AstroVox :: Επισκόπηση Θ.Ενότητας - Γενική (Ειδική) Θεωρία της Σχετικότητας.
Κεντρική σελίδα του AstroVox AstroVox
Η ερασιτεχνική αστρονομία στην Ελλάδα
 
 Κεντρική ΣελίδαΚεντρική Σελίδα   FAQFAQ   ΑναζήτησηΑναζήτηση   Κατάλογος ΜελώνΚατάλογος Μελών    ΑστροφωτογραφίεςΑστροφωτογραφίες   ΕγγραφήΕγγραφή 
  ForumForum  ΑστροημερολόγιοΑστροημερολόγιο  ΠροφίλΠροφίλ   ΑλληλογραφίαΑλληλογραφία   ΣύνδεσηΣύνδεση 

Αστροημερολόγιο 
Γενική (Ειδική) Θεωρία της Σχετικότητας.

 
Δημοσίευση νέας  Θ.Ενότητας   Απάντηση στη Θ.Ενότητα    AstroVox Forum Αρχική σελίδα -> Αστρο-ειδήσεις
Επισκόπηση προηγούμενης Θ.Ενότητας :: Επισκόπηση επόμενης Θ.Ενότητας  
Συγγραφέας Μήνυμα
Δροσος ΓεωργιοςOffline
Εξωγήινος
Άβαταρ

Ένταξη: 22 Οκτ 2007
Σύνολο δημοσιεύσεων: 8731
Τόπος: Αθήνα-Ηλιούπολη
Φύλο: Ανδρας
ΔημοσίευσηΔημοσιεύθηκε: 24/03/2011, ημέρα Πέμπτη και ώρα 12:56    Θέμα δημοσίευσης: Γενική (Ειδική) Θεωρία της Σχετικότητας. Απάντηση με παράθεση αυτού του μηνύματος

H ιστορία της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Cheesy Grin
H ιστορία της θεωρίας της Σχετικότητας άρχισε μεν να συνδέεται με τον Γαλιλαίο, αλλά ολοκληρώθηκε κυρίως με τον Albert Einstein, ο τρόπος σκέψης του οποίου σφράγισε τελικά την παγκόσμια ιστορία του 20οΰ αιώνα.
H ιστορία μας ξεκινάει στα τέλη του 19ου αιώνα. H εποχή εκείνη ήταν αρκετά περίεργη γιατί κυριαρχούσε μεν η αντίληψη του Νεύτωνα πάνω στην φυσική, όμως η κυριαρχία της άρχιζε να αμφισβητείται, Γιατί η κυρίαρχη έως τότε θεωρία δεν μπορούσε να εξηγήσει είτε ορισμένα πειράματα, όπως αυτό των Michelson και Morley, είτε τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα, όπως τα περιέγραφε η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell.
Οι περισσότεροι φυσικοί όμως εκείνη την εποχή πίστευαν ότι όλα τα πειράματα θα αποδεικνύονταν λανθασμένα και ότι η νευτώνεια φυσική θα θριάμβευε στο τέλος, όπως συνέβαινε επί διακόσια και πλέον χρόνια. O Einstein, από την άλλη, ήταν από τους λίγους που ήθελε να μάθει όσο το δυνατόν περισσότερα για την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell, αλλά και για τα πειράματα της εποχής εκείνης που αμφισβητούσαν την κρατούσα αντίληψη.
Δυστυχώς για το νεαρό Αλβέρτο ο καθηγητής του, ο Heinrich Weber στο Πολυτεχνείο της Ζυρίχης, ανήκε στην πρώτη κατηγορία. Ήταν λογικό ότι η σύγκρουση δασκάλου και μαθητή δε θα αργούσε. Μια σύγκρουση που είχε σαν αποτέλεσμα όχι μόνο την απόρριψη της αίτησης του Einstein για μια θέση βοηθού στο Πολυτεχνείο της Ζυρίχης μετά την αποφοίτηση του, αλλά και τη δυσφήμιση του στην τότε επιστημονική κοινότητα.
Είναι χαρακτηριστικό το γράμμα του πατέρα του Einstein προς τον καθηγητή του Πανεπιστημίου της Λειψίας Ostawald, που ουσιαστικά εκλιπαρεί για μία θέση βοηθού για το γιο του. O Einstein, αφού έμεινε για αρκετό καιρό άνεργος, μια και όλες οι αιτήσεις του για μία θέση βοηθού είχαν απορριφθεί από όλα τα πανεπιστήμια στα οποία τις είχε υποβάλει, κατέληξε στο Γραφείο Ευρεσιτεχνιών στη Βέρνη.
Ίσως βέβαια όλη αυτή η περιπέτεια να του βγήκε σε καλό, αφού στο Γραφείο Ευρεσιτεχνιών είχε όλο τον απαραίτητο χρόνο να σκεφτεί και να διαμορφώσει την αντίληψη του για τον κόσμο. Από αυτό το διάσημο πλέον γραφείο ξεκίνησε η πρώτη επανάσταση στο χώρο της φυσικής του 20ού αιώνα.
Ο Einstein ενώ δημιούργησε τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας σχεδόν από το τίποτα, αυτό δεν ισχύει για την Ειδική Σχετικότητα. Στις αρχές του 20ου αιώνα ΄΄ολα τα κομμάτια του παζλ ήταν ήδη γνωστά. Εκείνο που πέτυχε το μεγαλοφυές μυαλό του ήταν να βάλει αυτά τα κομμάτια στη θέση τους. Και τότε μία καταπληκτική, αν και αναπάντεχη για πολλούς, εικόνα εμφανίστηκε. Μια εικόνα τόσο ανατρεπτική, της οποίας η σύλληψη – μολονότι έχει αποδειχθεί απολύτως σωστή μέχρι σήμερα – δε στάθηκε αρκετή για να τιμηθεί ο Einstein με το βραβείο Νόμπελ. Μάλιστα, στο τηλεγράφημα της Σουηδικής Ακαδημίας που του ανήγγελλε την απονομή του βραβείου Νόμπελ του 1921 τονιζόταν ότι το βραβείο ήταν για την προσφορά του στη φυσική σε τομείς πέραν εκείνου της Σχετικότητας.
Η θεωρία του Νεύτωνα.
Οι νόμοι του Νεύτωνα στηρίχθηκαν στην ιδέα της ακαριαίας διάδοσης. Αυτό πολύ απλά σημαίνει ότι, σύμφωνα με τον Νεύτωνα η ταχύτητα διάδοσης των δυνάμεων στη φύση είναι άπειρη.
Τα διακόσια χρόνια που ακολούθησαν ήταν ένας συνεχής θρίαμβος αυτών των νόμων. Όλα τα πειράματα που πραγματοποιούνταν επιβεβαίωναν πανηγυρικά τη νευτώνεια αντίληψη για τον κόσμο. Μέχρι που φθάσαμε στα μέσα του 19ου αιώνα, οπότε ήρθε το πλήρωμα του χρόνου για την σε βάθος μελέτη και του ηλεκτρομαγνητισμού. Και τότε άρχισαν να εμφανίζονται τα προβλήματα, τα οποία πολλαπλασιάζονταν με την πάροδο του χρόνου. Ποιο ήταν το αποτέλεσμα; Στις αρχές του 20ού αιώνα το άλλοτε απόλυτα στέρεο οικοδόμημα του Νεύτωνα έτριζε επικίνδυνα. H φυσική είχε μετατραπεί σε ένα τεράστιο παζλ που απεγνωσμένα ζητούσε λύση.

Τα κομμάτια που συνέθεταν το παζλ ήταν τα εξής:
α) Οι μετασχηματισμοί του Γαλιλαίου, πάνω στους οποίους στηριζόταν όλη η νευτώνεια φυσική. Οι εν λόγω μετασχηματισμοί είναι πάρα πολύ απλοί ως προς τη σύλληψη τους. Πολύ απλά μπορούμε να τους συνοψίσουμε ως εξής: Αν κάποιος βρίσκεται πάνω σε ένα τρένο που κινείται και ο ίδιος κινείται μέσα στο τραίνο, τότε η ταχύτητα του ως προς τη Γη είναι το άθροισμα της ταχύτητας του ως προς το τραίνο και της ταχύτητας του τραίνου ως προς τη Γη. O Γαλιλαίος μάλιστα διατύπωσε πρώτος και το αξίωμα της σχετικότητας, το οποίο διατήρησε αργότερα ο Einstein. Σύμφωνα με την Αρχή της Σχετικότητας του Γαλιλαίου, όλοι οι νόμοι της κίνησης είναι ίδιοι σε όλα τα συστήματα αναφοράς.

