Einstein & Co.

[mdionis 11]

Am scris: care are la bază și contribuția lui Planck la fizica cuantică, anume că lumina se propagă in cuante de energie

E logic de ce. Fără teoria cuantică a lui Planck nu exista nimic. Totul se invirte in jurul luminii (radiatiilor), și nu si-ar fi gasit locul in E=mc².

 

 Imi dau seama ca ai scris asta. Totusi nu inseamna ca ai si dreptate.

 Sa lamurim mai intai un lucru: meseria mea este de fizician, cu specializare in fizica teoretica. Chestiile astea le-am facut in sala de curs, de o parte si de cealalta a catedrei, pentru a nu mai mentiona activitatea de baza din cercetare; se poate presupune deci ca ma pricep intr-o masura semnificativ mai importanta decat restul lumii la mecanica cuantica si relativitate, elemente care constituie parti integrante ale pregatirii mele profesionale si obiect al muncii curente.

 Teoria relativitatii restranse nici macar nu se refera esentialmente la lumina ci la niste proprietati de invarianta ale spatiu-timpului, invarianta vitezei luminii fiind un postulat de selectie intre cele doua posibilitati fizice distincte (daca esti interesat cum vine treaba, poti arunca un ochi aici). In orice caz, chiar referindu-ne la abordarea initiala a lui Einstein in care lumina pare sa aiba un rol mai important, articolul din 1905 se intituleaza "Zur Elektrodynamik bewegter Körper"; cand spunem "electrodinamica" vorbim de ecuatiile Maxwell si de consecinta lor imediata, undele electromagnetice (dealtfel primele cuvinte din articol sunt: "Dass die Elektrodynamik Maxwells ..."). TRR a aparut in contextul contrazicerii povestilor cu eterul luminifer, mediul ipotetic in care s-ar fi propagat undele electromagnetice (inclusiv lumina); Einstein este primul care spune clar si raspicat ca nu exista eter luminos. Nicaieri in articolele initiale si nici in alte parti nu apare vreo legatura intre relativitatea restransa si fotoni, cursul din anul II-III de la facultatea de specialitate se cheama "Electrodinamica si teoria relativitatii", nu "Fotoni si relativitate", ecuatiile Maxwell duc in mod inexorabil la concluzia ca viteza luminii trebuie sa fie independenta de referential. In particular, E = mc² a fost dedusa tot in context electromagnetic ("Ein System von ebenen Lichtwellen [...]"), nu are de-a face cu fotonica.

 

 Pentru precizie, mentionez ca Planck a initiat discursul mecanicii cuantice cu referire nu la propagare ci la emisia/absorbtia energiei radiante sub forma de pachete discrete de energie proportionala cu frecventa: aceasta a fost contributia lui initiala. Insa tot Planck considera ideea sa nu o realitate fizica ci mai curand o "gaselnita" matematica de care inca mai cauta sa scape; Einstein l-a scutit de eforturi ulterioare in acest sens atunci cand a descris fenomenologia efectului fotoelectric in termeni de fotoni.

 

Relativitatea generală (1915), utilizează formulele matematice ale geometriei diferențiale și a tensorilor pentru descrierea gravitației.

 

 Aceasta este o descriere generica a unor caracteristici ale TRG. Totusi TRG este fundamentata pe principiul echivalentei intre masa inerta si masa grea, matematica aferenta este o consecinta a aplicarii acestui principiu in mod sistematic. Evident, nu are nimic de-a face nici cu lumina si nici cu caracterul ei cuantic. La fel de evident, curbura spatiului face ca propagarea undelor electromagnetice sa urmeze niste geodezice care nu mai sunt linii drepte, insa aceasta face parte dintre consecintele TRG, nicidecum dintre fundamente. Desigur, daca vrei sa bagi totul intr-o oala, poti sa spui ca TRG are consecinte asupra oricarui obiect fizic din univers, inclusiv lumina considerata sub aspect corpuscular, totusi aceasta nu o face o teorie cuantica. De fapt, inca in ziua de astazi nu dispunem de o teorie satisfacatoare de gravitatie cuantica, una si cu alta nu stau bine impreuna in cateva puncte esentiale.

 

"Aia cu si-a facut o groaza de dusmani e de cancan si ține de nonconformism comportamental si embargoul comunicarii pe timpul razboiului, nu de stiinta."

 

 Nu e cancan: de ce crezi ca a luat Premiul Nobel pentru efectul fotoelectric si nu pentru relativitate?! E adevarat ca "Hundert Autoren gegen Einstein" a aparut in 1931, insa inamicitiile datau de multa vreme.

 

Până in 1919 Einstein era un cvasi-nimeni ca notorietate pe lângă alți corifeii ai știntei din Germania, Anglia etc.

 

 Aberant. Pentru cei care conteaza, Einstein era deja un membru al clubului restrans (s-a numarat printre invitatii la primele doua conferinte Solvay, 1911 si 1913, acolo unde nu se ajungea pe baza de pile sau popularitate). Pentru publicul larg, da, Einstein era mai putin cunoscut. Dar publicul larg nu conteaza in stiinta ci doar pentru publicul larg insusi.

 

Însă, de departe, nu era el cel mai destept om de pe planeta cum s-a acreditat după aceea.

 

 Acesta este un aspect irelevant. Nu am sustinut nicaieri ca Albert ar fi fost cel mai destept om de pe planeta, in calitate de fizician am oroare organica de ierarhii aberante de acest gen si nu inteleg de ce trebuie subliniat ca a fost sau nu o chesie absolut nemasurabila in mod obiectiv. Einstein a fost un tip foarte inteligent care a obtinut rezultate fundamentale in fizica teoretica, lucru pentru care merita mult respect. Ditirambicele sunt pentru gura-casca.

 

"“ MAXWEL a unificat fortele electricitatii cu magnetismul."

 

 Numele geniilor trebuie scrise corect: (James Clerk) Maxwell.

 

“ EINSTEIN si-a pus intrebarea daca s-ar putea unifica electromagnetismul lui MAXWEL cu GRAVITATIA lui NEWTON. Asta a fost in teroria reativității generalizate.

