Jump to content

Recommended Posts

Muszę zrobić prezentacje na fizykę i jestem początkująca w tych tematach. Bardzo potrzebuje potwierdzenia mojego tłumaczenia a więc musze wytłumaczyć co to zakrzywienie czasoprzestrzeni czy mógłbyś sprawdzić to i poprawić? Byłabym bardzo wdzięczna. Jestem bardzo zdesperowana przedstawiam to w poniedziałek.
Wyobraźmy sobie materac który jest odwzorowaniem przestrzeni kosmicznej. Gdy położymy na nim wystarczająco ciężki przedmiot to materac ugnie się pod jego ciężarem. A teraz wyobrażamy sobie że  kładziemy na tym materacu coś tak niewyobrażalnie ciężkiego że ten przedmiot tworzy dziurę w materacu.
Grawitacja jest konsekwencją ugięcia tego materacu. Ugięcie materacu czyli przestrzeni kosmicznej jest ściśle związane z zakrzywieniem materii ale przede wszystkim czasu i światła.
Dziękuję!  :D 
 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Analogia dziury w materacu i ugięcia materaca jest trochę myląca. W zasadzie to materace są zazwyczaj z gąbki, więc w tej gąbce obiekt uginałby gąbkę na zasadzie szczypania we wszystkich kierunkach. Dziura w materacu sugeruje, że materia wpadająca w dziurę wylatuje tuż pod :) Proponuję trochę inaczej. Podziel to sobie na kilka części:

1. wyjaśnienie czym jest grawitacja na przykładzie dwóch obiektów o podobnej macie krążących wokół wspólnego środka ciężkości (np. gwiazdy podwójne, bez planet)

2. duża różnica w masach (planeta + księżyce, np. na przykładzie Jowisza, z pominięciem wpływu grawitacyjnego sąsiadów i Słońca, przy okazji omówisz efekty pływowe, również te na Ziemi)

3. jeszcze większa różnica (gwiazda vs. planety)

4. stopniowo zwiększając masę gwiazdy będziemy dostawali coraz większe zakrzywienia oraz coraz dynamiczniejsze zmiany zachodzące w samej gwieździe. Planety będą musiały też mieć zwiększoną prędkość kątową (czyli krótszy rok) żeby nie "spaść" na gwiazdę

5. w pewnym momencie "dosypywania materii" masa tego obiektu gwiezdnego przekroczy punkt krytyczny, gdzie dojdzie do collapsu i powstanie czarna dziura (bo atomy można ścisnąć, składają się z pustki, "paprochów materii" i silnych oddziaływań elektrostatycznych, dlatego prasą się tego nie zrobi, ale czarną dziurą już tak, w sensie koncentrując materię w takiej ilości, że to się "samo zacznie ściskać"). Trzeba tylko przypilnować żeby się całość nie zaczęła obracać za szybko, bo siła odśrodkowa będzie nam tu przeszkadzać

 

W kwestii samego ugięcia czasoprzestrzeni pomocna będzie taka analogia: https://www.youtube.com/watch?v=MTY1Kje0yLg tylko trzeba sobie wyobrazić nieskończenie wiele takich płacht rozwieszonych pod wszystkimi możliwymi kątami, z tymi środkami w jednym punkcie. Tak działa ugięcie przestrzeni. Teraz trzeba sobie do tego wyobrazić czwarty wymiar, czyli czas, np. że zmienia się w przestrzeni smak, kolor albo zapach, im bliżej środka tym intensywniejszy. Wówczas łatwo będzie wyobrazić sobie dylatację czasu, ugięcia 4-wymiarowej czasoprzestrzeni, i soczewkowanie grawitacyjne.

 

Edited by lkosz

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Jeszcze kilka słów komentarza - w punkcie 5. jak już dostaniemy czarną dziurę, a planetom krążącym wokół też dodamy nieco prędkości, to będą one krążyć wokół tej czarnej dziury. Jak dobrze się wymierzy, to będą miały stabilne orbity. Jeśli damy za dużą prędkość, to będą się oddalać od czarnej dziury, aż w pewnym momencie uwolnią się z jej wpływu grawitacyjnego i polecą w swoją stronę. Jeśli natomiast damy za małą prędkość, to planeta będzie się zbliżała do czarnej dziury spiralnym ruchem, zwiększając prędkość kątową (krótszy "rok"). To, że coś się nazywa czarną dziurą, nie znaczy, że od razu zaczyna żreć co się da :) Słowo dziura jest mylące - ta materia nigdzie nie wylatuje po drugiej stronie (nie licząc promieniowania Hawkinga, ale to inna sprawa). Ta materia się po prostu staje częścią tego obiektu. Jednak są to tak masywne obiekty, że nie da się z nich wydostać, bo tak zakrzywiają czasoprzestrzeń. W zasadzie, to jedynie nie znamy metody osiągnięcia prędkości nadświetlnej, która jest wymagana do wydostania się poza horyzont zdarzeń.


