Citeva intrebari neclare din relativitate.

[styhl]

 Salut.
Nu demult mi-au aparut niste intrebari neclare din domeniul fizicii relativiste. Nu prea le pot intelege.
  1) Se stie ca pentru a demonstra inca o data ca la viteze mari timpul se dilata, s-a facut un experiment si anume la bordul unei nave cu viteza foarte mare s-a luat un cias atomic, dupa parcurgerea unei anumite distante "in jurul pamintului" in sfirsit s-a observat ca timpul de pe nava a fost "cu foarte putin" mai mic ca masuratorii ce statiau in pozitie de repaus.
      Intrebarea apare: nava sa miscat circular, in relativitate directia de deplasare nu are importanta? Dar, daca vom roti un corp mare mare (rotund), astfel incit punctul de pe marginea (discului, sferei) sa se apropie cit mai mult posibil de viteza lumini, atunci  ce se va intimpla: in fiecare punc al (discului, sferei) timpul si distanta vor fi diferite (este clar ca forta centripeta va actiona nemilos asupra corpului la deformarea lui, dar totusi ne imaginam ca el ar ramine ca unul intreg) Cum ar arata acest corp pentru noi (in pozitie de repaus) Ar mai raspunde aceasta intrebare la descoperirile recente caci si (gravitatia, atractia) actioneaza asupra timpului si spatiului??? Ce se intimpla cu centrul (discului, sferei)
  2) Fie avem o nava spatiala. Aceasta nava se deplaseaza cu o viteza extrem de mare (cit mai posibil de viteza luminii) din punctul A in punctul B. Viteza fie este 200000 km/s, distanta dintre puncte este 6*10^6 km.
    Atunci: pentru noi cei ce suntem in pozitie de repaus timpul de deplasare va fi 30 s. Pentru cei din nava spatiala timpul va fi strict < 30 s. Care va fi viteza lor de deplasare (pentru ei, cei din nava) daca distanta pare a ramine tot aceiasi dar, timpul < ca cei ce se deplaseaza. Ar reesi ca ei au alta viteza pentru masurarile lor, si cei in pozitie de repaus tot au alta masurare a vitezei. Sau, si distanta poate dintre aceste  2 punce (A si B), tot se "micsoreaza"  pentru viteze mari??? Si atunci distanta dintre 2 puncte, la viteze mari, nu mai este o dreapta? Sau eu am incurcat totul pe dos?
   Merci anticipat.
       

[Electron]

  1) Se stie ca pentru a demonstra inca o data ca la viteze mari timpul se dilata, s-a facut un experiment si anume la bordul unei nave cu viteza foarte mare s-a luat un cias atomic, dupa parcurgerea unei anumite distante "in jurul pamintului" in sfirsit s-a observat ca timpul de pe nava a fost "cu foarte putin" mai mic ca masuratorii ce statiau in pozitie de repaus.
      Intrebarea apare: nava sa miscat circular, in relativitate directia de deplasare nu are importanta?

Directia de deplasare este irelevanta deorece se considera ca spatiul este izotrop (se comporta la fel in orice punct si pe orice directie).
Ce e insa relevant este acceleratia (iar "modificarea directiei" se face prin accelerare).

Dar, daca vom roti un corp mare mare (rotund), astfel incit punctul de pe marginea (discului, sferei) sa se apropie cit mai mult posibil de viteza lumini, atunci  ce se va intimpla: in fiecare punc al (discului, sferei) timpul si distanta vor fi diferite (este clar ca forta centripeta va actiona nemilos asupra corpului la deformarea lui, dar totusi ne imaginam ca el ar ramine ca unul intreg)

Da.

Cum ar arata acest corp pentru noi (in pozitie de repaus)

Nu inteleg aceasta intrebare. Cum arata un corp "obisnuit" pentru noi (in pozitie de repaus) ?

Ar mai raspunde aceasta intrebare la descoperirile recente caci si (gravitatia, atractia) actioneaza asupra timpului si spatiului???

Nici asta nu inteleg. Cum sa raspunda o intrebare la o descoperire (oricat de recenta ar fi ea)?

Ce se intimpla cu centrul (discului, sferei)

Nimic special. Legile fizicii se aplica la fel peste tot, inclusiv in centrul discului/sferei.

2) Fie avem o nava spatiala. Aceasta nava se deplaseaza cu o viteza extrem de mare (cit mai posibil de viteza luminii) din punctul A in punctul B. Viteza fie este 200000 km/s, distanta dintre puncte este 6*10^6 km.
    Atunci: pentru noi cei ce suntem in pozitie de repaus timpul de deplasare va fi 30 s.