 

 De fapt a facut oleaca mai mult decat sa isi puna intrebari la care nu s-a raspuns nici astazi.

 

La asta m-am referit când am scris in articol Exemplu este Albert Einstein, cel care nu fost un mare prieten cu școala primară și gimnazial㠝 și apoi in comentariu: Einstein nu a dat de inteles de mic ca zace in el geniul de mai tarziu. Asta am spus.

Notele lui Einstein la absolvire, 17 ani (sistemul de notare era de la 1-6, 6=nota maximă)

 

 In general, A.E. nu a fost un elev stralucit dar nici unul slab. Trebuie retinut ca modul de notare din occident nu avea si nu are nici astazi tendinta de a scoate "zecisti" in serie ci acorda de obicei note intermediare. Nu se poate compara direct prin proportionalitate o medie tipica de premiant RSR (de tip 9,50+) cu mediile elevilor germani pentru a decide ca X a fost elev mai bun sau mai prost decat Y. Einstein a fost un elev bunicel, care excela in matematica si fizica insa avea unele probleme cu franceza. Din cate se pare, a iesit din el un fizician bun, nu un expert in franceza.

 

Referitor la ce ai scris tu: Louis-Victor Comte de Broglie a propus ipoteza interesanta a dualismului relativa nu la lumina ci, inspirat de caracterul deja demonstrat dual al acesteia, cu privire la electroni.

Te inșeli. Da, de la electroni a plecat, dar s-a generalizat. Ne referim la un concept, nu la un experiment.

 

 Nu ma insel. "L'idée fondamentale de [ma thèse de 1924] était la suivante : « Le fait que, depuis l'introduction par Einstein des photons dans l'onde lumineuse, l'on savait que la lumière contient des particules qui sont des concentrations d'énergie incorporée dans l'onde, suggère que toute particule, comme l'électron, doit être transportée par une onde dans laquelle elle est incorporée [ ] Mon idée essentielle était d'étendre à toutes les particules la coexistence des ondes et des corpuscules découverte par Einstein en 1905 dans le cas de la lumière et des photons." Dumneata ai spus textual "Abia in 1924 Louis de Broglie a impus teoretic dualismul corpuscul-undă al luminii" ceea ce constituie o eroare grosolana. In 1924, dualismul corpuscul-unda pentru lumina era deja recunoscut (reamintesc ca premiul Nobel al lui Einstein din 1921 fusese acordat tocmai pentru aceasta teorie). In teza sa de doctorat, de Broglie a propus inter alia ca particulelor materiale (e.g. electronii) sa li se asocieze o unda pilot.

 

În mecanica cuantică, lumina nu este considerată nici undă, nici corpuscul in sensul clasic, ci este unitatea celor două undă-corpuscul, fără o delimitare precisă.

 

 Prima parte a frazei e corecta. A doua cam scartaie: lumina (si particulele materiale) nu sunt "unitatea celor doua" ci sunt obiecte (sisteme) cuantice cu proprietati specifice pe care e mai bine sa ne abtinem sa le calificam cu termeni intuitivi corespunzatori conceptelor matematice din mecanica clasica.

 

Ok, mi-a făcut plăcere să dialoghez cu tine, chiar pe generalități, dar cred că e suficient pentru că următorul pas ar fi exemplificari cu conținut explicit stiințific ceea ce ar fi prea mult pt un site de sport.

 

 Dumneata poti sa dialoghezi linistit cu mine pe sectiunea libera a forumului; am insa rugamintea sa nu incerci sa imi explici cum sta treaba cu fizica fiindca inca nu m-am ramolit.

[mdionis 11]

 Dumneata poti sa dialoghezi linistit cu mine pe sectiunea libera a forumului; am insa rugamintea sa nu incerci sa imi explici cum sta treaba cu fizica fiindca inca nu m-am ramolit.

 

 O conditie necesara (nu si suficienta) pentru a purta o discutie decenta la un seminar stiintific este onestitatea intelectuala. Calea inselaciunii nu duce nicaieri iar cel ce o urmeaza se cere de unul singur afara. Din punctul meu de vedere nu mai e nevoie sa astept vreun raspuns.

[Empyro 73]

 O conditie necesara (nu si suficienta) pentru a purta o discutie decenta la un seminar stiintific este onestitatea intelectuala. Calea inselaciunii nu duce nicaieri iar cel ce o urmeaza se cere de unul singur afara.

Cam asta se intampla cand semidoctul de internet (generic) se implica in discutii despre domenii care-l depasesc. Va sustine la infinit ca teoria lui este corect si deplina, negand astfel orice posibilitate de perfectionare, respectiv asimilarea de cunostinte noi...

Pacat totusi, discutia era destul de interesanta pentru noi astia mai profani...

Edited March 28, 2016 by Empyro

[xray 73]

Mesaje la topic http://www.fcsteaua.ro/Steaua-norocoasa-a-Stelei-la-punctul-de-eruptie

Am refuzat să continui dialogul aici. Pun aici ce a urmat ca dialog pe prima pagina, dupa deschiderea acestui topic pe forum de mdionos, sa aiba "corbii" ce sa ciuguleasca pe text, nu din abstract.

 

Mesaj de la xray(martie 27, 2016 la 23:42)

@ mdionis

Dionis, fizica nu e pentru mine nici pasiune, nici meserie. A făcut doar parte din educația și formarea mea ca inginer, ca și celelalte științe exacte. În consecință, pot purta cu lejeritate un dialog la orice nivel (de la "mediu" până la nivel "universitar"), pe oricare dintre științele exacte și derivatele lor. Și nu numai!

 

Însă pentru acest site al suporterilor steliști am atât de puțin timp pentru a fi redactor, dar să mă mai lansez in dezbateri prelungite pe teme vaste, colaterale sau fără legătură cu fotbalul și de interes "unu la unu". Nu este un refuz, ci o realitate existențială la care sunt contrâns să mă adaptez.