Inaczej patrząc - jakby trochę przyhamować Ziemię i dobrze wycelować, to ona spadnie na Słońce, tzn się z nim zderzy jak mała pestka z miską wody (taka jest mniej-więcej różnica wielkości), czyli dość niezauważalnie. Trzeba dobrze wycelować, bo jak na tym filmie widzisz, nie jest takie proste trafić w sam środek, i te kulki zaczynają orbitować. Gdyby nie tarcie i inne opory, orbitowałyby dłużej oczywiście, albo spadły z tej płachty (czyli wydostały się z wpływu grawitacyjnego tego czegoś w środku).

 

To, czym się różni czarna dziura od naszej gwiazdy, to masa.  Czym większa masa, tym to zakrzywienie większe. I tym większe siły pływowe. Dlatego Słońce nie zrobi krzywdy Merkuremu, ale czarna dziura (czyli coś sporo masywniejszego) "rozerwałaby go". W najgorszym wypadku kawałki utworzyłyby tzw. dysk akrecyjny, materia zaczęłaby powoli spadać  czym bliżej horyzontu zdarzeń, tym obracałaby się szybciej ("rok" okruszka się skraca). Wzrasta też temperatura. W efekcie zaczyna promieniować w podczerwieni, świetle widzialnym i w wyższych energiach. Dlatego czarne dziury można pośrednio zobaczyć. A z drugiej strony część okruszków "zrobiłaby kółko" wokół czarnej dziury i poleciała z dużą prędkością prosto w kosmos.

 

Zakrzywienie toru światła bierze się z zakrzywienia przestrzeni (nie można go tłumaczyć oddziaływaniem na zasadzie planeta - gwiazda, bo fotony są bezmasowe, i dlatego też mogą, a w zasadzie muszą, poruszać się z prędkością światła). I nasze Słońce też to umie zrobić w sposób zauważalny dla człowieka. Oczywiście czarne dziury są w tym lepsze, bo są masywniejsze. Soczewkowanie grawitacyjne to taki specjalny przypadek zakrzywienia, taki "ambilight" dookoła innego obrazu. Mamy daleką gwiazdę i bliższą gwiazdę. Ustawiamy nasze oko i je dwie w jednej linii, i ta bliższa nagle jaśnieje, ale jak się bardzo dobrze przyjrzeć, to ma taką aureolkę wokół. Przy obecnym poziomie techniki niestety w większości przypadków aureolka zlewa się z blaskiem gwiazdy, więc widzimy to jako pojaśnienie kropki. W rzeczywistości ta bliższa zakrzywia tor ruchu światła tej dalszej w specyficzny sposób i powstaje taka "soczewka" powiększająca dalszą gwiazdę. Ale jakby tę tylnią trochę przesunąć w bok, to będziemy ją widzieli punktowo, ale w nieco innym miejscu, niż jest w rzeczywistości, bo tor jej światła został zakrzywiony.

Edited by lkosz

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
Godzinę temu, lkosz napisał:

(...) Wówczas łatwo będzie wyobrazić sobie dylatację czasu, ugięcia 4-wymiarowej czasoprzestrzeni, i soczewkowanie grawitacyjne.

 

Hahaha ;)

 

Ja bym radził tak:

 

1. Jak jedziesz autem, to na zakręcie w prawo "odchyla" Cię w lewo. Każdy tego doświadczył.

 

2. Jak jechałbyś pod gorkę to odchyliło by Cię "w górę" więc można poczuć trochę nieważkości. Podobnie jazda windą (start/stop, to dziwne uczucie...)

 

3. Kojarzysz ten samolot do treningu astronautów? Praktycznie nie ma grawitacji, gdy samolot praktycznie spada.

 

Te trzy rzeczy powinny intuicyjnie pozwolić odczuć co to zasada równoważności. Grawitacja działa tak, jak przyspieszenie. 

 

Teraz narysuj sobie wykres: czas na osi y, droga na osi x.

 

Bezruch: prosta linia w górę. 

Ruch jednostajny: prosta linia z jakimś nachyleniem.

Ruch przyspieszony: krzywa linia, np. parabola dla spadku swobodnego.

 

Czyli: krzywizna na wykresie jest związana z przyspieszeniem! A co gdybyś, zamiast 0-1-2-3 itd  (w równych odstępach) oś x wyskalowała 0-1-4-9-16 (kwadraty)?

 

Wtedy prosty wykres pokazywałby ruch przyspieszony! :)

 

 

Podobnie, gdyby oś Y była np. wyskalowana logarytmicznie, prosta kreska na wykresie to już nie będzie ruch jednostajny!

