58 replies to this topic

[edoson]

זיו, אתה חייב להתחיל לדבר עברית כמו בן אדם.

*מה זה "פוטון", ולמה ואיך האנרגיה שנושא "פוטון" עולה בשדה גרביטציוני?

הקשר בין אנרגיה למסה נתון ע"י MV=h\lambda אם הכוונה שלך היא "כיצד יש תנע לפוטון אם אין לו מסה". אם לא זו כוונתך, הסבר פירוש הכוונה ב"עולה" וב-"שדה גרוויטציוני".

*מה זו "גרביטציה", "מסה", ובהנחה שיש "חלקיקים" נושאי שדה גרביטציה, למה אין מיסוך בגרביטציה?

המילים שלך לא מתחברות אצלי לכדי שום רעיון או תכלית. נסה להסביר את עצמך במילים פשוטות.

[זיו]

זיו, אתה חייב להתחיל לדבר עברית כמו בן אדם.

מצטער שלמדתי פיסיקה. אני מקווה שאתה זוכר למה אין לי שום כוונה ללמד אותך כמה דברים על פיסיקה.

[edoson]

עידו, אמנם לא עכבתי אחר השירשור, אבל אשמח לתקציר.
תוכל לסכם בכמה מישפטים את הדגמתה של הכותרת שנתת לשירשור?

איך לדעתך הפיסיקה משפיעה על חיינו?

בקיצור:
תורת הקווונטים היא התורה המדוייקת ביותר שיצר האדם. היא הבסיס לכל העולם החשמלי מסביבך. והיא סותרת את האינטואציה היומיומית והשכל הישר בכל מובן שלא תרצה. בין היתר היא מעלה ספק גדול לגבי עקרונות מטאפיסיים רציניים ביותר. אם אתה מכיר את הנחת האובייקטיביות (המציאות עצמאית) ואת הנחת הזהות (לכל הקיים זהות מוגדרת) אז תתפלא לדעת שתורת הקוונטים מרמזת על כך שהצופה משפיע על מציאות (ובך סותרת את האובייקטיביות) וכן שלחלקיקים אין זהות עצמית מוגדרת (וכך סותרת את חוק הזהות)
מעבר להשפעה הטריוויאלית של תורת הקוונטים בחיי היומיום (המחשב הוא דוגמא להשפעה כזו) אני מנסה להראות מה תורת הקוונטים תורמת לנו מטאפיסית - מה היא תורמת לנו להבנת המהות של המציאות בה אנחנו חיים.
התרומה הזו מתבטאת בשלילת עקרונות מטאפיסיים מסוימים.
תורת הקוונטים שוללת אובייקטיביות. תורת הקוונטים שוללת זהות. תורת הקוונטים שוללת סיבתיות. תורת הקוונטים שוללת לוקליות. (שוללת חזק מידי - החלף שוללת ב"מעמידה בספק")
לפיכך היא נותנת מסגרת מכוונת לפילוסופיה בהקשר של הבנת המציאות. תורת הקוונטים רומזת למשל שהתודעה והרצון שלך יכולים להשפיע על המציאות.
את כל אלה רציתי להביא להדגים ולהראות לצופים בפורום, ולתת להם נק' למחשבה בנוגע לדברים שהם מקבלים כנכונים או כמובנים מאליהם בעוד שאלו אינם דווקא כל כך מובנים מאליהם, ואולי אף מוטעים.
רציתי להראות שהמציאות חזקה מכל דמיון, ושבהחלט יתכן שהמציאות חזקה אפילו מן האינטיליגנציה האנושית (כלומר שיתכן שלעולם לא נוכל להבין הכל במציאות)
תורת הקוונטים היא תורה בעלת היסטוריה של כמעט 100 שנה ועדיין אף אחד לא מסוגל להסביר אותה. אף אחד.

זהו. אם תרצה להבין איך בדיוק אני מתכוון להראות את זה תצטרך לעקוב אחרי השרשור.

[liquid]

אין קשר ישיר.
המטרה שלך היא לשאול שאלה או להשמע חכם? כי את הדברים שאתה אומר לומדים בסמסטר ראשון של כל תואר במדעים, מה הפואנטה?