Ok.

Pentru cei din nava spatiala timpul va fi strict < 30 s. Care va fi viteza lor de deplasare (pentru ei, cei din nava) daca distanta pare a ramine tot aceiasi dar, timpul < ca cei ce se deplaseaza.

Distanta nu ramane aceeasi.

Ar reesi ca ei au alta viteza pentru masurarile lor, si cei in pozitie de repaus tot au alta masurare a vitezei.

Ei determina aceeasi viteza (ca valoare) pentru nava lor.

Sau, si distanta poate dintre aceste  2 punce (A si B), tot se "micsoreaza"  pentru viteze mari???

Asa se intampla.

Si atunci distanta dintre 2 puncte, la viteze mari, nu mai este o dreapta?

Distanta se exprima printr-un numar si o unitate de masura, ea nu poate fi niciodata o dreapta.


e-

[styhl]

  Mersi mult pentru raspunsuri si atentie.
  1) Totusi nu pre imi este clara explicatia dumnevoastra precum  ca spatiul este izotrop; spatiul se comporta la fel peste tot (cum spatiul se comporta, nu pot intelege aceasta expresie); spatiul i-si "modifica directia" prin acceleratie???
  2) Ati confirmat ca este corecta presupunerea mea precum ca spatiul si timpul ar fi diferite pentru diferite puncte ale  (discului, sferei). Fie noi  vom privi rotadia acestui "corp", stint in pozitie de repaus. Ce fel de figura geometrica vom vedea noi in timpul rotatiei (tot va fi un disc, sfera sau nu?). Pentru putina simplificare a intrebarii eu mai adaug (presupun ca lungimea razei acestui disc, sfera deasemenea joaca un rol destul de important, deaceea ea va fi foarte mare).
     Totusi nu prea sunt deacord ca legile fizicii se comporta peste tot "in acel corp", daca vitezele punctelor sunt diferite, deacum contrazice afirmatia.
  3) Nu demult am vazut un video (la tv discovery channel) precum ca timpul incetineste "foarte putin" cu cit ne ampropiem de centrul pamintului (cu cit mai mult se intensifica cimpul gravitational).
  4) Daca ati confirmat ca distanta deasemenea "semicsoreaza", atunci putem presupune ca si viteza va fi aceiasi, insa ceva apare paradoxal, unde se pierde timpul si distanta? Pina la urma ar reesi ca totul este un punc?
   5) Da, am gresit putin cu exprimarea. Intrucit (intrun spatiu Euclidian) prin 2 puncte trece 1 dreapta si numai una singura. Intrebarea era ca distanta minima dintre 2 puncte daca este "un segment de dreapta" (altfel nu stiu cum sa ma mai exprim, insa cred ca sensul este clar inteles) sau nu? M-ia explicat Adi caci aici (la viteze mari) se trece  in alt spatiu Minkovski. Interesant este ca pe acest corp aceste 2 geometrii se contopesc (cum ar arata el? presupun caci tot asa ar ramine.)
  Mersi.

[Adi]

  Mersi mult pentru raspunsuri si atentie.
  1) Totusi nu pre imi este clara explicatia dumnevoastra precum  ca spatiul este izotrop; spatiul se comporta la fel peste tot (cum spatiul se comporta, nu pot intelege aceasta expresie); spatiul i-si "modifica directia" prin acceleratie???

Adica legile fizicii sunt aceleasi in fiecare punct din spatiu atunci si in orice directie.

[Electron]

 1) Totusi nu pre imi este clara explicatia dumnevoastra precum  ca spatiul este izotrop; spatiul se comporta la fel peste tot (cum spatiul se comporta, nu pot intelege aceasta expresie);

Prin expresia ca "spatiul se comporta la fel in orice punct (si pe orice directie)" se exprima faptul ca el, "spatiul", nu afecteaza in mod diferit ceea ce se petrece "intr-un anumit punct" al sau.

Imagineaza-ti un acvariu mare plin partial cu apa, care este miscat in toate partile (de un cutremur sa zicem). Daca sunt pestisori in acvariu, in functie de unde se afla in acvariu, vor fi afectati diferit de apa, deoarece apa in acest caz nu se comporta la fel in toate punctele din volumul sau. In acest caz, volumul de apa nu este izotrop pentru inotatul pestisorilor.

spatiul i-si "modifica directia" prin acceleratie???

