שלום,הגעתי לשגע אתכם שוב.

[אביעד הבוקר]

שלום,הגעתי לשגע אתכם שוב.

אני יודע שאני קצת מעצבן,אבל תחפשו את האשמה בספרי המדע הפופולרי שלא מספקים תשובות ליותר מדיי שאלות שהם מעלים וזה מוציא אותי מדעתי.אגב אחמס,אתה עוד חייב לי תשובה אני לא ישן בלילה. טוב אז ככה. תורת היחסות ותורת הקוונטים,שתי תורות.סבבה? אם יש ניסוי כל שהו השולל את אחת התורות,היא בכלל לא אמורה להיות מוזכרת.אם אין ניסויי כזה,אזי שתיהן תורות תקפות ונכונות. ברור לי שיאמרו שאחת תופסת על עצמים גדולים ואחת ממש על חלקיקים.או קיי נכון. צריך למצוא את הגבול של העצמים או החלקיקים שמעליהם עובדת תורת היחסות,ובגדלים קטנים יותר עובדת תורת הקוונטים,להכניס תיקון שמהגדלים האלה והלאה פועלים רק חוקים מסויימים,והנה יש לנו תורה. לסיכום,אם מגדירים גבול שמעליו ומתחתיו פועלות שתי תורות מסויימות,האם זה לא אומר שזו תורה אחת ומאוחדת בעצם?!האם יש עוד תהליכים פיסקליים שאי אפשר להסביר בעזרת אף אחד מהתורות.? עוד שאלה,בזרם חשמלי עוברים אלקטרונים.מסביב לאטום סובבים גם אלקטרונים,האם זה אומר שבזרם חשמלי בעצם עוברים אטומים? עוד משהו בעניין התאוריה המאוחדת,לפי דה ברויי,אפשר למדוד אורך גל של חלקיקים(לדוגמא אלקטרונים) על ידי חילוק קבוע פלנק הזעיר בתנע.בגופים גדולים התנע לא קטן מספיק ולכן הגליות אינה מורגשת,אבל עדיין,הגליות קיימת,אז מה אם איננה מורגשת,האם זה לא אומר שישנה תאוריה?

 

[prefect]

לאט לאט

1) לא, כי זה פשוט לא יפה. אם קיים תיאור כללי לעולם, למה הוא שונה לגדלים שונים? ומה קורה במקרים בהם שתי הסטיות ממכניקה קלאסית רלוונטיות בו זמנית (עבור גופים קטנים וכבדים?). התהליכים שבהם שתי התורות רלוונטיות (ומסיבות טכניות מפריעות אחת לשניה) התרחשו, לדוגמה, בחלקיקי השניה הראשונים אחרי המפץ הגדול (ולכן אין לנו שום הבנה של מה שקרה לפני רגע מסוים). אגב, כדי לדייק, אנחנו מדברים על קוונטים ויחיסות כללית. אין שום בעיה (ואף מומלץ) לערבב קוונטים ויחסות פרטית. 2) לא, מה קשור? זה בערך כמו להגיד "באוטו יש גלגלי שיניים, גם בשעון מכני יש גלגלי שיניים, לכן אוטו עשוי משעונים מכניים" 3) הגליות בגופים גדולים לא מורגשת מסיבה הרבה יותר מורכבת - גופים גדולים נוטים להיות מצומדים לעולם החיצוני הרבה יותר חזק מגופים קטנים. אם השאלה היא איפה הסתירה - הסתירה היא בכך שבקוונטים וביחסות כללית משתמשים במושגים שונים, וכאשר עוברים למושגים של קוונטים ומנסים למצוא חלקיק שמתאים לפוטון עבור שדה כבידה, החישובים נותנים תושבות שאין להן משמעות.

 

[the YOOK]

אבל...

