Теоретическая физика (ОТО, СТО, квант.механика etc.)

stas · **Posted:** 22 Feb 2016 02:19

...
Теоретическая физика не рассматривает вопросы вида «почему математика должна описывать природу?». Она принимает за постулат то, что, в силу неких причин, математическое описание природных явлений оказывается крайне эффективным, и изучает последствия этого постулата. Строго говоря, теоретическая физика изучает не свойства самой природы, а свойства предлагаемых теоретических моделей. Кроме того, часто теоретическая физика изучает какие-либо модели «сами по себе», без привязки к конкретным природным явлениям.
Однако основной задачей теоретической физики остаётся открытие и понимание наиболее общих законов природы, управляющих какой-либо областью физических явлений, и, во-вторых, исходя из этих законов, описание ожидаемого поведения тех или иных физических систем в реальности. Почти специфической особенностью теоретической физики в отличие от других естественных наук является предсказание ещё неизвестных физических явлений и точных результатов измерений.
...
(https://ru.wikipedia.org/wiki/Теоретическая_физика)
=======================================================================================

Для начала - статья Валерия ЛЕБЕДЕВА "Тяготение к Эйнштейну". (Это об открытии гравитационных волн, самом детекторе и прочих новшествах). Что-то похожее уже было в "Астрономия и космонавтика", но я решил усугубить, даже тему новую создал под это дело. Итак:

Attachment:

2016.02.20_LEBED.COM_ТЯГОТЕНИЕ_К_ЭЙНШТЕЙНУ_(открытие_гравитац.волн).rar [1.25 MiB]
Downloaded 692 times

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

Upsidesium · **Posted:** 23 Feb 2016 02:17

stas wrote:

Кроме того, часто теоретическая физика изучает какие-либо модели «сами по себе», без привязки к конкретным природным явлениям.

Этим занимается математическая физика.

stas wrote:

Для начала - статья Валерия ЛЕБЕДЕВА "Тяготение к Эйнштейну".

Вспышка гамма и рентгена "опоздала" на 0,4 с. Этот момент самый непонятный - получается, что ГВ все же чуть чуть быстрее света. Ну, а хуже всего, что точные координаты источника так и не удалось обнаружить. Вопрос с точностью ГВ астрономии все еще остается открытым.
Искусственные источники ГВ тоже имеют место быть - это прежде всего кристаллическая решетка монокристалла облучаемая акустическими волнами. Зафиксированное смещение пробных масс мог так же вызвать и, например, алмаз, весом порядка 10^-11 г находящийся под акустическим воздействием на расстоянии 10 км от лаборатории. Алмаз в акустическом поле кстати идеальный источник ГВ. Или два вращающихся вокруг общего центра масс тела весом 90 кг на расстоянии 1 млн. км от Земли.

stas wrote:

Почти специфической особенностью теоретической физики в отличие от других естественных наук является предсказание ещё неизвестных физических явлений и точных результатов измерений.

Это потому что она избегает комплексных систем.

stas · **Posted:** 23 Feb 2016 02:52

Upsidesium wrote:

...Вспышка гамма и рентгена "опоздала" на 0,4 с. Этот момент самый непонятный - получается, что ГВ все же чуть чуть быстрее света.

Там, где "чуть-чуть", там и много должно быть. Это ж крах всего мироздания! (по крайней мере, в моей голове - то уж точно). Нет уж, "Луна твёрдая!"

Upsidesium wrote:

Искусственные источники ГВ тоже имеют место быть - это прежде всего кристаллическая решетка монокристалла облучаемая акустическими волнами. ...Или два вращающихся вокруг общего центра масс тела весом 90 кг на расстоянии 1 млн. км от Земли.