Nu, fraza respectiva nu se refera la spatiu ci la miscare in general. Ce voiam sa subliniez este faptul ca o viteza poate varia nu doar in modul ci si prin schimbarea directiei, in ambele cazuri fiind vorba de o acceleratie.

2) Ati confirmat ca este corecta presupunerea mea precum ca spatiul si timpul ar fi diferite pentru diferite puncte ale  (discului, sferei). Fie noi  vom privi rotadia acestui "corp", stint in pozitie de repaus. Ce fel de figura geometrica vom vedea noi in timpul rotatiei (tot va fi un disc, sfera sau nu?). Pentru putina simplificare a intrebarii eu mai adaug (presupun ca lungimea razei acestui disc, sfera deasemenea joaca un rol destul de important, deaceea ea va fi foarte mare)

Evident ca nu va fi un disc, sau sfera. Daca e ceva material rigid, din cauza contractiei in functie de distanta de la axa de rotatie, aceasta nu va putea sa-si pastreze integritatea si se va rupe in bucati.

Totusi nu prea sunt deacord ca legile fizicii se comporta peste tot "in acel corp", daca vitezele punctelor sunt diferite, deacum contrazice afirmatia.

Si de ce nu s-ar comporta legile fizicii la fel, daca vitezele sunt diferite? Viteza planetei Pamant in jurul Soarelui e diferita de viteza planetei Jupiter in jurul Soarelui. Asta inseamna ca pe Jupiter avem alte legi ale fizicii decat pe Pamant ? De ce ar fi asa ?

3) Nu demult am vazut un video (la tv discovery channel) precum ca timpul incetineste "foarte putin" cu cit ne ampropiem de centrul pamintului (cu cit mai mult se intensifica cimpul gravitational).

Cu cat ne apropiem de centrul Pamantului, campul gravitational nu se intensifica. De ce s-ar intensifica ?

4) Daca ati confirmat ca distanta deasemenea "semicsoreaza", atunci putem presupune ca si viteza va fi aceiasi, insa ceva apare paradoxal, unde se pierde timpul si distanta?

Ce intelegi tu prin "a se pierde" timp si distanta? Faptul ca doi observatori diferiti, din doua sisteme de referinta diferite, masoara distanta dintre doua puncte ale spatiului si obtin valori diferite este ceva cat se poate de coerent, nu "se pierde" nimic prin asta.

Pina la urma ar reesi ca totul este un punc?

De ce sa fie un "punc" [sic] ? (Intrebarea ramane valabila si daca voiai sa scrii "punct").

5) Da, am gresit putin cu exprimarea. Intrucit (intrun spatiu Euclidian) prin 2 puncte trece 1 dreapta si numai una singura. Intrebarea era ca distanta minima dintre 2 puncte daca este "un segment de dreapta" (altfel nu stiu cum sa ma mai exprim, insa cred ca sensul este clar inteles) sau nu?

In orice spatiu distanta minima se masoara de-a lungul (a cel putin) unui "segmnet de dreapta", doar ca in spatiile neeuclidiene "dreptele" nu sunt la fel ca cele din spatiul euclidian (au alte proprietati, de exemplu doua perpendiculare pe aceeasi dreapta nu mai sunt neaparat paralele intre ele).

M-ia explicat Adi caci aici (la viteze mari) se trece  in alt spatiu Minkovski.

Poate vrei sa spui ca doar la viteze mari (si la intensitati gravitationale importante) devine evident faptul ca spatiul este minkovskian si nu euclidian. Nu "se trece" de la unul la altul la nici o viteza.

Interesant este ca pe acest corp aceste 2 geometrii se contopesc (cum ar arata el? presupun caci tot asa ar ramine.)

Cum sa se "contopeasca" geometriile ? Ce intelegi tu prin asta?


e-

[styhl]

...Merci
Apar tot mai multe intrebari 
1) Cu intensificarea gravitatii putin nu m-am exprimat corect poate. Stiu ca chimpul gravitational se ma soara prin intensitatea lui (adica valoarea numerica a "intensitatii chimpului gravitational"  ar fi diferita pe Pamint, Jupiter, Pluto). Nustiu ce au vrut ei sa spuna cei de la (discovery ), poate ei nu prea i-am inteles  . Insa, ce doar ca nu ar fi o diferenta (de valoarea gravitatiei) de la 500 km si de la 0 km de pe suprafata Pamintului?
  2) Nu prea am cunostinta privitor la geometriile neeuclidiene...
  3) Desigur m-am incurcat cu exprimarea "se contopesc" , la biologie celulele se contopesc, am vrut sa spun ca geometriile s-ar "imbina", "amesteca" una cu alta. Doar spatiul si timpul difera punct cu punt incepind de la centrul discului, sferei pina la marginea ei.
  4) Totul ar fi un punct, a fost o prejudicie.