א. יחסות פרטית גוררת יחסות כללית (הרי עיקרון השקילות שקול לכך שמסה של גוף היא סכום המסות של הגופים המרכיבים אותו, כפי שהראנו במכניקה, ומצד שני הנחה זו כבר כלולה ביחסות פרטית כיוון שכך הגענו למסקנה שהמסה חייבת להשתנות עם המהירות...), או שאני מפספס כאן משהו? ב. לפי מה שהבנתי אפשר בעזרת EPR לתכנן ניסוי שיגרום לפרדוקס ביחסות הפרטית (וזה עוד בלי שיקולי כבידה), מכאן כי הקוונטים סותרת את היחסות הפרטית, או ששוב אני מפספס כאן משהו (וזה לא שייך שלא עוברת אנרגיה. בכל זאת יש כאן או הפרה של עיקרון אי הוודאות או של היחסות הפרטית). ג. היחסות הפרטית (וגם הכללית) נובעת בעצם משתי הנחות יסוד- שקילות מערכות אינרציאליות ואיזוטרופיות המרחב (וגם העובדה שמהירות האור היא סופית, שיכולה להיקבע במעבדה, אך לדעתי מתקבלת כתוצאה מתוך עיקרון כללי יותר מאלה שהצגתי לעיל). הנחות אלו לא יכולות להיות "נכונות עבור גודל מסויים", כיוון שכל גודל ניתן להפוך לכל גודל במערכת אחרת.

 

[prefect]

לא ולא

א) יחסות פרטית לא מדברת על כבידה (ולא על מערכות ייחוס מואצות). יחסות פרטית היא כמובן חלק מכללית, אבל יש קפיצת מדרגה מאוד משמעותית ביניהם. ב) פרדוקס EPR לא מייצר סתירה לתורת היחסות, כי אין בו מעבר אינפורמציה מיידי. יש בו משהו "מצחיק" שנוגע לחוסר לוקליות של חוקי הפיסיקה, אבל התכונה הזאת של תורת הקוונטים לא מפריעה לא ליחסות פרטית ולא לכללית. ג) לא הבנתי מה אתה רוצה להגיד. יחסות פרטית היא תיאור מלא של מכניקה בכל סקלה, כל עוד 1) אין כבידה ולא עוברים למערכות מואצות ו-2) חלקיק נקודתי מתואר ע''י מיקום ומהירות. במקרה ש-1 לא נכון, עוברים להשתמש ביחסות כללית, ובמקרה ש-2 לא נכון, עוברים להשתמש בתורת הקוונטים. *שלושת* התורות הן בכל מקרה קירוב, שיכול להיות יותר או פחות טוב, בהתאם לבעיה הספציפית

 

[the YOOK]

אומנם יחסות פרטית לא עוסקת בכבידה,

אבל לפיתוח היחסות הכללית צריך שתי הנחות: היחסות הפרטית ועיקרון השקילות. כפי שאמרתי כבר, עיקרון השקילות כבר כלול בהגדרת המסה ביחסות הפרטית...

 

[prefect]

אבל זאת בדיוק הפואנטה

אין שום הבדל בין מסה ביחסות פרטית למסה במכניקה ניוטונית: היא פשוט משהו שמגדיר את הקשר בין מהירות של גוף נקודתי לבין התנע שלו (רק שבנוסף מתגלים קשרים נוספים של המקדם הזה לדברים אחרים). ביחסות כללית זה סיפור אחר לגמרי. העניין עם עקרון השקילות אולי נשמע הגיוני מבחינה פילוסופית, אבל מבחינת תיאור העולם זה משהו שדורש טכניקות וגישות שונות לחלוטין. אינשטיין לא סתם התחפשן במשך עשר שנים. וכן, אין לי מושג מה כל זה בעצם קשור לנושא המקורי

 

[the YOOK]

זה קשטר לנושא המקורי

כיוון שהראיתי כיצד יחסות כללית נובעת באופן טבעי (עם הרבה מתמטיקה לא פשוטה, ובזה אינשטיין הסתבך 10 שנים...) מהיחסות הפרטית. מכאן שאם מכניקת הקוונטים סותרת את היחסות הכללית, זה שקול לכך שנגיד שהיא סותרת את הנחות היחסות הפרטית (וזאת בהנחה שמסה בתורת הקוונטים היא אכן אותה מסה בתורת היחסות הפרטית. הנחה נכונה לפי החישובים שאני ראיתי לגבי אנרגיות של חלקיקים בתורת הקוונטים וכו'). כאן אפשר לראות חוסר קונסיסטנטיות גם בתיאוריה עצמה- בבת אחת היא מתפארת בכך שהצליחה לנבא דרגת חופש המתאימה ל"ספין" שאותו חיפשו בעזרת תורת היחסות, ומצד שני היא סותרת את תורת היחסות בצורה קשה. איך מסבירים דבר כזה?