 

Ce am avut de spus, am spus in articol și apoi in câteva comentarii kilometrice in dialog cu tine, din respect pentru că ai citit și comentat articolul. Alunecarea ta vădită spre "Gică contra" nu mă deranjează, dar mi-ar răpi din timp să tot demonstrez contariu la contrar. De fapt, indiferent de temă, toate dialogurile mele cu tine de pe fcsteaua au intrat sistematic in aceeași "gaură neagră", devoratoare de timp și spațiu. Deci sunt Stan Pățitul.

 

Mulțumesc pentru dialog și de ințelegere față de ce am scris aici mai sus.

--------------------

 

Reply de la mdionos (martie 28, 2016 la 12:42)

@xray

"pot purta cu lejeritate un dialog la orice nivel (de la mediu până la nivel universitar), pe oricare dintre științele exacte"

 

De tipul "ia uite ce mai tropaim!"?

 Nu vreau sa fiu inteles gresit, apreciez faptul ca ai retinut ceva din ceea ce ai parcurs in urma cu ceva ani si consider important faptul ca ai ramas cu stiinta plasata intr-un punct relativ inalt al scarii de valori personale. Totodata, nu pot sa nu remarc ca o seama de informatii s-au cam alterat in memoria dumitale odata cu trecerea timpului si ca rigoarea prezentarilor sufera din aceasta cauza. Faptul ca nu pari constient de existenta acestui proces nu este prea imbucurator.

 

"Ce am avut de spus, am spus in articol [...] "

 

 Iar eu am spus (sper suficient de delicat) in comentarii. Chemarea in cauza a lui Einstein cu un sistem de valori bazat pe popularitate in conditiile in care intre oamenii de stiinta acesta este absolut inoperant mi s-a parut inoportuna (un exemplu extrem de cum gandesc in ultima instanta savantii de inalt nivel il reprezinta alde Grigori Perelman, matematicianul care traieste la Sankt Petersburg intr-un apartament infect de bloc impreuna cu mama lui si care a refuzat medalia Fields si premiul Clay Millenium de un milion de dolari: "Nu ma intereseaza nici banii nici faima, Nu vreau sa ajung expus ca un animal in gradina zoologica. Nu sunt un erou al matematicii. Nici macar nu sunt atat de plin de realizari, de asta nu vreau ca toata lumea sa se uite la mine"). Motivatiile cuiva care are o meserie expusa publicului (precum fotbalul) sunt fundamental diferite fata de ale unui om de stiinta real, popularitatea nu este un scop in sine si nu masoara in niciun caz gradul de implinire in viata a persoanei respective.

 

"și apoi in câteva comentarii kilometrice in dialog cu tine, din respect pentru că ai citit și comentat articolul"

 

 Ar fi fost mai bine ca lungimea comentariilor sa fie mai mica iar in interiorul lor sa nu fi incercat sa vinzi gradinarului castraveti pe post de vinete. Nu imi este clar daca realizezi lipsa de identitate dintre unele si altele sau daca chiar ai senzatia ca afirmatiile dumitale sunt izomorfe realitatii de fapt. Nu de alta, dar atunci cand scrii "mi-ar răpi din timp să tot demostrez contariu la contrar" sugerezi implicit ca ai avea inca o modalitate de a reafirma corectitudinea asertiunilor dumitale mai presus de observatiile mele critice. Iar asta nu suna bine.

 

-----------

 

Reply de la xray (martie 28, 2016 la 13:50)

@mdionis

Amice, eu am vrut sa fiu elegant cu unul care pretinde ca a predat fizica teoretica, dar pare plutasul de pe Bistrita care tropăie doar să stropească! 

 

Eu scriu de Maxwell:

 

Și in altă parte scriu:

 

Iar tu ca polemică științifică vii să mă pui la colț ("ramolit", "te-a lăsat memoria", "hai tropăim!"- xray șoricelul și Dionos elefantul,nu! etc.) cu argumente docte: "Numele geniilor trebuie scrise corect: (James Clerk) Maxwell", nu Maxwell, când un nume complet il poate lua și un copil de clasa a II-a de pe google, pentru că nu-l interesează să comprime ideea la comm de forum, ci să lungească la full nume să epateze cu cultura. E clar că Gică Contra și "plutașul..." sunt apelative gingașe. 

 

Eu scriu "Louis de Broglie", cum e cunoscut in lumea fizicii, că a postulat dualismul undă-corpuscul și a luat Nobel pentru asta, iar tu vii cu aerul de șoarece de bibliotecă  și mă corectezi doct "Mr. Louis-Victor Comte de Broglie" și spui numai de experimentul lui pe electroni, contrazicând conceptul pentru care a luat premiul Noble după 5 ani,  când el cu gura lui spune și scrie clar pentru orbi că e vorba și de lumină, generalizând conceptul:

 

Eu ce trebuia să-ți mai spun? Să iau și eu de pe google și să te contrazic "științific" că de fapt il cheamă "Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7e duc de Broglie". Nu?

Cam ăsta este genul de polemică la care inviți tu, ofuscat că am spus ce am spus despre Einstein. 

 

Nu, mersi!

----------------

 

Reply de la mdionos (martie 28, 2016 la 14:23)

 

 

@xray

 

unul care pretinde ca a predat fizica teoretica, dar pare plutasul de pe Bistrita

OK, daca doreai sa obtii ignorarea mea deplina in modul cel mai rusinos cu putinta, ar reusit cu brio. Fii fericit, domnule inginer.

-------

 

End of story!

 

PS

Daca voi avea timp poate voi pune si pe restul, cele "de baza" de la acel topic. 

Edited March 28, 2016 by xray

[xray 73]

Hai să lămurim marea polemică! 

Nu a fost o polemica stiintifica, ci una de cancan. Să o luăm inginerește.

 

1) Referitor Articol.

Nimic din ce am scris eu stiintific in articol NU ai contrazis, ci doar opinia mea despre notorietatea lui Eistein inainte de 1919. ATÂT!