[Electron]

Insa, ce doar ca nu ar fi o diferenta (de valoarea gravitatiei) de la 500 km si de la 0 km de pe suprafata Pamintului?

Eu nu inteleg aceasta intrebare. Poti sa o reformulezi in mod mai inteligibil?

e-

[styhl]

  Fie la polul nord luam un obiect anumit si il cintarim la distanta 0 km de la suprafata Pamintului. Acelai obiect, cu acelasi cintar, il vom cintari la distanta 500 km deasupra Pamintului. Intrebarea este: vor fi la fel sau nu cele doua valori ale cintarului?

[styhl]

... da si inca ceva sa mai adaug la cele expuse: 1)presiunea atmosferica o vom  neglija ( vom considera ca experimentul se petrece  intr-un cilindru cu vid);2) Fie a II distanta sa nu fie 500 km, ci 100 km .

[Electron]

  Fie la polul nord luam un obiect anumit si il cintarim la distanta 0 km de la suprafata Pamintului. Acelai obiect, cu acelasi cintar, il vom cintari la distanta 500 km deasupra Pamintului. Intrebarea este: vor fi la fel sau nu cele doua valori ale cintarului?

Daca acel cantar functioneaza corect, cele doua valori vor fi diferite. Asta din cauza ca un cantar nu cantereste (direct) masa, ci forta gravitationala (sau greutatea) corpului respectiv, iar intentisatea campului gravitational al Pamantului scade pe masura ce ne indepartam de suprafata sa.

e-

[Electron]

Pentr cei interesati, s-a iscat o tangenta interesanta despre cantarire, pe care am mutat-o aici.

e-

[styhl]

 Mai apare o neclaritate.
Anunt problema:
O nava se deplaseaza din punctul A in punctul B cu o viteza foarte mare (cit mai apropiata de viteza luminii). Se stie caci timpul pentru sistemul de referinta (al navei) va incetini in comparatie cu cei ce stau in pozitie de repaus (fie in punctul  B). Si tocmai dupa oprirea navei (in punctul B) timpul iar, va incepe a functiona ca cei din punctul B. Pecind, insa ciasornicurile celor de pe nava vor arata valori diferite fata de cei ce au stat in punctul B.
Am dedus ca si dimensiunea tot s-a micsorat (dintre punctul A si B,?probabil si dimensiunea navei tot s-a micsorat?).
Intrebarea:
Dupa ce nava s-a oprit, distanta dintre punctele A si B, si dimensiunea navei au revenit la loc, cum erau ca la inceputul deplasarii??? Pentru timp (caci el ar fi ramas in urma pentru nava) observatorii (navei  si cei din punctul B) vor observa o diferenta la ceasornicurile lor, adica modul de "scurgere" a timpului a lasat o amprenta. INSA, dimensiunea va lasa oare vreo "amprenta"( precum ca el era micsorat in timpul deplasarii), sau nu? Stiti de efectul celor 2 gemeni (nu mai enunt). Acest efect dovedeste (la nivel biologic) caci timpul "lasa amprente", dar distanta lasa "amprente" (ce ar insemna "amprente"- un exemplu ar fi caci nava dupa ce vine in punctul B sa fie putin mai mica in dimensiuni ca cea de la inceputul deplasarii, si asa sa ramie vesnic)

[Electron]

O nava se deplaseaza din punctul A in punctul B cu o viteza foarte mare (cit mai apropiata de viteza luminii).

Ok.

Se stie caci timpul pentru sistemul de referinta (al navei) va incetini in comparatie cu cei ce stau in pozitie de repaus (fie in punctul  B).

In timpul calatoriei (parea in care viteza e constanta), timpul incetineste in mod simetric, cei din B vor observa ca timpul e incetinit pe nava, iar cei din nava vor observa ca timpul e incetinit in B.

Si tocmai dupa oprirea navei (in punctul B) timpul iar, va incepe a functiona ca cei din punctul B. Pecind, insa ciasornicurile celor de pe nava vor arata valori diferite fata de cei ce au stat in punctul B.

Ok.