 

[אמִיר]

עם הרבה פיזיקה לא פשוטה

עד כמה שלמדתי (חצי קורס של יחסות כללית, עד שהבנתי שזה קשה מדי), אין שום דבר "טבעי" במעבר מיחסות פרטית לכללית. מה שעושים זה לחפש איזשהיא תיאוריה פיזיקלית, שתהיה פשוטה מצד אחד, ומצד שני תתאים לכמה עובדות ידועות- שתתאים ליחסות פרטית במערכות לא אינרציאליות, שנקבל את חוקי ניוטון ממנה בסופו של דבר, ושהיא היא תהיה קווריאנטית. אבל (!) היא לא נובעת מתוך העובדות האלה כמו שאתה מציג. היה אולי אפשר למצוא משוואות יותר מסובכות ממשוואות איינשטיין, שגם יתאימו לאילוצים שנובעים ממה שאנחנו יודעים. ולמה צריך להסביר "דבר כזה"? תורת הקוונטים נכונה למקרה שאפקטים יחסותיים הם זניחים, וזה בדרך כלל קורה. גם אם יש חוסר קונסיסטנטיות במצבים קיצוניים, למה זה צריך לשנות? חוץ מזה, צריך להניח עוד כמה הנחות כדי להגיע ליחסות כללית (הנחות הגיוניות, אבל עדיין)

 

[the YOOK]

כנ"ל לגבי הקושי...

התחלתי ללמוד ומהר מאוד ראיתי שאני פשוט לא תופס את כל הסימונים הטנזוריים המעצבנים האלה... בכל מקרה- אני ראיתי שיש שתי הנחות מהם ניתן לפתח את יחסות הכללית (עד כדי עיקרון ההתאמה, אבל זה אינו משנה כיוון שהסתירה היא בסיסית יותר)- היחסות הפרטית ועיקרון השקילות. שניהם, כפי שציינתי, כבר נמצאים "בילט אין" בתוך היחסות הפרטית. באיזה עוד הנחות אתה נתקלת? ולמה זה משנה- אם אנחנו לא יכולים לסמוך על תיאוריה משום שהיא אינה קונסיסטנטית, זה מאוד משנה. הפיזיקה צריכה להיות קונסיסטנטית (את אותו טיעון היית יכול לשאול לגבי התיאוריה של אריסטו- מה זה משנה שהיא לא קונסיסטנטית במקרים מסויימים אם היא מצליחה ברובם להסביר את התופעות)- זו פשוט גישה לא נכונה לדעתי (היא נכונה אולי עבור מהנדסים, לא עבור פיזיקאים). תיאוריה שמניבה תוצאות לא הגיוניות במקרה אחד, לא ניתן לסמוך עליה בשום מקרה (ומחוסר קונסיסטנטיות ניתן כידוע להוכיח כל דבר שנרצה, לכן נוכל לקבל בעזרת ניתוח שונה מהנחות התיאוריה תוצאות שונות לכל מקרה שהוא. הפיזיקאים פשוט בוחרים להתעלם מזה). תוכל להגיד שהניבויים שאפשר לסמוך עליהם הם אלה שנצפו בניסוי, אבל זה מטופש, כיוון שזה הופך את התיאוריה לחסרת תוחלת, כאשר כל הניבויים שלה כבר נוסו במעבדה- פשוט חסרת משמעות.