הפואנטה היא שאין כל קשר לאנרגיה אין סופית.

מה אתה רוצה?
אם אתה מרגיש שהנושא לא מעניין אותך, עשה טובה אל תציק. אם אתה מתעניין ולא מבין, שאל לעניין.

זה דווקא כן מעניין, ולכן הגבתי, אבל תגובות כאלו עושות את זה ללא מעניין. בסך הכל רציתי לדעת מאיזה כיוון אתה קשור לנושא הדיון וכמה אתה מצוי בפיסיקה מתקדמת.

[edoson]

הפואנטה היא שאין כל קשר לאנרגיה אין סופית.

יש קשר.
אם היית מתבונן בקישור שנתתי היית רואה את נוסחת ריילי - שמציגה קשר ריבועי הפוך בין האנרגיה הנפלטת לתדר הפליטה.
כלומר האנרגיה הנפלטת קטנה ביחס לריבוע התדר הנפלט.
אם תעשה אינטגרציה לנוסחא זו בתחום אפס אינסוף תתקבל התבדרות הנובעת מן אורכי הגל הקרובים לאפס - או תדרויות בתחום העל סגול. תבצע את האינטגרל ותראה בעצמך, זה חומר של חדוא 1.
כעת אם תאלץ מנות אנרגיה בדידות, כפי שעשה פלנק, תקבל שבתדרויות גבוהות, (אורכי גל קצרים) מנת האנרגיה הבסיסית גבוהה מאוד (E=hf מנה מינימלית), ולכן משיקולים תרמודינמיים, הקשורים למצב שווי משקל, אין בכלל פליטה בתדירויות גבוהות כי מנת האנרגיה המינימלית לתדרים אלו גדולה בהרבה מהאנרגיה הממוצעת בכל תדר במצב שיווי משקל תרמודינמי.
כלומר כל הבעייתיות באנרגיה העצומה שאמורה להפלט באורכי הגל הקצרים, נעלמת, ע"י הגבלת פליטת האנרגיה למנות בדידות בלבד.
האילוץ של פלנק, איננו שרירותי.
אינשטיין הראה מאוחר יותר שללא האילוץ של פלנק, מצב שווי משקל של גוף שחור היה חייב להיות טמפ' של האפס המוחלט. מכיון שאנחנו רואים שזה לא המצב בפועל, הרי שהאילוץ של פלנק הוא אילוץ המתקיים במציאות עצמה. כלומר האנרגיה היא כן גודל בדיד.
מה המשמעות של אנרגיה בגודל בדיד?

זה דווקא כן מעניין, ולכן הגבתי, אבל תגובות כאלו עושות את זה ללא מעניין. בסך הכל רציתי לדעת מאיזה כיוון אתה קשור לנושא הדיון וכמה אתה מצוי בפיסיקה מתקדמת.

לא יודע, למה נטפלת דווקא לקטע הזה?
כל מקרה אני לומד הנדסת חשמל שנה שלישית. במחלקה לפיסיקה עשית את שלושת הקורסים הבסיסיים, פיסיקה 1,2,3. מעבר לכך יש לי ידע לא אקדמי מתוך התעניינות.
השרשור הזה נועד להראות בעיות בפיסיקת הקוונטים, ברמת הניסויים ותוצאותיהם. את הניסויים האלו ניתן לתאר בצורה כזו כך שכל אחד יוכל להבינם השרשור איננו מיועד לתלמידי פיסיקה בלבד, אלא לכל מי שעיניו בראשו, בעל יכולת ניתוח אנליטית מינימלית וסקרנות אמיתית לגבי האמת.
אתה מוזמן לשאול עוד שאלות אם יש לך בנושאים פיזיקליים, אולם אני אשמח אם השרשור לא יגרר לתוך המתמטיקה של התאוריה אלא ישאר ברמה האבסטרקטית ככה שכולם יבינו.

[liquid]

אתה מוזמן לשאול עוד שאלות אם יש לך בנושאים פיזיקליים, אולם אני אשמח אם השרשור לא יגרר לתוך המתמטיקה של התאוריה אלא ישאר ברמה האבסטרקטית ככה שכולם יבינו.