β) H ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell. Το 1864 ο James Clerk Maxwell διατύπωσε ένα σύνολο τεσσάρων εξισώσεων, από τις οποίες μπορούσαν να περιγραφούν όλα τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα. Αν και η θεωρία του Maxwell ήταν πολύ κομψή, είχε ένα πολύ σημαντικό μειονέκτημα, όπως τουλάχιστον το αντιλαμβάνονταν οι φυσικοί εκείνης της εποχής: δεν ήταν συμβατή με τους μετασχηματισμούς του Γαλιλαίου. Με την αλλαγή συστήματος αναφοράς άλλαζαν και οι εξισώσεις, κάτι το ιδιαίτερα ενοχλητικό. Το πιο ενοχλητικό όμως ήταν ότι από τις εξισώσεις αποδεικνυόταν ότι η ταχύτητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είχε μία συγκεκριμένη τιμή. Και η ταχύτητα αυτή ήταν η ταχύτητα μετάδοσης των ηλεκτρικών και των μαγνητικών πεδίων. Συνεπώς, η ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell ερχόταν σε κατάφωρη αντίθεση με τη θεωρία της ακαριαίας διάδοσης.

γ) To πείραμα των Michelson και Morley. H αντίληψη του Νεύτωνα για τον κόσμο προϋπέθετε έναν απόλυτο χώρο και έναν απόλυτο χρόνο, εντελώς ανεξάρτητους μεταξύ τους. Στην προσπάθεια τους να βρουν αυτό το απόλυτο σύστημα αναφοράς, οι επιστήμονες του 19ου αιώνα κατέληξαν στην ιδέα του αιθέρα, του υλικού εντός του οποίου κινούνται οι πλανήτες. Το υλικό αυτό είχε αρκετά περίεργες ιδιότητες. Σύμφωνα με την αρχική ιδέα, ήταν ελαστικό, ακίνητο και αβαρές. Το 1881 ένας 28χρονος Αμερικανός, ο Michelson, προσπάθησε να μετρήσει την ταχύτητα του φωτός σε σχέση με τον αιθέρα. H ιδέα ήταν απλή: δεδομένης της κίνησης της Γης ως προς τον αιθέρα και της ισχύος των μετασχηματισμών του Γαλιλαίου, η μετρούμενη ταχύτητα του φωτός σε δύο διευθύνσεις, μία παράλληλη με την κίνηση της Γης ως προς τον αιθέρα και μία κάθετη, θα είναι διαφορετική. Τελικά, πραγματοποιήθηκαν δύο πειράματα, ένα από τον Michelson το 1881 και ένα δεύτερο από τους Michelson και Morley το 1887. Και τα δύο πειράματα όμως κατέληξαν στο ίδιο αποτέλεσμα: η ταχύτητα του φωτός είναι ακριβώς η ίδια, σε όποια διεύθυνση και να μετρηθεί. Άρα, κάτι έπρεπε να αλλάξει στην όλη θεώρηση του κόσμου.
H συντριπτική πλειονότητα της επιστημονικής κοινότητας, όπως είπαμε πιο πάνω, δέχθηκε με σκεπτικισμό το αποτέλεσμα των δύο πειραμάτων. Το ίδιο και ο Weber, ο καθηγητής του Einstein στο Πολυτεχνείο της Ζυρίχης, που είχε την ακλόνητη πεποίθηση ότι αυτή ήταν η πραγματικότητα, ότι όλα αυτά θα αποδεικνύονταν λανθασμένα και ότι, τελικά, η νευτώνεια φυσική θα επιβραβευόταν, όπως συνέβαινε κατά τη διάρκεια των τελευταίων δύο αιώνων.
Υπήρχαν όμως και κάποιοι που, μελετώντας τα πειράματα, κατάλαβαν ότι παρά τη δυσκολία τους τα αποτελέσματα τους – αν και μη αναμενόμενα – ήταν σωστά. Συνεπώς, κάτι περίεργο συνέβαινε με την αντίληψη για τον αιθέρα. H πρώτη επανάσταση του 20ού αιώνα στη φυσική είχε αρχίσει.

Οι πρώτες αμφισβητήσεις από τους Lorentz και Fitzgerald.
Οι πρώτες προσπάθειες εξήγησης του μηδενικού αποτελέσματος των Michelson-Morley έγιναν από τους Lorentz και Fitzgerald, οι οποίοι υποστήριξαν ότι οι διαστάσεις των σωμάτων αλλάζουν κατά την κίνηση τους μέσα στον αιθέρα. Επρόκειτο για μία επαναστατική πρόταση, διότι για πρώτη φορά κλονιζόταν η ιδέα του αναλλοίωτου των διαστάσεων των σωμάτων. Παράλληλα όμως ήταν ημιτελής, καθώς εξακολουθούσε να δέχεται τη θεωρία του αιθέρα. Επίσης, οι Lorentz και Poincare πρότειναν κάποιους μετασχηματισμούς από ένα σύστημα αναφοράς σε ένα άλλο, οι οποίοι πλέον είναι γνωστοί σαν «μετασχηματισμοί Lorentz». Οι εξισώσεις του Maxwell είναι αναλλοίωτες κάτω από αυτούς τους μετασχηματισμούς.
Τι ακριβώς σημαίνει αυτό; Έστω ένα μαγνητικό πεδίο παρατηρούμενο από κάποιον ακίνητο παρατηρητή. Οι δυναμικές γραμμές του είναι κλειστές (δηλαδή, δεν έχουν αρχή και τέλος). Αυτό συμβαίνει διότι δεν υπάρχουν μαγνητικά φορτία που να δημιουργούν το πεδίο, σε αντίθεση με το ηλεκτρικό πεδίο που οι δυναμικές γραμμές του είναι ανοικτές, λόγω της ύπαρξης ηλεκτρικών φορτίων. Αν ίσχυαν οι μετασχηματισμοί του Γαλιλαίου και το ίδιο μαγνητικό πεδίο το παρατηρούσε ένας κινούμενος παρατηρητής, θα έβλεπε ότι κάποιες μαγνητικές γραμμές θα ήταν κλειστές, ενώ κάποιες άλλες θα ήταν ανοιχτές. Ανοιχτές γραμμές, όπως αναφέρθηκε, σημαίνει παρουσία μαγνητικών φορτίων. Συνεπώς, η κίνηση του παρατηρητή δημιουργεί ή καταστρέφει τα μαγνητικά φορτία. Το γεγονός λοιπόν της κίνησης του παρατηρητή αλλάζει όλη την εικόνα του πεδίου. Γι’ αυτό και έγινε αναφορά στην ασυμβατότητα των εξισώσεων του Maxwell με τους μετασχηματισμούς του Γαλιλαίου.
Αντίθετα, οι μετασχηματισμοί του Lorentz δεν παρουσιάζουν τέτοια προβλήματα και διατηρούν την ίδια εικόνα για τα πεδία, ακόμα και αν ο παρατηρητής κινείται. Για να συμβαίνει κάτι τέτοιο, πρέπει εκτός από τη συστολή του μήκους, που πρότεινε ο Fitzgerald, να υπάρχει και διαστολή του χρόνου. Αυτό ακριβώς το σημείο εμπόδισε τον Lorentz και τους συνεργάτες του να διατυπώσουν την πλήρη θεωρία. O χρόνος, σύμφωνα με το Νεύτωνα είναι απόλυτος. Τίποτα δεν μπορεί να αλλάξει το ρυθμό με τον οποίο αυτός κυλά.

Ο χρόνος παύει να είναι απόλυτος
Εδώ λοιπόν εμφανίζεται η ιδιοφυΐα του Einstein. H λύση που πρότεινε το 1905 με την εργασία του «Περί της ηλεκτροδυναμικής των κινούμενων σωμάτων» ήταν επαναστατική: Δεν υπάρχει ούτε απόλυτος χώρος ούτε απόλυτος χρόνος, ενώ δεν έκανε καμιά αναφορά στον αιθέρα ως να μην υπήρχε. Με αυτό τον τρόπο γεννήθηκε η Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας (ΕΘΣ). H θεωρία αυτή θεμελιώνεται πάνω σε δύο αξιώματα.
Σύμφωνα με το πρώτο αξίωμα, η ταχύτητα του φωτός είναι ίδια για όλα τα συστήματα αναφοράς που κινούνται με σταθερές μεταξύ τους ταχύτητες (είναι δηλαδή όπως λέμε αδρανειακά συστήματα αναφοράς). Ουσιαστικά, το πρώτο αξίωμα της ΕΘΣ συνίσταται στην αποδοχή του μηδενικού αποτελέσματος του μηδενικού αποτελέσματος του πειράματος των Michelson-Morley.