 

[אמִיר]

אבל זה לא ככה

תורת הקוונטים רחוקה מאוד מלהיות סך הניסויים שניסו במעבדה. היא תיאוריה מצויינת, שנותנת ניבויים רבים, לתחום שבו היא תקפה (תחום עצום). עובדה שאפשר לסמוך על התיאוריה בהרבה מקרים, ויותר מזה- אתה יודע גם את הגבול שבו היא תקפה, אז אני לא מבין מה הבעיה. לפיזיקאי הסביר (ובלי לרדת על מהנדסים, עוד מעט אני גם אהיה אחד כזה) זה צריך להספיק. זה גם לא שיש כאן איזשהו חוסר קונסיסטנטיות *מתמטי* בתוך התיאוריה. החוסר קונסיסטנטיות הוא במובן כשכאשר האפקטים היחסותיים נכנסים, אתה תקבל תוצאות שונות ממה שהטבע מראה. אני דיי משוכנע שמבחינה מתמטית, אין כאן באמת בעיה. אמממ.. אם אני אנסה למצוא אנלוגיה: אם הייתי רוצה למצוא תיאוריה פיזיקלית שתתאר את סיכוי למשהו שדועך אקספוננציאלית. מכיוון שהדעיכה מאוד מאוד איטית, בא בן אדם ועשה את הניסוי, וקיבל שהסיכוי הוא דווקא מהצורה (אחד פחות at). כל התוצאות תואמות את התיאוריה שלו עם דיוק אסטרונומי. האם זו לא תיאוריה פיזיקלית טובה? היא יכולה לתת ניבויים, ואפשר להשתמש בה בהרבה תחומים. אבל- היא גם גוררת חוסר קונסיסטנטיות של עצמה, כאשר הזמנים גדולים מדי. ברור הסיכוי לא יכול להיות שלילי. אז אתה יודע שעבור זמנים גדולים מאוד תצטרך למצוא תיאוריה חלופית, ולתקן את התיאוריה. אבל אני לא מסכים שזה לא פיזיקה. יכול להיות שאין לנו באמת ויכוח, אלא הגדרות שונות של מה זה פיזיקה.

 

[אמִיר]

ואה, לגבי יחסות כללית

(ומי שיודע- יותר ממוזמן לתקן אותי, יש סיבה שפרשתי מהקורס

) אין עוד הנחות שהמודל צריך לעמוד בהם, אבל המודל (משוואות איינשטיין) לא נובע מהם. ההנחה שדווקא המודל הזה נכון זה סוג של הנחה. יכול להיות שלמדנו ככה מסיבות דידקטיות (באחד השיעורים מישהו גם שאל את המרצה, אם ככה גם איינשטיין פיתח את התיאוריה שלו, והוא לא ידע). אבל לנו הציגו את הפיתוח בתור- "בוא נמצא תיאוריה שתתאים להנחות שלנו- אנחנו יודעים שהיא צריכה להיות קווריאנטית אז נשתמש בטנזורים, ואנחנו יודעים שבקירוב הניוטוני אנחנו צריכים לקבל נגזרות שניות (אז בוא נשתמש בטנזור ריצ'י [?] שכולל נגזרות שניות). אחרי שכתבנו איזשהו ביטוי כללי, נחפש את הקבועים מהגבול הקלאסי."

 

[the YOOK]

זה לא איך שאני למדתי את זה...

אצלינו עשו את זה לגמרי מתמטי כאשר התחילו עם היחסות הפרטית בכתיבה טנזורית ופשוט הרחיבו בעזרת עיקרון השקילות (שאמר משהו על עקמומיות 0 בנקודה או משו כזה... אני כבר לא זוכר את הניסוח המדוייק). בכל מקרה כבר כתבתי שמבחינתי הפיזיקה צריכה לתאר את המציאות ולא רק לתת מודל מקורב של המציאות... לפחות עד כדי תנאי התחלה. למשל היחסות מבחינתי מתארת את המציאות- היא לא קירוב או מודל. היא פשוט תיאוריה נכונה.

 

[אמִיר]

מה זה "פשוט הרחיבו"?

זה מאוד לא פשוט להרחיב, ואני דיי בטוח שזה לא רק עניין מתמטי טכני. חוץ מזה, הפיזיקה מבחינתך זה לא הפיזיקה שמקובלת על כולם, אז כדאי שתציין את זה. כמו שעצבר (להבדיל) ממציא לעצמו חוקים למתמטיקה, אם אתה ממציא לעצמך חוקים לפיזיקה ראוי שתבהיר, אחרת אפשר להיכנס לויכוחים מיותרים.

