Pavel Krtouš: Náš pokřivený vesmír - dynamika gravitace a setrvačnosti (MFF-FJDP 24.3.2022)
Вставка
- Опубліковано 28 бер 2022
- V rámci semináře FPF (NPOZ008) opět běží v letním semestru 2022 tříletý cyklus přednášek FYZIKA JAKO DOBRODRUŽSTVÍ POZNÁNÍ. Letošní běh je rozdělen na dva tématické okruhy po šesti přednáškách a začíná s prof. Krtoušem pod souhrnným názvem PŘÍBĚH SETRVAČNOSTI A GRAVITACE, poté bude pokračovat s prof. Cejnarem na téma KVANTOVÝ SVĚT.
Záznam páté přednášky, 24. 3. 2022:
Náš pokřivený vesmír (dynamika gravitace a setrvačnosti).
Přednáší:
prof. RNDr. Pavel Krtouš, Ph.D. (Ústav teoretické fyziky MFF UK).
Program přednášek:
utf.mff.cuni.cz/seminare/filos.pl - Наука та технологія
Mám rád tieto prednášky. Pozerám ich, aj keď veľa veciam nerozumiem.
💓❤️💓 20 💓 22 💓❤️💓
Pekná prednáška. Ale neporozumel som tomu prečo energia a hybnosť zakrivujú časopriestor. Mne to príde dosť netriviálne. Asi mi niečo uniklo.Napovie niekto ?
Energie a hmota je v nějakém smyslu téměř totéž. Navzájem je to převeditelné pomocí slavného E = mc^2. Pokud např. zanihilujete 0,5kg hmoty s 0,5kg anithmoty, tak z toho vzešlé fotony okolo sebe budou generovat stejné gravitační pole jako původních 0,5kg + 0,5kg = 1kg hmoty, ze které se zrodily. Respektive bylo by tomu tak, kdyby ty mršky zůstaly na místě, ale ony se rozlétnou do všech směrů, jak už to fotony dělají, takže se ta gravitační deformace rychle rozplizne (vznikne pak extrémě rozsáhlý a extrémně mělký gravitační ďolík).
Ta hybnost (nebo přiléhavěji tok hmoty) předpokládám souvisí s tím, že to gravitační působení není "najednou" instantně všude okolo daného tělesa, ale šíří se od něj rychlostí světla. Pokud to vezmeme v úvahu, pak Země není ve skutečnosti přitahována k místu, kde Slunce je právě teď, ale k místu, kde Slunce bylo před 8 minutami (vzdálenost Slunce - Země je cca 8 světelných minut). V řeči zakřiveného časoprostoru: Rychle pohybující se těleso zakřivuje prostoročas jinak před sebou a jinak za sebou, velmi zjednodušeně řečeno ten myšlený gravitační dolík je zrkrácený a strmější před tělesem (ve směru pohybu) a prodloužený a méně strmý za ním. Tzn. pokřivení časoprostoru není dáno jen hmotností zdrojového tělesa, ale kombinací jeho hmotnosti a jeho rychlosti. Hybnost je právě ta fyzikální veličina veličina, která v sobě hmotnost a rychlost z definice kombinuje (hybnost p = m*v).
@@mityador Energia a hybnosť, nie energia a hmota. Ak som dobre rozumel otázke.
@@milanbaran7291 Vždyť ano. První odstavec vysvětluje energii (tím, že má ebergie stejné gravitační působení jako hmota), druhý odstavec pak hybnost.
@@rostislavtobolka9529 Newtonova teorie předpokládá okamžité působení gravitace (tedy nekonečnou rychlost propagace gravitačního působení), obecná teorie relativity naopak konečnou (a rovnou právě rychlosti světla) -- a je jedno, zda zvlněného gravitačního pole (typicky v případě dvou hodně hmotných obkektů obíhajících kolem společného těžiště) či "jednoduchého" (samotný objekt).
Obvykle jde o velmi malý rozdíl: hodně hmotné objekty se málodky pohybují natolik velkými rychlostmi, aby to hrálo větší roli. Asi se shodneme, že Slunce se za 8 minut moc významně nepohne.
Gravitační vlny nejsou nějakým samostatným fenoménem, který od "běžného" gravitačního působení lze oddělit. Byť výpočetně je to velmi složité, ve své podstatě nejde vlastně o nic jiného, než právě o výsledek interakce dvou "jednoduchých" gravitačních polí, která se šíří rychlostí c od svých jednotlivých zdrojů.
@@mityador Ja to vidím tak, že Zem sa pohybuje v priestore pokrivenom Slnkom. Sekundu po sekunde sa ten priestor nemení a Zem sa pohybuje po nezdeformovanej eliptickej dráhe. Len keby Slnko naraz zmizlo, tak sa dráha Zeme zmení až po tých 8 minútach. (Ale priznávam, že moja predstavivosť je dosť obmedzená.)
To, že nemohu černou díru vidět mne nedráždí. Nechápu ale, jak černá díra může vůbec existovat - z mého pohledu. Já jsem totiž z hlediska všech "existujících" černých děr pozorovatelem v nekonečnu. Pokud nepředpokládám vznik černých děr už v průběhu velkého třesku, pak existovalo určité rozložení hmot bez černých děr. Z mého hlediska pozorovatele v nekonečnu přece nemohly v mnou vnímaném čase žádné vnější hmoty dosáhnout horizontu událostí a tedy ani jej vytvořit. Možná černé díry existují, ale z našeho pohledu by se přece jejich zformování trvalo nekonečně dlouho!
toto je problem POPULARIZACNYCH kniziek a videi, kde vsetci odpisuju bez sebamensej schopnosti danej teme porozumiet.