• Ce ai scris tu, colegul lui Albert cum spui ca să nu mai fie loc de intors cine vorbește, in primul comentariu la articol:

http://i.imgur.com/C6uy295.png

• Ce ți-am răspuns eu apoi. A fost tot istorie, nimic științific pentru că nu ai contestat nimic din partea științifică a articolului:

http://i.imgur.com/m6R2a6M.png

 

Apoi ți-am dat și foaia matricolă a lui Einstein

 

UNDE E POLEMICA științifică????? Unde ți-am vândut castraveți, grădinar al fizicii teoretice????

 

Citește și aici ce spun alții. Același lucru l-am susținut și eu in articol, și in comentarii, legat de notorietatea lui Einstein dinainte de 1919.

• Citat din "100 de personalități. Oameni care au schimbat destinul lumii", Nr.1, Albert Einstein, DeAgostini:

http://i.imgur.com/7vUMGFO.png

 

Capisci?

 

PS

Un inginer niciodată nu se bazează exclusiv pe memorie, că poate greșește o cifră in formulă și cade universul pe el! El se documentează temeinic inainte de a pune o virgulă intr-un proiect! Asta nu inseamnă că e tabu și nu poate greși sau să aibă opinii eronate!

Un universitar dacă uită o cifră sau ceva și o spune greșit nici măcar o musca nu strănută. A preda fizica inseamnă a repeta an de an același lucru ce au spus de alții. Nimic de la el. Un inginer are propria analiză și sinteză ca suport la materializarea practică a teoriei. A ajunge de la E=mc² la bomba atomică e ca distanța de la Pământ la Lună! Diferența dintre un profesor de fizică și un inginer e ca intre un profesor de muzică și un compozitor! Eu ca tine am fost (am ținut și cursuri universitare, nu de fizică, din postura de inginer).

 

În materìe de Einstein trebuie să ne documentăm, să citim ce au scris contemporanii lui, că noi nu l-am prins in viață, deși tu il consideri colegul tău. Oricum, biografia oricui are și o doză mare de subiectivism al autorului, fie din documentare, fie din interpretare. 

 

2) Referitor Comentariile care au urmat. Au fost:

 

2.1  Controverse de cancan, inclusiv foaia matricola a lui Eistein pusă de mine. Nimic stiintific.

Ce replică dai tu:

http://i.imgur.com/XLvmtQ8.png

 

2.2 Controversele pe Louise de Broglie de care am vorbit mai sus, nu mai repet. Nimic științific din partea ta. Un "nu tocmai" și un enunț. Atat!
Ce ți-am scris eu la punctul 1) și ce imi răsunzi tu (dat cu roșu). Bună ziua merge calul:

http://i.imgur.com/KYOeCXP.png

 

Amice, e și film biografic din 2008, exact cu perioada in discuție! Einstein and Eddington, in regia lui Philip Martin, reprezinta o privire atenta asupra teoriei relativitatii dezvoltate de Einstein si a relatiei lui cu Eddington, dar și relația cu Max Planck.

http://i.imgur.com/Zgt7iRg.png

 

Vrei să-l vezi pe Planck la Einstein acasă ajutându-l să calculeze orbita lui Mercur cu teoria relativității generalizate? Vezi aici  după min 41:00 https://youtu.be/37fE8bj5voA . Sau poate vrei să-l vezi titrat full aici: http://filmeonlinebune.com/einstein-and-eddington-einstein-si-eddington-2008-filme-online/

 

2.3 - Corecție de nume incomplet (Maxwell- am scris mai sus, nu mai insist). Iar nimic științific din partea ta, ci "oleacă" bla, bla, bla. Ți-am subliniat cu roșu zicerile:

http://i.imgur.com/p0H1P15.png

 

Asta a fost cam tot in esență!

(Dialogul complet este la articolul: http://www.fcsteaua.ro/Steaua-norocoasa-a-Stelei-la-punctul-de-eruptie#comments )

Asta este marea polemică "știintifică" intre un "fresh one universitar" care predă fizica teoretică și un inginer "uituc", cum zici tu!

 

Despre ce castraveți vânduți grădinarului vorbești? Despre ce  "conditie necesara (nu si suficienta) pentru a purta o discutie decenta la un seminar stiintific este onestitatea intelectuala. Calea inselaciunii nu duce nicaieri iar cel ce o urmeaza se cere de unul singur afara. Din punctul meu de vedere nu mai e nevoie sa astept vreun raspuns." e vorba? Unde ai văzut tu seminar stiintific din partea ta?

 

Doar ditirambe de avocat biografic al lui Einstein, nu avocatul fizicii! Mai mult, ai inceput să mă iei și de sus ca "dom' profesor" Marius Chicoș Rostogan. 

 

De asta am vrut să incheiem dialogul in termeni amiabili, insă tu nu, și ai mai băgat o șarjă de rostogan-isme!

Logic că a trebuit să te aduc cu picioarele pe pământ să-ți cauți virgulele și punctul infatuării fără acoperire.

In rest, să auzim numai de bine! Sincer, nu am absolut nimic personal cu tine și regret că ne-am impotmolit intr-o chestie inutilă și puerilă.

Edited March 29, 2016 by xray

[mdionis 11]

Pacat totusi, discutia era destul de interesanta pentru noi astia mai profani...

 

 A, in esenta era o idee gresita de care m-am mai lovit si cu alta ocazie, si anume ca mecanica cuantica ar avea de-a face cu relativitatea la nivel de teorie. Cu cativa ani in urma, am intalnit pe un alt forum un inginer care sustinea aceeasi bizarerie, a avut insa buna inspiratie sa se documenteze dupa ce l-am atentionat iar astazi imi este foarte recunoscator ca a avut ocazia sa inteleaga mai bine si corect unele lucruri ca urmare a  discutiilor noastre. Evident, atat relativitatea cat si mecanica cuantica sunt modele descriptive ale realitatii ce ne inconjoara si, din aceasta cauza, se aplica in ultima instanta la aceleasi obiecte fizice, insa acest aspect nu le "leaga" la nivel fundamental. Exagerand (numai) putin, sa le pui intr-o oala e ca si cum ai spune ca gravitatia lui Newton se refera la cultivarea merelor intrucat si una si alta se aplica la mere: gravitatia actioneaza asupra marului, acesta cade, fizicianul observa si gata teoria .

