|
||||
|
||||
מאך לא ניסח את טיעוניו כקריטריונים מחודדים, אלא השאיר אותם כרעיונות הפתוחים לפרשנות. שאלות כמו איפה הוא צדק, תלויות בפרשנות שנבחרה. כתבתי שניסוי הדלי בעייתי מבחינת היחסות הכללית. ראשית, ביחסות הכללית ה"ארועים" אינווריאנטים תחת טרנספורמציית קואורדינטות. אם אתה יכול לעבור ע"י טרנס' כזו ממערכת אחת לאחרת, הפיסיקה זהה. זה מתאים לרוח רעיונותיו של מאך. לכן, לפי האינווריאנטיות, כוכבים מסתובבים ודלי נייח מצופים לגרום להתקערות פני המים. דא עקא שאם תבחר לעבור למערכת כזו ע"י סיבוב אקטיבי, הכוכבים יאלצו לנוע במהירויות שעולות בהרבה על מהירות האור. שיט. אם לחילופין תנסה לעבור למערכת בה הדלי עומד ע"י סיבוב פאסיבי (טרנס' קואורדינטות בלבד), תתקל בפתולוגיה אחרת שנקראת פרדוקס אהרנפסט (אל תחפש בויקי - יש דברים שעדיף פשוט לא לדעת :) ). אז מה בכל זאת? שוורצשילד מצא את השדה הגרביטציוני החיצוני של כדור בואקום, כשתנאי השפה באינסוף שואפים לאלה של מרחב מינקובסקי (אינרציאלי) ריק. יש גם פתרון עבור כדור מסתובב, עם אותם תנאי שפה. ככל הידוע לי1 הפתרונות שונים מהותית זה מזה ולא ניתן לעבור מאחד לשני ע"י טרנס' קו'. בשדה החיצוני של הכדור המסתובב יש אפקט של frame dragging - לגמרי ברוחו של מאך (לפי ניוטון, השדה החיצוני זהה בשני המקרים). ברוח מאך, ניתן להתלונן על שבחרנו את אותם תנאי שפה גם לכדור המסתובב. עדיין, יש לנו שני פתרונות של כדור2 בואקום שהיחסות הכללית מבדילה ביניהם - ברוח האבסולוטיזם הניוטוני. לפי היחסות הכללית, אם לכדור בפתרון שוורצשילד יש מסה של פלנטה, וננסה לערוך עליו את ניסוי הדלי, אז בהזנחת ה- back reaction (אם אתה לא יודע למה הכוונה, שאל את הוסנפלדר) נצפה לקבל את התוצאות של ניוטון אפילו שאין כוכבים רחוקים (תנאי השפה מחליפים אותם). גם אני לא מייחס לאיינשטיין את המצאת הניסויים המחשבתיים, אבל הוא בהחלט שידרג את השימוש בהם והפך אותם לכלי עבודה בסיסי של התאורטיקנים. האם זו תרומתו החשובה ביותר? אני לא בטוח. 1יש כאן דקויות ואני לא בטוח לחלוטין. עקרונית, העניין ניתן להכרעה באמצעות חישוב. באופן פחות רשמי, אפשר לנמק שטרנס' כנ"ל היתה נתקלת בתוך הכדור בפרדוקס אהרנפסט. 2יחסות זה מסובך. ניתן לטעון שהכדורים אינם זהים בשני הפתרונות כי הסיבוב גורם להתכווצות האורך שמשנה את צפיפות המסה, וגם מוסיף אנרגיה קינטית. ההנחה היא שעבור צופה נייח ביחס לאינסוף, לכדור המסתובב יש את אותה צפיפות מסה-תנע-אנרגיה כמו לכדור השוורצשילדי. |
|
||||
|
||||
תודה. זה קצת מעבר ליכולות שלי, אבל לא לגמרי מיותר עבורי. |
|
||||
|
||||