 

[the YOOK]

כתבתי את זה בשרשור אחר שעדיין

בדף הראשי. בכל אופן, כשאני למדתי פיזיקה לראשונה נאמר לי שזה ניסיון לתאר את המציאות בעזרת עקרונות פשוטים ומתמטיקה. כנראה שהטעו אותי אז... בכל מקרה אם תרצה הטענה שלי היא שתורת הקוונטים היא לא תיאור שלם של המציאות, בדיוק כמו שטען אינשטיין.

 

[אמִיר]

עם זה אני מסכים

לא חושב שיש מישהו שלא יסכים לזה, אבל בין "לא תיאור שלם של המציאות" לבין "אי אפשר לסמוך עליה בשום מצב" יש מרחק מאוד גדול.

 

[the YOOK]

צריך הרבה מתמטיקה

כדי להגיע לתוצאות לא משמעיות במקרים פשוטים יותר מאלה בהם מתגלה סתירה (ואני כן מאמין שיש סתירה גלויה בין היחסות הפרטית לתורת הקוונטים)- אבל בטוח שיש כאלה (כי בתורה לא קונסיסטנטית ניתן להוכיח כל תוצאה). לעניות דעתי תורת הקוונטים היא קירוב טוב לסדר גודל של אטומים וחלקיקים קטנים יותר, אבל אסור לקחת את התיאוריה כהנחת יסוד כיוון שאז יתגלו סתירות.

 

[prefect]

בקצרה

1) אף תיאוריה לא נובעת משתי (שלוש, חמש, עשרים) הנחות ייסוד במובן המתמטי. בפרט, ניסוח של יחסות כללית במונחים של טנזורים במרחב מינקובסקי , ועוד המון הנחות על כללים, צורות של משוואות לכו' שמהווים את עצם היחסות הכללית לא נובעים לא מהיחסות הפרטית ולא מעקרון השקילות. הבחירות האלה נעשו כי הם מאפשרים ניסוח אלגנטי, פשוט ומתאים למציאות, אך אין שום הכרח מתמטי שהוא יהיה נכון אם אני זוכר נכון, ניסוח של בסיס מתמטי לפיסיקה זה אחת השאלות הפתוחות של הילברט, ומיותר לציין שהיא פתוחה גם היום 2) כאמור, אין סתירות בין תורת הקוונטים ליחסות פרטית (למעשה, תוך שימוש במונחים של יחסות כללית. הכל בסדר עד שמתחילים לדבר על שדה גרויטציה ולעשות לו קוונטיזציה שניה) , השילוב של שניהם נותן את המודל הכי מדויק הידוע כיום של התנהגות של אלקטרונים ופוטונים הוא QED, שהוא חלק מהמודל הסטנדרטי שנותן את התיאור הכי מדויק הידוע כיום לכל הכוחות והחלקיקים בטבע, חוץ מכבידה. זהו מדע קונסיסטנטי, אוניברסלי ו*מאוד* מדויק. 3) לגבי זה שמדע צריך להיות תיאור קונסיסטנטי, מלא ואובייקטיבי של המציאות - בפרוש הטעו אותך. יש לנו עוד דרך ארוכה לתיאור מלא, ותיאור אובייקטיבי כנראה לא קיים (ראה ניסויי aspect). כמובן שכל תחום מדעי הוא מודל הגדרה, שעובד בתנאים מסוימים ובאחרים לא. ולא ברור אם המאמץ ליצירת תורה מאוחדת כמה שאפשר יתממש אי פעם. מן הסתם שלוקחים תיאוריות כהנחות ייסוד רק במקרים בהם ידוע שהן תקפות, וכמובן שתמיד מנסים למצוא מקרים בהם הן לא. ככה זה עובד..

