"

Nem lett ez egy "kicsit" túl nagy?


Köszi! Javítva.
petegabi
Hozzászólások: 16
Csatlakozott: 2009.09.09. 13:31

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: petegabi » 2011.04.18. 17:55

DGy előadások nagyobb felbontású felvételei már a Youtube-on is! Keressétek a Csillagváros Galéria/Videók rovatában!

Elérhető közvetlenül itt:

http://www.csillagvaros.hu/index.php/galeria/videok/petegabi/138-20110323+D%C3%A1vid+Gyula%3A+A+fizika+geometriz%C3%A1l%C3%A1sa

vagy itt:

http://www.youtube.com/hobbinkacsillagoseg

Üdv:
Pete Gábor
MCSE - PolarisTV
ramius01
Hozzászólások: 60
Csatlakozott: 2010.06.25. 21:43

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: ramius01 » 2011.05.01. 07:52

Sziasztok!

Szeretnék feltenni két kérdést. Az Univerzum története című sorozat utolsó előadása (Univerzumok sokasága) másokhoz hasonlóan engem is nagyon megragadott. Vajon milyen a tér geometriája? Ezzel kapcsolatban Dávid Gyula több lehetőséget is felvázolt és végül (kozmológiai mérések alapján) a sík geometria mellett érvelt. Hangsúlyozta azonban, hogy a relativitás elmélet csak a helyi viszonyokat modellezi, a globális topológiáról nem mond semmit. Durván fogalmazva, az Univerzum olyan mint egy sík lap. Arról viszont nincs elképzelésünk, hogy ez a sík lap hogyan kunkorodik. Extrém esetben akár magába is záródhat, mint egy henger felülete.

Egy végtelen térfogatú henger felülete nyilván végtelen és egyben határtalan. Egy véges térfogatú henger felülete véges ugyan, de határtalan. Természetesen az Univerzum esetében értelmetlen térfogatról beszélni, tehát mint minden hasonlat ez is sántít. A henger olyan szempontból is érdekes, hiszen az irányok a felületén nem egyenértékűek. Az egyik irányban körbe lehet menni, a másikban nem. Tehát az izotropia (a kozmológiai elv fontos része) nem érvényesül rajta. Hogy valóban egy henger felületén vagyunk e, annak kiderítése elméletileg rendkívül egyszerű, gyakorlatilag viszont szinte lehetetlen. Csak egy fénysugarat kellene elküldenünk minden irányba, és várni, hogy az egyikből visszaérjen. A fény véges terjedési sebessége és a saját korlátozott élettartalmunk miatt ez kivitelezhetetlen.

Az első kérdésem. Létezik e olyan módszer, amivel a gyakorlatban is meg lehet határozni az Univerzum globális topológiáját? Második kérdésem. Ha jelenleg nem ismerjük ezt a topológiát akkor mi alapján mondjuk, hogy az Univerzum végtelen? Miért nem képzelhető el egy olyan globális topológia, ahol az Univerzum síkja valahogy (pl. henger) magába kunkorodik?

Köszönettel Ladányi István.
dgy
Hozzászólások: 467
Csatlakozott: 2009.09.22. 15:00

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: dgy » 2011.05.01. 15:58

ramius01 írta:Durván fogalmazva, az Univerzum olyan mint egy sík lap. Arról viszont nincs elképzelésünk, hogy ez a sík lap hogyan kunkorodik. Extrém esetben akár magába is záródhat, mint egy henger felülete.


Így van. Sőt: még bonyolultabb, nehezebben elképzelhető esetek is előfordulhatnak.

Egy végtelen térfogatú henger felülete nyilván végtelen és egyben határtalan. Egy véges térfogatú henger felülete véges ugyan, de határtalan.


A helyzet cifrább. Vegyünk egy véges hosszúságú hengert, és ragasszuk össze a két körlapját, majd tekintsük az így kapott alakzat felületét. Ismerős? Olyan, mint egy biciklibelső - matematikai nevén tórusz. De hiszen ez nem sík felületű, hanem görbült! Nem, ez csak a mi szegényes térszemléletünk szerint van így. Mi csak úgy tudjuk elképzelni a henger két körlapjának összeragasztását, ha az objektumot a térben meggörbítjük. Matematikailag azonban lehetséges teljesen sík, görbületlen felületű, ám véges és határtalan felszínű tórusz is. Akárcsak ennek háromdimenziós analogonja is. Az ilyen objektum (matematikai nevén: kompakt 3-sokaság) görbületlen, de három különböző irányban is körbe lehet járni (sőt cifrább körüljárások is lehetségesek: induljuk el ferdén a tóruszon, ha szerencsénk van, sok-sok fordulat után pontosan visszajuthatunk a kezdőpontba). További bonyodalom: az összehajtott síkot összeragasztása előtt meg is forgathatjuk, így kapjuk a Möbius-szalagot. A tóruszt is tekergethetjük az összeragasztás előtt, ebből lesz a Klein-kancsó, ami a Möbius-szalaghoz hasonlóan egyoldalú, ám zárt felület. Három dimenzióban még nagyobb szabadságunk van: az összeragasztást megelőző elforgatás szöge nem csak 180 fok lehet, hanem tetszőlegesen választhatjuk meg. Az így kapott alakzatok lokálisan mind olyanok, mint a sík, globális topológiájuk viszont különbözik.