השתדלתי שההסבר יהיה נגיש לכל מי שאי-פעם לקח את קורס המבוא ליחסות כללית אבל זוכר ממנו רק את הרעיונות הבסיסיים ברמה של נפנופי ידיים. מעניין אותי לדעת איפה הרגשת שאני מאבד אותך. מאך הציג (לפחות) שתי שאלות. הראשונה היא סיבוב ביחס למה? במרחב האבסולוטי של ניוטון, לסיבוב יש משמעות גם ביקום שמכיל רק את הגוף המסתובב (הדלי והמים, במקרה הספציפי). מאך הציע שלסיבוב הדלי והמים יש משמעות רק משום שהוא יחסי למערכת שבה הכוכבים הרחוקים נמצאים במנוחה. הוא גם סבר שסך כל ההשפעות של הכוכבים, קובע את האינרציה על פני כדור הארץ, שם נערך הניסוי (בהזנחת סיבוב הארץ). אני לא מתיימר להביע דעה מה נכון, אלא רק כותב מה שתורת היחסות אומרת בנדון. בנקודה הראשונה (כוכבים לעומת ריק), היחסות קרובה יותר לניוטון. התורה מבדילה בין יש-סיבוב ואין-סיבוב אפילו בואקום. בנקודה השניה (השפעת הכוכבים), היחסות קרובה יותר למאך אבל לא עד הסוף: הכוכבים1 קובעים את הגאודזיות (מסלולי "הנפילה החופשית"), אבל בתוך המערכות האינרציאליות המקומיות (= מעליות מדומינות שנופלות חופשי = מעליות שמסלולן גאודטי), השפעות הכבידה של הכוכבים בטלות. השאלה השניה של מאך: מה היה קורה אם הדלי עצמו היה מספיק מסיבי, כך שההשפעה הגרביטציונית שלו היתה מדידה? בניסוח אחר: האם לדלי מסיבי מסתובב יש שדה גרביטציוני שונה משל דלי נייח? בהכללה: האם סיבוב משנה את השדה הגרביטציוני שמקיף את הגוף?2 לפי ניוטון, התשובה שלילית. מאך פיקפק. לפי היחסות הכללית מאך צדק. במערכת של פלנטה כדורית נייחת בואקום, אבן חצץ שמתחילה את תנועתה ממצב מנוחה במרחק גדול מאד תיפול רדיאלית בכיוון מרכז הכדור. במקרה של פלנטה מסתובבת, האבן תרגיש כח סחף גרביטציוני שישאף להסיט אותה מהמסלול הרדיאלי. האפקט הזה נמדד בפועל, ועד עכשיו התוצאות עקביות עם היחסות הכללית. יש שיפור? ____ 1ליתר דיוק: כל התפלגות התנע-אנרגיה ביקום 2רלוונטי כמובן רק כשיש סימטריה ביחס לציר הסיבוב |
|
||||
|
||||
בהחלט יש שיפור. עכשיו יש לי הרגשה שאני לפחות מבין על מה מדובר. שוב, תודה. |
|
||||
|
||||
אחר מבהר קצת. עכשיו שאלות: א. נשמע הכל מתנקז לזה שמאחר ובכל מערכת מסתובבת1 יש תאוצה, ומערכת בתאוצה איננה אינרציאלית ולכן לא שקולה (גם לא יחסותית) למערכת נייחת (ללא תאוצה) - ולכן דלי מסתובב לא שקול לדלי נייח? ב. אבל אם תאוצה קובעת הכל - כרגע היקום מאיץ את התפשטותו. האם זה אומר שגלקסיות שמאיצות אמורות לדעת למדוד את התאוצה הזו, או שבגלל שכל המרחב זמן מתפשט הן עדיין מערכות אינרציאליות? 1 שמכילה מסה, לא מערכת צירים תיאורטית |
|
||||
|
||||
לגבי א. אני מציע לך לקרוא (לפחות) את ההקדמה במאמר אליו קישרתי, לפיה מה שהעסיק את מאך היתה בדיוק הבעיה הזאת: למרות שהמהירות יחסית בהתאם לטרנס. גליליאו התאוצה, כידוע, לא. כך זה מתחיל שם: The doctrine of the relativity of motion is attractive for its simplicity. ונזכרתי שפעם דיברנו על זה עם המקשה, בפתילון שהתחיל ב תגובה 349937 אליו הצטרפת גם אתה.
