Posted By: Lumo (Lumidek king superstring) on 'CZscience'
Title: Re: Vesmir, cas a predurcenost
Date: Thu Nov 21 10:45:20 1996
Dobre rano, dobry vecer.
> 1. Zda se, ze kosmologie opet zavadi "neco jako" absolutni cas,
> ktery specialni teorie relativity (dale STR) a obecna teorie relativity
> (dale OTR) odstranily.
>
> Tento cas je definovan rozpinanim vesmiru. Jde proste o nejlepsi
> vztaznou soustavu, ktera ma konkretni fyzikalni smysl.
Kdyz tim nemyslis nic nepravdiveho, tak je to pravda. :-) Situace je
analogicka, jako kdyz reknu, ze jevy mohou probihat stejne i v otocene
soustave souradnic, tedy vsechny smery jsou rovnopravne, nicmene u Zeme je
jeden smer (dolu ke stredu Zeme) vyjimecny, protoze v nem smeruje gravitace.
Kosmologicke jevy "narusuji" tuto relativistickou symetrii obdobne. V okoli
300MPc lze treba spocitat prumernou rychlost galaxii - a vyjde nam, ze vuci
jedne konkretni soustave se vetsina galaxii pohybuje malymi rychlostmi.
Dalsi vyber "preferovane" soustavy je v kosmologii dan reliktnim zarenim,
ktere je izotropni (stejne silne ve vsech smerech) opet jen v jedne vztazne
soustave.
Na zaver teto reakce musim poznamenat, ze toto naruseni rovnopravnosti
vztaznych soustav je dano vecmi pridanymi do vesmiru (napr. reliktnim
zarenim), a to navic velmi slabymi. Rozhodne obecna relativita nemeni nic na
rovnopravnosti inercialnich soustav, jak o nich mluvi specialni relativita,
pokud zrovna nemerime jemne veci jako reliktni zareni a pokud nestudujeme deni
v ohromnych vzdalenostech radove megaparseku.
Jeste jedna analogie: rovnopravnost inercialnich soustav mohu prirovnat k
ustavnimu zakonu o rovnych pravech na deti. :-) "Naruseni" teto symetrie jevy
v kosmologickem meritku je analogicke tomu, ze proste nekdo ma vice deti a
nekdo mene. Zakon porad plati. Inercialni soustavy jsou rovnocenne. Vakuum je
invariantni vuci Lorentzove transformaci. Ale jakmile do vesmiru neco dame
(napr. reliktni zareni nebo kupy galaxii), system uz samozrejme neni
invariantni vuci Lorentzovym transformacim. Podobne, jako kazda budova neni
sfericky symetricka :-), ackoliv by sla postavit jakkoliv otocena.
> 2. Plati-li OTR, je zcela jiste, ze existuji singularity a ze vesmir musel
> mit zacatek. Taky musi skoncit - budto ve Velkem krachu, nebo
> v lokalnich singularitach - cernych dirach.
>
> Uplny a bezesporny dukaz byl podan v linii:
> Go:del -> Raychaudhuri -> Penrose -> Hawking
>
> Neni ovsem jiste, zda OTR vzdy a vsude plati.
Tenhle bod je ryze fyzikalni a souhlasit se s nim neda tak uplne. Jednak, je
uplne jiste, ze OTR neplati presne tak, jak ji sestavil Einstein. Je uplne
jasne, ze ve svete existuji jine jevy, ktere OTR nezahrnuje. Vetsina fyziku
ocekava, ze presnejsi zakony (jedina fungujici kvantova teorie gravitace je
odvozena od superstrun) vymazou patologickou roli singularit. Tak kuprikladu,
cerne diry uz nemaji nekonecnou hustotu uprostred, ale tato hustota je shora
omezena Planckovou hustotou asi 10^95 kg/m^3. (To je cislo, co?) :-)
Dale, dnes uz diky Hawkingovi vime pravy opak toho, co jsi napsal! Pokud
vesmir neskonci ve velkem krachu, vsechny cerne diry se za cas vypari, ackoliv
to bude trvat silene dlouhou dobu. Vyparovani cernych der je pres 20 let
stary Hawkinguv objev, ktery je uz asi rok a pul diky teorii superstrun na
zcela pevne pude a stale jistejsi. Pomoci techniky tzv. D-bran se dnes pocita
suverenne entropie ruznych cernych der pomoci poctu mikrostavu,
odpovidajicich klasicke konfiguraci. Bude-li zajem, napisu neco o vyparovani
cernych der.
