Posted By: Petrik (Petrik) on 'CZscience'
Title: Hmotnost gravitonu
Date: Mon May 29 21:30:18 2000
Hoj Radecku!
> Jestlize se nepletu, definice gravitonu rika, ze to je castice, ktera
> zprostredkovava prenos gravitace, tedy neco jako foton pro elektromagneticke
> zareni. Tato castice jeste nebyla experimentalne prokazana, jen se
> predpoklada jeji existence, protoze vsechny nase dosavadni zkusenosti
> ukazuji, ze by neco takoveho melo existovat. O gravitonu se predpoklada, ze
> jeho hmotnost je daleko nizsi nez hmotnost fotonu. Je dokonce mozne, ze jeho
> hmotnost je nulova i pri nenulove rychlosti. Pokud bychom respektovali
Zacatek je v pohode, graviton je pro gravitaci opravdu tim, cim je foton pro
elektromagnetismus. Ale klidova hmotnost gravitonu i fotonu je nulova,
zatimco celkova energie leticiho fotonu i gravitonu je nenulova! Kdyz
zmensime energii fotonu ci gravitonu na nulu, proste nebudou videt, budou
odpovidat nulove frekvenci. Graviton s nulovou energii je fakt jako kmitani s
necim, ale s nulovou frekvenci. Jake je to kmitani, kdyz ma nulovou
frekvenci? :-) Pro graviton plati uplne stejne jako pro foton, ze energie je
urcena E=hf, kde h je Planckova konstanta a f je frekvence. To plati totiz
uplne pro vsechny castice. :-)
> myslenku na nulovou hmotnost, pak rychlost sireni vetsi nez c neni az tak
> nerealna. Pokud bychom naopak prijali za svou moznost, ze graviton je
> hmotny,
> pak nejsme daleko od domenky, ze kazde teleso ztraci svoji hmotnost
> gravitaci. Potom by ztracel hmotnost ale treba i letici foton, protoze i on
> gravitacne pusobi na sve okoli.
Zajimave. :-) Proc potrebujes graviton? Take muzes rici, ze teleso ztraci
hmotnost diky vymenovani fotonu. To je ale samozrejme take nesmysl. Fotony ci
gravitony vymenovane mezi telesy jsou jen virtualni a celkova stredni energie
telesa se nemeni. Teleso za sekundu prijme presne tolik energie z virtualnich
fotonu a gravitonu, kolik ji vysle, kdyz uz si to musis predstavovat tak
polopaticky.
> > ktery zaosciluje v case - nelze presne merit okamzik, kdy gravitacni
> > pusobeni dorazilo.
>
> Jestli se nepletu, tak v tom pripade nedokazeme ani urcit rychlost.
Tato Tva veta je pravdiva. Je pravdiva proto, ze se pletes. :-) Proc si
myslis, ze nemuzeme urcit rychlost? Znas-li proletenou vzdalenosti a
zmeris-li cas, za ktery neco prijde, vydelenim dostanes rychlost. Kdyz neco
leti nejakou rychlosti, kterou lze zmerit, je to bud hmotny objekt nebo nejaky
signal - a signal znamena, ze se neco meni. Pokud chces namerit rychlost
gravitacniho pusobeni, musi priletet nejaky signal. Signal nastane jen v
momentu, kdy se neco dostatecne ostre zmeni - v takovem pripade prijde
gravitacni vlna. Pokud je gravitacni pole vicemene konstantni, nelze namerit,
kde presne je - ve skutecnosti je vsude. :-) Tak treba Slunce na Zemi pusobi
porad vlastne stejne, a tak samozrejme nejde zmerit presny okamzik, "kdy"
pusobi - pusobi porad, vsechny okamziky jsou rovnocenne.
> Takoveto mereni nebude nikdy objektivni, protoze zapominas na to, ze
> elektromagneticke vzruchy jsou gravitaci ovlivneny a to ne zrovna
> zanedbatelne.
Naopak, vliv gravitace na elektromagneticke vzruchy je zcela zanedbatelny a je
ohromne tezke nejaky naleznout. Svetlo se pohybuje treba tak rychle, ze
muzeme zcela zanedbat, jestli ho pritahuje Zeme nebo ne. Jedno z potvrzeni
obecne relativity spociva v ohybu hvezdnych paprsku, ktere leti kolem Slunce
(a ktere lze pozorovat v dobe zatmeni Slunce). Takove hvezdne paprsky se
vlivem gravitace Slunce (a to je poradne baculaty objekt) zakrivi tak, ze
zdanliva poloha hvezdy je pak o zlomek uhlove vteriny jinde - silene malinky
uhel na pokraji meritelnosti. Na Zemi lze pusobeni gravitace na
elektromagneticke vzruchy zcela zanedbat.