Если так, то можно эти два вращающихся тела расположить в 1 километре - тогда в 1 000 000 000 000 раз более сильный эффект зафиксировался бы куда надёжнее. Но, видимо, не всё так просто. Одно дело, когда вследствие сверхвысоких частот излучает гравиволны алмаз, - там "релятивизм" вибрирующей массы более выражен, чтоб его хоть как-то зафиксировать. А эти шары... Без реальной убыли/прироста массы тут, ИМХО - обычная ньютонова физика.
Вот на нашем Солнце - другое дело. Там ежесекундно в термояде. превращаясь в энергию, погибает 4000 000 тонн вещества. Казалось бы - вот же оно! Бери и фиксируй солнечные свои гравиволны или там гравиотливы. Однако ж нет...
----------------------------------------------------
Сложно всё. Но интересно, да.

antabu · **Posted:** 23 Feb 2016 15:33

Про эту историю читал по ссылке на Элементы.ру, когда там было 180 комментов, самые ехидные в конце. Не вникая в формулы, непонятно, почему объекты вращались в плоскости, а волны излучаются изотропно. А по аналогии с электромагнитными, если вращать заряды, как распространяется волна, изотропно или нет?

Ing.P. · **Joined:** 23 Feb 2012 03:01 **Posts:** 1624

В одной занятной книге мне встретилась гипотеза Ф.Е. Темникова (выдающегося специалиста в области регистрирующих приборов): "В основе любого внезапного события лежит некоторый непрерывный производящий процесс". Насколько я знаю, в макромире эта гипотеза не опровергнута, и похоже, что она может оказаться законом. Изучение производящего процесса и порога, по достижении которого производящим процессом наступает событие, позволяет предсказывать момент его наступления (в чем, собственно, и заключается практическая польза гипотезы Темникова).
В связи с этим, у меня есть такой вопрос (возможно, риторический): что может быть производящим процессом для акта радиоактивного распада?

Zaec · **Posted:** 12 Mar 2016 18:43

Ing.P., взаимодействие виртуальных пи-мезонов нуклонов в ядре, например. :af:

Quote:

...
3. Ядерным силам свойственна зарядовая независимость: нейтрон с нейтроном, нейтрон с протоном и два протона взаимодействуют внутри ядра одинаково, независимо от зарядов этих частиц. Отсюда следует, что ядерные силы имеют неэлектрическую природу.

4. Ядерным силам свойственно насыщение, то есть каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов. Это свойство аналогично валентности химических сил.

5. Ядерные силы обусловлены существованием материального ядерного поля, подобно тому, как электрические силы обусловлены существованием материального электромагнитного поля. Источниками ядерного поля являются нуклоны, которые в процессе взаимодействия могут обмениваться квантами ядерного поля - p-мезонами (p+, p0, p-) и другими характеристиками.

Эта идея принадлежит японскому физику Юкаве (1935 г.). В процессе ядерного взаимодействия один нуклон испускает виртуальный p-мезон, а другой поглощает его. Виртуальными называются частицы, которые существуют в радиусе R действия ядерных сил в течение ядерного времени. Виртуальные частицы нельзя представлять себе существующими вне области ядерного взаимодействия, отдельно от нуклонов. Для того чтобы виртуальный p-мезон превратился в реальный, т.е. такой, который способен отделиться от своих «родителей» - нуклонов и выйти за пределы области ядерного взаимодействия, он должен получить дополнительную энергию, например, поглотив фотон. Реальные p-мезоны имеют массы покоя, равные ~270me.

Ing.P. · **Joined:** 23 Feb 2012 03:01 **Posts:** 1624

Zaec wrote:

Ing.P., взаимодействие виртуальных пи-мезонов нуклонов в ядре...

А каким образом в этом взаимодействии отмеряется время? Точнее: какая физическая величина (какой параметр внутреннего состояния элементарной частицы) монотонно изменяется с течением времени? Измерима ли эта величина, и с какой точностью? Можно ли по результату некоторого измерения сказать, что этот нейтрон проживет еще долго, а другой вот-вот распадется? Если предположить, что точность ее измерения ограничена соотношением неопределенностей (СН), не будет ли это означать, что предсказать момент распада не позволит именно СН? И самое главное. Известна аксиома тождества: одинаковые объекты в одинаковых условиях ведут себя одинаково. Значит, однотипные элементарные частицы неодинаковы, и различное время их жизни объясняется разбросом параметров пи-мезонов? Ведь это не решает проблемы, а лишь заменяет ее новой - чем объясняется разброс параметров пи-мезонов?

Zaec · **Posted:** 12 Mar 2016 23:07

Насколько я знаю (а физик-ядерщик из меня как ..... :aq:

), какого-то монотонно изменяющегося процесса в ядре нет. Поэтому гипотеза Темникова сюда неприменима (понял это уже после моего предыдущего поста :an:

).

