שאלה בקשר לשבירה של אור

[nehmia]

סתם זה הופך נגיד פלדה לנוזל? או משהו כזה?

[TeaTime]

איך הגעת מהשם "מאיץ חלקיקים" ליכולת להפוך פלדה לנוזל?

בכל מקרה, בדיוק לדברים כאלה יש ויקי, ואפילו חיפשתי בשבילך...

http://en.wikipedia.org/wiki/Particle_accelerator

[nehmia]

שאתה מאיץ את החלקיקים את מתרחקים לא? הם צריכים לזוז קצת ואז יש מרחק וזה משנה מצב צבירה

[Wood-Elf]

אם אתה לא מסכים עם אינשטיין לגבי הדבר הזה, אז כנראה שלא הבנת אותו. מה שאתה טוען זה נכון ע"פ המכניקה הקלאסית, אינשטיין טען שהמכניקה הקלארסית לא פועלת במהירויות גבוהות ובמסות אפסיות. אני חושב שאפילו הצליחו להוכיח חלק מהטענות שלו...

הצליחו להוכיח חלק מן הטענות שלו, אך לא את הטענה לגבי כך שלא ניתן לעבור את מהירות האור (כיוון שעדיין לא הצליחו, אך לא ניתן להסיק מכך שאי אפשר לעבור אותה).

על הרעיון שלא ניתן לעבור את מהירות האור, ועל כך שהמסות ביקום שלנו יוצרות שקעים במרחב, אני חולק.

לגבי האור - אני לא חושב שקיימת אנרגיה אשר יכולה לעבור את מהירות האור, אך יכול להיות שבצורה מסויימת, ועם החומרים הנכונים, יהיה ניתן לעבור אותה.

לגבי השקע - אם ישנו שקע אשר נוצר ע"י המסה, כמו הדוגמא שאינשטיין בעצמו הביא - כאשר הוא לקח יריעת פלסטיק ושם עליה כמה משקולות - המסות יסתובבו סביב מסות אחרות, אך יש כמה בעיות:

לפי הדגומא הזו המסה אשר מסתובבת סביב השניה תעצר מתישהו - אך בזאת אני לא בטוח, כיוון שאיני מסוגל לדמיין שקע במרחב תלת-מימדי.

לפי הדוגמא הזו עוד פעם - הסיבוב של המסה הראשונה (זו שמסתובבת סביב השניה), לא תמיד יהיה באותו כיוון, אלא "יגלוש" לצדדים.

[TeaTime]

אתה הרי מומחה לפיסיקה תיאורתית, לתורת היחסות הכללית, למרחבים לא אוקלידיים ולעיוותי זמן מרחב שאתה "חולק" על הדעה של איינשטין?

מילא היית מבין משהו, אבל כל הידע שלך מסתמך על ספרות מדע פופלארית ודגומאות לציבור הרחב (כמו הדוגמא עם היריעה, זה הסבר בשביל מי שלא יכול להתמודד עם העקרונות המתמטיים והפיסיקלים שמאחורי זה)

[Wood-Elf]

אתה הרי מומחה לפיסיקה תיאורתית, לתורת היחסות הכללית, למרחבים לא אוקלידיים ולעיוותי זמן מרחב שאתה "חולק" על הדעה של איינשטין?

מילא היית מבין משהו, אבל כל הידע שלך מסתמך על ספרות מדע פופלארית ודגומאות לציבור הרחב (כמו הדוגמא עם היריעה, זה הסבר בשביל מי שלא יכול להתמודד עם העקרונות המתמטיים והפיסיקלים שמאחורי זה)

לא, באמת?!

אז תסביר לי בבקשה מה הגיוני בזה.

[TeaTime]

זה לא צריך להיות "הגיוני", ההגיון האנושי לא עוזר בדברים כאלה, כשמתמ' והפיסיקה הולכים לגבולות התיאורטיים שלהם ההגיון כבר לא עוזר

זה הרי לא "הגיוני" שיש מהירות סופית ומוחלטת להכל, זה לא "הגיוני" שאי אפשר לדעת את המיקום המדיוק של חלקיק אם יודעים את התנע שלו ולהפך, זה לא הגיוני שדברים בטע קורים רק ב"קוואנטות" של אנרגיה, לא חסרים דוגמאות כאלה

[Wood-Elf]

זה לא צריך להיות "הגיוני", ההגיון האנושי לא עוזר בדברים כאלה, כשמתמ' והפיסיקה הולכים לגבולות התיאורטיים שלהם ההגיון כבר לא עוזר

זה הרי לא "הגיוני" שיש מהירות סופית ומוחלטת להכל, זה לא "הגיוני" שאי אפשר לדעת את המיקום המדיוק של חלקיק אם יודעים את התנע שלו ולהפך, זה לא הגיוני שדברים בטע קורים רק ב"קוואנטות" של אנרגיה, לא חסרים דוגמאות כאלה

דווקא השניים האחרונים נשמעים הגיוניים, אבל אולי זה רק בגלל אותה סיבה שבגללה התאוריות של אינשטיין נשמעות לא הגיונית...