Άμεσα επακόλουθα αυτής της πρότασης είναι τα εξής:
1. Οι διαστάσεις των κινουμένων σωμάτων αλλάζουν, ακολουθώντας τους μετασχηματισμούς του Lorentz (συστολή του μήκους),
2. Ο χρόνος που μετρά ένας παρατηρητής σε ηρεμία είναι μεγαλύτερος από εκείνον που μετρά ένας κινούμενος παρατηρητής (διαστολή του χρόνου),
3. Η μάζα ενός σώματος (δηλαδή και η αδράνεια του) αυξάνεται, όταν το σώμα επιταχύνεται. Βασικό λοιπόν μέγεθος της ΕΘΣ είναι η μάζα ηρεμίας, όπως χαρακτηριστικά ονομάζεται, και δηλώνει τη μάζα που θα έχει ένα οποιοδήποτε σώμα σε ένα σύστημα αναφοράς στο οποίο είναι ακίνητο. H αύξηση της μάζας δεν είναι γραμμική με την ταχύτητα, αλλά πλησιάζει το άπειρο, όταν η ταχύτητα πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός.

Έχοντας υπόψη το γεγονός ότι η ΕΘΣ ουσιαστικά ένωσε τη μάζα (m) με την ενέργεια (E) με την πασίγνωστη πια σχέση (c η ταχύτητα του φωτός στο κενό): E = mc2 εύκολα μπορούμε να καταλάβουμε το αποτέλεσμα που προαναφέρθηκε.
Όταν λοιπόν προσφέρουμε ενέργεια σε ένα σώμα που ήδη κινείται, τότε μέρος της ενέργειας αυτής εμφανίζεται σαν μάζα και το υπόλοιπο σαν κινητική ενέργεια. Όσο πιο γρήγορα κινείται το σώμα τόσο πιο μεγάλο μέρος της ενέργειας εμφανίζεται σαν αύξηση μάζας και τόσο μικρότερο σαν αύξηση της κινητικής ενέργειας, με αποτέλεσμα, όταν φθάνουμε την ταχύτητα του φωτός, η μάζα του σώματος (άρα, και η αδράνεια του) να απειρίζονται. Άπειρη αδράνεια σημαίνει ότι χρειάζεται άπειρη δύναμη για την περαιτέρω επιτάχυνση του σώματος, κάτι που πρακτικά είναι αδύνατο. Συνεπώς, κανένα σώμα δεν μπορεί να επιταχυνθεί σε ταχύτητες μεγαλύτερες της ταχύτητας του φωτός. Επίσης, άπειρη μάζα σημαίνει άπειρη ενέργεια, κάτι που επίσης είναι αδύνατο.
Άρα, κανένα σώμα με μη μηδενική μάζα ηρεμίας δεν μπορεί να φθάσει την ταχύτητα του φωτός. Τα μόνα σώματα που μπορούν να κινούνται με αυτή την ταχύτητα είναι σωματίδια όπως τα φωτόνια, που έχουν μηδενική μάζα ηρεμίας.
Σύμφωνα με το δεύτερο αξίωμα της ΕΘΣ, όλοι οι νόμοι της φύσης είναι αναλλοίωτοι σε όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς (δηλαδή, σε όλα τα συστήματα που κινούνται με σταθερές μεταξύ τους ταχύτητες). Το αξίωμα αυτό είναι ουσιαστικά η γενίκευση της Αρχής της Σχετικότητας του Γαλιλαίου. H συγκεκριμένη πρόταση καταργεί την ιδέα του απόλυτου συστήματος αναφοράς. Δηλώνει ότι δεν υπάρχει πείραμα που να μπορεί να πραγματοποιήσει κάποιος παρατηρητής και από το αποτέλεσμα του να προσδιορίσει ένα σύστημα αναφοράς ως προς το οποίο να κινούνται όλα τα άλλα συστήματα αναφοράς. Κατά συνέπεια, είναι αδύνατη πλέον η αναφορά στον απόλυτο χώρο.

Ενιαίος τετραδιάστατος χωροχρόνος.
Αντίθετα με τη θεωρία του Νεύτωνα, στη θεωρία της Σχετικότητας ο χώρος και ο χρόνος ενώνονται σε μία τετραδιάστατη έννοια, το χωροχρόνο. O Einstein, δηλαδή, συνέδεσε την κλασική μηχανική με τον ηλεκτρομαγνητισμό, καταργώντας τον απόλυτο τρισδιάστατο χώρο και μετατρέποντας τον σε τετραδιάστατο χωροχρόνο.
H πλήρης συνειδητοποίηση αυτού του γεγονότος ήρθε το 1908, όταν ο Minkowski, βασισμένος στην ΕΘΣ, παρουσίασε την τετραδιάστατη γεωμετρία του. O Minkowski απέδειξε ότι υπάρχει ένας απόλυτος τετραδιάστατος χωροχρόνος, τον οποίο αντιλαμβάνονται όμοια όλοι οι παρατηρητές σε όλα τα αδρανειακά συστήματα αναφοράς.
Την ιδέα των πολλών διαστάσεων χρησιμοποιούν και σήμερα οι φυσικοί στις θεωρίες των ενοποιημένων πεδίων, στην προσπάθεια τους δηλαδή να ενώσουν όλες τις γνωστές δυνάμεις στη φύση. Ένα αποτέλεσμα της ΕΘΣ ήταν η κατάργηση της απόλυτης έννοιας του ταυτόχρονου. Όλες οι πληροφορίες ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός. Συνεπώς, δύο γεγονότα που είναι ταυτόχρονα για έναν παρατηρητή δεν είναι ταυτόχρονα για κάποιον άλλο, κινούμενο ως προς τον πρώτο, παρατηρητή.
Το αποτέλεσμα αυτό, σε μία πρώτη ανάγνωση, φαίνεται εντελώς παράλογο. Αυτό συμβαίνει διότι η εμπειρία μας βασίζεται σε φαινόμενα για τα οποία η ταχύτητα του φωτός μπορεί κάλλιστα να θεωρηθεί άπειρη. Αν σκεφτούμε ότι το φως πραγματοποιεί επτάμισι φορές το γύρο της Γης σε ένα δευτερόλεπτο, γίνεται κατανοητό το γιατί στην καθημερινή ζωή δεν παρατηρούμε τέτοια φαινόμενα.
Το ακόλουθο απλό παράδειγμα θα μας βοηθήσει να συνειδητοποιήσουμε τη σχετικότητα του ταυτόχρονου. Έστω ότι δύο διαστημικοί καουμπόι είναι έτοιμοι να μονομαχήσουν με ακτινοπίστολα. Στο μέσο της απόστασης υπάρχει ένα φανάρι, το οποίο θα δώσει το σήμα για τη μονομαχία. Μόλις το φως ανάψει, πρέπει να πυροβολήσουν. Για τον έναν οπλοφόρο ο δικός του πυροβολισμός και το φωτεινό σύνθημα συμβαίνουν ταυτόχρονα. Για τον δεύτερο οπλοφόρο ο πυροβολισμός του αντιπάλου του καθυστερεί σημαντικά σε σχέση με το φωτεινό σύνθημα έναρξης της μονομαχίας. Και αυτό διότι το κινούμενο με πεπερασμένη ταχύτητα φως χρειάζεται κάποιον χρόνο, προκειμένου να καλύψει την απόσταση από τον αντίπαλο του μέχρι αυτόν. Αντίθετα, για έναν παρατηρητή που βρίσκεται στο φανάρι οι δύο πυροβολισμοί είναι ταυτόχρονοι, καθώς το φως καλύπτει τις ίδιες αποστάσεις και από τους δύο οπλοφόρους, αλλά καθυστερούν σημαντικά σε σχέση με το άναμα του φαναριού.
Ένα πολύ σημαντικό συμπέρασμα της ΕΘΣ είναι το ότι καμία πληροφορία δεν μπορεί να ξεπεράσει την ταχύτητα του φωτός, διότι θα καταστρέψει την αιτιότητα. Θα υπάρχουν, δηλαδή, συστήματα αναφοράς στα οποία το αποτέλεσμα θα προηγείται του αιτίου. Επειδή, δε, η ΕΘΣ είναι μία θεωρία αιτιοκρατική, αυτό είναι απαγορευτικό. Ένα παράδειγμα καταστροφής της αιτιότητας, στην περίπτωση που ένα σώμα ξεπεράσει την ταχύτητα του φωτός, είναι το ακόλουθο. Επιστρέφουμε στο παράδειγμα της προηγούμενης διαστημικής μονομαχίας. Έστω λοιπόν ότι οι μονομάχοι δεν έχουν ακτινοπίστολα, αλλά όπλα που εκτοξεύουν σφαίρες κινούμενες ταχύτερα από το φως. Μόλις ο ένας οπλοφόρος βλέπει το σήμα, πυροβολεί. H σφαίρα κινείται γρηγορότερα από το φως, άρα προηγείται της εικόνας του πυροβολισμού. Κατά συνέπεια, ο δεύτερος οπλοφόρος πρώτα δέχεται τη σφαίρα και μετά βλέπει την εικόνα του πρώτου που πυροβολεί. Στο σύστημα αναφοράς του δευτέρου, λοιπόν, το αποτέλεσμα (τραυματισμός του από τη σφαίρα) προηγείται του αιτίου (πυροβολισμός).
Επίλογος
H ΕΘΣ περιλαμβάνει όλη τη νευτώνεια φυσική. Αν στις εξισώσεις της η ταχύτητα του κινούμενου σώματος είναι πάρα πολύ μικρή σε σχέση με την ταχύτητα του φωτός, τότε αναπαράγεται όλη η φυσική του Νεύτωνα, κάτι το απόλυτα λογικό. H νέα θεωρία στο όριο των πολύ μικρών ταχυτήτων της καθημερινής ζωής θα έπρεπε να εξηγεί όλα αυτά τα φαινόμενα που εξηγούσε τόσο επιτυχημένα η προηγούμενη θεώρηση.
Όμως, από τη δημιουργία της, η ΕΘΣ είχε μία πολύ σημαντική έλλειψη: αναφερόταν μόνο σε αδρανειακά συστήματα αναφοράς, δεν συμπεριλάμβανε δηλαδή τα επιταχυνόμενα συστήματα και φυσικά ούτε τη βαρύτητα. Αυτό το πρόβλημα ο Einstein το εντόπισε σχεδόν αμέσως. H λύση του όμως χρειάστηκε μια δεκαετία σκληρής δουλειάς. Όταν μάλιστα ανέφερε το πρόβλημα στον Planck, εκείνος προσπάθησε να τον αποτρέψει με τον εξής συλλογισμό: «Ως παλιότερος φίλος πρέπει να σε συμβουλεύσω ενάντια σε αυτό, διότι αρχικά δε θα επιτύχεις, αλλά, και αν ακόμα επιτύχεις, κανένας δε θα σε πιστέψει»! Ευτυχώς όμως ο Einstein δεν άκουσε τη συμβουλή του Planck, με αποτέλεσμα λίγα χρόνια αργότερα να βγει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας (ΓΘΣ).
Όπως γνωρίζουμε μαζί με τους τρεις νόμους της κίνησης ο Νεύτωνας διατύπωσε και μία θεωρία για τη βαρύτητα. Όμως, σύμφωνα με τον Einstein, αυτή η νευτώνεια θεωρία για τη βαρύτητα έπρεπε να είναι λανθασμένη, λόγω του ότι στη νευτώνεια θεώρηση η βαρυτική δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης μεταξύ των δύο σωμάτων. Σύμφωνα όμως με την ΕΘΣ, η απόσταση αλλάζει ανάλογα με το σύστημα αναφοράς. Συνεπώς, έπρεπε να επηρεάζεται και ο νόμος της παγκόσμιας έλξης.
http://blog.physics4u.gr/?p=3213