According to it, the assertion that a body moves can mean nothing more than that it moves with respect to other bodies. Acceleration has long proved to be the stumbling block for the doctrine, for, in the case of acceleration, the simplest of observations seem to contradict the doctrine. When a test body rotates, for example, it is acted upon by centrifugal forces. The presence of these centrifugal forces seems to be completely independent of whether the test body rotates with respect to bodies immediately surrounding. Thus Newton observed in his famous bucket experiment that these centrifugal forces induced a concavity in the surface of a rotating body of water and did so independently of whether the water rotated with respect to the bucket containing the water. Therefore, using these inertial forces as a marker to indicate whether the body is accelerating, it seems possible to know that a body is accelerating without any concern for whether it accelerates with respect to the other bodies around it. This outcome contradicts the doctrine of the relativity of motion as applied to acceleration. |
|
||||
|
||||
הורדתי את המאמר ואשמח לקרוא בו בזמני החופשי. |
|
||||
|
||||
מביך להודות, אבל לא לגמרי הבנתי את תגובתך. המשפט הראשון במיוחד. בכל זאת אנסה להתמודד: א. ביחסות הכללית אין משמעות גלובלית1 וחד משמעית למושגים כמו סיבוב ותאוצה. יש צורך להבהיר את ההקשר ולמה הכוונה באופן זהיר. מה שכתבתי התייחס להתאמה שבין היחסות הכללית לרעיונות מאך. נתתי דוגמאות ספציפיות למקרים שבהן היחסות הכללית מבחינה בין סיבוב לאי-סיבוב. אם רוצים לבחון מקרים אחרים, צריך להבהיר על מה בדיוק מדברים. ב. ההערה מהסעיף הקודם נכונה גם כאן. במקרה של יקום מתפשט, אני ממליץ לחזור לדוגמה הוותיקה של נמלים על בלון. נניח שהנמלים עומדות במקומן ביחס לגומי. כשאתה מנפח עוד, הן תתרחקנה זו מזו למרות שלא זזו ממקומן. אתה יכול לנפח בקצב שיגרום להאצה בהתרחקות הזו2. הנמלים עומדות במקומן, ולכן במטריקה הפנימית התלת מימדית של פני הבלון + הזמן, הנמלים על גאודזיה. באנלוגיה ליחסות כללית3, הן בנפילה חופשית (ולצורך העניין אינרציאליות4). הן רואות את הנמלים האחרות מתרחקות במהירות מואצת, אבל הן עצמן לא מרגישות שום אפקט לוקאלי5 של תאוצה. ההסבר מניח את הדעת? ____ 1פתאום שמתי לב ש"גלובלי" התייחס במקור לכדור הארץ, אבל נמצא בשימוש גם עבור כל היקום. 2נניח שלנמלים יש מהירות מקסימלית c שבה הן יכולות לנוע ביחס לגומי. מהירות ההתרחקות ההדדית כתוצאה מהניפוח יכולה לעלות על c. במקרה כזה יווצר לכל נמלה אופק ארועים: יש חברות שהיא כבר לא תוכל לבקר כל עוד הבלון לא יתפוצץ או קצב הניפוח לא יואט. 3כזכור, ביחסות הכללית הבלון תלת מימדי, אין מימדים נוספים כמו פנים (או חוץ) הבלון, הבלון לא בהכרח כדורי, ולגומי יש שימושים אחרים. 