שאלות בפיזיקה בעקבות הסדרה "גאון"

שליחה #1 28/07/2017 21:24

הסדרה גאון נכנסה מעט מאוד לנושאי הפיזיקה אבל עוררה בי כמה שאלות שהן כנראה ממש טיפשיות במונחים של היום. יש כאן אנשים ידע בפיזיקה עדכנית שאולי יכולים לסייע בהבנה?

BUGY · שליחה #2 28/07/2017 21:36

אבל מה השאלה?
עד שמישהו יענה, תתחיל מהבסיס (רמה גבוה יחסית והסברים טובים בלי חישובים, בעיקר):

https://www.youtube.com/channel/UC7_gcs ... _7g/videos

שליחה #3 28/07/2017 21:42

לפני שאני שואל שאלות מטופשות קודם רוצה להבין אם יש כאן בכלל את מי לשאול.

השאלה היא בגדול על מהות אור. בתקופת הלימודים שלי דיברו על אור (ובמידה מסויימת גלי מגנטיות וחשמל) כמשהו לא לגמרי מובן שלפעמים מתייחסים אליו כחלקיק ולפעמים כגל. זה גם פחות או יותר ההתייחסות לנושא גם בסדרה.

לא מספיק מתמצא בפיזיקה מודרנית בכדי לדעת עד כמה התקדמו בנושא הזה מאז.

BUGY · שליחה #4 28/07/2017 21:53

oferlaor כתב:לפני שאני שואל שאלות מטופשות קודם רוצה להבין אם יש כאן בכלל את מי לשאול.

השאלה היא בגדול על מהות אור. בתקופת הלימודים שלי דיברו על אור (ובמידה מסויימת גלי מגנטיות וחשמל) כמשהו לא לגמרי מובן שלפעמים מתייחסים אליו כחלקיק ולפעמים כגל. זה גם פחות או יותר ההתייחסות לנושא גם בסדרה.

לא מספיק מתמצא בפיזיקה מודרנית בכדי לדעת עד כמה התקדמו בנושא הזה מאז.
...

·נושא דואליות האור ידוע ומובן שנים רבות, פשוט לא ממש מלמדים את זה בקורסי פיזיקה בסיסית. כי זה אומר להיכנס לתחומים שהם כמה רמות מעל.

שליחה #5 28/07/2017 22:27

הדואליות הזו עושה לי הרבה שכל אם מסתכלים על חלקיק אחד שסובב סביב חלקיק אחר - שניהם נעים במהירות האור אבל הסיבוב של אחד סביב השני יגרום למי שמסתכל על החלקיק החיצוני בלבד כאילו שהוא גם חלקיק וגם נע כגל.

אבל אור הוא לא שני חלקיקים אבל אם הפוטון היה חלקיק אליפטי כיווני שציר אחד שלו נע סביב הציר השני אז הוקטור שלו היתה בעצם גל מושלם ועצם קיומו הופך אותו לחלקיק.

moco · שליחה #6 28/07/2017 22:28

עופר,
(את התואר סיימתי לפני שנות דור, אבל על השאלה שלך יכול בהחלט לענות).
במילה אחת - מכניקת קוונטים.
ברמת המיקרוסקופית אין חלקיקים וגלים, יש "חלקיק-גל" - או כמו שכונה פה, דואליות.
אלקטרון זה חלקיק, אבל גם גל (יש התאבכות אלקטרונים) - יש פונקציית גל שמתארת את ההסתברות למציאת אלקטרון במקום מסוים.
כנ"ל לפוטונים - פונקציית הגל שלהם, כשמסתכלים על זה כעל תופעה מאקרוסקופית (מספר גדול מאוד של פוטונים), זה הגל האלקרומגנטי.