היות ועושה רושם שאתה פשוט רוצהלהגיד משהו מסויים, וכל מה שגורר את השרשור הזה הצידה מרגיז אותך, למה שלא תגע פשוט למה שאתה רוצה להגיד וזהו?
אתה יודע, מרגע שפתחת שרשור הוא כבר לא בידיים שלך...

[edoson]

מה המשמעות של אנרגיה?

אנרגיה הוא מושג בסיסי ביותר בפיסיקה המתאר את היכולת לבצע עבודה. האנרגיה קשורה קשר הדוק עם המושג כח, המוכר לרובנו מחיי היום יום, בניסוח לא מתימטי, האנרגיה היא מכפלת הכח המושקע באורך הדרך לאורכה הופעל הכח.
לדוגמא:
כולנו מכירים את כח הכבידה - ניקח לצורך העניין אדם המרים משקולת מהרצפה לשולחן בגובה מטר. האדם ביצע עבודה באמצעות האנרגיה האגורה בשריריו. האנרגיה שווה בגודלה לכח שהאדם הפעיל (כח שצריך להפעיל כנגד כח הכבידה) כפול הגובה עליו הורמה המשקולת (מטר אחד באוויר).
זהו הסבר מתימטי באופיו.
האנרגיה עצמה, במהותה, היא תכונה של הקיים המתאפיינת בכך שהיא תמיד נשמרת קבועה. הווצרות של אנרגיה יש מאין היא דבר שמעולם לא נצפה בטבע והיא מהווה עקרון מטאפיסי חשוב - האנרגיה תמיד נשמרת.
עד היום היה נהוג לחשוב על אנרגיה כגודל רציף. מתברר שהוא גודל בדיד. הבעייתיות נובעת מכך שהאנרגיה מוגדרת מתמטית ע"י גדלים רציפים - דהיינו, כאלו שיכולים לקבל כל ערך. כיצד אפשר להגדיר גודל בדיד באמצעות גדלים רציפים?
זהו פרדוקס, כזה שאין לו עדיין הסבר ראוי.

היות ועושה רושם שאתה פשוט רוצהלהגיד משהו מסויים, וכל מה שגורר את השרשור הזה הצידה מרגיז אותך, למה שלא תגע פשוט למה שאתה רוצה להגיד וזהו?
אתה יודע, מרגע שפתחת שרשור הוא כבר לא בידיים שלך...

לא ממש. אני מוכן לענות על שאלות בכיף, אבל יש סגנון לשאול. אם פרשתי לא נכון אז מצטער, אבל השאלה ששאלת הייתה שאלה מתריסה, שהעידה שלא קראת את כל מה שכתבתי ולא ניסית להבין.
לדוגמא ההתכנסות במעבר מרציף לבדיד.
קל להראות שישנן פונקציות שמתכנסות אם הפרמטר שלהן הוא בדיד ומתבדרות עם הוא רציף. כל פונקציה עם סינגולאריות מסדר שני תהיה טובה להדגמה של מקרה כזה. אבל כמו שאמרתי, המטרה היא לתת סיקור רעיוני והיסטורי של תורת הקוונטים ושל הפרדוקסים המושגיים והמטאפיסיים שהיא חוללה.
לכתוב בכל פעם סיכום כל כך ארוך זה לא עניין של מה בכך. אולי בגלל זה שאלות קטנוניות מעצבנות אותי.
אז הנה הסכם:
אני לא אתעצבן, ואתה תשאל מה שאתה רוצה.

[זיו]

פוטון (עד כמה שאני מבין) זה חלקיק שהערך העצמי של אופרטור ריבוע המסה שלו הוא אפס.
את החלק השני לא בדיוק הבנתי. אם אתה מתכוון למה פוטון מושפע מגרביטציה, ההסבר הוא ביחסות כללית. גרביטציה מעוותת את המרחב-זמן והפוטון מושפע בדיוק כמו כל עצם אחר שנע במרחב-זמן.