Am dedus ca si dimensiunea tot s-a micsorat (dintre punctul A si B,?probabil si dimensiunea navei tot s-a micsorat?).

Pana nu specifici pentru ce sistem de referinta faci aceasta "deductie", ea este un nonsens. La ce sistem de refereinta te referi?

Intrebarea:
Dupa ce nava s-a oprit, distanta dintre punctele A si B, si dimensiunea navei au revenit la loc, cum erau ca la inceputul deplasarii???

Intrebarea este un nonsens pana nu specifici fata de ce sistem de referinta faci masuratorile. Pentru cei care au stat in A si B, e cat se poate de clar ca distanta dintre cele doua puncte nu s-a modificat in timpul calatoriei navei.

Pentru timp (caci el ar fi ramas in urma pentru nava) observatorii (navei  si cei din punctul B) vor observa o diferenta la ceasornicurile lor, adica modul de "scurgere" a timpului a lasat o amprenta.

Ok.

INSA, dimensiunea va lasa oare vreo "amprenta"( precum ca el era micsorat in timpul deplasarii), sau nu?

De ce ar lasa o amprenta? Lungimile nu sunt afectate de acceleratie in acelasi mod ca si timpul, deci nu e justificat sa asteptam o "amprenta" in acest sens asupra lungimilor, chiar daca o observam asupra ceasornicelor.

Stiti de efectul celor 2 gemeni (nu mai enunt). Acest efect dovedeste (la nivel biologic) caci timpul "lasa amprente",

Experimentul cu cei doi gemeni nu demonstreaza ca timpul lasa amprente la nivel biologic. (Asta e evident si fara experimente de acest fel).

dar distanta lasa "amprente" (ce ar insemna "amprente"- un exemplu ar fi caci nava dupa ce vine in punctul B sa fie putin mai mica in dimensiuni ca cea de la inceputul deplasarii, si asa sa ramie vesnic)

Dimensiunea masurata a navei de catre cei din A sau B depinde strict de viteza navei. Daca in timpul calatoriei, nava este masurata ca fiind mai scurta, o data ce revine in repaus, are exact aceeasi lungime ca la plecare. In fond, pentru cei din nava, nu exista nici un motiv sa observe ca nava lor si-a schimbat dimensiunea (in lungime) vreodata.

e-

[styhl]

Mersi.
  Privitor la gemeni. Cind fratele geaman va reveni pe Pamint, se spune ca el ar fi mai tinar ca cel de pe Pamint, insa de dimensiunile ("amprentele vitezei de deplasare") a lui nu se spune nimic.
   Daca la viteze mari timpul pentru acel sistem de referinta incepe a incetini (a tinde catre 0), atunci dimensiunea catre ce valoare tinde, tot catre 0?
   Ce se intimpla cu fotonii luminii si cimpul electromagnetic?

[florin_try]

   Daca la viteze mari timpul pentru acel sistem de referinta incepe a incetini (a tinde catre 0), atunci dimensiunea catre ce valoare tinde, tot catre 0?
   Ce se intimpla cu fotonii luminii si cimpul electromagnetic?

Buna intrebare! A mai fost discutata pe forum. Vezi de exemplu:
http://www.scientia.ro/forum/index.php/topic,2636.0.html
http://www.scientia.ro/forum/index.php/topic,2650.msg41567.html#msg41567

Aparent, modul in care timpul si spatiul sunt folosite/definite in relativitate, face aceste concepte nefolositoare din frame-ul unui foton.
Inseamna asta ca i) 'fotonul nu experimenteaza timp / e in afara timpului' sau pur si simplu inseamna ca ii) nu putem folosi conceptul de timp asa cum il avem noi definit in relativitate, din perspectiva fotonului?
Well, mi-as fi dorit eu sa am (pentru mine) un raspuns la aceast gen dilema... Probabil e mai prudent a merge pe varianta ii) care de fapt spune ca ... nu putem spune.

Personal inclin sa cred ca fotonul 'experimenteaza' ceva la genul 'timp', dar nu poate fi sesizat folosind miscarea relativa a altor obiecte fata de foton. Spun ca inclin sa cred ca fotonul ar putea avea un ceas intern al sau (inaccesibil noua?) deoarece se poate naste si dispare (transformare = timp), iar daca acest proces ar fi instantaneu(nu ar necesita 'timp'), de exemplu forta asociata transformarii (sau orice alta marime ce implica o derivata in raport cu timpul) ar deveni infinita in frame propriu. 

Disclaimer: de multe ori m-am razgindit .. si bine am facut....