 Partea cu popularitatea lui Einstein in randul profanilor nu e relevanta din punctul de vedere al unui fizician: de exemplu e clar ca marea majoritate a publicului habar nu avea acum cativa ani cine este 't Hooft (si pot sa pariez ca, fara un motor de cautare, marea majoritate a forumistilor de aici nu are idee nici astazi idee daca joaca la Den Bosch sau la Nijmengen ), insa pentru noi, tipul era un personaj de referinta inca dinainte de a primi premiul Nobel; de ce? fiindca colegii de specialitate stiau exact ce a facut si care este valoarea lucrarilor sale. Sistemele de valori cu care lucreaza publicul si oamenii de stiinta sunt diferite.

[xray 73]

Când oamenii nu citesc atent ce scriu alți oameni ajung la alte concluzii. Eu am scris: Max Planck l-a ajutat mai târziu pe Einstein să calculeze orbitele și la modelul matematic la teoria relativității, care are la bază și contribuția lui Planck la fizica cuantică, anume că lumina se propagă in cuante de energie"

 

Tu spui, chiar și in ultima replică către Empyro:

http://i.prntscr.com/0aac33ccd9bf44108115a8c708e447ba.png

 

Și ii dai inainte cu Mecanica cuantică vs Relativitate, deși eu nu m-am legat de acest aspect in mod explicit.

Pentru că tot insiști inducând o necunoaștere a mea in Mecanica cuantică vs Relativitate, am timp și incerc acum să-ți dau un răspuns explicit, mai specific, și nu pe fugă ca in comentarii unde notorietatea era tema centrală.

 

În polemica ta față de mine ai fost intr-o eroare de temporalitate, de tipul "cine a fost intâi oul sau găina?" și "ce legătură e intre ele?" atunci când ai judecat spusele mele.

 

Răspunsul meu pe scurt:

A) Cine a fost prima? Mecanica cuantică sau Relativitate?

Einstein a elaborat Teoria Relativității in 1905, respectiv 1915-16, cu mult inaintea Mecanicii cuantice cum voi arăta mai jos. E logic că eu nu vorbeam de mecanica cuantică la care te referi tu, că nu exista in forma ei completă pe care să o compari cu Relativitatea, ci eu vorbeam de cuantele de energie (fotoni) care alcătuiesc lumina in teoria lui Planck (E=hv), exact cum am și scris. În fond am vrut să evidențiez rolul și ajutorul lui Planck la notorietatea lui Einstein până in 1919, că ăsta era subiectul controversei.

 

B) Sunt incompatibile? Este "in esenta era o idee gresita... mecanica cuantica ar avea de-a face cu relativitatea la nivel de teorie", așa cum spui?

Încă din anii 1920 au existat incercări de unificare a Teoriei Relativității cu Mecanica cuantică, atât din parte creatorului Relativității (Einstein), cât și din partea părinților Mecanicii cuantice (Schrödinger și Heisenberg). Vom vedea mai jos.

 

Acum să le detaliem un pic pe rând.

 

A) Cine a fost prima? Să vedem cine sunt părinții recunoscuți ai Mecanicii cuantice, când au trăit ei și când au bătut-o in cuie?

 

1) Erwin Schrödinger (1887” 1961), fizician austriac, laureat al premiului Nobel pentru fizică in 1933, este unul din părinții fizicii cuantice. In 1927, l-a succedat pe Max Planck la Universitatea Friedrich Wilhelm din Berlin... Schrödinger a fost profesor de fizică teoretică la Berlin, Graz și Dublin și este fondatorul mecanicii ondulatorii, a cărei ecuație fundamentală ii poartă numele. In plus, el a fost autorul a numeroase lucrări in mecanica statistica si termodinamica, fizica dielectricilor, teoria culorilor, electrodinamicii, teoria relativității generale, cosmologie și a făcut mai multe incercări de a construi o teorie unificată.

 

Ca urmare a muncii sale la Mecanica cuantice, Schroedinger a dedicat un efort considerabil pentru o teorie unificată, care ar uni gravitația, electromagnetismul și forțele nucleare in cadrul de bază al Relativității generale, făcând asta in corespondență cu Albert Einstein. În 1947, el a anunțat un rezultat, "Affine Field Theory" intr-o conferință la Irish Royal Academy, dar a fost criticat de Einstein considerând că nu a reușit să conducă la teoria unificată dorită. În urma eșecului tentativei sale de unificare, Schroedinger a renuntat și a abordat alte teme.

 

Sper că s-au reținut anii și că s-a incercat unificarea Mecanica cuantică - Relativitate!

 

2) Werner Heisenberg (1901-1976), fizician german, laureat al Premiului Nobel pentru Fizică in anul 1932 "for the creation of quantum mechanics", a fost alt fondator al Mecanicii cuantice. A propus formularea matricială a mecanicii cuantice in 1925. Celebrul "Principiu al incertitudinii", descoperit in 1927, precizează că determinarea poziției și vitezei unei particule conține erori, produsul acestora fiind o constantă știută. Împreună cu Bohr, formulează "Interpretarea Mecanicii Cuantice". A formulat modelul structurii protono-neutronice a nucleului atomic. În 1932 a primit Premiul Nobel de Fizică "pentru crearea mecanicii cuantice, a cărei aplicație a dus la descoperirea formelor izotopice ale hidrogenului". Heisenberg s-a aflat mai apoi in fruntea programului pentru energie nucleară a Germaniei Naziste...

 

La fel, sper că s-au reținut anii și că a fost pionier in Mecanica cuantică.

 

Atunci despre ce vorbim? Am scris eu undeva despre ei? Einstein a elaborat teoria relativității in 1905, respectiv 1915-16, cu mult inainte de a deveni cei doi, părinții Mecanicii cuantice. 

 

 

B) Sunt incompatibile? Acum, hai să lămurim acum și chestiunea Relativitate vs Mecanică cuantică!