[topgun]

ניראה לי ש-IG יודע קצת יותר ממך

אגב זה גם מה שהמורה שלי לפיזיקה אמר

אתה מדבר על שבירה של אור לאורך גל ארוך יותר ולאלקטרון בזוית הפוכה

לא.

לשקיפות אין שום קשר למרחק בין מולקולות או לעובי החומר.

פוטונים עוברים דרך חומר נכון?

עכשיו, כל חומר בנוי בצורה כזאת, שהסבירות שפוטון שעובר דרכו לא יפגע באלקטרון שואפת לאפס - וגם מגיעה אליו.

לכן אין משמעות לרווח בין אטומים או מולקולות - פוטונים לא "משתחלים" ביניהם.

מה עוד שההסבר הזה (וכל הפיזיקה שלומדים בתיכון וגם אח"כ) הוא מאוד פשטני - בתאכלס לא מתייחסים לאטום בודד, אלא לכמויות, ולא רק לאטומים, אלא למולקולות, ולקשרים בין מולקולות. ועוד יותר - האטומים (והמולקולות) לא יושבים להם בשקט, אלא נעים בתנודות לפי גלי דה-ברויי. ככה שאי אפשר להסביר שקיפות לפי פוטונים שמצליחים להידחף ברווחים שבין מולקולות.

שקיפות נובעת ממשהו שעוד תלמד בפיזיקה מודרנית (אם המורה שלך יבחר בזה) - רמות אנרגיה של אלקטרון (וספקטרום בליעה ופליטה).

פוטונים שעוברים בחומר, פוגעים באלקטרונים שלו. אם הם בתדר מאוד מסוים (בעלי כמות אנרגיה מסוימת), הם יוציאו את האלקטרון מרמת האנרגיה הבסיסית בה הוא נמצא, ויעבירו אותו לרמה אחרת. בפעולה הזאת נבלע בעצם אורך גל מסוים מתוך כלל אורכי הגל שמגיעים באור הנראה. כשהאלקטרון חוזר חזרה לרמה הבסיסית, הוא פולט חזרה את האנרגיה שלו בצורת פוטון - אבל מוסיף גם תדרים נוספים לתדר המקורי (לפי כלמיני כללי הסתברות), וכמו כן פולט את הפוטון לכיוון אחר ממנו הגיע. ככה שלמעשה, הפוטון הראשוני לא עבר את החומר, ולכן גם אלומת האור לא עברה - חומר אטום. (ד"א, הגלים בתדירות השונה שנפלטים, הם בעצם מה שאנחנו רואים כצבע של החומר)

יש חומרים שהאור הנראה לא נמצא בתווך התדרים המתאים כדי להוציא את האלקטרון שלהם מרמת האנרגיה הבסיסית שלו, ולכן הפוטונים פשוט ממשיכים לעבור - החומר שקוף.

אתה צודק, האור (בחלקו) תאכלס מועבר ע"י האלקטרונים (כמו שאמרת...) אבל למרחק בין האטומים יש משמעות על ההתאבכות של הגלים, נושא שגם לי אין כוח להסביר עליו עכשו 

אז מה?

אין לזה קשר לשקיפות.

שאתה מאיץ את החלקיקים את מתרחקים לא? הם צריכים לזוז קצת ואז יש מרחק וזה משנה מצב צבירה

לא...

אתה לא מאיץ חלקיקים בתוך חומר (נגיד אלקטרונים בברזל). אתה מאיץ חלקיקים בודדים (נו לא בדיוק בודדים, אבל לצורך הענין...) בתוך ריק.

ובכל מקרה - זה כ"כ לא קשור עכשיו לנושא....

בכלל - חבר'ה, תשארו בנושא - לא בא לי לנעול את הת'רד, הוא דווקא מתפתח יפה.

נ.ב:

(למרות שלי אישית יש קצת אי-הסכמה עם אינשטיין).

ועל מה אדוני המלומד מבסס את אי ההסכמה הזו?

[Wood-Elf]

אני לא רואה כדבר נכון את העובדה שלא ניתן לחצות את מהירות האור.

אני גם לא מבין את הצורה שלה אינשטיין מתכוון כאשר הוא אמר "שקע במרחב-זמן".

[TeaTime]

אתה לא רואה את זה כדבר נכון כי זה הדבר היחיד שאתה יודע על הרעיון

אם היית מכיר את הנוסחאות ואת הפיסיקה שמאחורי זה ואת הניסויים והדרך שהיגעו לתיאוריות האלה, היית מבין את הדברים, או לפחות היית בעמדה טובה יותר לאמר שאתה לא מסכים איתם

[Wood-Elf]

אתה לא רואה את זה כדבר נכון כי זה הדבר היחיד שאתה יודע על הרעיון

אם היית מכיר את הנוסחאות ואת הפיסיקה שמאחורי זה ואת הניסויים והדרך שהיגעו לתיאוריות האלה, היית מבין את הדברים, או לפחות היית בעמדה טובה יותר לאמר שאתה לא מסכים איתם

יכול להיות.