Ajánlott irodalom: J.R. Weeks: A tér alakja, Typotex, több kiadás,
http://www.typotex.hu/konyv/A%20t%C3%A9r%20alakja
Remek, szemléletes, didaktikus bevezetés a 2- és 3-dimenziós sokaságok topológiájába. Kész csoda, de középiskolai matematikai ismeretek alapján is követhető és érthető!

Hogy valóban egy henger felületén vagyunk e, annak kiderítése elméletileg rendkívül egyszerű, gyakorlatilag viszont szinte lehetetlen. Csak egy fénysugarat kellene elküldenünk minden irányba, és várni, hogy az egyikből visszaérjen. A fény véges terjedési sebessége és a saját korlátozott élettartalmunk miatt ez kivitelezhetetlen.


Ez is igaz, de a helyzet bonyolultabb. Az Univerzum ugyanis tágul. Elképzelhető, hogy topológiája szerint véges kerületű henger, de a tágulás miatt a kerület olyan gyorsan nő, hogy a fénysebességgel cammogó fény sohasem fog rajta körbeérni, mert a kerület növekedésének sebessége nagyobb a fény sebességénél. Ebben az esetben elméletileg sem pillanthatjuk meg az általunk kibocsátott fénysugarat, vagy másképp mondva: nem láthatjuk meg a távcsőben saját Tejútrendszerünk régi, mondjuk hárommilliárd évvel ezelőtti képét.

Az első kérdésem. Létezik e olyan módszer, amivel a gyakorlatban is meg lehet határozni az Univerzum globális topológiáját?


A kérdés teljesen jogos, a válasz egyszerű: Nincs ilyen módszer.
Ha a tér véletlenül nagyon kicsiny kerületű henger vagy tórusz lenne, és ugyanazt az objektumot többször látnánk, az erre utalna. Kb húsz évvel ezelőtt felmerült ez a lehetőség. A térben periodikusan ismétlődő, sok galaxist tartalmazó "falak" és a köztük levő üres tartományok elhelyezkedésének túlzott szabályosságát magyarázták úgy, hogy csak egyetlen "fal" van, de azt többszörösen látjuk (a kerület nagyságrendileg pár száz millió fényévnek adódott). A későbbi mérések alapján ez az elképzelés tévesnek bizonyult. Ma úgy gondoljuk, hogy ha a topológia ilyen lenne, a kerület sokkal nagyobb lenne, tehát nem pillanthatnánk meg a körbehaladó fényt. Nincs tehát közvetlen mérési módszerünk.

Második kérdésem. Ha jelenleg nem ismerjük ezt a topológiát akkor mi alapján mondjuk, hogy az Univerzum végtelen? Miért nem képzelhető el egy olyan globális topológia, ahol az Univerzum síkja valahogy (pl. henger) magába kunkorodik?


Nyugodtan elképzelhető ilyen globális topológia, de úgysem tudunk dönteni. A kozmológiai ismeretterjesztő könyvek és előadások (beleértve az enyémeket is) e tekintetben kissé pongyolák. Azt mondják: "kimértük, hogy a tér sík, ebből következik, hogy végtelen". Ez nem igaz. A pontos állítás: "Kimértük, hogy a tér sík. Geometriája tehát lokálisan olyan, mint az euklideszi téré. HA FELTESSZÜK, hogy globális topológiája a lehető legegyszerűbb (azaz egyszeresen összefüggő, matematikusabban mondva: homotópia-csoportja triviális), AKKOR ebből az következik, hogy a tér végtelen. HA EZT NEM TESSZÜK FEL, akkor számos más lehetséges globális topológia is elképzelhető."