> Nektere poznatky specialni i obecne teorie relativity jsou opravdu
> experimentalne prokazany. Potiz je v tom, ze jsou prokazany pro castice jako
> foton, elektron, mion. Tyto castice se ale velmi podobaji vlnam. Co ale
Tyto castice se podobaji vlnam, stejne jako vsechny ostatni castice a objekty
ve vesmiru. :-) Pro specialni relativitu je ale navic naprosto irelevantni,
jestli vec vypada jako vlna (coz vypada diky kvantove mechanice). Einstein
nakonec take specialni i obecnou relativitu dal dohromady dlouho predtim, nez
se tusilo, ze castice vykazuji vlnove vlastnosti - a take jsou tyto dve
teorie (relativita a kvantovka) v podstate nezavisle.
> castice, ktere jsou o nekolik (treba i desitek) radu mensi? Musi pro ne
> platit to same? Ty se domnivas ze ano, ja ze ne. Dokud to nekdo nedokaze,
> muzeme si o tom jenom hezky dlouho povidat.
Nevim, jak meris "velikost" castic. Neexistuje v realnem svete zadna castice,
ktera je o nekolik "desitek" radu mensi nez elektron. Elektron je elementarni
castice, ktera je nanejvys 10^{-18} metru velka (standardni model ho povazuje
za bodovou castici) a zadna jeste mensi castice neni. I kdyby byla, plati pro
ni teorie relativity uplne stejne. To neni zadna moje domnenka, nybrz fakt, a
jestli si myslis, ze to neni dokazane, muzes si o tom dlouho povidat, ale
sorry, ja se nebudu tvarit, jako ze to je povidani hodne cloveka, jehoz IQ
prevysuje IQ simpanze.
> > experiment, v nemz by dusledek predchazel pricinu.
>
> Tak smele do toho. Takovy experiment bych chtel videt. Bude mi stacit
> experiment myslenkovy.
Naprosto trivialni. Vezmu pistoli, ktera vystreluje castice o rychlosti 2c
rekneme. Z Tvoji soustavy nejdrive vezmes pistoli, vystrelis, naboj poleti
rychlosti 2c a pak zastreli Tvoji babicku. Ze vztazne soustavy, ktera se
pohybuje rychlosti 0.99c stejnym smerem jako naboj, bude situace vypadat
jinak, jak lehce zjisti clovek znaly Lorentzovych transformaci. Babicka
nejdrive umre, pak z ni vyleti naboj a nadsvetelnou rychlosti se vrati zpet
do Tve pistole. Pokud by sama babicka umela letat nadsvetelnou rychlosti,
mohla by umrit z jine korektni vztazne soustavy drive, nez porodila Tvou
maminku. :-)
Myslenkovy experiment je take jediny, ktery muzes videt, protoze - jak
opakuji jeste jednou - zadny objekt ani vzruch se nemuze pohybovat rychleji
nez rychlosti svetla ve vakuu, a proto nic z toho, o cem mluvis Ty, ani nic z
myslenkoveho experimentu vyse nemuze v realnem svete nastat.
> Presne tak, kazda popularizacni prace mi vysvetli, ze je to proto, ze plati
> teorie relativity. Tak tomu rikam dukaz.
Kazda popularizacni prace smerovana k nevericim a trochu natvrdlym Tomasum a
Radeckum ale take vysvetli, jake jsou experimentalni dukazy teorie
relativity, a jsou skutecne jednoznacne. Na urychlovacich je teorie
relativity kazdodennim chlebickem pro inzenyry. Tak treba dilatace casu byla
proverena nejen na urychlovacich, ale i v beznem zivote:
Pokud by vas spise presvedcil mene tajemny experiment nez na
urychlovaci, ctete dale. V rijnu 1971 leteli J.C.Hafele tehdy z
Washingtonske univerzity svateho Ludvika a Richard Keating z Namorni
observatore Spojenych statu asi 40 hodin na komercni lince s atomovymi
hodinami s cesiovym paprskem. Po zapocteni mnoha jemnych efektu
souvisejicich s gravitaci (a diskutovanych v dalsi kapitole) by podle
specialni relativity mel na leticich hodinach uplynout cas kratsi o par
set miliardtin sekundy ve srovnani s hodinami v klidu. Presne toho byli
Hafele a Keating svedky: cas se -opravdu zpomali- pro hodiny v pohybu.