מעניין לראות את ההיסטוריה של איך תפסו את תופעת האור.
בהתחלה דיברו על קרני אור (שזה קרוב לתפיסה חלקיקית כי זו תנועה בקו ישר). עם התפיסה הזו אפשר היה לפתח תפיסה של אופטיקה גאומטרית - מראות ועדשות.
בהמשך גילו תכונות גליות של האור - התאבכות ועקיפה. מכנים את המודל הזה של האור כ "אופטיקה פיזיקלית". שים לב שזה לא סותר אופטיקה גיאומטרית, שהיא פשוט קירוב טוב כאשר לא מתיחסים למרחקים שהם בסדר הגודל של אורכי הגל המדוברים.
במאה ה19 הייתה התקדמות בתחום החשמל - משוואות מקסוול שמסבירות גלים אלקטרומגנטיים. הבינו שגלי האור זה פשוט תת-ספקטרום של קרינה אלקטרומגנטית.
ואז מגיע ידידנו איינשטיין, בתחילת המאה ה20 (וזה גם מוזכר היטב בסדרה) ומסביר את האפקט הפוטואלקטרי (קשר בין זרם חשמלי שנוצר מפגיעת אור ועוצמת ותדירות האור). ההסבר מהפכני ומחייב קיום של חלקיקי אור ובנוסחא נכנס קבוע פלאנק שפלאנק (הזקן החביב מהסדרה) הגיע אליו כמה שנים קודם כדי להסביר התפלגות של קרינה מגוף שחור. זו בעצם הייתה תחילתה של הפיזיקה המודרנית ומכניקת הקוונטים שהתפתחה בצעדי ענק בשנים שלאחר מכן והסבירה המון - מבנה האטום, פיזיקה גרעינית ועוד.

בעיניין הסידרה - סידרה חביבה, אבל הורג אותי שאיינשטיין ורבים אחרים מדברים אנגלית במבטא גרמני. זה מצחיק.

moco · שליחה #7 28/07/2017 22:34

oferlaor כתב:הדואליות הזו עושה לי הרבה שכל אם מסתכלים על חלקיק אחד שסובב סביב חלקיק אחר - שניהם נעים במהירות האור אבל הסיבוב של אחד סביב השני יגרום למי שמסתכל על החלקיק החיצוני בלבד כאילו שהוא גם חלקיק וגם נע כגל.

אבל אור הוא לא שני חלקיקים אבל אם הפוטון היה חלקיק אליפטי כיווני שציר אחד שלו נע סביב הציר השני אז הוקטור שלו היתה בעצם גל מושלם ועצם קיומו הופך אותו לחלקיק.
...

·

אם זה "עושה לך שכל" אז אתה כנראה משלה את עצמך.
מזכיר את הציטוט הידוע של ריצ'ארד פיינמן - "If you think you understand quantum mechanics, you don't understand quantum mechanics."
הנקודה היא שיש מודל, אפשר לחשב דברים שמתאימים למציאות, אבל השכל האנושי לא יכול לתפוס את זה ברמה אינטואיטיבית .

בכל מקרה, לא מבין את מה שכתבת על סיבוב וזה לא נראה לי קשור . אין צורך בשני חלקיקים. התאור הכי פשוט של תופעות קוונטיות זה קודם כל עם חלקיק יחיד.

שלגון · שליחה #8 29/07/2017 1:55

תקרא את זה: http://thinkil.co.il/texts/m055p004-025/
בכלל, מי שלא מכיר את מחשבות (המגזין) ממליץ בחום.

שליחה #9 29/07/2017 6:35

אני לא מנסה להבין מכאניקת קוונטים, אלא מנסה דווקא ללכת לתפיסה של איינשטיין שהתקשה מאוד איתה.