אף אחד לא בדיוק יודע מהי גרביטציה. אנחנו יודעים על ההשפעות שלה (העיקום של המרחב-זמן), אבל מהי בדיוק, לא יודע.
מסה זה השורש החיובי של ערך עצמי של אופרטור קזימיר ביקום עם שלוש קוארדינטות מרחביות וקוארדינטת זמן אחת. מה המשמעות שלה? גם כאן אין לי מושג. אני יודע כיצד היא משפיעה, אבל אני לא יודע להסביר מה זה.
למה אין מיסוך בגרביטציה? אולי יש. אולי אנחנו פשוט לא יודעים איך למדוד אותו. ואולי פשוט אין, כי הגרביטציה מתנהגת בצורה שונה.

אני יודע שהתשובות שלי הן לא הכי ברורות וזה פשוט משקף שלא ממש מבינים את הנושאים האלו (או אולי אני לא ממש מבין אותם).

להגיד שלפוטון אין מסה זה משפט חסר משמעות. אנחנו לא יודעים מה זה מסה, ואנחנו לא יודעים מה זה פוטון.
האנרגיה של פוטון/הפרעה א"מ, עולה בשדה גרביטציה.
המסה לא מבצעת מיסוך על נושאי הכוח הגרביטציוני. אם אתה לא מאמין לי, אתה מוזמן לשאול כל טייס האם הוא מרגיש את כוח המשיכה של כדו"א.
לא מזמן פגשתי את דוידסון באונ' ירושלים, ושאלתי אותו את השאלה הזו. אז לא רק שגם לו אין מושג, הוא גם לא חשב על זה קודם!

האנרגיה היא מכפלת הכח המושקע באורך הדרך לאורכה הופעל הכח.

נניח לרגע שמה שרשמת זה עוזר במשהו להבנת המושג אנרגיה.
ממה נגרם הכח?
על גרביטציה ליאור וויתר, אבל אולי אתה יודע ממה היא נגרמת?
או אולי אתה יודע למה ואיך אלקטרון נמשך לפרוטון אך דוחה אלקטרון?
ומה רצית להגיד בכותרת השירשור?

[yotama9]

יש לי כמה הערות להכניס, אני אנסה לנסח אותם בלי להכנס לתרמודינאמיקה או מכניקת קוונטים אז סליחה על ניסוחים עילגים.

1. האפס המוחלט היא הנקודה בה התנועה של החלקיקים היא המועטה ביותר האפשרית. לכאורה מדובר כאן כל מצב בו אין תנועה כלל אבל המתמיקה של אוסילטור הרמוני שניתן להכיל אותה אותה גם על דברים כמו מולקולות או אטומים מראה שגם באפס המוחלט ישנה תנועה של החלקיקים המרכיבים את המולקולה או האטום. כמובן שכשמדובר על חלקיק יסוד זה לא המצב אבל היופי הוא שבגלל שההגדרה באה מתוך התרמודינאמיקה והאנטרופיה, ובגלל שהמערכת מוגדרת כך שאנחנו יודעים את האנרגיה של שני החלקיקים המצב מספיק קרוב לאפס המוחלט כדי שנוכל להשתמש בהנחות שלו