[Hawking je take ten, ktery prosazoval periodicky cas (tvuj text to prisuzuje
Godelovi hlavne...) Tudiz podle Hawkinga spise nebude singularita ani v
jednom z pripadu. Druhy pripad podle neho vubec nenastane, protoze vesmir
nema pocatek. :-)]
Kratce jedno, dve (ci tseba tsi) :-) vysvetleni: podle QM nemuze mit castice
presne urcenou polohu i hybnost. Pokud tedy vime, ze je uzavrena pod
horizontem cerne diry, je jeji hybnost aspon trochu neurcita (opravdu malo,
ale je...) a proto se muze stat, ze z diry vyleti. Nebo jeste jedno: podle
Feynmanova pristupu ke QM se sumuje pres trajektorie. Normalne se vyrusi
prispevky kolem vsech trajektorii, ktere nekde prekroci rychlost svetla, ale
kolem cernych der nejsou tak zanedbatelne. A treti - ve vakuu stale vznikaji a
zanikaji pary castice-anticastice. Ovsem u horizontu cerne diry muze jedna z
nich vletet dovnitr a druha tedy musi ven - a proto uz nemohou anihilovat a
cerna dira tim opravdu vyzari castici...
Ani singularita ve velkem tresku/krachu nemuze byt uplne singularita, protoze
kvantova gravitace obecne vede k tomu, ze nelze nacpat hmotu na mensi
vzdalenosti nez Planckovy (10^-35 metru), protoze na kratsich delkach ztraci
smysl geometrie.
> 3. Kvantova mechanika (dale QM) vypada, jako by spolehlive vylucovala
> deterministicky vyvoj vesmiru.
>
> Silnejsi tvrzeni dr. Novotny nevyslovil, snad to myslel tak, ze QM
> determinismus spolehlive vylucuje, ale sama neni zcela spolehliva.
Ano, samozrejme, rikali jsme to uz mnohokrat, kvantova mechanika spolehlive
vylucuje deterministicky vyvoj vesmiru. Jestli je sama spolehliva? Jevy,
ktere vysvetluje zcela spravne, musi vysvetlit spravne i pravdivejsi teorie.
Je dokazano, ze neexistuje zadna teorie reprodukujici uspechy QM, ktera
pracuje na podobnem principu, jako teorie promyslene pred QM. Vetsina fyziku
nema dost viry, ze by mohla existovat nejaka lepsi zakladna teorii nez
kvantova teorie.
> 4. Nic ve fyzice nenaznacuje, ze by mohl byt porusen princip kauzality
> (souvislost priciny a nasledku).
>
> Toto vsak dr. Novotny nerekl naplno, spis kolem toho trosku krouzil
> jako kolem horke kase. Rozhodne to vsak nepoprel.
Slouceni kvantove teorie a gravitace automaticky prinasi problemy do otazky
kauzality, ktere nebyly dodnes uspokojive vysvetleny. Kauzalni vztah dvou
udalosti (ktera byla drive resp. jestli na sebe nemohly pusobit) je dan
geometrii casoprostoru. Podle kvantove teorie vsak tato geometrie muze mit
kvantove fluktuace (urcite je nekdy ma), proto nelze presne ani rici, v jakem
kauzalnim vztahu jsou dve udalosti.
> 5. Tachyony - hypoteticke castice letici proti smeru casu - nejsou
> povazovany za experimentalne zachytitelne. Nekteri tvrdi, ze na hmotu
> nemohou mit zadny vliv.
Za prve, tachyony nejsou hypoteticke castice, ale castice, o kterych kazdy
fyzik vi, ze nemohou byt, jsou to jen castice predpovidane nekonzistentnimi
teoriemi. Za druhe, tachyony nejsou castice letici proti smeru casu (to by
byly uplne normalni castice ci jeste lepe anticastice) :-), ale castice
letajici zasadne nadsvetelnou rychlosti. Jejich svetocara ma spise smer po
prostoru nez v case. Moc neverim tomu, ze by tohle RNDr.Novotny nevedel!