 

Da, momentan, teoria relativității și mecanica cuantică nu pot coexista, dar numai pentru că incă nu știm noi cum să le facem să coexiste unitar, nu că ar fi o tâmpenie! Asta nu inseamnă că așa va fi și peste 50, 100 de ani. Mai sus ai văzut că s-a incercat unificarea lor. Ce, Einstein și Schrödinger erau tâmpiți, dacă așa ceva este o prostie așa cum susți tu? Nu, nu erau! În ciuda progreselor făcute in incercarea de a ințelege Universul (bosonul Higgs, de exemplu), incă mai există câteva goluri in cunoștințe noastre. De asta marea teorie unificată sau teoria totului la care au visat mulți, inclusiv Einstein, a rămas incă un vis, insă realizabil. E ca și cum ai fi vrut să faci bomba atomică in evul mediu. Ea "exista", nu era o utopie, insă mijloacele științifice și tehnice nu erau la nivelul ei. Ea s-a făcut din materiale existente pe Pământ de la geneză, nu din altă galaxie, și a fost gândită de oameni, nu de marțieni.

 

De ce pare teoria generală a relativității a lui Einstein să fie in contradicție cu mecanica cuantică? De ce se vrea unificare? Sunt intrebări vechi, dar foarte actuale. Sunt căutări, formulări reale și nu aberații pe chestii decretate irefutabil incompatibile.

 

Ia să vedem mai in amănunt. Se șÅ¥ie că, in principiu, legile fizicii se pot incadra in una din cele două categorii: 

1. Mecanica cuantică, cu ajutorul căreia s-a elaborat modelul standard, ce include toate particulele fundamentale pe care le-am detectat până acum și trei din cele patru interacțiuni: electromagnetismul, forța nucleară slabă și forța nucleară tare. 
2. Teoria relativității generale a lui Einstein, care prezintă a patra forță, gravitația, și ne oferă găuri negre, expansiunea Universului și posibilitatea călătoriei in timp etc. 

Întrebarea care s-a tot pus a fost: pot acestea coexista pașnic cele două categorii?

Cu toții am invățat că teoria relativității generale a lui Einstein(1916) nu poate fi aplicată in Mecanica cuantică (după 1920), insă au fost și sunt eforturi de a le oferi o platformă teoretică unitară de coexistență. (Deci, teoria relativitității nu poate fi aplicată in mecanica cuantică, nu invers cum susți tu că am zis eu, pentru că mai intâi a apărut teoria relativității și apoi mecanica cuantică!  Am arătat mai sus. E doar chestie de cauzalitate in discurs, fără relevanță in vreo demonstrație)

 

Unde anume incetează să mai funcționeze și de ce?

Răspunsul e simplu, pentru că noi nu știm exact, incă, in ce fel și cum mecanica cuantică și relativitatea generală vor fi combinate intr-o teorie a "gravitației cuantice", deși există câteva idei bune și teorii. Există un motiv real pentru care avem nevoie de o teorie a gravitației cuantice. 

 

Dar să continui expunerea. Cele două domenii, Mecanica cuantică și Relativitatea funcționează de obicei in sisteme diferite. 

 

a) Mecanica cuantică, de exemplu, a fost necunoscută in știință pentru foarte mult timp pentru că ea se aplică de obicei doar la scară atomică.

b) Relativitatea, pe de altă parte, pare a fi importantă in câmpurile gravitaționale puternice. Timpul, de exemplu, este incetinit in apropierea suprafeței Pământului, spre deosebire de locuri aflate la distanțe foarte mari. Lumina este curbată in jurul roiurilor de galaxii. Aceste efecte pot fi in mare măsură ignorate dacă nu vorbim despre suprafețele unor obiecte de tipul stelelor neutronice. Cu alte cuvinte, relativitatea generală se aplică de obicei pentru obiectele de mari dimensiuni, de la stele la intregul univers. Pe distanțe mici spațiul poate fi considerat plan și omogen. Câți din noi au percepția că pe Pământ ne deplasăn pe o sferă și nu pe un plan? Nimeni! Doar dacă privești din spațiu. Toți avem senzația ca stăm in picioare cu capul in sus, dar funcție de poziția pe Pământ față de un reper din spațiu, stăm și cu el in jos, ca liliecii, fixați  cu picioarele de Pământ prin gravitație.

 

Nota Bene: Există câteva locuri din spațiu-timp in care relativitatea generală și mecanica cuantică pot fi puse in aplicare in același timp: Găurile negre!

"Black holes" tind să fie laboratoare astrofizice, in special pentru că sunt de mici dimensiuni și au câmpuri gravitaționale foarte puternice. Într-adevăr, primele tentative de a combina cu succes efectele gravitaționale cu cele cuantice au avut loc la marginile unei găuri negre, rezultând celebra radiație Hawking, care in final (in cvadrilioane de ani) va evapora până și cele mai mari găuri negre și va determina inevitabil moartea termică a Universului. Fatalism, nu?

 

În afara marginilor unei găuri negre totul este in regulă, dar cu cât ne apropiem din ce in ce mai mult de centrul unei găuri negre avem cunoștințe din ce in ce mai puține privind funcționarea fizicii. În articolul de pe prima pagină am vorbit fugitiv de gaura neagră.

Am scris acolo:

http://i.imgur.com/PWiLqrI.png

Concret, odată ce trimiți un obiect (sau lumina) dincolo de "orizontul evenimentelor" ("Event Horizon" in poza de mai jos), acesta nu va mai putea evada niciodată și va fi atras implacabil spre interior. Consecința acestui lucru este că intr-o lume unde gravitația este singura și cea mai importantă forță, intr-o gaură neagră, orice ai "arunca" va ajunge in cele din urmă restrâns intr-un punct precis, așa-numita "Singularitate". "Singularitatea gravitațională" este un punct cu un volum ce tinde spre zero și o masă ce tinde spre infinit. Altfel spus, este un punct de concentrație infinită și cu o forță gravitațională imensă. Se presupune că găurile negre ar avea in centrul lor o singularitate gravitațională, atrăgând prin gravitație absolut tot ce se află imprejur, inclusiv lumina. În astfel de puncte legile fizicii newtoniene nu mai au aplicație.În momentul marii explozii (Big Bang) intâlnim aceeași problemă: densitate foarte mare (deci gravitație f. puternică), in prima clipă, restrânsă intr-un spațiu foarte mic infinitezimal de mic. Omul nu a văzut până acum in mod direct o așa-numită "singularitate goală" și nu cred că nu o va vedea niciodată din cauza forțelor gravitaționale imense, ceea ce reduce perspectiva ințelegerii complete a găurilor negre.