Miért mondjuk mégis azt, hogy a tér végtelen? Az ok: Occam borotvája. Ha egy tapasztalat sokféleképp magyarázható, válasszuk a legegyszerűbb magyarázatot - HACSAK valami későbbi újabb megfigyelés ellent nem mond ennek! Ez esetben viszont keressünk a lehetséges bonyolultabb magyarázatok közül olyat, amely az új tényadattal is kompatibilis! Jelenleg semmiféle ilyen extra adatunk nincs - ezért a legegyszerűbb lehetőséget, a végtelen euklideszi teret tekintjük az Univerzum tere alakjának.

Megerősíti a végtelen tér elképzelését az izotrópia tapasztalata is. A nemtriviális topológiájú terek nem izotrópok, amit mi látunk, az viszont az, tehát a legegyszerűbb, ha feltesszük, hogy egyszerű a topológiája. Ez sajnos nem túl meggyőző érv: ha a bezáródó világ kerülete sok nagyságrenddel nagyobb, mint az általunk látott Univerzum 13 milliárd fényéves sugara, akkor nyugodtan elképzelhető, hogy a látott világ egy nagy és bonyolult Univerzum parányi, é parányisága miatt még izotrópnak tekinthető darabkája. (Az Alföld közepén egy pár kilométeres átmérőjű terület jó közelítéssel izotróp, ugyanez a Mártában vagy az Alpokban már nem mondható el...)

Miféle új, elképzeléseinket felülíró adat képzelhető el? A teret közvetlenül körüljáró fénysugár nem valószínű. Közvetett (majdani) bizonyítékok viszont lehetségesek. Az egyik a fentebb említett anizotrópia felfedezése lenne. Ez nem túl valószínű, mert a legmesszebbről érkező fény, a háttérsugárzás négy tizedes pontossággal izotrópnak bizonyult. De van más lehetőség is. Pl ha a kozmológiai elmélet további fejlődése (mondjuk a galaxisok kialakulásával kapcsolatos mai nehézségek meghaladása) során kiderül: az anyag ma ismert eloszlásának és szerveződésének előfeltétele az, hogy az ősi, még kisméretű, hengeres vagy tóruszos topológiájú Univerzumot néhányszor körüljárja egy sűrűséghullám, és homogenizálja az akkori anyageloszlást - nos akkor (az elmélet sokszori ellenőrzése és a megfigyelésekkel való gondos összevetés után) kénytelenek leszünk elfogadni a globális topológia nemtriviális voltát. Ilyen közvetett bizonyítékok igen gyakoriak a természettudományokban, de természetesen csak igen alapos megvitatás és ellenőrzés, az egyéb lehetőségek kizárása után szokták elfogadni őket. Szóval a hengeres Világegyetem hívei számára még van remény... :)

dgy
ramius01
Hozzászólások: 60
Csatlakozott: 2010.06.25. 21:43

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: ramius01 » 2011.05.01. 22:16

Tisztelt Dávid Gyula.

Köszönöm a kimerítő válaszát. Amikor olvastam rögtön beugrott, hogy ezekről már több előadásában beszélt (Hány dimenziós a tér?, Topológiai furcsaságok a lufi felszínén... stb.) Most is bebizonyosodott , ha valakinek hozzám hasonlóan, kevés a tárgyi tudása az nem látja a mélyebb összefüggéseket. (pedig Occam borotvája eszembe juthatott volna...) Az ajánlott forrásokat mindenképpen el fogom olvasni. Sajnos nehéz igazán jó ismeretterjesztő anyagot találni, főleg ha az embernek nincs megalapozott tárgyi tudása, de a csillagos égre feltekintve mégis leesik az álla, és a miérten kezd töprengeni. Az ön előadássorozatai messze a legjobbak ebben a témában, ráadásul a laikusok számára is érthetőek. Nekem is sokat segít, hogy képet alkothassak az Univerzum működéséről. Persze a mélyebb ismeretek megszerzéséhez az embernek el kellene menni az ELTE-re fizikát meg csillagászatot hallgatni (meg is tenném, ha nem kellene dolgoznom).

Minden hozzám hasonló laikus érdeklődő nevében szeretném megköszönni az arra irányuló erőfeszítéseit, hogy érthetővé tegye a modern tudomány, egyébként csak megalapozott tárgyi tudás birtokában érthető elméleteit. A mostani előadássorozattal kapcsolatban csak annyit mondanék, HAWKING tévedett, a képletek nem felezik meg a hallgatóságot! Sok sikert és jó egészséget kívánok.
LaCi_N
Hozzászólások: 12
Csatlakozott: 2011.03.12. 09:43

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: LaCi_N » 2011.05.19. 12:05

Tisztelt Dávid Gyula!

