otázka z astrofyziky

[kulhous]

Ahoj,
po dočtení pár knížek popularizovaný fyziky mě napadli tři otázky:

1. Jakou má vesmír energii?

Myslel jsem, že vidíme mnoho těles a záření, které mají kladnou energii. Pak by z toho mělo vyplývat, že je-li vesmír konečný, má kladnou konečnou energii, pokud nekonečný, pak nekonečnou kladnou energii. Předpoklad je, že vesmír je všude alespoň podobný, té části, kde žijeme. Ovšem dočetl jsem se, že vesmír může mít a pravděpodobně má energii nulovou a jako protiklad energii, které vidíme, je energie gravitační - záporná. V součtu mají dávat nulu. Nevíte, co je gravitační energie a ja jí mám chápat?

2. Padáte-li do černé díry, pro vnějšího pozorovatele nespadnete nikdy do černé díry. Čas je stále "koncentrovanější" blíže horizontu, a na horizontu de facto stojí(pro vnějšího pozorovatele, se na něm všechny objekty zabrzdí(a samozřejmě vyblednou, že je neuvidíme)). jenomže černá díra se podle Hawkinga vypařuje a za 1060 (+-) roku se vypaří úplně. Takže logicky se černá díra vypaří dříve, než do ní stačí cokoliv spadnout. Není to blbost?

3. Může foton letět nadsvětelnou rychlostí?
Podle principu neurčitosti může "vyhoupnout" dočasně rychlost fotonu přes rychlost světla, ne? Pak poletí "zpátky v čase":)?

Díky za odpověď.

[MP]

ad 1) nechavam bez komentare, pojem "zaporna energie" mne privadi k mdlobam uz od dob, kdy mi na zakladce vysvetlili, co je to energie.

ad 2) Neni to blbost. Do cerne diry vlastne nejen z pohledu vnejsiho pozorovatele nikdy nic nespadne. Tomu, co tam pada ( jeho rychlost se blizi rychlosti svetla ) bezi cas tak rychle, ze se jeste pred pruchodem Schwarzildovou sferou dozije konce vesmiru a dal uz nic nebude, at uz se cerna dira pred tim vypari, nebo to nestihne Ale co se bude dit kolem "byvalych" cernych der, ktere se staci "vcas vyparit", to je docela namet na hlubsi uvahu. Nezpusobi setrvacnost okolni hmoty, ktera je dirou pritahovana, ze se soustava bude nadale chovat jako cerna dira, i kdyz se gravitace toho "vnitrku" snizi ? A bude vubec neco takoveho pozorovatelne zvenci ?

ad 3) Tak tohle uz je michani kvantovky s relativitou, ktere, jak znamo, nefunguje. Stejne tak se mohu ptat "kdyz se ted nahodou diky principu neurcitosti octnu ve vedlejsi mistnosti, dostanu se tam rychleji, nez svetlo ?" a potom take "kdyz to bude prave rychlosti svetla, neskonci mezi tim vesmir ?". Ne, to opravdu kombinovat nejde. Panove Heisenberg a Schrodinger zkratka pracuji se stochastickou povahou jevu, ktere Einstein povazoval za deterministicke ( "Buh nehraje v kostky" ).

[kulhous]

Dík za odpovědi.

ad ad3)To je zajímavý. Já to slyšel v souvislosti s vypařováním černých děr.
Jeden pohled na jejich vypařování je z hlediska energie vakua, kde černá díra pohltí virtuální antičástici a vylpivne normální částici, která se dá pozorovat.To je docela jakš takš jasný.
Ale druhý hledisko(tuším říká Hawking) říká, že určení stavu fotonu musí splňovat Planckovu rovnici(teď nevim jestli je to Planckova, ale vim, že je na jedný straně Planckova konstanta a na druhý součin momentu hybnosti a souřadnic v prostoru, ale to to asi komolím, opravte mě prosím, nemám u sebe tu knížku). Takže: budu-li chtít určit přesně pozici fotonu, pak se mi bude zvyšovat nepřesnost v rychlosti. K tomu, aby se těleso dostalo z černý díry, muselo by překonat únikovou rychlost, která u černý díry bývá přinejmenším rychlost světla. To se může s určitou (vélmi malou) pravděpodobností stát. Tahle hypotéza má docela zajímavý výsledky: rychlost vypařování se zvyšuje(foton musí překonávat menší a menší vzdálenost z černé díry s jejím vypařováním=rychlost vypařování se zvyšuje s jejím zmenšujícím se průměrem), takto spočtená rychlost vypařování odpovídá rychlostem spočteným podle předešlého názoru(energie vákua) a hlavně je to docela zvrácený:). To kouzlo nevědomosti... Ještě, že nejsem fyzik;D Musím zjistit, kde jsem to četl, pak sem hodím citaci, protože to určitě děsně komolím, jak se znám...

ad ad1) no nevim, ale je docela logická představa, že vesmír má nulovou energii a že energie nikde nezaniká ani nevzniká už v počátku jeho existence a v okamžiku jeho teroretickýho zániku... Tak, kde je ta "záporná"? Tohle sám nevyřeším:).

ad ad2) viz kouzlo nevědomosti... :nod:
Blbý je, že to nejde ověřit ani pokusem:) Takže je to jedno...

