כמה שאלות על אנרגיה ועל תורת היחסות

[אוריאל גדעון]

כמה שאלות על אנרגיה ועל תורת היחסות

שלום לכולם, יש לי כמה שאלות:

1. אני יודע שהצלחנו להפוך חומר לאנרגיה (פצצת אטום ומימן) אבל האם הצלחנו לעשות גם את ההיפך? להפוך אנרגיה טהורה לחומר?

2. האם המפץ הגדול נחשב לדוגמא של הפיכת אנרגיה לחומר?

3. לא הבנתי איך מהניסוי המחשבתי הזה אלברט אינשטיין הסיק כי הזמן נעצר כשמתקרבים למהירות האור. הרי בסך הכל מתואר כאן אפקט ויזואלי, העין שלו רואה את מחוגי השעון נעצרים כי האור שמגיע מהם לא מספיק להגיע אליו... אבל שוב, זה רק משהו ויזואלי שרואים בעיניים, איך מזה הוא הסיק שבאמת הזמן נעצר?

אשמח לתשובותיכם,
תודה!

 

[קולומין]

תשובות

1. כמות האנרגיה הנדרשת היא עצומה. כדי ליצור כוס מים תזדקק לאנרגיה של בערך 200 פצצות גרעיניות. בליבות כוכבים זה קורה כאשר שני פוטונים (אנרגיה) הופכים לצמד של אלקטרון-פוזיטרון. אין לנו היום מאיץ חזק דיו כדי לשחזר את התהליך הזה.
2. בגדול כן.
3. אתה מפנה לסרטון באורך של יותר משעה... תאר את הניסוי או תן את הדקה המדויקת.

 

[אוריאל גדעון]

תודה על התשובות

1. עזוב כוס מים (היא "ענקית" ומורכבת ממיליארדי אטומים) בוא נדבר על אלקטרון אחד... כמה אנרגיה צריך כדי ליצור אלקטרון אחד בודד? האם אין ברשותנו אנרגיה מספיקה בשביל זה?

2. תודה, כלומר בתחילתו המפץ הגדול היה אנרגיה טהורה בלי חומר? וכמה זמן לאחר המפץ הגדול התחילו להיווצר חלקיקי החומר הראשונים? מה הם היו? פוטונים? אלקטרונים? משהו מסוג אחר?

3. לחיצה על הקישור הייתה אמורה לפתוח לך את הסרטון בדיוק בדקה שעליה שאלתי 6:30, האם הסרטון לא נפתח לך בנקודת הזמן הזו? מנקודה זו צפה בערך שתי דקות.

 

[קולומין]

תשובות

1. לא... תחשב בעצמך: E=MC^2. תציב מסת אלקטרון ומהירות האור... יש לנו אנרגיה כזו בפצצת מימן אבל לא במאיץ חלקיקים. אבל אנחנו לא רחוקים מזה.
2.בהתחלה קווארקים ואז אלקטרונים. אתה יכול לקרוא יותר כאן:
https://lbscience.org/2019/05/09/מיליארד-השנים-הראשונות/
3. קודם כל - אני לא ממליץ על ערוץ ההיסטוריה כמקור לידע מדעי (או ידע בכלל)... אני לא יודע עם הסיפור נכון, אבל ההסבר שם שגוי לחלוטין. איינשטיין ידע שמהירות האור אינה מצייתת לטרנספורמציית גליליאו (זה היה תוצר של ניסוי מורלי-מיקלסון). ההבנה של אינשטיין היתה שמהירות האור *קבועה* בכל מערכת יחוס שהיא והוא שאל את עצמו מה המשמעות של זה. הגדולה שלו היא שהוא לא דחה את המסקנות הנובעות מההנחה הזאת (כמו התארכות הזמן) כבלתי אפשריות אלא "זרם" ובדק האם אפשר למצוא הסבר קונסיסטנטי אם מניחים שמהירות האור קבועה בכל מערכת יחוס.
המושג של "צופה" הוא מושג בסיסי בפיסיקה. בעצם כל אירוע ביקום נראה אחרת מנקודת יחוס אחרת. מכונית שהוסעת במהירות של 100 קמ"ש תראה לנו כאילו היא עומדת במקום אם נסתכל עליה מרכבת שנוסעת ידה באותה מהירות ובאותו כיוון. גם כאן אתה יכול להגיד שאנחנו רק "רואים" שהיא עומדת במקום, אבל מבחינת הפיסיקה *שלנו* המכונית באמת לא זזה: אם נזרוק אבן במאונך לרכבת היא, מבחינתנו, תנוע במסלול ישר ותפגע במכונית בדיוק מולנו. אדם שעומד על גבעה יראה את האבן נעה במסלול אחר לגמרי (ממש לא בקו ישר). הגדולה של איינשטיין היתה ההבנה שהאור ינוע בקו ישר בלי קשר למערכת היחוס, כלומר בלי קשר לצופה, אבל את זה הוא עשה רק בתורת היחסות הכללית.
&nbsp
האמת היא שתורת היחסות הפרטית אינה כל כך מהפכנית. לורנץ, מינקובסקי ואחרים היו די קרובים וסביר שאם איינשטיין לא היה מגיע אליה - אחד האחרים היה מנסח אותה במוקדם או במאוחר. תורת היחסות הכללית, לעומת זאת, היא כבר ענין אחר לגמרי. כאן היה צריך גאונות אמיתית.
&nbsp