אבל באמת שאני לא מבין למה זה לא הגיוני לעבור את מהירות האור.

מהירות האור קשורה לזמן - נניח שזה נכון.

אם אני נע יותר מהר ממנה אני נע קדימה בזמן?

עכשיו, אני באמת מתפלא עליכם שאתם ככה לוקחים כנכון את כל מי שהמציא תאורייה מהפכנית וניסה להוכיח אותה.

התורה של ניטון נחשבה לבסיס הפיסיקה הבלתי מעורער במשך כמה מאות שנים.

ולפני זה - ההוגים של ימי הביינים היו בטוחים שהשמש מקפיה את כדור הארץ, עד שבא אחד בשם גלילאו והוכיח אחרת (וגם לא האמינו לו, ושרפו אותו על כפירה בדת).

ואם נלך ליוונים - אריסטו טען כי כל היקום מורכב מאש, מים, אוויר ואדמה - וכמעט כולם היו בטוחים שהוא צודק.

כאשר החומרים הכבדים (אדמה ומים) נמצאים למעלה ושופאים להתאחד עם מרכז היקום (כדוה"א), והחומרים הקלים (השאר), שואפים להתרחק מהמרכז.

[TeaTime]

אנחנו לא תופסים את זה כדבר בלתי מעורער, אם משהו יבוא עכשיו עם מחקר שבו הוא סותר משהו בתורת היחסות ויגבה את זה במידע מהמין אני לא אשלול אותו ישר רק כי אני לא מאמין לכל דבר שהוא לא תורת היחסות

אבל אם אחד, שלא מבין את תורת היחסות ולא מבין את המשמעות שלה ואיך הגיעו ואיך הוכיחו, בא ואומר שהוא לא "מקבל" את תרות היחסות רק כי זה לא נראה לו הגיוני, אני לא אקח את הדעה שלו ברצינות...

עד כאן סוף הויכוח למה הדעה שלך בדבר נכונותה של תורת היחסות חסרת משמעות

ולשאלה שלך- בסוף המאה ה19 נתקלו במדענים בבעיה- ניסיונות למדוד את מהירות האור הגיעו תמיד לאותה תוצאה, לא משנה באיזה מערכת יחסות מדדו, זה כמובן די סתר את המכניקה הניוטונית. מתמטיקאי בשם לורנץ חיפש פתרון לבעיה בצורת טרנספורמציה לינארית שתשמור על מהירות האור קבועה בכל מערכת יחוס, הוא הציג אותה אותה אבל ללא הסבר פיסיקאלי נוסף, בא באה הגאונות של איינשטין שראה את המשמעות האמיתית מאחורי הטרנספורמציה והציג אותה בתור תורת היחסות הפרטית המפורסמת שלו. זה ככה בהסבר כללי קצר, על איך הגיעו

בכל מקרה, קצת טריקים מתמ' ופיסקליים וקצת אינטואיציה וגאונות מצד איינשטין יצרו את אינווריאנטת (שמורה בעברית-גודל שלא משתנה לארוך כל מערכות היחוס) הזמן-מרחב והתנע-אנרגיה שקשרו באופן הדוק את הזמן, המרחב, האנרגיה והמסה. מהמשוואות האלה נוצרת המסקנה ש1. גוף בעל מסה לא יכול להגיע למהירות האור 2. גוף במהירות האור חייב להיות חסר מסה 3. גוף הנע מעל מהירות האור יקבל מסה שלילית/ קומפלקסית

מאז ועד היום מאות ניסויים הוכיחו כמעט כל אספקט של תורת היחסות הפרטית ואת רובה של תורת היחסות הכללית (לאחרונה שוגרו ארבעה לווינים אולטרה רגישים כדי למדוד את העיקום המדויק שיוצר כדור הארץ במרחב, וכנראה שגם היבט זה יוכח באופן סופי)

[Wood-Elf]

רגע, לאלקטרון יש מסה? אם לא - ניתן להניעו במהירות האור?

ד"א, אם כבר מדברים על תורת היחסות - אתה מוכן להסביר לי את אפקט התאומים?

[topgun]

כן, לאלקטרון יש מסה:

m_e- = 9.11*10^(-31) Kg

ולא, אנחנו לא מדברים על תורת היחסות.

אני מבקש לחזור לנושא הת'רד - ויכוחים אחרים בת'רד חדש.

אבל לפני שאתה פותח ת'רד חדש - אפקט התאומים הוסבר פה לא פעם ולא פעמיים - תשתמש ב-.