Už nebudu číst ty knížky, je tam víc otázek než odpovědí ;D

[MP]

K tomu "nadsvetelnemu" fotonu : samozrejme, ze podle kvantovky ten foton ma neurcity moment hybnosti, takze muzes pocitat, ze s urcitou pravdepodobnosti leti rychleji, nez svetlo. Jen na to nemuzes aplikovat "relativisticke" uvahy o prevraceni smeru casu apod. Ty dva modely na sebe zkratka nepasuji a o jejich sjednoceni se snazi spousta teoretiku uz davno ( vcetne Einsteina na sklonku jeho zivota, kdyz uz pripustil, ze "Buh nejen hraje v kostky, ale casto ani nevi, kam je hazi" ). Jednou z cest je mozna "teorie strun", ktera ovsem zatim neni moc prakticky vyuzitelna.

[Listy3]

Já Vám prozradím tajemství, sice sem slíbil že to nikomu neřeknu :nono:, ale s těma černýma ďůrama je to tak, že do jedné sme také spadly , jenomže to nevíme, protože jak do ní letíme tak roste gravitace a tím taky roste prostor kolem nás a my si naivně myslíme, že se vesmír rozpíná. Naštěstí s gravitací nebobtná jenom prostor ale také čas a tak toho času máme spoustu. Pro pozorovatele z venku všechno byl jen oka mžik, ovšem mi tady uvnítř máme času dost, celé věky. :rotflmao:
MP a jiní odborníci, snad mi to odpustí. :pimp2:

[Selene]

To Listy:
Čo? V živote som nič divnejšie a nepochopiteľnejšie nepočula. Teraz si robíš srandu, alebo si to fakt niekde čítal?

[Listy3]

Selene napsal: To Listy:
Čo? V živote som nič divnejšie a nepochopiteľnejšie nepočula. Teraz si robíš srandu, alebo si to fakt niekde čítal? :rotflmao:
smajlík napoví
:rotflmao:
Musim mlžit, slíbil sem Járovi Cimrmanovi že tuto naši teorii nikdy nezveřejním.
teď mne čeká  :behead:

[Listy3]

Teď trochu vážněji k těm černým dírám, vzhledem k tomu, že foton má nulovou klidovou hmotnost předpokládám, že to že jeho dráha pro vnějšího pozorovatele se zakřiví nezpůsobí ani ta gravitace, ale spíš ten zakřivený prostor a foton má pocit že vlastně letí rovně. Jak to teda je.

[kulhous]

Nevím, jestli ti dobře rozumím, ale pokud ano, máš pravdu. Pokud uvažuješ foton s nulovou hmotností, pak žádná gravitace na něj nemůže působit. Einstein přišel s gravitačním zakřivením prostoru, který ovlivní jak hmotu, tak jakokoliv energii (myslím, že i neutrina...). Pokud dobře vím, bylo to ověřeno hádám někdy ve 20. letech 20. století při expedici do Afriky za úplným zatměním Slunce, kde měřili ohyb světla jedné vzdálené hvězdy, způsebený Sluncem. Vyšli jim předpokládáné výsledky.

Spíš mi jde o to, že zakřivení způsebený černou dírou způsobí, že spadne tam, odkud se už nevyhrabe. Problém je, že vyhrabat by se měl(foton, nebo jiné těleso, které do ní zahučelo). Jinak by totiž neplatil 2. termodynamický zákon(entropie soustavy nikdy neklesá). Doporučuju třeba knížku od Hawkinga Stručná historie času nebo jinou z mnoha dalších... Otázka je, jak se "z ní vyhrabe":).