 

Conform Relativității generale, nucleele găurilor negre au raza egală cu zero, deci densitate infinită pentru că d=masa/volum, dar conform Mecanicii cuantice lucrurile sunt complet diferite. Am spus, in Mecanica cuantică există din 1927 un "principiu al incertitudinii" (Heisenberg) care spune, printre multe alte lucruri, că nu poți determina niciodată poziția exactă a unui obiect. Până și obiectele pe care le numim "particule" nu pot fi absolut de mici. Potrivit mecanicii cuantice, indiferent de cât am incerca să comprimăm o masă de dimensiunea Soarelui, de exemplu, nu poate fi restrânsă niciodată intr-o zonă mai mică de aproximativ 10¾â·Â³ m.

 

Să vedem acum teoriile "clasică" vs "cuantică".

Relativitatea generală este cunoscută ca fiind o teorie din "câmpul clasic", care descrie Universul ca o distribuție continuă de numere, numere exacte.

Am exemplificat și in articol:

http://i.imgur.com/EocX02V.png

 

Asta inseamnă că dacă ai avea instrumente precise pentru a măsura, iți poate spune totul despre curbura spațiu-timpului oriunde și oricând. Curbura, la rândul ei, e caracterizată complet și exact de distribuția și mișcarea materiei și energiei. John Wheeler a spus in renumitul citat ca o butadă: "Materia ii spune spațiu-timpului cum să se curbeze, iar spațiu-timpul ii spune materiei cum să se miște".

 

Teoriile cuantice, insă, sunt diferite. Particulele interacționează prin trimiterea de particule intre ele. Electricitatea, de exemplu, trimite fotoni intre particulele incărcate, forța tare folosește gluoni, și forța slabă folosește bosonii W și Z. Nu detaliez. Foarte pe scurt, pun niste imagini pe care le-am considerat sugestive pt un ințeles ușor:

• Gluonul este o particulă elementară care intermediază interacțiile tari dintre quarkuri. Are masa de repaus nulă, spinul 1 și este neutră din punct de vedere electric. Gluonul are sarcină de culoare, ceea ce inseamnă că fiecare gluon generează gluoni secundari. În termeni simpli, ei lipesc quarcii impreună, formând protoni și neutroni. Spre deosebire de foton, care mediază interacțiunea electromagnetică, dar nu are o sarcină electrică.

https://www.bnl.gov/riken/images/QCD-620px.jpg

 

• Bosonii sunt particule elementare care au spinul intreg și satisfac statistica Bose-Einstein. Au fost denumiți după fizicianul indian Satyendra Nath Bose. Bosonii sunt responsabili de interacțiunea nucleară slabă, numită și interacțiunea slabă, care la rândul ei este responsabilă pentru radioactivitate și care acționează asupra tuturor particulelor de materie cu spin 1/2 (de exemplu: protonii sau neutronii), dar nu acționează asupra particulelor cu spin 0, 1 sau 2 (cum sunt fotonii sau gravitonii). Interacțiunea slabă nu a fost ințeleasă bine până in 1967, când Abdus Salam de la Imperial College, Londra, și Steven Weinberg de la Harvard au propus teorii care unificau această interacțiune cu forța electromagnetică, la fel cum Maxwell a unificat electricitatea cu magnetismul, cu 100 de ani inaintea lor.

http://cdn.downtoearth.org.in/dte/userfiles/images/10_20120731.jpg

 

Nu este necesar să intrăm intr-o gaură neagră pentru a vedea conflictul dintre teoriile "clasice" și "cuantice". Există celebrul "experiment al celor două fante". Acesta implică o configurație simplă care trage cu particule de electroni (sau fotoni, sau orice alte particule) unul câte unul prin două fante mici dintr-un ecran. Din cauza nedeterminării cuantice, nu există nici o cale de a afla prin ce fantă călătorește un anumit electron: un electron călătorește pur și simplu prin ambele fante in același timp. Acest lucru, in sine, pare lipsit de rațiune, dar in contextul gravitației devine și mai ciudat. Dacă electronul trece printr-o fantă e posibil ca el să creeze un câmp gravitațional foarte puțin diferit de cel creat dacă ar traversa cealaltă fantă. 

 

Dar cum se știe? Totul devine și mai ciudat când realizezi că potrivit experimentului de alegere intârziată a lui Wheeler este posibil să inițiezi experimentul, astfel ca după ce ai executat experimentul să poți observa retroactiv sistemul și să forțezi electronul să călătorească prin una dintre fante (deși nu poți alege care). Iar acest lucru este nebunesc, nu-i așa?  Altfel spus,  mai pe limbaj ușor, lumea gravitației e socotită a fi complet deterministă, in timp ce mecanica cuantică nu are nimic de-a face cu determinismul, ci cu incertitudinea (Heisenberg). 

 

Gravitația este cu totul specială. Există și o problemă mai delicată: spre deosebire de, să zicem, electricitatea care afectează doar particulele incărcate, gravitația pare a afecta totul. Toate formele de materie și energie reacționează cu gravitația și creează câmpurile gravitaționale, iar spre deosebire de electricitate, aici nu există mase negative ca să le anuleze pe cele pozitive. 