Sajnos a régebbi kérdésemre (2011. március 19 ) még mindig nem kaptam választ, viszont megpróbáltam képletekbe önteni az elgondolásomat. Teljesen a Newtoni fizika mentén a relativitáselmélet teljes mellőzésével.

Kíváncsi voltam, hogy létezik-e olyan v=f(r) függvény, ami a gravitációs térben megfigyelhető gyorsulást idézné elő.
A két alapképletből indultam ki: F=m.a és F=(G.m1.m2)/r^2
Néhány átalakítás után (lásd csatolmány)
Számolgatás.doc
a következő függvényt kaptam:
v=√((2⋅G⋅m)/r)
(Érdekesség kedvéért, a Föld felszínén a tér-részecskék sebességére hozzávetőleg: 11 195 m/s (40 302 km/h) jön ki)

A tegnapi előadáson táblára került a Schwarzschild-sugár képlete és meglepődve tapasztaltam, hogy az általam számított tér-részecske sebesség képlet némi átalakítással megegyezik az b = (2Gm)/(c^2) képlettel.
(saját értelmezésem szerint az esemény horizont olyan távolságra van a középponttól, ahol a tér-részecskék sebessége éppen eléri a fénysebességet)

Ezen felbuzdulva és bátorságot merítve újra megpróbálom a véleményét kérni.

Ettől eltekintve a modellben szereplő "nyugalmi tömeggel rendelkező részecskék "felfalják" maguk körül a teret" állításomat még nem sikerült képlettel alátámasztanom (tört dimenziós tér jött ki), de dolgozom rajta… ;-)

Továbbra is az a kérdésem, hogy ennek a modellnek lehet-e valamiféle köze a valósághoz vagy csak egy primitív hasonlat?
Nincs meg a kellő jogosultságod a hozzászóláshoz csatolt állományok megtekintéséhez.
ramius01
Hozzászólások: 60
Csatlakozott: 2010.06.25. 21:43

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: ramius01 » 2011.05.24. 09:49

Milyen messze vannak a szomszédok?

Minden csillagász tudja, hogy nehéz dolog távolságot mérni. Változó csillagok, IA tipusú szupernóvák, galaxisok fényessége, csupa közelítő módszer. Van azonban egy jól bevált eljárás, a paralaxis mérés. Ahogy a Föld kering a Nap körül, egy távoli csillag az év folyamán kirajzol egy apró ellipszist az égbolton. Ennek a fél nagytengelye megadja a paralaxis szöget, melynek a reciproka a csillag távolságát határozza meg parsec-ben. Ez egyszerű háromszögelés, amit az ember teljes joggal közvetlen mérésnek tarthat. Sajnos 100 parsec-nél távolabb ez a módszer nem működik, mivel a paralaxis szög ekkor már kisebb mint a mérési hiba. Legközelebbi szomszédunk a Proxima Centauri 1,32 parsec távolságban (kb 4,4 fényév) van tőlünk. 100 parsec távolságon belül 62 csillagot ismerünk, amit durván szólva, kozmikus szomszédságunknak nevezhetünk.

Csakhogy. Az általános relativitáselmélet szerint egy helyi inerciarendszerből nem lehet leírni a globális téridőt, ahogy a sík térképek sem illeszthetőek egy gömb felületére. Ha szigorúan vesszük ezt a szabályt, akkor már a legközelebbi csillagok esetében sincs értelme távolságról beszélni. Szerencsére a helyzet nem ennyire durva. Dávid Gyula, előadásai során többször említette, hogy az Univerzum szerkezete rendkívül egyszerű. A téridő ugyan görbült, de a tér geometriája síknak tekinthető. Egy ennyire szimetrikus és homogén Univerzumban van értelme egyidejűségről beszélni. Ez ismét csak olyan szerencse, mint a szénatom megfelelő energián lévő rezonancia szintje, vagy az elektromágneses és a magerők finom hangolása. Ha az Öreg nyuszi léggömb geometriával áldott volna meg bennünket, akkor fújhatnánk az egészet.