נסו רגע לדמיין שני חלקיקים, אחד וירטואלי שנע במהירות האור, ושני שמסתובב סביבו. אם ממפה את התנועה של החלקיק החיצוני, נקבל התנהגות גלית כי הסיבוב שהוא עושה ימופה בציר המרחב כגל. הזה גם מסתדר ברמה הקוונטית כי בעצם אי אפשר לדעת את המיקום המדוייק של החלקיק החיצוני כי יש אין סוף נקודות תלת מימדית סביב נקודת המרכז הוירטורלית הזו. זה גם מסביר את האפקט הפולרי של אור כי הסיבוב יכול להיות בכל קטביות (0-360 מעלות) ביחס לציר התנועה של החלקיק המרכזי שנע במהירות האור. כמובן שמהירות הסיבוב של החלקיק החיצוני אינה מהירות האור אלא תדר האור עצמו (קרי, צבע במקרה של אור).

סתם מסקרן אותי אם עלה הרעיון של חלקיק בינארי ואיפה הכשל המחשבתי כאן כי זה די מסתדר (לי לפחות) עם שתי התיאוריות.

שליחה #10 29/07/2017 8:07

הרעיון שלך בהחלט מעניין, אבל נופל בדבר מאוד בסיסי, לא תקבל התאבכות במקרה כזה, ולכן הוא לא יכול להיות נכון.

מכניקת הקוונטים, פיסיקה מודרנית וכל הקשור בה מסובכים לא פחות ממרתקים.

פיסה קטנה מהעולם הזה, וסרטון מאוד מומלץ שמסביר בצורה מעולה והכי מובנת (גם אם קצת דרמטית) שיש את נושא השיחה פה:

שליחה #11 29/07/2017 10:37

הסדרה הזו גרמה לי להבין כמה שאני לא מבין...

moco · שליחה #12 29/07/2017 13:53

oferlaor כתב:אני לא מנסה להבין מכאניקת קוונטים, אלא מנסה דווקא ללכת לתפיסה של איינשטיין שהתקשה מאוד איתה.

נסו רגע לדמיין שני חלקיקים, אחד וירטואלי שנע במהירות האור, ושני שמסתובב סביבו. אם ממפה את התנועה של החלקיק החיצוני, נקבל התנהגות גלית כי הסיבוב שהוא עושה ימופה בציר המרחב כגל. הזה גם מסתדר ברמה הקוונטית כי בעצם אי אפשר לדעת את המיקום המדוייק של החלקיק החיצוני כי יש אין סוף נקודות תלת מימדית סביב נקודת המרכז הוירטורלית הזו. זה גם מסביר את האפקט הפולרי של אור כי הסיבוב יכול להיות בכל קטביות (0-360 מעלות) ביחס לציר התנועה של החלקיק המרכזי שנע במהירות האור. כמובן שמהירות הסיבוב של החלקיק החיצוני אינה מהירות האור אלא תדר האור עצמו (קרי, צבע במקרה של אור).

סתם מסקרן אותי אם עלה הרעיון של חלקיק בינארי ואיפה הכשל המחשבתי כאן כי זה די מסתדר (לי לפחות) עם שתי התיאוריות.
...

·

@oferlaor
האמת, שאיני ממש מבין למה אתה מתכוון פה, אבל יש לי הרגשה, בגלל שאתה מזכיר חלקיק שנע במהירות האור ובגלל שכל השיחה הזו החלה בעקבות הסדרה "גאון" שאתה מערבב שני נושאים: יחסות פרטית ומכניקת קוונטים.
באותה תקופה של תחילת המאה ה20, לא היה קשר בין השניים ועדיין לא ניסו לשלבם. אלה היו שתי תאוריות שהתעסקו בדברים שונים.
כמובן, שהטבע הוא אחד, ובהמשך הדרך, שילבו בין הדברים בתאוריה שנקראית אלקטרודינמיקה קוונטית (QED). זה פשוט קרה מאוחר יותר.
איינשטיין התקשה לקבל את הפירוש ההסתברותי של מכניקת הקוונטים. כמו שכולם מתקשים בכך, בעצם, רק שהוא התעקש לנסות למצוא חורים, או הסבר דטרמיניסטי בסיסי יותר, היכן שאחרים (ובוהר בראשם פשוט קיבלו את זה כ"ככה זה"). הוא לא הצליח ונשאר מתוסכל. המאמר הארוך מ"מחשבות" שהובא כאן הוא מצויין בתאור הסיפור הזה.
בכל אופן, מחשבותיו בתחום הזה לא דרשו את עירוב תורות היחסות הפרטית והכללית (שהן כמובן הדבר הכי חשוב ומהפכני שאיינשטיין עשה).