Διαβάστε και το πολύ κατατοπιστικό άρθρο: Ποιές ανάγκες γέννησαν την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας.
http://www.physics4u.gr/faq/special.html



einsteinmc2.jpg
 Περιγραφή:
 Μέγεθος αρχείου:  9.06 KB
 Διαβάστηκε:  1270 φορές

einsteinmc2.jpg



_________________
Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.
Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.


Έχει επεξεργασθεί από τον/την Δροσος Γεωργιος στις 03/04/2017, ημέρα Δευτέρα και ώρα 11:28, 1 φορά
Επιστροφή στην κορυφή
View user's profile 
Δροσος ΓεωργιοςOffline
Εξωγήινος
Άβαταρ

Ένταξη: 22 Οκτ 2007
Σύνολο δημοσιεύσεων: 8731
Τόπος: Αθήνα-Ηλιούπολη
Φύλο: Ανδρας
ΔημοσίευσηΔημοσιεύθηκε: 28/03/2017, ημέρα Τρίτη και ώρα 11:37    Θέμα δημοσίευσης: Απάντηση με παράθεση αυτού του μηνύματος

Ατομικά ρολόγια επιβεβαιώνουν τη σχετικότητα του χρόνου. Cheesy Grin
Ο χρόνος, όπως και ο χώρος, είναι έννοιες σχετικές, είπε ο μεγάλος Άλμπερτ Αϊνστάιν. Χάρη στα πιο ακριβή ατομικά ρολόγια που διαθέτουμε, διεθνής ερευνητική ομάδα υπολογίζει τώρα με εντυπωσιακή ακρίβεια πώς ο χρόνος κυλά με διαφορετικό ρυθμό στο Λονδίνο και το Παρίσι.
Το φαινόμενο της «διαστολής του χρόνου» οφείλεται σε δύο διαφορετικούς παράγοντες που σχετίζονται με διαφορετικές πλευρές της Σχετικότητας. Ο πρώτος παράγοντας είναι η ταχύτητα: όπως προκύπτει από τη θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας, ένα ρολόι που κινείται με μεγάλη ταχύτητα σε σχέση με έναν παρατηρητή τρέχει πιο αργά σε σχέση με το ρολόι του παρατηρητή.
Ο δεύτερος παράγοντας είναι η βαρύτητα, όπως προκύπτει από την θεωρία της Γενικής Σχετικότητας: όταν η δύναμη της βαρυτικής έλξης αυξάνεται στο σημείο όπου βρίσκεται ο παρατηρητής, το ρολόι του θα τρέχει πιο αργά σε σχέση με το ρολόι ενός παρατηρητή που δέχεται ασθενέστερη έλξη. Με άλλα λόγια, ένα ρολόι στο κέντρο της Γης θα τρέχει πιο αργά από ό,τι ένα ρολόι στην κορυφή του Έβερεστ.
Και στις δύο περιπτώσεις, οι πειραματικές μετρήσεις της διαστολής του χρόνου (για παράδειγμα η σύγκριση ατομικών ρολογιών στη Γη και στους δορυφόρους του GPS) έχουν επιβεβαιώσει τον Αϊνστάιν με σχετικά μεγάλη ακρίβεια. Κανείς όμως δεν μπορεί να αποκλείσει το γεγονός ότι ο γίγαντας της σχετικότητας θα διαψευστεί τελικά από πιο ακριβή πειράματα.
Τώρα, ερευνητές στη Γαλλία, τη Βρετανία και τη Γερμανία αυξάνουν τα επίπεδα ακρίβειας στο μέγιστο εφικτό: χρησιμοποίησαν ατομικά ρολόγια που βασίζονται τη συχνότητα της ακτινοβολίας που εκπέμπουν άτομα στροντίου, και είναι περίπου τρεις φορές πιο ακριβή από τα συμβατικά ατομικά ρολόγια στροντίου: χάνουν ένα δευτερόλεπτο κάθε περίπου 15 δισεκατομμύρια χρόνια, που είναι περισσότερο από την ηλικία του Σύμπαντος.
H νέα μελέτη, η οποία αναρτήθηκε στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv, συγκρίνει ατομικά ρολόγια στροντίου που βρίσκονταν στο Παρίσι, το Λονδίνο και το Μπράουνσβαϊγκ της Γερμανίας.
https://arxiv.org/abs/1703.04426v1
O ρυθμός του χρόνου στις τρεις τοποθεσίες τρέχει διαφορετικά επειδή κάθε πόλη έχει διαφορετική απόσταση από το κέντρο της Γης (και επομένως δέχεται διαφορετικές βαρυτικές δυνάμεις) και διαφορετική απόσταση από τον ισημερινό (και επομένως διαφορετική ταχύτητα περιστροφής γύρω από τον άξονα της Γης).
Προκειμένου να συγκριθεί ο ρυθμός του χρόνου στις τρεις τοποθεσίες, οι ερευνητές συνέδεσαν τα ρολόγια σε δίκτυα οπτικών ινών που λειτουργούσαν στις ίδιες συχνότητες με καθένα από τα ρολόγια. Κάθε διαφορά στη συχνότητα του φωτός ανάμεσα στις διαφορετικές ίνες θα υποδήλωνε διαφορές στο ρυθμό του χρόνου.
Πράγματι, οι μετρήσεις έδειξαν ότι η χρονική απόκλιση που συσσωρεύεται ανάμεσα στο Παρίσι και το Λονδίνο στη διάρκεια ενός 24ωρου φτάνει τα 5 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.
Τα αποτελέσματα του πειράματος, εξηγεί το περιοδικό New Scientist,
https://www.newscientist.com/article/mg23331184-900-atomic-clocks-make-best-measurement-yet-of-relativity-of-time/
επέτρεψαν στους ερευνητές να υπολογίσουν μια παράμετρο που ονομάζεται άλφα. Η τιμή της πρέπει να είναι μηδέν αν ο Αϊνστάιν είχε απόλυτο δίκιο για τη διαστολή του χρόνου.
Το να αποδείξει κανείς ότι το άλφα ισούται με μηδέν είναι τεχνικά αδύνατο, όμως η τελευταία μελέτη δείχνει ότι η τιμή της είναι μικρότερη από 10-8 -ένα επίπεδο ακρίβειας δυο φορές μεγαλύτερο σε σχέση με προηγούμενες μετρήσεις που βασίζονταν σε ρολόγια στροντίου.
Όπως φαίνεται, το φάντασμα του Άλμπερτ Αϊνστάιν μπορεί να είναι ήσυχο, τουλάχιστον για την ώρα: αν η τιμή του άλφα μετρηθεί στο μέλλον με μεγαλύτερη ακρίβεια, και βρεθεί να μην είναι μηδέν, οι συνέπειες θα είναι πραγματικά τεράστιες.
Μεταξύ άλλων, μια τιμή πάνω από το μηδέν θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για το μεγάλο όνειρο των φυσικών, την ενοποίηση της Σχετικότητας του Αϊνστάιν με την Κβαντομηχανική.
Αυτή η μέρα όμως μάλλον απέχει πολύ.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1500136090