De vajon az Univerzum sík geometriájának köszönhetően meddig van értelme távolságról beszélni? A mi inerciarendszerünkből meddig lehet jól leírni a téridőt? A szomszéd csillagok, az Androméda köd, vagy a távoli galaxisok jelentik ezt a határt? A legtávolabbi objektumok extrém nagy vöröseltolódása nyilván nem azt jelenti, hogy átlépik a fény sebességét, hiszen a sebességnek és a távolságnak itt már nincs értelme. De vajon a szomszédság esetében, használhatóak ezek a fogalmak?
Avatar
SzZoli
Hozzászólások: 1544
Csatlakozott: 2009.09.07. 10:41

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: SzZoli » 2011.05.24. 11:36

Én azon gondolkodtam el, hogyha "egy helyi inerciarendszerből nem lehet leírni a globális téridőt", akkor a nagy vöröseltolódásból számított igen nagy távolságoknak mi is a fizikai értelme. Az a távolság, amit a fény a téridő által kijelölt legrövidebb "egyenes úton" tesz meg? De mi az, hogy legrövidebb, ha ilyen távolságokban távolságról nincs értelme beszélni? Tegyük be a vöröseltolódást egy vitrinbe, mint szép, de értelmezhetetlen eredményt?
ramius01
Hozzászólások: 60
Csatlakozott: 2010.06.25. 21:43

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: ramius01 » 2011.05.24. 12:35

SzZoli felvetése elgondolkodtató. A speciális relativitáselmélet szerint, minden inerciarendszer teljesen egyenértékű. Tehát egy ilyen extrém nagy vöröseltolódású galaxisban is ugyanazok a fizikai törvények érvényesek. A probléma csak az, hogy az egyes inerciarendszerek között nagyon nehéz kapcsolatot teremteni. Ennek alapvetően a görbült téridő az oka, amit az általános relativitás elmélet ír le. Tegyük fel, hogy a Föld inerciarendszerében koordinátákkal jellemzem egy távoli kvazár helyzetét és mozgását, ebből kiszámolhatom a sebességét. Az Androméda ködben egy másik megfigyelő (reméljük van ilyen) ugyan ezt megteheti a saját inerciarendszerében, a saját koordinátáival. Ebböl látszik, hogy a koordinátázás teljesen önkényes, nincs valódi jelentése. Persze mondhatjuk, hogy csupán a távoli kvazár hozzám viszonyított sebességét akarom megmérni.

A probléma az, hogy amikor az én inerciarendszeremnek a tengelyeit meghosszabítom a végtelembe, akkor ugyan azt a hibát követem el, mint amikor síktérképet akarok készíteni a gömb felületéről. A távolságok és a sebességek nyílván torzúlnak, méghozzá annál jobban, minél távolabbi objektumot akarok leírni. Éppen ezért ilyen esetekben nincs értelme sebességről beszélni. Persze van egy kibúvó. Ha az Univerzum geometriája sík, akkor bizonyos értelemben mégis csak lehet távolságokat értelmezni és egyidejűségről beszélni. Én magam is erröl szeretnék többet megtudni...

A vöröseltolódást úgy értelmezem, hogy az az Univerzum tágulásának a jellemzésére használható. Ebben az esetben sincs értelme a tágulás sebességéről beszélni. Jó példa erre a felfúvódó gömb, ahol csak a felszin jelenti a Univerzumot, a térfogat nem. Sebesség csak a felszínen értelmezhető, a térfogat tágulásával kapcsolatban nem. És persze ez a gömb nem a 3. dimenzióba fúvódik fel, mert az Univerzumon kívűl nincs semmiféle tér, ahová beletágulhatna. A Nagy Bumm teremtette meg a teret és az időt (téridőt kellene mondani), ami együtt tágul.

Még egy érdekesség. Dávid Gyula az utolsó előadásán megkérdezte, hogy mekkora anyagdarabot kellene összetenni víz sűrűségű anyagból, hogy fekete lyukat kapjunk. Kb 4 milliárd km (huuu) Egyébként mindenkinek ajánlóm figyelmébe a Schwarzschield képletet, egésszen döbbenetes grafikonokat lehet belőle rajzolni. Kár, hogy az ingyenes függvényrajzoló programok csak 10^15 nagyításig tudnak dolgozni. Tényleg nem tud valaki olyan programot, ami 10^28 nagyításig képes függvényeket rajzolni?
dgy
Hozzászólások: 467
Csatlakozott: 2009.09.22. 15:00

Re: Dávid Gyula kérdések

Hozzászólás Szerző: dgy » 2011.05.25. 15:37

Kedves LI és SzZ!

A legutóbbi hozzászólásokban felvetett kérdésekről már volt szó itt jó néhány hónappal ezelőtt. Másrészt részletesen fogok beszélni erről a mai és a jövő heti Polaris-beli előadásban. Ezért lustaságból megspórolom, hogy ide is leírjam a választ.

üdv
dgy
Lezárt

Vissza: “Elméleti kérdések”