בתשובה לאייל, 26/09/11 9:26
 |
|
 |
||
|
||||
 |
החצי הראשון של דבריך מדוייק וזה למעשה בדיוק מה שקרה בפיזיקה עם (C) מהירות האור. בכל מקרה בו מתגלה תופעה פיזיקלית "מפתיעה" (קריא סנסציונית מספיק כדי להגיע לעיתונות הפופוןלארית) מיד פועל מה שהייתי מכנה סינדרום משפט גדל (גלישה לספקולציות על דרך האקסטרפולציה לכל מיני ביזאריה ואזוטריה של עולמות אלטרנטיביים ומסעות בזמן). יחד עם זאת, אם המדידה המדוברת אכן נכונה, היא עשוייה להיות נקודת מפנה בתולדות הפיזיקה בדיוק כפי שהיה הניסוי של מייכלסון-מורלי לגבי c. לכן אני חושב שזה מעניין לומר כמה מילים על ההיסטוריה של מהירות האור בפיזיקה המודרנית. א. לפי 3 הסעיפים שנסחת יש לי הרגשה שאתה הרבה יותר בקיא מכפי שאתה מציג עצמך (מפני שהם מתארים בדיוק מה שקרה ומה שכתבת בהמשך הוא השגוי). טרנספורמציות פיצג'רלד-לורנץ שהם המסגרת המתמטית של היחסות הפרטית הם בדיוק נוסחאות שנוסחו על מנת ש-c בריק תהיה המהירות המקסימלית. במובן מתמטי אפשר לטעון שאיינשטיין כלל לא המציא את היחסות הפרטית. הנוסחאות האלו "הומצאו" כדי ל"נסח" את התוצאה המפתיעה שהתגלתה בניסוי מייכלסון-מורלי. בניסוי ניסו לחשב את היחס בין מהירות הסיבוב של כדוה"א לבין c ע"י מדידת הזמן שלוקח לאור לעבור מרחק קבוע בכיוון ובניצב לכיוון תנועת האדמה. המנסים ניסו למדוד את הפרש הזמנים (ע"פ הניסיון והמכניקה הניוטונית כאשר האור נע עם כיוון תנועת האדמה הוא אמור להיות מהיר יותר). שום הפרש כזה לא נמדד. לאחר תקופה ארוכה בה סברו הכל שהניסוי פשוט לא רגיש מספיק, החלו פיזיקאים לספק הסברים ש"יסבירו" את תוצאת הניסוי לפיה האור נע באותה מהירות במקביל ובניצב לכיוון תנועת האדמה. המתמטיקאי ההולנדי הנדריק לורנץ סבר שגופים הנעים במהירות ביחס למערכת יחוס אוניברסלית כלשהי (מערכת האתר שאפשר להתיחס אליו כאל ה"חומר" שממנו מורכב הריק) מתכווצים באופן כזה שמדידת הזמן בתנועה הניצבת מתקצרת גם היא. ב. בפועל איינשטין עשה הרבה יותר מאשר לנסח את משוואות הטרנספורמציה. הוא פרש אותן באופן שהפך את הפיזיקה המודרנית על פיה. כדי להיפטר ממערכת הייחוס האוניברסלית ומן האתר שלא היה להם שום אימות ניסיוני הוא הגדיר את "מהירות האור בריק היא המהירות המקסימלית" כאקסיומה שעליה יש לבנות את כל היתר (הנסחאות והפיזיקה). בניגוד ל"אתר" לאקסיומה הזאת כאמור היה אישור נסיוני. אם c בריק היא קבועה לא די בכך שמימדי האורך של גופים יתקצרו, גם הזמן צריך להתקצר (למעשה מימדי האורך ומימד הזמן יכולים להתקצר ולהתארך הכל ע"פ מהירות מערכת הייחוס שבה הם נמדדים). המהפכנות של איינשטיין היתה בנכונותו ללכת אחר הנסחאות גם כאשר התוצאות שלהן היו counter-intuitive. ההסבר הוא שהתקצרות הזמן היא משמעותית רק במהירויות גבוהות (קרוב ל-c). בחיינו היומיומיים אנו חיים במהירויות נמוכות מאד ולכן התקצרות הזמן נראית לנו "בלתי טבעית". ג. הנה כי כן c הקבועה היא האקסיומה וכל השאר הן תוצאות. כאן אנו מגיעים למה שאיזי אמר. אם אנו רוצים להוסיף "סיבתיות" לפיזיקה שלנו אנו חייבים להניח שחץ הזמן הוא חד כיווני (הוא יכול להתקדם מהר או לאט אבל רק קדימה). נניח