2. 3 חלקיקים שאוהבים תמיד לעבוד איתם במכניקת קוונטים הם פוטון פרוטון ואלקטרון. אני חושב שלפני שנכנס לדיונים הפילוסופיים של "מה זה חלקיק" נתן הגדרה קצרה ללא פיסיקאים שביננו. איך שאני רואה את זה (ואני מזהיר, אני סטודנט לכימיה אז אני רגיל לפשט את המושגים לנוחות העבודה).
פוטון זה החלקיק היסודי של אור. האור שאתה רואה מורכב מהמון פוטונים שלכל אחד מאפיינים שונים. ע"פ תורת הקוונטים אפשר לראות שלדברים יש אופי חלקיקי וגלי כאחד. כלומר, לפוטון יש מסה (שבמקרה היא 0) ותדר. תחשוב כמה זה מטריד, לחלקיק כל שהוא שעומד במקום ולא עושה כלום יש תדר. אגב תורת הקוונטים אומרת שגם לשולחן שלך, לכסא שלך ואפילו לך יש אופי גלי ותדר אלא שבגלל המסה העצומה שלך (ואני לא רומז כלום) האופי הגלי זניח. אני מציע לא להכנס לזה לעומק כי לפי דעתי השרשור יגיע לזה בצורה מסודרת
אלקטרון זה החלקיק היסודי של מטען שלילי. אי אפשר לקבל מטען שלילי קטן מזה של אלקטרון והמטענים השליליים האפשריים יהיו כפולות של מטען האלקטרון. לאלקטרון כבר יש מסה אבל היא קטנה מספיק כדי שגם לאופי הגלי של האלקטרון יהיה ביטוי
פרוטון החלקיק החיובי היסודי. מקיים את אותם מאפייני מטען כמו אלקטרון. החלקיק כבד פי 2000 מאלקטרון ומהפיסיקה שאני מכיר פרוטון זה המקרה הראשון בו מזניחים את האופי הגלי של החלקיק (למרות שכימאים מכילים את מכניקת הקוונטים גם על אטומים ומולקולות, יש אפילו פיתוח של כל תורת הגזים מחדש תוך כדי שימוש במכניקת הקוונטים אבל זה לא קשור)

3.להגדיר אנרגיה זה קצת בעייתי למרות שמכניקה סטטיסטית מנסה לעשות את זה. חלק גדול מהבעיה בהגדרת אנרגיה היא השימוש שלה, בניגוד לכל גודל פיסיקלי שאני מכיר אנרגיה היא מדד פיקטיבי שפיסקאים המציאו כדי למדוד את הקשר בין מהירות של גוף לכמה גבוה הוא יכול להגיע או לכמה חום הוא ייצר וכו'. זה פשוט מדד אחיד שאחר כך התבררה האסולוטיות שלו (למעשה לו בדיוק שלו אלא של האנרגיה החופשית שזה גודל טיפה שונה מאנרגיה אבל תנהג בצורה דומה).

אני מקווה שלא זיינתי בשכל יותר מדי ואני אמשיך לעקוב אחרי השרשרור

[edoson]

נניח לרגע שמה שרשמת זה עוזר במשהו להבנת המושג אנרגיה.
ממה נגרם הכח?
על גרביטציה ליאור וויתר, אבל אולי אתה יודע ממה היא נגרמת?
או אולי אתה יודע למה ואיך אלקטרון נמשך לפרוטון אך דוחה אלקטרון?

אין לי מושג. אני לא יודע אם מישהו יכול לענות על השאלה הזו. אני לא בטוח אם האינטיליגנציה האנושית תשכיל אי פעם להבין את הגורמים האלו. אני מקווה שכן, ואני מקווה שתורת המיתרים תיתן תשובות גם לשאלות ששאלת.
אני יכול לפתוח דיון חדש לגמרי על תורת המיתרים ועל התכונות הסנצנציוניות שלה, אולם לא זה הזמן.

ומה רצית להגיד בכותרת השירשור?

]עניתי על זה פעמיים כבר! סתכל על ההתגובה שנתתי למביט. מוסבר שם כיצד אני אנסה להעמיד בספק את תכונות המציאות באמצעות תורת הקוונטים.
עכשיו תגיד את האמת: קראת את התגובה הזו לפני או לא? אני לא מבין איך יכולת לשאול שאלה כזו אם קראת את התגובה שלי למביט. (אם יש לך הסבר או שלא הבנתי את השאלה, בבקשה שאל בפרטי, כדי לא להרוס את השרשור)

YOTAM, א. תודה על ההסברים הפשוטים עבור אלו שפחות בקיאים - השרשור הזה מופנה בעיקר אליהם ולפעמים אין כח להסביר מושגים בסיסיים שכאלו. אז תודה.
לגבי הדואליות של החלקיקים שציינת, אכן כמו שניחשת, זה התוכנית, ועדיף שתשאיר לי לפרט מהי הבעייתיות, וכיצד הגיעו היסטורית. כמו כן, אני אציין שוב, השיא של השרשור יהיה ניסוי שני הסדקים ועוד שתי ווריאציות המדגישות את התדהמה שיצרה תורה זו בקרב המדענים אז (אינשטיין בינהם) ועד היום.