_________________
Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.
Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.
Επιστροφή στην κορυφή
View user's profile 
Δροσος ΓεωργιοςOffline
Εξωγήινος
Άβαταρ

Ένταξη: 22 Οκτ 2007
Σύνολο δημοσιεύσεων: 8731
Τόπος: Αθήνα-Ηλιούπολη
Φύλο: Ανδρας
ΔημοσίευσηΔημοσιεύθηκε: 03/04/2017, ημέρα Δευτέρα και ώρα 11:25    Θέμα δημοσίευσης: Απάντηση με παράθεση αυτού του μηνύματος

Κβαντική εξομάλυνση σχετικιστικών ιδιομορφιών. Cheesy Grin
Κβαντομηχανικά φαινόμενα εξαλείφουν μη-φυσικά χαρακτηριστικά του χωροχρόνου που προκύπτουν από την κλασική γενική σχετικότητα.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας παραμένει ο ακρογωνιαίος λίθος για την περιγραφή του σύμπαντος. Προβλέπει όμως ότι οι μαύρες τρύπες και άλλες ιδιομορφίες διαθέτουν χαρακτηριστικά τα οποία δείχνουν να είναι απαράδεκτα από φυσική άποψη. Ομάδα θεωρητικών φυσικών από Βραζιλία, Ιταλία και Χιλή δημοσίευσε μια εργασία [Quantum Backreaction on Three-Dimensional Black Holes and Naked Singularities]
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.131102
στην οποία υποστηρίζεται ότι όταν κβαντομηχανικά φαινόμενα περιλαμβάνονται στην περιγραφή αυτών των ιδιομορφιών (singularities), τότε ο χωροχρόνος εξομαλύνεται, αφαιρώντας μερικά από τα προβληματικά χαρακτηριστικά που προέρχονται μόνο από την γενική σχετικότητα.
Οι συγγραφείς, Marc Casals, Alessandro Fabbri, Cristián Martínez και Jorge Zanelli, επικεντρώνουν σε δυο ενδιαφέρουσες περιπτώσεις.
Η πρώτη αναφέρεται σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα (οι περισσότερες μαύρες τρύπες αναμένεται να περιστρέφονται διότι προέρχονται από ιδιο-περιστρεφόμενα άστρα).
Σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα αυτό το σύστημα έχει δυο επιφάνειες που περιβάλλουν την ιδιομορφία, έναν εξωτερικό ορίζοντα, και έναν εσωτερικό, τον ορίζοντα Cauchy, πέραν του οποίου δεν έχουμε κανένα τρόπο να προβλέψουμε για το τι θα συμβεί.
Η δεύτερη δυσκολία υπεισέρχεται εξαιτίας της «γυμνής ιδιομορφίας», περιοχές με άπειρη πυκνότητα μάζας, που σε αντίθεση με τις μαύρες τρύπες, δεν έχουν ορίζοντα γεγονότων. Και ο ορίζοντας Cauchy και οι γυμνές ιδιομορφίες είναι ανεπιθύμητες διότι οδηγούν σε απώλεια της προβλεψιμότητας: ένας παρατηρητής μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού ορίζοντα μιας μαύρης τρύπας ή κάποιος που παρατηρεί μια γυμνή ιδιομορφία, δεν μπορεί να προβλέψει το μέλλον του χωροχρόνου βασιζόμενος στις αρχικές του συνθήκες.
Οι Casals et al φτάνουν σε μια αναλυτική λύση των εξισώσεων του Einstein συμπεριλαμβάνοντας ένα κβαντικό πεδίο σε δυο χωρικές διαστάσεις, αν και ελπίζουν ότι θα πάρουν παρόμοια αποτελέσματα και με τρεις χωρικές διαστάσεις. Επιβεβαιώνουν ότι μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα θα χάσει τον Cauchy ορίζοντά της και ότι οι γυμνές ανωμαλίες θα περιβάλλονται από ορίζοντες γεγονότων.
Με άλλα λόγια, θα μετατραπούν σε περισσότερο «αποδεκτές» μαύρες τρύπες.
http://physicsgg.me/2017/03/31/%ce%ba%ce%b2%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%ce%b5%ce%be%ce%bf%ce%bc%ce%ac%ce%bb%cf%85%ce%bd%cf%83%ce%b7-%cf%83%cf%87%ce%b5%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%b9%cf%83%cf%84%ce%b9%ce%ba%cf%8e%ce%bd-%ce%b9/



bh_ns.png
 Περιγραφή:
 Μέγεθος αρχείου:  42.91 KB
 Διαβάστηκε:  36 φορές

bh_ns.png



_________________
Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.
Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.
Επιστροφή στην κορυφή
View user's profile 
Δροσος ΓεωργιοςOffline
Εξωγήινος
Άβαταρ

Ένταξη: 22 Οκτ 2007
Σύνολο δημοσιεύσεων: 8731
Τόπος: Αθήνα-Ηλιούπολη
Φύλο: Ανδρας
ΔημοσίευσηΔημοσιεύθηκε: 04/04/2017, ημέρα Τρίτη και ώρα 9:42    Θέμα δημοσίευσης: Απάντηση με παράθεση αυτού του μηνύματος

