היש דבר כזה "מהיר מהאור"?

  • פותח הנושא goldy
  • פורסם בתאריך

uzi2

Active member
ואני רוצה להתעכב קצת על עניין האינטואיטיביות

אני חושב שזו טעות לחפש הסבר אינטואיטיבי יותר לדברים.

בין הדברים הנפלאים שריצ'ארד פיינמן אמר בסרטון ש- bigbadwolf הפנה אליו, שווה לשים דגש על הדוגמה של הכוח שמונע מהיד שלנו להכנס לתוך משענת הכיסא.
אנשים ישאלו מדוע מגנטים דוחים אחד את השני וכאשר הופכים אחד מהם הם מושכים אחד את השני, אבל לא ישאלו מדוע כאשר אנחנו שמים את היד על המשענת היד לא נופלת אלא נשארת מונחת. מבחינת מנגנון כוחות, ההסבר למקרה השני לא יותר פשוט ולא יותר טריויאלי מההסבר למגנטים, והעומק של הדיון אינו פחות. בכל זאת אנשים מרגישים צורך לשאול לגבי המגנטים, אך לא לגבי היד.
הסיבה קשורה שוב לשאלה, מה בדיוק אנחנו מחפשים כאשר אנחנו שואלים "למה". העובדה שהיד לא נופלת נתפסת אצלנו כדבר כל כך טבעי, ומובן מאליו, שאין לנו צורך בהסברים, ונדמה לנו כי הוא ברור. הכוחות המגנטיים, פחות אינטואיטיביים לנו, ולכן אנחנו שואלים "למה". אבל האינטואיציה שלנו מבוססת על הנסיון שלנו - על עולם החוויות היומיומי שלנו שמורכב מחוויות מאקרוסקופיות. כאן הדברים נתפסים כטבעיים, ולא תמיד דורשים הסבר. כאשר אנו נתקלים במשהו שלא תואם את מה שהתרגלנו לראות בו טבעי, נראה לנו מוזר ודורש הסבר. אחת הבעיות הגדולות שיש לסטודנטים כשהם רק מתחילים ללמוד תורת הקוונטים, היא שהם מנסים להסביר אותה לעצמם בעזרת הכלים האינטואיטיביים שמבוססים על חוויות מקרוסקופיות. אבל אין סיבה מיוחדת מדוע חוקי הפיסיקה ברמה המיקרוסקופית יהיו תואמים את האינטואיציה הזאת. אין גם סיבה מדוע הסימטריה של היחסות הפרטית תתאים לעולם החוויות האינטואיטיבי שלנו. אין לנו חוויות של האטת זמן, ואין סיבה שננסה לחפש הסברים שתואמים את עולם החוויות שלנו. הסטודנט חייב, להפסיק לנסות לתת הסברים שתואמים את האינטואיציה המאקרוסקופית היומיומית שלו, וחייב לבנות מחדש את האינטואיציה שלו בהתאם למה שהמשוואות מספרות לו, בהתאם למה שתוצאות הניסויים מספרות. זה לא לחפש הסברים שיתאימו לאינטואיציה, זה לבנות את האינטואיציה מחדש.
 

ranisharoni

New member
מסכים אבל

לא הצעתי הסבר אינטואיטיבי לחלוטין כי עם תכונה של החומר שמסבירה תכונה של מדידת זמן שהיא שאלה בסיסית שעולה ממסקנות תורת היחסות הפרטית. אני מבין שיתכן כי ההסבר הוא למעשה סיבה ולא תוצאה ושיתכן שלא ניתן לגזור ממנו את אקסיומת אי-יחסיות מהירות האור. משום מה ההסבר הזה נראה לי יותר "פיזיקלי" אם כי כנראה שהוא חלקי.
 

deddy

New member
מהירות האור בריק היא 299,792,458 מטר בשניה

כדי להגיע אליה עם גוף בעל מסה צריך להשקיע פחות או יותר אנרגיה אינסופית.
אל תצפה למסעות במהירויות האלו בזמן הקרוב...
 