> Nekdo tomu rika zakriveni prostoru. Kdyby fyzici nemlzili, bylo by to jasne
> kazdemu. Takzvane zakriveni prostoru je jen fyzikalni pojem, ktery zakrivuje
To se secsakramentsky mylis. Kdyby to bylo jasne kazdemu, nemuseli by byt
zadni specialni fyzici. Ty jsi dostal naprosto polopaticke vysvetleni, u nehoz
bych si take myslel, ze ho musi pochopit i plnokrevny foxterier - jak videt
(experimentalne), neni tomu tak. Fyzici vetsinou nemlzi, jen proste delaji
veci, ktere jsou nad Tvoje chapani. Sorry, jestli jsi nespokojen s
fyzikalnimi zakony tohoto vesmiru, prestehuj se do jineho. :-)
> prostor, tedy prodluzuje drahu vsude tam, kde by rychlost presahla rychlost
> svetla. Ja vim, ze ted se na me sesype vlna kritiky, ale nemuzu si pomoci,
Lokalne vypada prostor vzdycky uplne stejne jako plochy Minkowskeho prostor a
plati pro nej vzdycky uplne stejne zakony - napriklad muzes merit rychlosti a
spravne merena vzajemna rychlost dvou veci, ktere se mijeji, je vzdycky
nejvyse rovna rychlosti svetla - nehlede na jakekoliv zakriveni prostoru.
> musim o teto moznosti uvazovat. Pojmem zakriveni prostoru se operuje proto,
> ze vesmir popisujeme pomoci toho, jak ho vnimame, tedy pomoci svetelnych
> paprsku. A ty se v gravitacnim poli ohybaji a my sup, uz mame zakriveni
> prostoru.
Zakriveny prostor je zakriveny prostor i tehdy, kdyz v nem nejsou zadne
svetelne paprsky, a muzes toto zakriveni merit i bez paprsku - napriklad tak,
ze zavres oci a nechas si spadnout jablko na hlavu. Chytri prvnacci na ZS
vedi, ze se tomuto projevu zakriveni prostoru rika "gravitace" - a ta je
mnohem dulezitejsi nez nejake zakriveni svetelnych paprsku v gravitacnim poli.
> Ano, z hlediska specialni teorie relativity nemuze existovat soucasne. Je to
> ale jen proto, ze to soucasne nevidime, ne proto, ze se to soucasne nestalo.
To se take mylis. Vyrok "dve veci nastaly soucasne" postrada jakykoliv
objektivni smysl i tehdy, kdyz se o pozorovani vubec nestaras. Kdyz rekneme
"soucasne", neminime tim, ze neco soucasne _vidis_, nybrz ze to soucasne
nastalo bez ohledu na nejake pozorovani. Podle teorie relativity ma takovy
vyrok smysl jen pokud udas soustavu, vuci ktere neco probehlo soucasne!
> Zajimalo, kdy konecne nekdo pochopi, na cem je ta teorie relativity
> postavena.
Odkazuji na Tvoje kolegy pana Bolco Bolsteina s.r.o. - www.bolstein.cz - a na
pana Lubomira Vlcka, take noveho Einsteina, ktery vydal "knihu pro treti
tisicileti", viz http://members.xoom.com/vlcek - Take muzes ocenit noveho
Einsteina pana Navratila, ktery je take presvedcen, ze vyvratil teorii
relativity, viz http://www.volny.cz/j_navratil . Jiste si s temito - jiste
mentalne zcela zdravymi :-) - pany budes vytecne rozumet.
> Newtonuv gravitacni zakon byl pozmenen, protoze platil jen ve specialnich
> pripadech. Proc by to same nemohlo platit i o teorii relativity opravdu
> nevim.
Nikoliv. Newtonuv gravitacni zakon nebyl pozmenen proto, ze by byly znamy
pripady, v nichz neplati. Do zacatku 20.stoleti neexistoval absolutne zadny
experimentalni naznak pro tvrzeni, ze je Newtonuv zakon jakkoliv nepresny.
Novy zakon gravitace - obecna relativita - dal Einstein dohromady proto, ze
ten stary (Newtonuv) nesouhlasil s jeho specialni teorii relativity, jejiz
spravnost a spolehlivost byla pro Einsteina naprosto jasna. Az pozdeji bylo
experimentalne dokazano, ze Einsteinova obecna relativita dava lepsi
predpovedi pro nektere velmi moderni a sofistikovane experimenty.