1) CD existuju,
2) CD ale nemusia koncit v singularite, nekonecno nikto nema rad, a ani ALBERTOVa TR nic take nepredpoveda, respektive problem je rovnaky ako pri elektrone,
teda rovnice niesu osetrene, aby ste si za polomer elektronu, CD nedosadili lubovolne malu hodnotu, co ako chapete konci v nekonecne..
3) gravitacne pole spolauje cas veciam, ktore sa v tomto poli nachadzaju, ale
4) samotne gravitacne pole NEMRZNE! to znamena, ze ani na zemi nepozorujeme. zeby nieco zacalo pri pade na zem spomalovat..
to znamena, ze lod padaju do CD bude zrychlovat az na rychlost svetla, a takouto maximalkou zahuci do ciernej diery,
a to znamna, ze cim ide rychlejsie tym by malo v lodi sa spomalovat cas, co si ale nemyslym, lebo je to volny, pad...
5) to co popisuje popkultura je fakt, ze silne gravitacne pole, fotony ohýba a obera o energiu - teda cerveneju) - to znamna, ze ked zo zeme budeme pozerat na padajucu lod do CD,
tak uvidime, toto:
1) extremne zrychlenie lode smerom k CD,
2) tato biela lod sa nam bude stale viac javit ako cervesia,
3) lod nam zmizne z dohladu vizualneho, ale este na radiovych vlnach ju zaznamename,
4) po chvilke uz ani to.
"Nekonečný čas" padania častice do ČD pre vzdialeného pozorovatela je iba matematický , nie fyzikálny . Zo Schw. riešenia pre ds=0 je dr/dt=c(1-a/r) , kde a=2GM/cc .
Z toho t=(R-r+a ln((R-a)/(r-a)))/c , kde R=začiatočná vzdialenosť , r=konečná vzdialenosť v čase t . Napríklad pre Slnko je a=2953 m (zo Slnka ČD nevznikne) , ak R=300 000 km tak svetlo prejde od R do a+1mm za čas t=1,000943 s , od R do a+1mikrometer za čas t=1,001011 s , od R do a+1nanometer za čas t=1,001079 s , od R do a+1pikometer za čas t=1,001147 s . Funkcia ln((R-a)/(r-a)) rastie velmi pomaly , až pre r=a vyletí do nekonečna . Pre kvantovú "rozmazanosť" horizontu ČD v tesnej blízkosti r=a bude čas vzdialeného pozorovatela dosiahnutia horizontu ČD konečný pre foton aj pre hmotnú časticu . Schw. súradnica r nie je fyzikálna euklidovská vzdialenosť .
@@igott-interpretaciagravita4262
2) Podla VTR všetky ČD majú singularitu
4) Čas sa spomaluje pre vzdialeného pozorovatela . Problém je lokálna fyzikálna rýchlosť hmotných telies (častíc) rovná rýchlosti svetla na horizonte ČD , ale relativisti sa tvária že im to nevadí
5) Zrýchlenie lode bude vzdialený pozorovatel vidieť iba pre rýchlosti v
Mám dotaz. Z dat naměřených při detekci gravitačních vln se mimo jiné vyhodnocují i hmotnosti původních a výsledné černých děr (ČD). Hmotnosti výsledných černých děr jsou přibližně o 5% menší než sumy původních ČD, z čehož usuzuji, že se předpokládá, že se energie gravitačních vln "vysává" ze spirálujících ČD, protože se předpokládá, že je v nich, jakož i v jiných tělesech, uložena gravitační potenciální energie. Existuje na to nějaká teorie, nebo je to pouze předpoklad?
Ano, E=mc2.
@@petrkoukal2046 Tento vzorec vysvětluje v astrofyzice mnohé, ale rozhodně ne způsob, jak se z černých děr ve zlomku vteřiny vysaje energie, která odpovídá 5% jejich hmoty. Je na toto nějaká teorie?
Ano, existuje. Obecná teorie relativity. Je ale třeba říct, že při tomto řešení OTR trochu zanedbáváme nelinearitu rovnic (gravitace), takže výsledky ve velmi silných gravitačních polích jsou jen přibližné. Analyticky rovnice při důsledném započtení nelinearity vyřešit nejde.
Jinak, jak už bylo odpovězeno, energie vyzářených gravitačních vln odpovídá ztrátě hmotnosti dle E= mc2.
@@paveloubech4932 Neptal jsem se na to jestli se E=mc2, o tom není žádných pochyb. Ptal jsem se jaký fyzikální proces uvolňuje ze spirálujících ČD energii, kterou odnášejí gravitační vlny. OTR dává přesné řešení pouze pro samostatnou ČD a z tohoto řešení plyne, že z pod horizontu ČD nemůže nic uniknout ani světlo. Pro 2 a více ČD řešení nemáme, což potvrzuje i část Vaší odpovědi. C toho usuzuji, že odpověď na mou otázku "Co uvolňuje energii ze spirálujících ČD?" žádná fyzikální teorie na to neexistuje, jedná pouze o matematický předpoklad.
@@cestmirhradecny7894 To je stejné, jako by jste se ptal, co uvolňuje (energii) elmag. záření při zrychlení elektrického náboje. I tam na to máme "jen" matematický předpoklad, který se ověřuje experimentem. Jestli tenhle předpoklad nazvete teorií nebo ne, není moc podstatné.
Zatím všechny experimenty (pozorování) s gravitačními vlnami dost přesně odpovídají matematickému předpokladu/teorii. Až tak, že si někdy říkám, jestli neexistuje mechanismus, který gravitaci v silných polích linearizuje. Ale, kdo ví.