Η εκδίκηση του Νεύτωνα. Cheesy Grin
Σαν να μην έφταναν οι τεράστιες ανατροπές που βιώνει ο κόσμος μας, μια απίστευτη ανατροπή πιθανολογείται και στο θεμέλιο του τεχνικού μας πολιτισμού, τη Φυσική. Ποια είναι αυτή; Οτι κακώς βαφτίσαμε ισχυρή δύναμη τη μυστήρια κόλλα που κρατά τα στοιχειώδη σωματίδια αγκαλιασμένα στον πυρήνα του ατόμου. Κακώς, γιατί ξοδέψαμε 60 χρόνια (και κολοσσιαία κονδύλια) αναζητώντας εις μάτην τις ιδιότητες ενός φαντάσματος και ξεμείναμε με ένα Καθιερωμένο Μοντέλο Φυσικής ανολοκλήρωτο.
Το τι ακριβώς «μετρήσαμε λάθος» είναι κάτι που μετράει εδώ και 10 χρόνια ένας Ελληνας, πρώην καθηγητής του ΜΙΤ και νυν του Πανεπιστημίου Πατρών και ακαδημαϊκός, ο Κώστας Βαγενάς. Επειτα από ένα βιβλίο και τέσσερις επιστημονικές δημοσιεύσεις, κατέληξε να μας πει ότι ο Νεύτων είχε δίκιο και ότι ο Αϊνστάιν επίσης το γνώριζε, αλλά εμείς... δεν τους διαβάσαμε προσεκτικά.
Τώρα τη σκυτάλη παίρνει έτερος ακαδημαϊκός μας, ο καθηγητής του Κέιμπριτζ Θανάσης Φωκάς, για να κάνει την επαλήθευση με αντίστροφη πορεία: από τη Θεωρία της Σχετικότητας στο μοντέλο περιστρεφόμενων νετρίνων του Κ. Βαγενά. Αν «κλείσει ο κύκλος» με επιτυχία, θα πρέπει να ξαναγράψουμε τα βιβλία Φυσικής μας. Οι τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις που χτίζουν το Σύμπαν θα μείνουν δύο: η βαρύτητα και ο ηλεκτρομαγνητισμός!
Μένουμε «καρφωμένοι» πάνω στη Γη εξαιτίας της βαρύτητας. Το γνωρίζουμε αυτό επιστημονικά από το 1687, οπόταν ο Νεύτωνας μάς έδωσε τον μαθηματικό τύπο υπολογισμού της δύναμης με την οποία το πεδίο βαρύτητας του πλανήτη μάς έλκει επάνω του.
Πέρασαν τρεις αιώνες πίστης στο ότι όλα ακολουθούσαν τον ίδιο νόμο του Νεύτωνα, είτε ήταν στη μεγακλίμακα του Σύμπαντος είτε στη νανοκλίμακα των όποιων συστατικών της ύλης. Υστερα ήρθε η ρηξικέλευθη εικοσαετία των ετών 1905-1925, που έκανε τον Νεύτωνα «λίγο»: Πρώτα ο Αϊνστάιν (με τη Θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας το 1905 και της Γενικής Σχετικότητας το 1915) μάς αποκάλυψε τα μυστικά των φωτονίων και του χωροχρόνου και, στο ανάμεσα, ο Μπορ (το 1913) μάς άνοιξε την πόρτα στον κόσμο των κβάντων. Κι από τότε και μετά παλεύουμε με ένα μοντέλο για τη φύση που όλο το μπαλώνουμε, χωρίς ακόμη να το κάνουμε πλήρες, ενιαίο και όμορφο - όπως ήταν κάποτε εκείνο του Νεύτωνα.
Το πιο πρόσφατο επίτευγμά μας στην αναζήτηση «μπαλώματος» ήταν αυτό που ανακοινώθηκε στις 21 Μαρτίου 2017: Ο μεγάλος αδρονιακός επιταχυντής του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Πυρηνικών Ερευνών (CERN) ανακάλυψε πέντε νέα υποατομικά σωματίδια (βλ. www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=869019). «Η ανακάλυψη», έλεγε η ανακοίνωση, «ρίχνει περισσότερο φως σε μία από τις θεμελιώδεις δυνάμεις του Σύμπαντος, την ισχυρή πυρηνική δύναμη στο εσωτερικό των ατόμων». Σίγουρα ρίχνει περισσότερο φως, αλλά σε τι ακριβώς; Διότι, όπως γνωρίζετε όσοι έχετε διαβάσει περί CERN, αυτό που κάνουμε είναι «καταστροφική ανίχνευση». Δηλαδή, μια και αδυνατούμε να «δούμε» με το οποιοδήποτε μικροσκόπιο τι συμβαίνει στον νανόκοσμο της ύλης, προκαλούμε συγκρούσεις υποατομικών σωματιδίων και από τα απομεινάρια της σύγκρουσης μαντεύουμε τα κρυφά συστατικά της συνταγής. Αλλά για την ίδια τη δύναμη που συγκρατεί τα συστατικά αυτά πεισματικά ενωμένα - την ισχυρή πυρηνική δύναμη - δεν γνωρίζουμε ακόμη τίποτε που να μπορεί να περιγραφεί ολιστικά, με μια σαφή και πειραματικά αποδεδειγμένη εξίσωση.
Η βαρύτητα πίσω από την πυρηνική δύναμη;
Τουλάχιστον αυτό γνωρίζαμε ως σήμερα. Διότι τώρα ο καθηγητής Ηλεκτροχημείας του Πανεπιστημίου Πατρών, μέλος της Ακαδημίας Αθηνών και μέλος της Ακαδημίας Μηχανικών των ΗΠΑ Κωνσταντίνος Βαγενάς πιστεύει ότι έχει φτάσει στο τέλος της δεκαετούς αναζήτησής του και κατέχει την πολυπόθητη εξίσωση. Μόνο που αυτή δεν περιγράφει καμιά μυστήρια δύναμη αλλά τη δύναμη που όλοι γνωρίζαμε: τη βαρύτητα. Διότι, ναι, αυτό που προκύπτει από την όλη αναζήτηση είναι πως ο κόσμος μας δεν δομείται από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις που όλοι νομίζαμε (βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητισμός, ισχυρή και ασθενής πυρηνική δύναμη), αλλά τις εξής δύο: βαρύτητα και ηλεκτρομαγνητισμός. Οσο για το τι δομεί τα βαρυόνια που ανιχνεύει το CERN, οι Βαγενάς, Φωκάς και Γρηγορίου απαντούν στην άρτι δημοσιευόμενη εργασία τους: «Τρία βαρυτικώς συντοπισμένα και ταχέως περιστρεφόμενα νετρίνα». Τα κουάρκ και τα γλουόνια... τέλος! Απλά, γκαζωμένα νετρίνα και βαρύτητα είναι που γεννούν την ύλη.
Οι εξηγήσεις

Είναι σημαδιακό το ότι η τελευταία αυτή εργασία δημοσιεύθηκε σε ένα χημικό περιοδικό, ως ομοιότητα της χημικής σύνθεσης με τη σύνθεση των αδρονίων. Αν βρισκόμασταν ακόμη στον 20ό αιώνα, θα αναρωτιόταν ίσως κανείς «πώς τολμά ένας χημικός να διατυπώνει θεωρία για τη Φυσική;». Ομως, στον 21ο αιώνα πια, όλοι οι πανεπιστημιακοί γνωρίζουν ότι η χημεία δεν είναι «γείτονας» αλλά μέλος της Φυσικής. Και αυτή η αλλαγή πρίσματος εξέτασης των πραγμάτων ήταν που έβαλε τον «γκουρού των καταλύσεων» Κώστα Βαγενά στο μονοπάτι επανεξέτασης των δυνάμεων που συγκροτούν την ύλη.
Οπως μου εξήγησε ο ίδιος, στην τριμερή συνάντηση που είχα με τον ίδιο και τον συνεργάτη του ακαδημαϊκό Θανάση Φωκά, όλα ξεκίνησαν πριν από δέκα χρόνια. Τότε είχε απορήσει για το πώς για τον μικρόκοσμο της Χημείας ο νόμος του Κουλόμπ είχε δώσει σαφή μπούσουλα, ενώ για τον νανόκοσμο των στοιχειωδών σωματιδίων η ισχυρή πυρηνική δύναμη παρέμενε... εκτός νόμου και περιγραφής. Αποφάσισε λοιπόν να ξαναδιαβάσει τα κιτάπια του Καθιερωμένου Μοντέλου της Φυσικής. Πολύ γρήγορα έφτασε στο μυστήριο των νετρίνων: Πώς γίνεται από κάθε πυρηνική αντίδραση (είτε στον Ηλιο είτε στους πυρηνικούς μας αντιδραστήρες) να μετατρέπεται το 30% της ενέργειας σε νετρίνα και να μην έχουν σχέση αυτά με τη δημιουργία ύλης; Διότι, όπως όλοι οι φυσικοί θα σας πουν, ζούμε μέσα σε ωκεανούς νετρίνων που μας διαπερνούν κατά εκατομμύρια ανά πάσα στιγμή, χωρίς να μας επηρεάζουν σχεδόν ποτέ. «Σχεδόν», διότι μία φορά στον αιώνα μπορεί να σκοντάψουν σε κάποιο άτομο μέσα μας και να εξοστρακίσουν... ένα ποζιτρόνιο.
Οι τρελές κούρσες των νετρίνων

Ψάχνοντας για εξηγήσεις, ο Κώστας Βαγενάς άρχισε να σκέφτεται τι θα συνέβαινε αν κάποια νετρίνα που τρέχουν ξέφρενα έλθουν πολύ κοντά, αν π.χ. δύο ή τρία τέτοια σωματίδια «σχεδόν αγγιχθούν» με ταχύτητα σχεδόν ίση με αυτήν του φωτός; Η μάζα τους θα τείνει προς το άπειρο! Οπότε και η βαρυτική έλξη μεταξύ τους θα γίνει τεράστια... ίσως τόσο τεράστια όσο και η λεγόμενη ισχυρή πυρηνική δύναμη που χρειάζεται για να τα κρατήσει για πάντα μαζί, σε ένα αέναα περιστρεφόμενο δίπολο ή τρίπολο που θα απαρτίσει το θεμέλιο της ύλης, ένα αδρόνιο (π.χ. πρωτόνιο ή νετρόνιο).
Εχετε μήπως τη λογικοφανή απορία «Γιατί τα νετρίνα θα συνεχίσουν τον πλανητικό χορό τους χωρίς να "κουτουλήσουν" θανάσιμα μεταξύ τους, φτιάχνοντας μια μαύρη τρύπα;». «Διότι», απαντά ο κύριος Βαγενάς, «γύρω από το καθένα σχηματίζεται ένα ικανό πεδίο απώθησης, ένας ενεργειακός κλωβός ασφαλείας, κατά την Αρχή Απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ».
Οσο κι αν η εικασία των νετρίνων ακουγόταν απίστευτη, εκείνος έβαλε την ιδέα στο χαρτί και άρχισε να τη μοντελοποιεί με μαθηματικούς τύπους. Και όταν κάποια στιγμή ένιωσε τη σιγουριά πως δεν έκανε λάθος, συνειδητοποίησε ότι τους ίδιους τύπους για τον υπολογισμό της μάζας είχε χρησιμοποιήσει και ο Αϊνστάιν, στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας του 1905, όταν διατύπωνε την Αρχή της Ισοδυναμίας (η βαρυτική μάζα είναι ίση με την αδρανειακή μάζα). Και ύστερα από 10 χρόνια περαιτέρω διερεύνησης και... 90.000 σελίδες εξισώσεων, έφτασε σήμερα - με την πολύτιμη συνεργασία του Θανάση Φωκά και τη συμβολή των μεταπτυχιακών του φοιτητών Σταμάτη Σουέντιε και Δημήτρη Γρηγορίου - να μας πει ότι η φύση δουλεύει και στη νανοκλίμακα πολύ πιο απλά απ' όσο νομίζαμε: νευτώνεια.
Από τον Νεύτωνα στον Αϊνστάιν και... πίσω στον Νεύτωνα