4כדור הארץ, למשל, בנפילה חופשית אבל אינרציאלי רק בקירוב בגלל הסיבוב סביב עצמו (שוב, ההערה מסעיף א' רלוונטית). 5כמה קטן זה "לוקאלי"? באופן גס, כל עוד האפקטים הלינאריים במימדי המערכת נשארים זניחים. קראתי מאמרים שהתווכחו אם להתפשטות היקום יש או אין השפעה על מערכת השמש. בכל אופן, גם אם יש השפעה כזו, יהיה קשה מאד להבחין בה. |
|
||||
|
||||
5 אני נתקלתי רק בכאלה שאומרים שההתפשטות היא במרחב הבין-גלקטי כך שאין מה לדבר בכלל על מערכת השמש. למה זה כך אף אחד לא הסביר לי (ואני קצת פוחד לבקש הסבר, לפחות עד שאעשה משהו עם מאך והדלי שלו, והימים ימי אליפות העולם בסנוקר. למי יש חשק לשמוע על משוואות פרידמן? לא לי). מסה לא רק מעוותת את המרחב אלא גם "קושרת" אותו יותר חזק לעצמו, או מבטלת איכשהו את האנרגיה האפלה? איך אפשר לדעת את זה בכלל כל עוד אין מושג של ממש מהי בכלל אותה אנרגיה? אם מדובר בקבוע הקוסמולוגי המפורסם של איינשטיין, הוא לא אמור להיות קבוע? בהגדרה שלו מופיעה רק צפיפות האנרגיה של הואקום, ואם כך למה צריך להיות הבדל בין הואקום באטום לבין הואקום הבין-גלקטי מבחינת ההתפשטות? |
|
||||
|
||||
כל היחסות הכללית מבוססת על כך שכמעט בכל הסיטואציות הרלוונטיות הכוחות הגרביטציוניים חלשים מאד ביחס לכוחות האחרים. בדוגמה של הבלון, הנמלים אינן נמתחות. אם הן, וכל הגדלים התלויים כמו c, היו נמתחים ביחס תואם לרדיוס הבלון, לא היתה להן יכולת להבחין בהתפשטות. הקבוע הקוסמולוגי הוא אכן קבוע. גם במרחב וגם בזמן. אין אפשרות אחרת אם רוצים שההכללה היחסותית לשימור התנע-אנרגיה המקומי תמשיך להתקיים. נחזור לדוגמת הבלון: אם הרדיוס של הבלון גדל באחוז, אז שתי נמלים שהמרחק ביניהן 10 ס"מ, תתרחקנה בעוד מ"מ. מדיד בנקל. אם המרחק התחילי חצי ס"מ, אז ההתרחקות הנוספת היא של 50 מיקרון - יותר קשה למדוד ויותר קל להזניח. לכן במרחקים של מערכת השמש, יהיה קשה מאד למדוד את השפעות ההתפשטות והקבוע הקוסמולוגי. אם, כניסוי מחשבתי, פותרים במדויק את משוואות השדה של מערכת השמש, אני לא רואה סיבה אפריורי שהפתרון עם קבוע קוסמולוגי יהיה זהה לחלוטין לפתרון בלי. במקרה של התפשטות מאיטה ללא קבוע קוסמולוגי, יש מאמר יפה של איינשטיין וקולגה שמציע שלהתפשטות אולי אין שום השפעה על מערכת השמש. אולי לכך התכוונו אלה שנתקלת בהם. |
|
||||
|
||||
תודה. אני חושב שהטענה בה נתקלתי יותר מפעם אחת אינה מה שאתה מתאר כאן, אבל אניח לזה עד הפעם הבאה שאתקל בזה ואולי אז אטריד אותך שוב. אגב, אני מניח שבשום מקרה אין שינוי במרחב בגדלים קטנים מאד בגלל אפקטים קוואנטיים (אחרת קבוע פלנק היה צריך להשתנות עם הזמן ועל זה כולנו היינו בטח שומעים כי הבריאתנים היו מנפנפים בזה בשמחה). |
|
||||
|
||||
1 מילא זה. קח צעד אחד אחורה והצב „כדורית״ במקום „גלובלית״. |