רק לבינתיים, עד שיגיעו המומחים

ע"פ תורת היחסות הפרטית, שום דבר בעל מסה, שמהירותו נמוכה ממהירות האור, לא יוכל לעולם להאיץ עד למהירות האור (וכמובן שלא מעבר לה). על מנת להאיץ למהירות האור, תזדקק לאנרגיה אינסופית וזמן אינסופי.

יחד עם זאת, אין מגבלה על אלמנטים מסיביים שמהירותם היא תמיד מעל למהירות האור. אלמנטים כאלו, לעולם לא יוכלו להאיט אל מתחת למהירות האור. לא ידועים לנו על חלקיקים כאלו, אך תיאורטית הם אפשריים (חפש "טכיונים" להרחבה). לפני מספר חודשים היתה סערה-זוטא כשפורסם שיתכן וניוטרינו עבר את מהירות האור, אך התברר לאחר מכן שמדובר בכשל טכני.

כמה הבהרות ותוספות קלות:

- "מהירות האור", גם אם לא אומרים - הכוונה למהירות האור בוואקום. בתנאים אחרים, האור יכול להיות איטי למדי, ואפשר בקלות לעבור את מהירותו.

- חלקיקים ללא מסה ינועו תמיד בדיוק במהירות האור. ולכן אינפורמציה לא תוכל לעבור את מהירות האור.
למעשה, שתיאוריה המקובלת אומרת שידועים שני סוגי חלקיקים: חסרי מסה שנעים במהירות האור, ובעלי מסה שנעים לאט ממנו. בוזון ההיגס שעלה לתודעה הציבורית לאחרונה מסביר את ההבדל בין שני סוגי החלקיקים.
 

goldy

New member
מה הדין לגבי פוטונים?

הרי הם האור עצמו: הם בעלי מסה או חסרי מסה?
 

aetzbar

New member
כנראה שהחושך מהיר מהאור

הרי באותו רגע ממש שמכבים את האור, משתרר חושך

א.עצבר
 

deddy

New member
איזה ניסוי נהדר

אחרי שזרקנו לפח את המתמטיקה הגיע הזמן לזרוק את הפיזיקה, איזה מזל שעצבר הגיע על מנת ללמד את כל העולם על הידע הטבעי שלו!
 

aetzbar

New member
ניסוח שאלתך,מאפשר להגיד כי החושך מהיר מהאור

תאר ניסוי למדידת מהירות האור, וצרף לו שאלה, כך ייטב

א.עצבר
 
חשבתי לתאר לך ניסוי

המאפשר מדידה של מהירות האור. הרעיון הבסיסי הוא שימוש בקרן לייזר אותה יורים ליכוון גלגל המסתובב במהירות, כאשר הוא מסונכרן עם גלגל אחר מקביל לו, ובכל אחד מהם יש חור זעיר. עכשיו מרחיקים את שני הגלגלים האחד מהשני, מסובבים קצת אחד מהם כך שהחור בו לא יהיה בדיוק מול החור בשני, ומסחררים.כאשר קרן הלייזר תעבור דרך שני החורים ניתן להשתמש במהירות הזויתית של הגלגלים כדי לחשב את מהירות האור.
למרבה הצער זה לא יעבוד מפני שבשביל החישוב צריך לדעת את ערכו של פאי.
 

ranisharoni

New member
יופי של ניסוי!

אם מניחים שמהירות האור קבועה וידועה אז אפשר לחילופין לקבוע את ערכו של... פאי. כלומר את עקמומיות המרחב (או לחילופין תאוצת המודד).