כי במערכת ייחוס כלשהי מאורע B מתרחש אחרי מאורע A. את הפרש הזמנים בין המאורעות כפי שהוא ימדד במערכת ייחוס אחרת הנעה במהירות קבועה ביחס למערכת הראשונה אנו יכולים לחשב באמצעות טרנספורמציות לורנץ. אם ניקח מהירות הגבוהה מ-c ההפרש (ע"פ הנסחאות) יהפוך לשלילי (בסתירה ל"סיבתיות"). הנה כי כן לאקסיומה שלנו בדבר c שכאמור הונחה ע"פ הניסיון והניסוי, אנו יכולים כעת לקרוא גם "סיבתיות". ד. לגבי השאלה מדוע לא פשוט להגדיל את c וחסל, ההסבר הוא פשוט למדי וקשור במה שנאמר קודם. c כפי שנאמר קודם בצורה קצת שונה, היא אחת מן הפרמטרים ה"חופשיים" שאנו מכניסים לפיזיקה בצורה חיצונית. כלומר היא לא נובעת מהנחות בסיס קודמות אלא מוכנסת על בסיס מדידות. זה אומר שהרבה מאד ניסויים ומדידות נעשו כדי למדוד את c במדוייק. אם "נגדיל" את c אולי נסביר את תוצאות הניסוי האחרון, אבל נצטרך להתחיל להסביר מה היה פגום בכל המדידות הקודמות. ד. אני חושב שכעת ברור מדוע אם יתברר שב-CERN אכן נמדדו מהירויות מעבר ל-c, הדבר יהיה בבחינת מהפכה מדעית (או שטרנספורמציות לורנץ אינן מדוייקות מספיק או שאין סיבתיות). ה. לגופו של עניין ברור שהסיכוי לטעות בחישובי המהירות בניסויים האלו גדול בהרבה מן הסיכוי לחשב נכון. דוקא לכן ברור מדוע התוצאות הללו מעוררות עניין כה רב. דוקא במקרה הזה ברור היה לכולם שהתוצאות האלו הן "מוזרות" ולכן הן בודאי נבדקו הלוך וחזור ע"י הרבה מאד עיניים. למיטב הבנתי ישנם שני תסריטים אלטרנטיביים לתסריט המהפכה המדעית הסנסציונית. ו. יש סיכוי גדול מאד שבתקופה הקרובה של חודשים או שנים יופיע מישהו ויסביר לפיזיקאים ב-CERN כיצד הם טעו בחישובים שלהם או הכניסו הטייה כלשהי או הזניחו שגיאות שאסור היה להזניח וכו'. ז. למרות שאני לא יודע להסביר זאת, אני מניח שצריך להיות קשר בין האופן בו מחשבים את המהירויות והזמנים לבין התאוריה המסבירה כיצד הנייטרינואים המהירים הללו מגיבים עם חלקיקים אחרים (למשל החומר ממנו עשויים המדידים). כוונתי היא למודל הסטנדרטי של מכניקת הקוונטים המתאר את התגובות (אינטראקציות) בין החלקיים השונים. לגבי המודל הזה אנו כבר יודעים (לפני ההפתעה הנוכחית) שיש איתו בעיה או לכל הפחות שאינו שלם. אני משער שיש מצב שיתברר שלא c היא השגוייה אלא האופן שבו הניחו את התגובה של הנייטרינואים עם החומר של המדידים או התווך בו עברו). (בויקיפדיה אכן מדובר על קשר בין neutrinos experience Lorentz-violating oscillations לבין unconventional dispersion relations that appear in the Standard-Model Extension. מכאן כנראה מותר להסיק שתיתכן גם אפשרות לתקן את המודל כך שהמהירות המקסימלית תישמר). ח. ועוד נראה לי חשוב לומר שהנייטרינואים הם חלקיקים חמקנים מאד מטבעם ומעט ידוע בודאות על אודותיהם. לגבי הנושא של מסה ומהירות אציין כאן משהו ע"פ הנכתב בויקיפדיה. אני לא בטוח שזה מדוייק (למעשה זכור לי בודאות שכבר טעיתי בעבר לגביו), אבל אולי בקיאים ממני יוכלו לתקן אותי. מסת הנייטרינו קשורה מאד למהירותו. ע"פ היחסות הפרטית רק חלקיקים נטולי מסה מנוחה יכולים לנוע במהירות האור (כמו הפוטון). ככל הנראה לנייטרינואים (יש 3 סוגים) יש מסת מנוחה ולא בהכרח קטנה מזו של האלקטרון. למעשה ע"פ הדיווח מדובר בגילוי של נייטריני טאו שהם ה"כבדים" מבין 3 ה"טעמים" של הנייטרינו. מה שמעניין כאן הוא שלא זו בלבד שהנייטרינו הזה לא היה אמור להיות מהיר מ-c אלא הוא היה צריך להיות איטי יותר. וכעת לדבר המפתיע ביותר: ט. למעשה זו לא הפעם הראשונה בו נמדד נייטרינו מהיר מן האור: "In the early 1980s, ... This measurement has been repeated using the MINOS detectors, which found the speed of 3 GeV neutrinos to be 1.000051(29) c." אבל אז מרחב השגיאה היה גדול מן הסטייה. הפעם The OPERA results, in contrast, suggested that neutrinos were traveling faster than light by a factor of 1 in 40,000,[nb 5] i.e. that neutrino speed is 1.0000248(28) c. השגיאה קטנה מן הסטייה. לחילופין אם הבנתי נכון הפעם גם מדובר בנייטרינו טאו הכבד שעליו ידוע עוד פחות מאשר על הקודם (נדמה לי שזו הפעם הראשונה שהוא נצפה באופן ישיר). |
 |
 |
 |
|
|
|
||
|
||||
|
ראוי להזכיר כי גם היה ניסוי שמדד את מהירותם (ברמת דיוק גבוהה בהרבה) מבלי לראות את האפקט הזה. כאשר נייטרינואים הגיעו מסופר-נובה הגיעו בערך ביחד עם האור, ולא שנים קודם, כפי שהיה צריך להיות אם הם היו מהירים ממנו בכמה אלפיות האחוז. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
המדווחים על התוצאות האחרונות מזכירים את העובדה הזאת בתוספת ההערה שהנייטרינואים בניסוי שלהם הרבה יותר אנרגטיים מן הנייטרינואים מ-SN 1987A (למעשה הנייטרינואים שם הגיעו 3 שעות לפני האור אבל לא בגלל הפרשי מהירות). כמו כן גם מה שצטטתי לגבי מדידה ישירה ראשונה של ניטרינו טאו אינו נכון. המדידה הישירה הראשונה היתה ב-2000. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
ועוד דבר, אם מהירות האור היא לא מגבלה על נייטרינואים, למה מהירותם כל כך קרובה למהירות האור ? ברור שאין לנו תאוריה להסביר את המהירות שלהם, אבל הקשר ההדוק הזה מרמז שאולי יש כאן בכל זאת מגבלה אינהרנטית. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כבר מזמן נואשתי מהסיכוי שהתואר "פיזיקאי" יוצמד אי פעם לשמי, אבל בכל זאת: כמדומני שחלקיקים עם מסת מנוחה 0 יכולים להתקיים *רק* אם מהירותם בריק היא מהירות האור, לא? (הנה מה שנדמה לי שאני זוכר): חלקיק עם מסת מנוחה 0 שנע לאט יותר מהאור אין לו לא מסה ולא אנרגיה, ומי נשאר? זה כאילו שגם צבוטותי וגם קוטותי טבעו, לא? | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
וכמובן, עיקר שכחתי: לא ידוע לי (ונדמה לי שגם לא לאף חד אחר) אם לנייטרינו אכן מסת מנוחה אפס, אבל כמדומני שזה הניחוש היותר סביר, נכון להיום. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני חושב שהפוך: חלקיקים שמהירותם בריק היא מהירות האור, הם בהכרח עם מסת מנוחה אפס. חלקיק עם מסת מנוחה אפס שנע במהירות האור, אינו נמצא במנוחה, והמסה (\אנרגיה) שלו אינם אפס. בפרט הוא יכול להאט. אין לי מושג מה פיזיקאים צופים שיקרה לחלקיק עם מסת מנוחה אפס, כאשר הוא באמת נמצא במנוחה. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