«Αλλά... αν το είχε πει ο Αϊνστάιν», τον ρώτησα, «αν είχε επεκτείνει υπέροχα τον Νόμο του Νεύτωνα όπως λέτε, γιατί δεν το είδαν τόσοι και τόσοι φυσικοί πριν από εσάς;».
Ανασήκωσε αφοπλιστικά τους ώμους: «Διότι όλοι έπεσαν με τα μούτρα να καταλάβουν την αμέσως επόμενη θεωρία του, τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας» μου απάντησε. «Ακούγεται απίστευτο, το ξέρω, αλλά δεν είναι δυστυχώς πρωτόγνωρο το να ψάχνουν οι επιστήμονες το επόμενο και το μεθεπόμενο βήμα χωρίς να έχουν αναλύσει διεξοδικά την αρχή όλων, τον ορισμό».
«Και τι σημαίνουν όλα αυτά για τη φυσική μας; Τι αλλάζει για τον κόσμο, την προέλευσή του και την εξέλιξή του;».
«Το ότι η βαρύτητα δημιουργεί ύλη αλλάζει ριζικά την οπτική μας. Ο,τι ονομάζαμε κουάρκ λέγεται νετρίνα, ό,τι λέγαμε γλουόνια είναι βαρύτητα... Θα χρειαστεί να τα ξαναζυγιάσουμε όλα προσεκτικά».
«Να υποψιαστώ ότι το εύρημά σας δικαιώνει και τους υποστηρικτές της θεωρίας της Κβαντικής Βαρύτητας;» αποτόλμησα την ερώτηση.
«Βάσει των εξισώσεων, ναι... δικαιώνονται».

Βλέπω τα χείλη των δύο ακαδημαϊκών να σφίγγουν ανεπαίσθητα και καταλαβαίνω. Δεν θέλουν να ξεφύγουν, να πουν τα όσα θα μπορούσαν να προκύψουν από αυτό που κυοφόρησαν. Λένε στον κόσμο, για πρώτη φορά στην Ιστορία της Φυσικής, ότι η ύλη δημιουργείται από τη βαρύτητα - έστω και σε ακραίες καταστάσεις. Λένε ότι ο καταλύτης δημιουργίας ύλης είναι τα απειράριθμα νετρίνα, τα φαντάσματα που «κυκλοφορούν ανάμεσά μας». Λένε ότι τα βαρυτικά κύματα, που μόλις πρόσφατα μπορέσαμε να ανιχνεύσουμε, είναι ολότελα φυσικό να υπάρχουν. Λένε... ίσως και μύρια άλλα, χωρίς ποτέ να τα λένε οι ίδιοι. Μας αφήνουν να τα διηγηθούν οι εξισώσεις τους. Διότι η ανατροπή του Καθιερωμένου Μοντέλου της Φυσικής που εγκυμονεί η θεωρία τους μπορεί να ξεσηκώσει τσουνάμι. Το μόνο καθησυχαστικό είναι ότι δεν προέβαλαν κάτι το ανείπωτα αιρετικό αλλά το αντίθετο: εκσυγχρόνισαν και ξαναδικαίωσαν τον Νεύτωνα, χρησιμοποιώντας την Ειδική Σχετικότητα του Αϊνστάιν και μόνον αυτήν.
Περιμένοντας την επιβεβαίωση

«Και ποια είναι τα δικά σας επόμενα βήματα;» ρώτησα στρεφόμενος προς τον Θανάση Φωκά.
«Αυτό το νέο μοντέλο που εισηγείται ο Κώστας βασίζεται στη βαρύτητα. Και η πιο παραδεκτή θεωρία βαρύτητας που έχουμε ως τώρα στη φυσική είναι η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Κατά συνέπεια θεωρώ ότι είναι απαραίτητο να αποδειχθεί η συμβατότητα του νέου μοντέλου με τη Γενική Σχετικότητα.
Προσπαθώ λοιπόν, με τη βοήθεια κάποιων από τους γνωστότερους φυσικούς του τομέα αυτού, να αποδείξω ότι η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας οδηγεί στον βαρυτικό νόμο του Κώστα. Αν αυτό ισχύει, τότε όντως και χωρίς καμία αμφιβολία η ισχυρή πυρηνική δύναμη είναι βαρύτητα. Αν όχι, τότε δεν είναι. Είμαι αρκετά αισιόδοξος για το αποτέλεσμα, ιδιαίτερα λαμβάνοντας υπόψη τη συμβατότητα του μοντέλου με τα πειραματικά αποτελέσματα. Ωσπου να ολοκληρωθούν όμως οι προαναφερθέντες πολύ δύσκολοι υπολογισμοί, κατά τη γνώμη μου όλα παραμένουν ανοιχτά».

«Εκτός από τις επιπτώσεις για την ανόργανη ύλη», ρώτησα τον Κώστα Βαγενά, «έχετε να μου πείτε κάποια επίπτωση του νέου μοντέλου και για την οργανική ύλη - όπως τους ανθρώπους;».
Με κοίταξε χαμογελώντας μυστήρια: «Οταν ακόμη ήμουν καθηγητής στο ΜΙΤ (πριν από το 1982), ο συνάδελφος και σπουδαίος φυσικός Φρανκ Γουίλτσεκ (Frank Wilczek) είχε υπολογίσει ότι το σώμα μας απαρτίζεται κατά 99,9% από ενέργεια και μόνο κατά 0,1% από ύλη. Το είχε υπολογίσει με την υπόθεση των κουάρκ και των γλουονίων, αλλά στο ίδιο συμπέρασμα έφτασα τώρα κι εγώ, με τα νετρίνα και τη βαρύτητα. Δηλαδή, μάζα μόλις 40 γραμ. ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων "χτίζει" το σώμα μας, με το υπόλοιπο του οικοδομήματος να αποτελείται από ενέργεια. Ε, το παρήγορο είναι ότι η ενέργεια δεν χάνεται».
Η νέα εργασία
Πατώντας στα χνάρια του βιβλίου «Gravity, Special Relativity, and the Strong Force» (οίκος Springer, 2012) και τριών διάδοχων συναφών δημοσιεύσεων στο περιοδικό «Physica A», μια νέα εργασία του καθηγητή Κωνσταντίνου Βαγενά και συνεργατών του δημοσιεύεται στο τεύχος Απριλίου 2017 του περιοδικού «Applied Catalysis B: Environmental». Φέρει τον τίτλο «Κατάλυση και αυτοκατάλυση της χημικής σύνθεσης και της σύνθεσης αδρονίων», την υπογραφή του ιδίου και του Δημήτρη Γρηγορίου από το Πανεπιστήμιο Πατρών και του Αθανασίου Φωκά, ακαδημαϊκού και κατόχου της έδρας Μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ (βλ. www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337316307585). Πραγματεύεται ένα νέο μοντέλο για την εσωτερική δομή των πρωτονίων και νετρονίων.
Το νέο αυτό μοντέλο ονομάζεται μοντέλο των περιστρεφόμενων νετρίνων και παρουσιάζει σημαντικές ομοιότητες με το κλασικό μοντέλο του Μπορ για τη δομή του ατόμου του υδρογόνου. Η μόνη διαφορά είναι ότι ενώ στο μοντέλο του Μπορ η κυκλική κίνηση του ηλεκτρονίου οφείλεται στην ηλεκτροστατική του έλξη από το πρωτόνιο (νόμος Coulomb), στο νέο μοντέλο η κυκλική κίνηση των νετρίνων οφείλεται στην αμοιβαία βαρυτική τους έλξη. Αυτή εκφράζεται από τον βαρυτικό νόμο του Νεύτωνα χρησιμοποιώντας τις βαρυτικές μάζες των σωματιδίων που εξαρτώνται από την ταχύτητά τους σύμφωνα με τον τύπο mg=γ3mo, όπου mg η βαρυτική μάζα και mo η μάζα ηρεμίας των σωματιδίων και όπου γ ο παράγοντας Lorentz. Για ευθύγραμμη κίνηση ο τύπος αυτός αποδείχθηκε ήδη από τον Αϊνστάιν το 1905.
H σημαντική νέα ιδέα που προκύπτει από την ανωτέρω έκφραση της αδρανειακής και βαρυτικής μάζας είναι ότι οι βαρυτικές μάζες των σωματιδίων και η μεταξύ τους βαρυτική έλξη αυξάνονται σημαντικά με αυξανόμενη ταχύτητα και, επομένως, ότι ο βαρυτικός νόμος του Νεύτωνα παίρνει τη μορφή F=m1m2γ31γ32/r2
Ο συνδυασμός αυτής της εξίσωσης με την εξίσωση του de Broglie (λ=/γ moc), που είναι η βάση της κβαντομηχανικής, οδηγεί σε απλές αναλυτικές λύσεις για το μοντέλο των περιστρεφόμενων νετρίνων. Αντικαθιστώντας mo=0.0437 eV/c2 για τη μάζα του νετρίνου στον τελικό τύπο προκύπτει m=939 MeV/c2, που είναι η μάζα του νετρονίου. Εναλλακτικά, χρησιμοποιώντας την τιμή αυτή για τη μάζα του νετρονίου, προκύπτει ότι η μάζα ηρεμίας των κουάρκ u και d είναι ίδια με αυτήν των ηλεκτρονετρίνων.
Στην υπό δημοσίευση νέα εργασία αναλύεται η απρόσμενη ομοιότητα της κατάλυσης από τα ηλεκτρόνια (και τα ποζιτρόνια) τόσο της χημικής σύνθεσης όσο και της σύνθεσης των αδρονίων από τα νετρίνα. Η ίδια μεθοδολογία για τη μοντελοποίηση της δομής των αδρονίων έχει χρησιμοποιηθεί στις πρόσφατες δύο δημοσιεύσεις της ομάδας Βαγενά για τη μοντελοποίηση των μποζονίων W+- και Ζ - ως περιστρεφομένων ζευγών e+- και νετρίνων για τα W και ως περιστρεφομένων τριάδων e+, e- και νετρίνων για τα μποζόνια Ζ. Τα μοντέλα αυτά δεν περιέχουν καμία άγνωστη παράμετρο και προβλέπουν τις μάζες των αδρονίων και μποζονίων με ακρίβεια της τάξης του 2%.
http://www.tovima.gr/science/article/?aid=871213