זוכר מה היתה הטכניקה בניסוי המפורסם של מייקלסון-מורלי שגילה שמהירות האור קבועה בכל מערכת יחוס (ללא קשר למהירות המודד)? גם שם צריך פאי?
 

deathcaster

New member
יופי של ניסוי, רק למעט הלייזר, זה לא מקורי

מדובר בניסוי של פיזו, הניסוי הראשון שנעשה לבדיקת מהירות האור שהגיע לדיוק ברמת שגיאה של פחות מ-1% ואם אינני טועה הוא בוצע עוד במאה ה-18
 

uzi2

Active member
אין עניין של "בכיוון"

כל עוד לא נגלה שחוקי הפיסיקה שונים מכפי שאנו מכירים אותם כיום - לא ניתן להעביר מידע במהירות גבוהה ממהירות האור.
זו ההגדרה המדוייקת של המגבלה. יש הרבה דברים שעוברים במהירות גבוהה ממהירות האור, אך לא מדובר במהירויות לוקליות.
למשל במערכת צירים שצמודה אלינו בכדה"א, מהירות שבה כוכב מרוחק (למשל סיגנוס x) נע יחסית אלינו גבוהה ממהירות האור בריק. אבל זה לא שבאמת משהו נע מהר ממהירות האור בריק.

הסיטואציה היחידה שידועה שבה על פי התאוריה ניתן לעבור את מהירות האור בריק, היא בין שני לוחות מוליכים שנמצאים מאוד קרוב אחד לשני בריק. המדובר הוא באפקט שנקרא אפקט קאזימיר, שבו בין הלוחות נוצר ריק שהוא "יותר ריק" מהריק הרגיל, ולכן גם מהירות האור שם יכולה להיות גבוהה ממהירות האור בריק הרגיל. תאורטית דווקא אפשרית שם מהירות גבוהה ממהירות האור בריק, אבל עדיין בתחום קונוס האור, פשוט עם ערך אחר של c. מעשית האפקט אמור להיות חלש מאוד, ולא נמדדה בפועל מהירות גבוהה ממהירות האור בריק.

יש הרבה יצורים מתמטיים ש-"נעים"מהר ממהירות האור בריק: קריסה של פונקציית גל של חלקיק, מהירויות פאזה גבוהות ממהירות האור בריק ועוד ועוד. כל זה לא מאפשר העברת מידע במהירות גבוהה ממהירות האור בריק.
 

Gidi Shemer

New member
תודה על ההסבר

ובגדול, כל פעם שאתה מסביר משהו בפיזיקה, לפחות נדמה לי שאני מבין. זה הישג לא קטן בפני עצמו.
צודה.
 

uzi2

Active member
כרגע האפשרות

שפונקציית הגל קורסת בו זמנית בכל היקום, לא נסתרה. חשוב להדגיש כי ייתכן שכל עניין הקריסה הוא ארטיפקט, (למשל ה- many world interpretation), אך כך או כך אפשר לדבר על זה באופן אפקטיבי. בניסוי של איינשטיין פודולסקי רוזן, (שנקרא לפעמים פרדוקס איינשטיין פודולסקי רוזן), אתה מכין 2 אלקטרונים במצב שבו סכום הספינים שלהם הוא אפס, ושולח אותם למעבדות מרוחקות באופן שלא ישנה את הספינים שלהם. אם תמדוד את הספין של אלקטרון אחד בכיוון מסויים, לכאורה פונקציית הגל של שני האלקטרונים קרסה למצב של אלקטרון שבו הספין באותו כיוון ידוע. למשל אם מדדת את הספין של האלקטרון בכיוון z ומצאת שהוא שווה למחצית קבוע פלאנק המצומצם, אז אתה יודע באותו שבריר שניה שהספין של האלקטרון המרוחק באותו הכיוון הוא מינוס הערך הזה. הקריסה של האלקטרון המרוחק למצב עצמי של הספין בכיוון z היא מיידית. אבל היא לא מתארת העברת אינפורמציה ממעבדה אחת לשניה. הקריסה מתבצעת ככלל במהירות גבוהה ממהירות האור בריק, וניתן למדוד, אבל היא קיימת גם בפיסיקה קלסית.

לכאורה זו קריסה רק של מצב הידיעה שלנו, אבל אז בא מה שקרוי אי-שוויון בל (שהוכח נסיונית) ומסבך את הדברים.
 
למעלה