Mozne nejsou proto, ze by porusovaly princip kauzality. Jejich existence by
vyzadovala opustit bud logiku, nebo teorii relativity. :-) Pokud bychom nekoho
zastrelili tachyonem, z jine vztazne soustavy by to vypadalo, ze by byl
nejdrive zastrelen a teprve potom by tachyon vletl zpet do nasi tachyonove
pistole a my bychom ho antivystrelili. :-)
Byly predpovidany napriklad bosonovymi strunami (nesuper-strunami), proto
tato teorie musila byt opustena. Samozrejme, pokud by se ukazalo, ze tyto
castice jsou nefyzikalni - tj. neinteraguji vubec s nicim z naseho sveta a
lze si je odmyslit, vse by bylo v pohode. Ale tachyony v bosonove strune
INTERAGUJI a vedou napriklad k infracervenym divergencim v jednosmyckovych
diagramech.
> 6. Godel prisel s matematickym modelem vesmiru, v nemz by
> soucasna existence kauzality a svobody mohla byt porusena. Vesmir
> by nemusel mit pocatek a sipy casu by mohly tvorit uzavrene kruznice.
> Pritom by se jejich smer neotacel!
S periodickym casem prisel v novejsi dobe i Hawking a udelal trochu vice prace
nez Godel :-), presto to nechci rozebirat. Pleteni kauzality a svobody
povazuji za legracni...
> Nejsou experimentalni poznatky, ktere by tento model potvrzovaly.
Neni ani fungujici promyslena teorie podobne ztresteneho modelu. :-)
> 7. Na determinismus vsak dnes fyzici diky QM spise neveri. Silnejsi tvrzeni
> dr. Novotny nevyslovil.
Rozhodne mohl. Fyzici, kteri opravdu rozumeji QM, vedi, ze presny
determinismus v nasem svete neni.
> 8. Doktor Novotny povazuje (uz vlastne dost starou) Go:delovu predstavu
> za velmi inspirativni a rekl, ze otevira nejakou cestu ke sjednoceni OTR
> a QM. Bohuzel v tomto nejzajimavejsim momente prednasky jsem se
> nesoustredil a naznacena cesta mi unikla.
Godelova predstava je mytus davne minulosti a nema v teto forme dnesni vede
vubec co rici. Tot muj nazor. Snad to nebude znit moc tvrde pro p.Novotneho,
pokud mu to posles. ;-) Neotvira zadnou cestu ke sjednoceni OTR a QM. Problemy
v tomto sjednocovani jsou uplne jine, nez potencialni "vyhody", ktere byly
naznacovany v reklame modelu vyse. :-)
> ...neda srovnavat. Pritom delal dojem cloveka presvedceneho o existenci jiste
> absolutni pravdy, kterou muzeme a mame pokorne hledat.
To je skryty motiv vsech teoretickych fyziku, ktere k oboru pritahly duchovni
sily. Samotna pravda, diky kteremu nas svet funguje, je velmi dulezita.
Pravda, nikoho nespasi. :-) Ale to je to, na co Einstein a jini nemyslili v
prvni rade. Jakasi presaznost, pravda, ze ktere vyveraji vsechny krasy i
nekrasy sveta, mu byla cennejsi nez jeho osobni pohoda nebo spasa JEHO duse...
Jinak k te pokore, je to moc pekne, ale zpusobene take tim, ze hovoril
sam o vecech, ve kterych vaha a sni... Kdyby diskutoval o vecech, kterymi si
je jist, vypadalo by to asi trosku jinak... :-))
///// Superstring theory is the language in which God wrote the world.
/// O __ Your Lumidek. mailto:motl@menza.mff.cuni.cz
/// ---------------------------------------------------
///_______/ http://www.kolej.mff.cuni.cz/~lumo/
The most incomprehensible thing about the world is that it's comprehensible. AE
-------------------------------------------------------------------------------