DE8D624F441083DA848EB499EBE33F63.jpg
 Περιγραφή:
 Μέγεθος αρχείου:  41.63 KB
 Διαβάστηκε:  35 φορές

DE8D624F441083DA848EB499EBE33F63.jpg



_________________
Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.
Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.


Έχει επεξεργασθεί από τον/την Δροσος Γεωργιος στις 19/10/2020, ημέρα Δευτέρα και ώρα 7:53, 1 φορά
Επιστροφή στην κορυφή
View user's profile 
Δροσος ΓεωργιοςOffline
Εξωγήινος
Άβαταρ

Ένταξη: 22 Οκτ 2007
Σύνολο δημοσιεύσεων: 8731
Τόπος: Αθήνα-Ηλιούπολη
Φύλο: Ανδρας
ΔημοσίευσηΔημοσιεύθηκε: 19/10/2020, ημέρα Δευτέρα και ώρα 7:52    Θέμα δημοσίευσης: Απάντηση με παράθεση αυτού του μηνύματος

Πολύ σκληρή για να πεθάνει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Cheesy Grin
Το 2019 οι επιστήμονες του Event Horizon Telescope (EHT) ανακοίνωσαν ότι κατάφεραν να φωτογραφίσουν για πρώτη φορά μια τεράστια μαύρη τρύπα στον κοντινό γαλαξία Μ87. Στην ουσία απεικόνισαν αυτό που υπάρχει γύρω από την μαύρη τρύπα, αφού οι μαύρες τρύπες στην πραγματικότητα είναι αόρατες, καθώς απορροφούν οτιδήποτε εντός τους, ακόμη και το φως.
Η εικόνα αποκάλυπτε μια κυκλική σκιά, η διάμετρος της οποίας ήταν σε σχετική συμφωνία με τις θεωρητικές προβλέψεις, δίνοντας έτσι μια ποιοτική επιβεβαίωση της γενικής σχετικότητας. Όμως άφηνε περιθώριο και για εναλλακτικές θεωρίες βαρύτητας. Μια νέα και πιο λεπτομερής ανάλυση της σκιάς της μαύρης τρύπας που ολοκληρώθηκε από τους ερευνητές Dimitrios Psaltis et al [Gravitational Test beyond the First Post-Newtonian Order with the Shadow of the M87 Black Hole],
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.141104
ενίσχυσε ακόμη περισσότερο την Θεωρία της Σχετικότητας έναντι των εναλλακτικών θεωρίων.
Η Γενική Σχετικότητα έχει ελεγχθεί αμέτρητες φορές. Οι περισσότεροι έλεγχοι πραγματοποιήθηκαν υπό την επίδραση των ασθενών βαρυτικών πεδίων που επικρατούν στο Ηλιακό μας Σύστημα. Ωστόσο, οι σημαντικές αποκλίσεις από την Θεωρία της Σχετικότητας μπορεί να εμφανίζονται σε ισχυρότερα βαρυτικά πεδία. Οι παρατηρήσεις συγχωνεύσεων μαύρων τρυπών από τους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων LIGO και Virgo, έδειξαν ότι η θεωρία ισχύει στον καμπυλωμένο χωρόχρονο μαύρων τρυπών με μάζες όσο 150 ήλιοι. Με την μαύρη τρύπα του γαλαξία Μ87 της οποίας η μάζα είναι πάνω από έξι δισεκατομμύρια ήλιους, οι ερευνητές επέκτειναν αυτούς του ελέγχους σε ακραία στρεβλωμένο χωροχρόνο.
Θεωρώντας δυο διαφορετικά εναλλακτικά μοντέλα βαρύτητας, οι φυσικοί συνέκριναν τις αντίστοιχες αποκλίσεις τους σε σχέση με την σχετικότητα, με βάση το μοναδικό χαρακτηριστικό της κάθε θεωρίας που καθορίζει το μέγεθος της σκιάς της μαύρης τρύπας.
Το νέο αποτέλεσμα είναι πάλι απογοητευτικό για όσους ήλπιζαν να βρουν ρωγμές στην θεωρία του Αϊνστάιν, οι οποίες με τη σειρά τους θα οδηγούσαν σε νέα φυσική ή θα ενοποιούσαν την σχετικότητα με την κβαντική φυσική.
διαβάστε επίσης και το σχετικό άρθρο του Σάκη Ιωαννίδη στην σημερινή Καθημερινή.Φωτογραφία.Πατηστε επανω στο αρθρο!!!
https://physicsgg.me/2020/10/02/%cf%80%ce%bf%ce%bb%cf%8d-%cf%83%ce%ba%ce%bb%ce%b7%cf%81%ce%ae-%ce%b3%ce%b9%ce%b1-%ce%bd%ce%b1-%cf%80%ce%b5%ce%b8%ce%ac%ce%bd%ce%b5%ce%b9-%ce%b7-%ce%b3%ce%b5%ce%bd%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%ce%b8%ce%b5%cf%89/



cea8ceaccebbcf84ceb7cf82.png
 Περιγραφή:
 Μέγεθος αρχείου:  380.29 KB
 Διαβάστηκε:  8 φορές

cea8ceaccebbcf84ceb7cf82.png



cf88ceb1cebbcf84ceb7cf821.png
 Περιγραφή:
 Μέγεθος αρχείου:  487.17 KB
 Διαβάστηκε:  7 φορές

cf88ceb1cebbcf84ceb7cf821.png



_________________
Ο πλανήτης μας ειναι το λίκνο της ανθρωπότητας.Αλλα κανείς δεν περνάει ολη του τη ζωή στο λίκνο.
Κονσταντίν Εντουάρντοβιτς Τσιολκόφσκι.
Επιστροφή στην κορυφή
View user's profile 
Επισκόπηση όλων των Δημοσιεύσεων που έγιναν πριν από:   
Δημοσίευση νέας  Θ.Ενότητας   Απάντηση στη Θ.Ενότητα    AstroVox Forum Αρχική σελίδα -> Αστρο-ειδήσεις Όλες οι Ώρες είναι UTC + 2
Σελίδα 1 από 1

 
Μετάβαση στη:  
Δεν μπορείτε να δημοσιεύσετε νέο Θέμα σ' αυτή τη Δ.Συζήτηση
Δεν μπορείτε να απαντήσετε στα Θέματα αυτής της Δ.Συζήτησης
Δεν μπορείτε να επεξεργασθείτε τις δημοσιεύσεις σας σ' αυτή τη Δ.Συζήτηση
Δεν μπορείτε να διαγράψετε τις δημοσιεύσεις σας σ' αυτή τη Δ.Συζήτηση
Δεν έχετε δικαίωμα ψήφου στα δημοψηφίσματα αυτής της Δ.Συζήτησης
Δε μπορείτε να επισυνάψετε αρχεία σε αυτό το forum
Μπορείτε να κατεβάζετε αρχεία σε αυτό το forum


Βασισμένο στο phpBB. Η συμμετοχή στο AstroVox βασίζεται στους εξής όρους χρήσης