בקשר למה שאתה מזכיר על קיטוב (במידה והבנתי למה אתה חותר

) , נראה שאתה מנסה להסביר קיטוב על ידי תופעה
קטנה יותר. קיטוב זו תכונה של פוטון (כפי שספין זו תכונה של אלקטרון) ולא מוסברת, נכון להיום (עד כמה שאני מעודכן) כתוצאה של משהו בסיסי יותר.
הקיטוב ברמה המאקרוסקופית, שהוא כיוון השדה החשמלי והמגנטי של הגל, מוסבר כתוצאה של פוטונים.

שליחה #13 29/07/2017 13:53

קרמריקה כתב:הרעיון שלך בהחלט מעניין, אבל נופל בדבר מאוד בסיסי, לא תקבל התאבכות במקרה כזה, ולכן הוא לא יכול להיות נכון.

מכניקת הקוונטים, פיסיקה מודרנית וכל הקשור בה מסובכים לא פחות ממרתקים.

פיסה קטנה מהעולם הזה, וסרטון מאוד מומלץ שמסביר בצורה מעולה והכי מובנת (גם אם קצת דרמטית) שיש את נושא השיחה פה:
...

·נתחיל מזה שאני עובד עם לייזרים ותאורות המימדים מיקרוסקופים ונתקל כל הזמן בתופעות אור מעניינות בהקשר לעבודה. כל הרעיון נבע מתוך התאבכות. בוודאי שתהיה התאבכות עם הרעיון הזה. קח מקור בעל תדר אור אחיד (לייזר) ותעבירו דרך שני חריצים. עכשיו ההגדרה היא שזה לא אור מפוזר במיוחד. סטטיסטית האור שיפגע הפינות החריץ יגרום לכך שהחלקיק החיצוני של הפוטון יפגע כל פעם בזוית אחרת ולכן הפיזור לא יהיה אחיד אלא מפוזר לפי הגל. האור בחריץ השני יעשה אותו הדבר ותווצר התאבכות.

זה גם מסביר את אפקט השבירה של פריזמה. האור מגיע עם פוטונים מפוזרים בכל התדרים. פוטונים עם ספין מהיר יפגעו ביותר חלקיקי זכוכית ולכן יתפזרו יותר ויותר. חלקיקים עם ספין ארוך יותר (תדר נמוך) יפגעו בפחות חלקיקים ולכן ישארו ישרים יותר וכך תווצר קשת.

moco · שליחה #14 29/07/2017 14:00

oferlaor כתב:שהחלקיק החיצוני של הפוטון
...

·
למה התכוונת בביטוי הזה? זה נשמע כאילו לפוטון יש צדדים.

שליחה #15 29/07/2017 20:54

תקרא את ההודעות שלי מההתחלה... אני מציג כאן רעיון שאני מנסה לאמץ אותו מול הממצאים.

moco · שליחה #16 29/07/2017 21:07

oferlaor כתב:תקרא את ההודעות שלי מההתחלה... אני מציג כאן רעיון שאני מנסה לאמץ אותו מול הממצאים.
...

·
קראתי הכל ועכשיו שוב.
כפי שכתבתי מקודם, אני לא בדיוק מבין את כוונתך.
התחושה שלי, ממה שאני כן חושב שאולי אני קולט מדבריך, היא שאינך בכיוון. נראה לי שאתה גם משתמש בשפה שמצביעה על הנחות לא נכונות, אבל כאמור, כוונתך לא ממש ברורה לי.