Сам процесс распада абсолютно случаен, а вот какие нуклоны окажутся в испускаемой альфа частице или осколке деления можно предсказать. Ведь нуклоны в центре ядра и около его границы находятся в неодинаковых условиях.
Те нуклоны, что окажутся ближе к границе ядра имеют меньше шансов провзаимодействовать с вирт.мезоном (следствие пункта 4) и если они, чисто случайно, имели ещё достаточную энергию, то они туннелируют. Т.к. энергии на осколок нужно значительно больше, чем на альфа частицу, то и такой распад происходит реже (чем альфа.).

Ing.P. · **Joined:** 23 Feb 2012 03:01 **Posts:** 1624

Так именно случайность распада меня и занимает больше всего. В макромире случайность - следствие сложности. А чем может быть обусловлена случайность в микромире? Понятно, что структура осколков деления будет случайной потому, что те или иные нуклоны будут ближе к поверхности (а это теоретически доступно наблюдению) в случайные моменты времени (а ядерное время, насколько я помню, это 10^-15 сек). Но почему случайно время жизни частицы?
У меня есть такая идея. Свободный нейтрон имеет период полураспада 12 мин, а в ядре стабилен, т.е. какой-то фактор изменяет вероятность рапада с существенной до очень малой. Если этим фактором являются ядерные силы, т.е. виртуальные пионы, то можно было бы наблюдать долгоживущие нейтроны в нейтриде (материи, состоящей из одних нейтронов, напр., в нейтронной звезде). Но может быть, что на вероятность распада влияет элетрический заряд. Как бы это проверить? Ведь невозможно создать в лаборатории плотность электрического заряда выше, чем в атомном ядре. Достаточно ли тех напряженностей эл. поля, которые достижимы в лаборатории, для такого опыта?

stas · **Posted:** 08 Mar 2017 00:33

Attachment:

Надгробие_Э.Шредингера_(фото_1996_г.).jpg [ 189.62 KiB | Viewed 21896 times ]

Attachment:

Эволюция_представлений_об_атоме.jpg [ 259.29 KiB | Viewed 21896 times ]

Attachment:

Стандартная_модель.jpg [ 80.5 KiB | Viewed 21896 times ]

Attachment:

Массы-радиусы_(микро-макро).jpg [ 25.61 KiB | Viewed 21896 times ]

stas · **Posted:** 01 Jul 2017 20:36

Attachment:

Standard_Model_(all_particles).jpg [ 2.06 MiB | Viewed 21711 times ]

stas · **Posted:** 03 Jul 2017 14:05

Attachment:

Structure_of_He.jpg [ 218.52 KiB | Viewed 21687 times ]

(Впрочем, "структура" весьма схематичная, с упором на кварковое строение нуклонов. От себя добавил в верхнем левом углу "Не")

Upsidesium · **Posted:** 03 Jul 2017 22:24

Оказывается в нуклонах тоже полно пустоты. При экстремальном сжатии образуется кварковый суп который является субстанцией гипотетических кварковых звезд. Однако среднестатистическая кварковая звезда по своим габаритам и массе лежит в пределах радиуса Шварцшильда, т.е. является черной дырой. Причем если звезды, белые карлики и нейтронные звезды гидростатически уравновешаны исключительно гравитацией и такое состояние является обратимым, то в кварковой материи работают все фундаментальные взаимодействия. Оттого переход в состояние ЧД необратим. Гипотетически ЧД может мееееедленнно так испаряться, но этот феномен пока не обнаружен.

stas · **Posted:** 04 Jul 2017 07:12

Пойдём от обратного: допустим, ЧД никоим образом не излучает. Следовательно, она может только накапливать массу (энергию). Но тогда за миллиарды лет существования Космоса обязательно найдётся такая ЧД, которая потихоньку "скушает" всю остальную материю, в том числе и менее массивные ЧД. И что получается??. А получается одна громаднейшая и непобедимая ЧД, внутри которой мы все и живём )))))))))))))))))
--------------------------------------------

Volodymyr · **Posted:** 04 Jul 2017 07:50

Излучает: там свой механизм. Возле горизонта событий, но "по эту его сторону" за счет колоссальной плотности энергии образуются пары: частица-античастица (электрон-позитрон и т.д.). Одна из частиц падает в черную дыру и возвращает 1/2 "украденной" энергии (массы), другая - навсегда покидает черную дыру.