|
||||
|
||||
2 כלומר שנמלה שהשכנה שלה מאותתת לה בפנס, תראה עם הגדלת קצב הניפוח הסחה הולכת וגדלה לאדום עד שהקרינה תעלם לחלוטין מתחת למגן השחור? |
|
||||
|
||||
זה בדיוק מה שקורה. |
|
||||
|
||||
אם הנמלה מאותתת באופן בדיד, נניח הבזק כל שניה לפי שעון היד שלה (כשמשך ההבזק עצמו קצר בהרבה), יהיה הבזק מסוים שכבר לא יגיע לשכנה. את ההבזק שלפניו השכנה תראה מוסח חזק לאדום ויקח לו הרבה זמן עד שיגיע ליעדו. אם השידור רציף (הפנס דולק כל הזמן) ואם לגלאי של השכנה יש רגישות אינסופית, אז השכנה תמשיך "לנצח" לקלוט גלים, כשאורך הגל, העוצמה והאנרגיה הולכים ושואפים לאפס. למה לנצח? כי זמן ההגעה הולך ומתארך ככל שזמן היציאה מתקרב לרגע היווצרות האופק. |
|
||||
|
||||
וואלה. |
|
||||
|
||||
המילה הראשונה היתה אמורה להיות "אכן" (והשנייה מבהיר). אני לא מתפלא שלא הצלחת לפענח שתי שגיאות הקלדה מתוך שלוש אותיות. שאר ההסברים אכן מניחים את הדעת, לפחות לעת עתה1. 1 אני קצת חושש לשאול מה זה אומר שאין משמעות גלובלית לסיבוב ותאוצה. אם נוציא את המסה מהמשוואה, אני יכול למדוד תאוצה בכל נקודה שאני נמצא בה ככל הידוע לי. האם זה שונה ביחסות כללית? |
|
||||
|
||||
אתה יכול למדוד תאוצה, אבל יש חשיבות לשאלה איזה סוג של מדידה אתה מבצע. אם נבחן שוב את דוגמת הבלון: המרחק בין הנמלים העומדות גדל בקצב מואץ. במובן הזה יש תאוצה. הנמלים "אינרציאליות" ובאופן מקומי לא מרגישות שום אפקט של כח מדומה. במובן הזה אין תאוצה. אם לא נבהיר למה כוונתנו, איך אפשר לענות על השאלה אם יש או אין תאוצה? שים לב שהבעייה הזו לא קיימת אצל ניוטון וביחסות הפרטית. אצלם, אם מהירות ההתרחקות מאיצה, אז בהכרח לפחות צופה אחד אינו אינרציאלי. |
|
||||
|
||||
מי שרוצה לקרוא קצת יותר (אני טרם הספיקותי, אבל הצצתי) יכול למצוא את נדון על פני 51 עמודים פידיאפיים כאן. דגדגן: The proposal’s most prominent sponsor was Albert Einstein. In the
early years of his work on general relativity, he believed that his theory implemented the proposal, although he completely lost this belief in his later years. Nonetheless, the future of the proposal was guaranteed by the vigorous support of an Einstein who rapidly rose to celebrity status both inside and outside the scientific community. Einstein did not claim the proposal as his own invention. From the earliest moments, he attributed it to Ernst Mach and in 1918 gave a field theoretic formulation of the proposal its now standard name of “Mach’s Principle.’ |
|
||||
|
||||
אחרי שתקרא, שתף בתובנות. |
|
||||
|
||||
אשתדל, אבל אל תעצור את הנשימה (אלא אם כן בדיוק נכנסת למעלית שיצא ממנה מישהו בלי מסכה). |
חזרה לעמוד הראשי | המאמר המלא |
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 |