פיזיקאים חושבים שאין דבר כזה מסת מנוחה אפס במנוחה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
הצליחו כבר להאט את האור (בתווך) למהירויות לא יחסותיות. אפשר בקלות לדמיין מערכת בה האור נמצא במנוחה. אם אני לא טועה, חלקיק עם מסת מנוחה אפס לא יכול להימצא במנוחה בריק (כי אז אין לא מסה ולא אנרגיה, אז למה שיהיה חלקיק). | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
מה מהירות האור בטמפרטורה של אפס מוחלט? יש להניח שאפס. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כך האטו את מהירות האור בתווך. אבל כמובן שאי אפשר להגיע ממש לאפס המוחלט, ולכן אפס נמדד רק במערכת יחוס. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
מהירות האור בתווך קטנה בגלל שהאטומים/מולקולות של התווך מפזרות את האור כך שהדרך שהאור עובר בתווך היא ארוכה יותר לעומת המסלול בריק אבל המהירות של הפוטונים לא משתנה - הם עדיין נעים במהירות האור בריק |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אם המולקולות היו מפזרות את האור, הוא לא היה האמור להגיע באותה המהירות למקום אחר ? לפחות בתאור הפשטני של שדה חשמלי-יוצר-שדה-מגנטי, ההאטה מוסברת ע"י הצורך להתחשב במטען האטומים בחומר, ובתנועה ובשדות שלהם כתוצאה מהאור. מכל מקום, הראו שבחומרים מסויימים יש תלות בין הטמפ' למהירות האור כמו שג'וד כתבה, ההנחה שהמהירות הזו תשאף לאפס עם הירידה בטמפ' נראית לי סבירה. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא צריך להתבלבל מהעובדה ש"מהירות האור" משמעה בשפת היום יום "המהירות שהאור נע בה". בשפתם של פיזיקאים, "מהירות האור" הוא ביטוי מקוצר בעל משמעות אחת ויחידה: "מהירות האור בריק". כשהם רוצים לציין את המהירות בה אור מתקדם בפועל בתווך, הם משתמשים בביטויים כמו "מהירות החבורה", "מהירות הפאזה" או "מהירות הזברבירים" - הם לא ישתמשו בביטוי "מהירות האור", שכאמור יש לו בפיזיקה משמעות מוגדרת היטב של "מהירות האור בריק". לגבי התלות בין מהירות האור בתווך מסוים לטמפרטורה של אותו תווך: תופעה כזו, אם היא קיימת וכאשר היא קיימת היא אפקט מסדר שלישי או רביעי, ולכן המסקנה אליה קפצת ש"באזור האפס המוחלט מהירות האור תשאף לאפס" לא תופסת, ויותר ספציפית, אינה נכונה. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא יודע מאיזה סדר, אבל ככה הם הצליחו להאט את האור |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
נדמה לי שדנו בכך כאן פעם. מהירות האור בתווך אינה נובעת מכך שהפוטונים עצמם הואטו אלא שיש כל מיני החזרות. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
זה סותר את ההסבר שאני מכיר וגם את מה שדודה ויקי אומרת, יש קישור ? | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