P.S. Ничего не вечно под луной.

Кренг · **Posted:** 04 Jul 2017 19:57

Предложенный механизм испарения совершенно непонятен. Одна частица уходит под горизонт, добавляя массу чёрной дыре, а вторая улетает прочь. Таким образом это излучение как-бы не связано с выходом массы из-под горизонта и количество частиц в дыре только увеличивается. Кроме того, встречаются подобные описания для черных дыр с большой площадью горизонта событий. Там искривление пространства мало, чтобы разорвать пару частиц за счет гравитации. В описании таких дыр обычно пишут, что космический корабль спокойно пересечет горизонт событий и ничего не заметит.

DVP · **Posted:** 04 Jul 2017 20:15

Кренг wrote:

Предложенный механизм испарения совершенно непонятен. Одна частица уходит под горизонт, добавляя массу чёрной дыре, а вторая улетает прочь. Таким образом это излучение как-бы не связано с выходом массы из-под горизонта и количество частиц в дыре только увеличивается. Кроме того, встречаются подобные описания для черных дыр с большой площадью горизонта событий. Там искривление пространства мало, чтобы разорвать пару частиц за счет гравитации. В описании таких дыр обычно пишут, что космический корабль спокойно пересечет горизонт событий и ничего не заметит.

Совершенно понятен.
Например, образовалось 2 частицы, по 1 единицы массы. А сама ЧД дала эту энергию, в виде 2 частичек, и уменьшилась в весе на 2 единицы массы (закон сохранения массы- энергии).
1 еденица массы ушла, а система ЧД + частичка потеряла в весе 1 ед массы.

Volodymyr · **Posted:** 04 Jul 2017 20:27

Кренг wrote:

Кроме того, встречаются подобные описания для черных дыр с большой площадью горизонта событий. Там искривление пространства мало...

Искривление пространства-времени там такое же, как и в "маленькой" черной дыре (при условии равной гравитации в конкретной точке).

Большой радиус нивелирует приливные силы при падении на черную дыру: они возникают из-за того, что черная дыра - не плоскость, а сфера, разные точки объекта она притягивает с разной интенсивностью. А поскольку гравитация чудовищна, этой разницы хватает, чтобы разорвать объект на атомы и элементарные частицы.

Аналогичный эффект возможен и при падении тела на Землю, только размеры его должны быть большими, а удельная прочность - очень низкой.

Upsidesium · **Posted:** 04 Jul 2017 21:17

Черная дыра это гравитационный эффект который возникает если примерно 2,5-3 массы Солнца запихнуть в сферу радиусом 6 км. У черной дыры есть два горизонта внешний горизонт событий который уже ничто не может покинуть - горизонт Шварцшильда и внутренний , не видимый для внешнего наблюдателя - горизонт Коши. Для чд массой 2,5-3 Солнца оба горизонта совпадают, а для сверхмассивной значительно различаются. Провалившись в сверхмассивную черную дыру, но не достигнув горизонта Коши можно обитать в ней сколько угодно долго. Есть расчеты показывающие, что там запросто могут существовать планеты. За горизонтом Коши находится ядро черной дыры. Все что приблизится к ядру на дистанцию 4 км будет разорвано на атомы. Что представляет из себя ядро никто не знает. "Струнщики" на полном серьезе утверждают, что там проход в параллельную вселенную (на худой конец в другую галактику). Но более логичные предположения - там должна находиться субстанция черной дыры. А дальше мнения опять расходятся: кварк-глюонная плазма или супергорячая преонная материя. Существование структурных компонентов кварков - преонов на сегодняшний день не доказано. А максимально возможная плотность чд совпадает с таковой у кварк-глюонной плазмы.
Вот такая вот занятная штука.
Кроме того у кварк-глюонной плазмы наблюдается такой феномен когда она поглощает окружающие частицы как и чд.

DVP · **Posted:** 04 Jul 2017 23:19

Я где то читал, если средняя плотность вселенной более 5 атомом водорода на кубический метр, то наша вселенная - черная дыра, если меньше, то вселенная открыта.

Теоретическая физика (ОТО, СТО, квант.механика etc.)

Who is online