 

S-a imaginat o teorie cuantică a gravitației, cel puțin in teorie. La fel ca in cazul celorlalte forțe, ar exista o particulă intermediară, numită graviton, care ar transmite semnalul. Ne-am putea imagina chiar și cercetarea la scări din ce in ce mai mici și observarea cât mai multor gravitoni virtuali, fiind trimiși intre particule. Problema este că la scări mai mici, energiile sunt din ce in ce mai ridicate. Nucleul unui atom are nevoie de mult mai multă energie pentru a se dezintegra decât are nevoie un electron pentru a părăsi un atom, de exemplu. La dezintegrarea nucleului rezultă o cantitate uriașă de energie (fisiunea nucleară). Fisiunea este o reacție nucleară care are drept efect ruperea nucleului in 2 (sau mai multe) fragmente de masă aproximativ egală, neutroni rapizi, radiații și energie termică. Elementele care fisionează cu neutroni termici, se numesc materiale fisile. (Ex. 233U, 235U, 239Pn, 241Pu. Elementele care fisionează cu neutroni rapizi, se numesc materiale fisionabile iar, cele care prin captură de neutroni se transformă in materiale fisile, sunt considerate materiale fertile. Ex. 232Th, 238U.)

 

La cele mai mici scări,"roiul" de gravitoni virtuali de foarte mare energie ar produce o densitate de energie foarte mare, acesta fiind locul in care am intâmpina probleme. Se presupune că gravitația ar detecta toate formele de energie, dar acum noi generăm o cantitate infinită de particule cu energii ridicate care generează la rândul lor un câmp gravitațional imens. E limpede dificultatea situației in care ne-am afla teoretic și tehnic. Până la urmă, fiecare calcul ar implica valori care ar tinde la infinit...

 

În electromagnetism, precum și in celelalte interacțiuni cuantice, calculele devin foarte confuze la o scară foarte mică, numită "lungimea Planck" (iar Max!), care este in jur de 10¾Â³âµ m, mult mai mică decât un atom. De exemplu, cel mai mic atom, de hidrogen, are raza Van der Waals de 1,2 Angstromi= 1,2 x 10¾Â¹â° m, iar raza atomică 25 pm= 25x10¾Â¹Â²m.  Noi nu avem incă idee cum ar funcționa legile fizicii la o scară mai mică de acea lungime Planck. La acele scări, mecanica cuantică spune că găuri negre minuscule pot apărea sau dispărea brusc din pură intâmplare, sugerând că insuși spațiu-timpul incepe să sufere atunci când il analizezi prea amănunțit. 

 

S-a incercat să evite coliziunile acestor teorii printr-un proces "simplificat" numit "renormalizare". Renormalizarea este de fapt un mod sofisticat de a spune că noi efectuăm un calcul până la o anumită scară și apoi ne oprim. În majoritatea teoriilor, acest lucru ne ajută să scăpăm de valorile care tind spre infinit și ne permite să nu ne continuăm viața de zi cu zi in abstractul absolut. Cum majoritatea forțelor implică doar măsurarea diferențelor dintre două energii, nu prea contează dacă aduni sau scazi o constantă pentru fiecare număr in parte (chiar dacă, aparent, constanta pe care o adaugi are o valoare infinită). Aprecierea pe diferențele funcționează destul de bine.

 

Însă Richard Feynman (1918-1988), fizician american, a asitat la dezvoltarea bombei atomice in SUA, premiul Nobel pentru fizică in 1965, a observat critic: "Acest joc vulnerabil cu care ne distrăm este numit tehnic renormalizare. Dar oricât de ingenios ar fi cuvântul, este totuși ceea ce aș numi un proces smintit! Pentru că am apelat la un asemenea hocus-pocus noi nu am putut demonstra că teoria electrodinamicii cuantice este valabilă din punct de vedere matematic. Este surprinzător că incă nu s-a demonstrat până acum intr-un fel sau altul că teoria este valabilă; eu bănuiesc că renormalizarea nu e corectă din punct de vedere matematic."

 

Lăsând acele obiecții deoparte, lucrurile se inrăutățesc și mai mult când se aduce gravitația in discuție. Pentru că gravitația, spre deosebire de electromagnetism, afectează toate particulele, acele energii infinite presupun o curbură diferită. Renormalizarea nu pare a fi nici măcar o opțiune pentru gravitație. Nu putem elimina valorile de infinit. Deci...

 

Ce știm și nu știm? Nu avem o teorie a gravitației cuantice, dar unii au intuit cum ar arăta o asemenea teorie.

De exemplu, ar trebui să existe gravitație, iar pentru că gravitația pare să fie capabilă de a se extinde prin tot spațiul, gravitonul, asemenea fotonului din lumină, ar trebui să nu aibă masă. Intermediarii masivi (de exemplu bosonii W și Z de care am vorbit mai sus) pot funcționa, doar pentru o scurtă perioadă de timp. 

 

Mai mult, se pare că există o relație unică intre teoriile clasice (relativitatea) și cuantice. De exemplu, electromagnetismul este generat de sarcini și curenți electrici. Sursele sunt caracterizate matematic de către un vector, iar vectorii produc particule intermediare cu spin-1. S-a dovedit că intermediarii cu spin impar produc forțe prin care particulele de același fel se resping. Într-adevăr, doi electroni se vor respinge unul pe altul. 

 

Relativitatea generală, pe de altă parte, este cunoscută ca "teoria tensorială" pentru că aceasta caracterizează tot felul de surse asociate cu presiunea, debitul și densitatea unei distribuții de energie. Versiunile cuantice ale teoriilor tensoriale folosesc particule intermediare cu spin-2. Astfel, gravitonul va avea un spin-2. Chiar și intermediarii cu spin atrag particule de același fel. Deci, particulele de același fel se atrag gravitațional! Da, noi știm cum ar putea arăta gravitonii, insă in ceea ce privește acele valori de infinit, noi nu avem nici cea mai vagă idee. Nu avem acum, dar viitorul ne va lumina. Mă rog, cei care il mai apucăm.

 

Cam asta este așa pe scurt răspunsul la dilema "oul sau găina"!

 

Bibliografie tematică pe ințelesul tuturor pentru cei interesați:

• Relativitatea generala versus Mecanica-cuantica
• De ce sunt incompatibile teoria Relativitatii generale si Mecanica cuantica
• Problema singularitatilor gravitationale

Edited April 8, 2016 by xray

[Empyro 73]

Fute-m-as in tot neamul tau, xray ! De cand **** ma-tii, tai tu si spanzuri pe-aici ?!