Teorie relativity neni kompletni fyzikalni zakon, ktery popisuje dynamiku
konkretniho systemu (natoz vsech systemu) jednoznacnym zpusobem. Teorie
relativity je naproti tomu jednak nova kinematika, jednak princip, ktery musi
splnovat kazdy konkretni fyzikalni zakon popisujici presne nas svet.
Akademicky videno, i samotna tvrzeni specialni relativity mohou byt necim
pozmenena, ale neexistuje pro to absolutne zadny duvod, ani experimentalni,
ani teoreticky. Teorie relativity je elegantni ramec, ktery vysvetluje
prostor a cas ve sjednocenem ramci, a zpet zadna cesta nevede. Jednou vime,
ze je treba cas a prostor nahlizet dohromady - a pravidla teorie relativity
jsou jedinymi rozumnymi, ktera mohou fungovat, a take zcela souhlasi s
experimentem.
Fyzika hleda nove a lepsi teorie, ale jde o konkretni teorie popisujici
exaktne dynamiku vsech jevu ve vesmiru - nikoliv principy. Urcite principy
nas vesmir proste splnuje - princip relativity, linearita kvantove mechaniky
apod. - a neexistuje absolutne zadny zpusob, jak by je clovek mohl racionalne
zpochybnit. Z druhe strany byly urcite "principy", ktere byly jen
aproximacemi. To ale neni pripad principu relativity. Tvrzeni, ze teorie
relativity plati jen omezene, je jen projevem jejiho naprosteho nepochopeni.
Teorie relativity je principialni teorie, nikoliv konstruktivni teorie nebo
jen nejaka aproximace neceho, a tudiz nemuze prestat platit (byt jen o
trosinku) bez toho, aby se zhroutil cely vesmir.
> > ct se zakrivi az po case t, a teprve potom budou jina telesa citit, ze se
> > kdesi objevilo teleso.
>
> To tvrdis ty, bohuzel jsi me o tom nepresvedcil.
Bohuzel, co se da delat, smula. :-) Z druhe strany lze take rici, ze
_nastesti_ vubec nezavisi na tom, co si o teorii relativity mysli plnokrevni
foxterieri nebo Radecek. :-)
> Bohuzel pak ale analogie trochu pokulhava, protoze v dratu se siri fotony
> jen
> na kratouckych usecich, kde predavaji energii prave tem elektronum. Kdezto v
> pripade gravitonu mlcky predpokladam, ze se siri od zdroje az k cili bez
> nejakych interakci.
Opet si hrajes na Zenona, podle nehoz se sip pohybuje na tak malych usecich,
ze vlastne musi stat? :-) Fotony se nepohybuji jen na malych usecich, fotony
se pohybuji uplne vsude. Pokud zapnu proud, celo elektromagneticke vlny se
rychlosti svetla (v danem prostredi, temer rovne rychlosti svetla ve vakuu)
pohybuje prostredim (dratem) a vetsina fotonu si elektronu ani nevsimne.
Stejne jako obcas foton interaguje s elektronem a roztlaci ho k pohybu apod.,
tak graviton obcas interaguje s hmotou - a shodi treba jablko na Zemi. Kdyby
tomu tak nebylo, dana sila by byla zcela nefyzikalni. Rozdil je jen v tom, ze
elektromagneticka sila mezi telesy kolem nas je mnohem silnejsi nez
gravitacni.
> > nejvyse rychlosti svetla. Sila se siri stejnou rychlosti jako jeji
> > zprostredkovatel. Nebo myslis, ze muzes dorucit postu rychlosti svetla
> > pomoci
> > postaka na ochocenem pojizdnem hlemyzdi?
>
> Samozrejme.
Hm, to je ovsem smutne. :-) Ale jinak keep smiling, neznalost teorie
relativity neni smrtelna, alespon kdyz nebudes moc rychle behat. :-)
Stejne bys mohl byt mozna fyzikum uzitecny: v Tvych textech je blbe asi 95%
vsech tvrzeni, zatimco nahodny generator vet s danymi slovy by mel odhadem
asi tak 50%. :-) Mozna by te mohli nekde zamestnat jako fyzika-asistenta:
kdybys nahodou nekomu kyvl na nejakou novou myslenku, mohli by si byt na 95%
jisti, ze je ta myslenka blbe. :-)
Lumidek, http://lumo.come.to/