בעותק שלי של "התאוריה המוזרה של אור וחומר" בעמוד 106: תוצאה דומה עשויה להתקבל כאשר פוטונים מאיטים את תנועתם דרך זכוכית בהשוואה לאויר: החץ הסופי יהיה מסובב סיבוב יתר. לכן אמרתי לעיל שהאור נראה כאילו הוא נע ביתר איטיות דרך זכוכית (או מים) מאשר באויר. למעשה ה"האטה" בתנועת האור היא סיבוב היתר הנגרם ע"י האטומים של הזכוכית (או המים) בפזרם את האור. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני חושב שההסבר צריך להיות קשור איכשהו לצורתו של השדה האלקטרומגנטי (= הפוטון) בתווכים שונים (מהירות פאזה, מהירות חבורה וכו'). ברור שאתה צודק שזו לא תופעה יחסותית (האור במים איטי ב-30% ביחס לריק וכדי להשיג שינוי כזה ביחסות צריך אנרגיות גבוהות מאד). מה שמוזר הוא שבפיזיקה קלאסית ההסבר פשוט מאד: כמו שגלים נעים במהירות שונה במים או בשמן כך ברור שלשדות חשמליים ומגנטיים יש תכונות שונות בתווכים שונים. איך אתה מסביר זאת במונחים של פיזיקה מודרנית לא הבנתי בדיוק. אתה טוען שהפוטונים "מסתובבים" בתוך החומר (נבלעים ונפלטים או "מתעקמים") ולכן "מתעכבים" בתוך החומר? (בתופעה שהזכיר איזי ("גלי צ'רנקוב") קרינה אלקטרונית ממש משיגה בפועל את קרינת האור הנלווית לה.) |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני חושב שזה יותר בכיוון של התאבכויות. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
נדמה לי שמישהו העלה פה פעם חישוב שלחצות את השמש יקח לפוטון שלוש שנים. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לא זכור לי חישוב, אבל אני הבאתי פעם נתון אחר תגובה 428023 | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לפי Wolfram|Alpha, ארבע שנים ו-46 יום (גם גוגל יודע, אבל פחות). | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
ניסוי כזה (הסופרנובה) הרבה פחות מדוייק מהניסוי אופרה, כי אנחנו יודעים מעט מאוד על מה שקורה בקוסמולוגיה רחוקה. הידע שלנו על קוסמולוגיה בנוי על היפוטזות שההוכחות להן מפוקפות. לעיתים ההיפוטזות מוחלפות באחרות. כדי לסבר את האוזן: מי ערב לנו שבאותה סופרנובה לא היו שני שלבי פיצוץ שהאחד שילח לעברנו נייטרינים והשני קרינה אופיינית של סופרנובות. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
את מציעה ברצינות שני שלבי פיצוץ, שהתרשו 4 שנים בזה אחר זה, בתזמון מופלא כך ששני האותות הגיעו כמעט יחד לכוכב נידח בשולי הגלקסיה? הגיוני יותר שמהירות האור גבוהה יותר בשוויץ, בגלל ההשפעה המזרזת של שירת היוֹדל. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כל הפרש זמן אפשרי בין שני אירועים קוסמיים של אותה שמש (זמן קצר או ארוך). לדוגמא: בקריסת שמש נפוצה יש שלב ראשון (שלב "ענק אדום") שאורך 100 מליון שנה, סדר גודל של זמן. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
איך ידעו שהסופרנובה התפוצצה לפני שראו אותה? כלומר איך יודעים שלא הגיעו משם נייטרינואים עוד קודם, מן הסתם אף אחד לא חיפש אותם. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כל הזמן מחפשים לכל כיוון. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אפשר בכלל לכוון גלאי נייטרינו לכיוון מסוים בכזה דיוק, כמו גלאי קרינה? טוב, אולי. |
|
|
|
| חזרה לעמוד הראשי |  |
| מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים | |
 RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש
|
© כל הזכויות שמורות |