 

[אחמס1]

ברוך השב

אין סיבה להתנצלות, כפי שכבר אמרתי, הפורום קיים בדיוק בשביל דיונים כאלה. והזכר לי, איזו תשובה אני חייב? לא קראתי את מה ש-prefect כתב, אז אני מקווה שאני לא חוזר על רעיונות יותר מידי ותקבל פרספקטיבה רחבה יותר משתי ההודעות. >> תורת היחסות ותורת הקוונטים,שתי תורות.סבבה? סבבה... >> אם יש ניסוי כל שהו השולל את אחת התורות,היא בכלל לא אמורה להיות מוזכרת. אמת. >> אם אין ניסויי כזה,אזי שתיהן תורות תקפות ונכונות. לא! הן תקפות רק עבור מרחב הפרמטרים הנמדד. >> צריך למצוא את הגבול של העצמים או החלקיקים שמעליהם עובדת תורת היחסות,ובגדלים קטנים יותר עובדת תורת הקוונטים רק אל תערבב יחסות כללית עם פרטית. היחסות הפרטית מסתדרת טוב מאוד עם תורת הקוונטים, הבעיה היא לשלב יחסות כללית, אבל למרבה הצער הידע שלי ביחסות כללית הוא קטן מאוד ובגרביטציה קוונטית (הנסיונות לאחד את היחסות הכללית עם תורת הקוונטים) עוד פחות. >> האם זה לא אומר שזו תורה אחת ומאוחדת בעצם?! לא, תורה טובה מספקת משוואות שניתן להשתמש בהן בכל התחומים. למשל QED (האלקטרודינמיקה הקוונטית), שהיא תורה מצויינת, ניתן להראות מהמשוואות שלה שבגבול המאקרוסקופי יתקיים חוק קולון ושאר הדברים שאנחנו מכירים מאלקטרודינמיקה קלאסית (מש' מקסוול בקיצור). הסיבה היא למעשה שזה אותו לגרנ'יאן ("לב התורה") עבור האלקטרודינמיקה הקלאסית והקוונטית. >> עוד שאלה,בזרם חשמלי עוברים אלקטרונים.מסביב לאטום סובבים גם אלקטרונים,האם זה אומר שבזרם חשמלי בעצם עוברים אטומים? לא ברור איך הגעת למסקנה הזו... >> ולכן הגליות אינה מורגשת,אבל עדיין,הגליות קיימת,אז מה אם איננה מורגשת,האם זה לא אומר שישנה תאוריה? הבעיה היא למדוד אפקטים גליים בגופים מאקרוסקופיים, ואי יכולתנו לעשות זאת היא בהתאם לתיאוריה.

 

[אביעד הבוקר]

נראה לי

ששלחתי לך מסר פעם אחרונה ולא הגבת אבל זה גם ככה שוב נגע ליחסות פרטית ופשוט הגעתי למסקנה שאני צריך ללמוד את זה ואז להתחיל לחפור. בקשר לתשובות כאן תודה!הפעם אני לא מתכוון להגיב אליהם כי אני כבר ממש לא ברמת שיחה בנושאים האלו,אלו סתם שאלות שעלו לי מתוך ספרים פופולרים ולא היה לי כח להתחיל לקרוא ספרים שלמים כדי לקבל עליהם תשובות. בקשר לאלקטרונים,התרשמתי כאילו אלקטרונים תמיד סובבים גרעין אטום שכאילו אמור להיות לא מורגש בשל גודלו היחסי לאטום כולו,וחשבתי שאם אלקטרונים זורמים בזרם חשמלי הם "סוחבים" איתם את גרעין האטום,התבדתי

 

[אחמס1]

nope, אלקטרון יכול גם יכול להיות חפשי

עד כמה שאפשר להיות חפשי במוליך, בדרך כלל אומרים שבמוליך האלקטרון הוא nearly free או משהו כזה (אף על פי שמודל דרודה למוליכים, בו האלקטרונים חפשיים לגמרי - עובד לא רע בכלל). הסיבה שאלקטרון במוליך הוא "כמעט חפשי" זה כי בכל זאת הוא מרגיש השפעה כלשהי של גרעינים במתכת. אבל די עם דיבורים על מודלים של חומר מוצק, זה עושה לי רע. אבל אלקטרון כחלקיק כמובן שיכול לחיות ביקום בלי קשר לאטומים. למשל קרינת β היא למעשה אלקטרון (ועוד חבר שלו) מאוד מהיר, שיוצא לאוויר או חלל העולם מאתפרקות רדיואקטיבית.