[sussudio]

k otázce vyhrabání se... ať už se podaří dát kvantovou mechaniku s OTR do nějaké společné teorie nebo ne. obě jsou "dostatečně" ověřené pozorováním, takže se mohou použít k "teoretizování". obě vysvětlují povahu jevů v jiných měřítcích. nastává prostě okamžik, u černých děr nutně, kdy je ke kvantové mechanice třeba šáhnout. OTR už totiž v takovém prostředí přestává mít vypovídací schopnost. takže, k vypařování černých děr. předpokládá se a neni to rozhodně jediný pohled na věc. že pokud věříme kvantovce, věříme:), tak při malých velikostech černých a jejich velké gravitaci dochází k rychlejšímu vypařování právě proto, hodně zjednodušeně řečeno, že dokážeme přesněji a přesněji popsat polohu částice. tim nepřesněji ale musíme popsat její rychlost. a naopak. částice prostě budou utíkat ven... nejedná se tady ale o porušení pravidla, že nic nemůže dosáhnout větší rychlosti než světlo. právě v tom je právě kvant. boží. příklad lze hledat například u elektronu. předpokládalo se, že "obíhá" kolem jádra (protonu, neutronu). ukázalo se ale, že o nějakém obíhání nemůže být řeč. prostě se vyskytuje. a my můžeme jen popsat pravděpodobnost, s jakou se objeví na určitém místě. viz sčítání přes historie atd... chci jen upozornit, že většina z toho co tu píšu jsou teorie, které nejsou nijak ověřitelné a ještě dlouho nebudou. navíc, stručně do fóra tohle asi nikdo nepopíše. stejně jako chci upozornit, že fyzika není mojí životní náplní. nejlepší je v případě zájmu číst a číst a nějkou tu sobě uvěřitelnou teorii si vybrat za vlastní 8)
PS:všechno ještě řádně zamotává vznik singularit (nekonečných veličin, např. hmotnosti...), pokud vznikají... v tenmoment žádná nám zatim známá teorie použitelná není, prostě přestávají platit fyz. zákony

[aquarius]

Obecnou teorii relativity a kvantovou fyziku spojuje teotie strun.

Odpovědi jsou v knize p. Greena-"Elegantní vesmír".

[sussudio]

mně osobně se teorie strun líbí. bohužel je to teorie příliš obtížně prokazatelná, je-li vůbec. navíc není zdaleka všesjednocující. jestli někdo někdy OTR s kvantovou mechanikou sjednotí, rozhodně se to všichni dozvíme. těšim se, snad se toho dožiju...

[kulhous]

To doufáme snad všichni:). Ale z teorie strun se mi chvílema dělalo docela špatně... Ještě víc než z kvantový teorie. Co maj potom říkat matematici, který pro to hledaj matematický modely:)

Jinak Elegantní vesmír shledávám velmi zajímavý. Na začátku jsem začínal na docela "ohraničený louce" vědění a skončil jsem v "nepropustný mlze". Je to jedna z knih, která vyvolává neúměrně více otázek než nabízí odpovědí, ale těch je asi většina...

[MIZ]

Listy napsal: Teď trochu vážněji k těm černým dírám, vzhledem k tomu, že foton má nulovou klidovou hmotnost předpokládám, že to že jeho dráha pro vnějšího pozorovatele se zakřiví nezpůsobí ani ta gravitace, ale spíš ten zakřivený prostor a foton má pocit že vlastně letí rovně. Jak to teda je.
Foton nejenže ten pocit má, ale on skutečně rovně i letí. Neumím to říct přesně, ale: Všechna tělesa bez nějakého vlastního pohonu se pohybují po nejkratší možné dráze, tj. rovně. Např. i naše Země se pohybuje rovně, akorát Slunce gravitačně zakřivilo prostor kolem sebe, takže i ty dráhy.

Fyzikům se omlouvám za nejapné formulace, ale smysl doufám chápu správně.

[MIZ]

sussudio napsal: ...
nastává prostě okamžik, u černých děr nutně, kdy je ke kvantové mechanice třeba šáhnout. OTR už totiž v takovém prostředí přestává mít vypovídací schopnost.
IMHO můžeme klidně předpokládat, že 'naše' fyzika pod Schwarzildovým poloměrem neplatí.
Aha, ono je to napsáno až dole v PS.

sussudio napsal:
takže, k vypařování černých děr. předpokládá se a neni to rozhodně jediný pohled na věc. že pokud věříme kvantovce, věříme:), tak při malých velikostech černých a jejich velké gravitaci dochází k rychlejšímu vypařování právě proto, hodně zjednodušeně řečeno, že dokážeme přesněji a přesněji popsat polohu částice. tim nepřesněji ale musíme popsat její rychlost. a naopak. částice prostě budou utíkat ven...
Tady by to možná ještě chtělo doplnit podstatu, princip toho 'vypařování'. Kvantové vakuum, energetický deficit atd.

sussudio napsal:
PS:všechno ještě řádně zamotává vznik singularit (nekonečných veličin, např. hmotnosti...), pokud vznikají... v tenmoment žádná nám zatim známá teorie použitelná není, prostě přestávají platit fyz. zákony