 

Można to podsumować obrazowo:

 

1. Jedziesz prostą autostradą i nie zmieniasz prędkości. Nie ma przyspieszenia.

 

2. Jedziesz prostą autostradą, ale wciskasz gaz. Przyspieszenie powodują koła samochodu :)

 

3. Jedziesz zakrętem, ale zachowujesz stałą prędkość. Mimo to czujesz przyspieszenie. Jego źródłem jest krzywizna przestrzeni, mianowicie: zakręt na autostradzie ;)

 

A więc krzywizna przestrzeni (np. autostrady) daje przyspieszenie, a to z kolei jest nie do odróżnienia od grawitacji.

(np. na orbicie - nieważkość wywołuje fakt, że Twój tor lotu jest zakrzywiony, i grawitacja ciągnie w dół, a "zakręt" ciągnie w górę )

 

 

W związku z tym:

 

Skoro czujemy przyspieszenie grawitacyjne nawet siedząc bez ruchu w fotelu, to znaczy, że poruszamy się po jakimś zakręcie na autostradzie... Tylko co to za zakręt?

 

 

Teraz wróć do wykresu. 

Bezruch - to była linia prosto w górę. 

 

(Przypominam: droga na osi x, czas na osi y.)

 

Jeśli rozważamy coś takiego, jak czasoprzestrzeń, to znaczy, że ten bezruch na wykresie to tak naprawdę ruch: z nurtem upływającego czasu. Jak szybko? Bardzo szybko, z prędkością światła! A więc jedziemy szybką autostradą przez czasoprzestrzeń. Odczujemy każdy, nawet minimalny zakręt!

 

 

Teraz moment przypomnienia:

Newton mówi, że siła grawitacji to GMm/R^2.

A jak to jest że jedna siła ma punkt zaczepienia w środku Ziemi, a druga w środku jabłka? Co jest pomiędzy?

Einstei mówi: czasoprzestrzeń.

 

 

Energia i materia trochę "zakrzywia" tą czasoprzestrzeń i powoduje przyspieszenie. 

 

Czyli zamiast mówić - jak Newton - o prostej przestrzeni, w której grawitacja naciska na pedał gazu (magiczna "siła") - Einstein mówi o czasoprzestrzeni, w której nie ma żadnej magicznej siły, tylko materia ją zakrzywia wokół siebie.

 

Oczywiście:

"siła" Newtona jest magiczna (no bo co, jest jakiś sznurek i Ziemia ciągnie nim Księżyc?)

Tak samo "zakrzywienie" czasoprzestrzeni jest trochę "magiczne" bo nie wiadomo, *dlaczego* materia ją zakrzywia, ale ogólnie takie założenie daje nam wiecej rzeczy do przewidzenia: czarne dziury, Gravity Probe B, fale grawitacyjne, GPS, etc...

 

Pozdrawiam

 

 

 

 

 

  

 

Edited by Behlur_Olderys
  • Like 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

no właśnie, klasyczna guma ugięta wrzucanymi kulkami to tylko pozorne wyjaśnienie. coś się zakrzywia ale efektem wcale nie jest powstanie siły grawitacyjnej. przecież grawitacja istnieje tam od początku, inaczej guma by się nie uginała. przykład pokazuje zakrzywienie ale nie pokazuje że z samej geometrii może coś ciekawego wynikać (tak jak wynika w naszym wszechświecie).

 

jeżeli nie chcesz sobie wyobrażać rzeczy opisanych przez behlura czytając literki, jest to zilustrowane w końcowej części filmu Michaela "Vsauce" Stevensa "Which Way Is Down":

- zasada równoważności 14:59

- pozorna siła jako skutek geometrii 20:40

i potem widzimy dlaczego obiekty spadają w czasoprzestrzeni mimo że grawitacja tak naprawdę nie istnieje ^_^

 

film jest ciekawy od początku, nie tylko część o zakrzywieniu czasoprzestrzeni, polecam!

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
4 godziny temu, panda34 napisał:

Wyobraźmy sobie materac który jest odwzorowaniem przestrzeni kosmicznej.

Mam pewną wątpliwość, czy materac może być odwzorowaniem (modelem)  przestrzeni kosmicznej. :emotion-5:

Cóż to znaczy odwzorowanie przestrzeni kosmicznej? Na obrazku (rysunku), w wyobraźni? Nasze "odwzorowania" czegoś nie obserwowalnego bezpośrednio i nie od objęcia przez nasze zmysły w nauce lądują w materii pojęć i formuł matematycznych.

"Zakrzywienie czasoprzestrzeni" zostało "odwzorowane matematycznie" w ogólnej teorii względności. Niestety abstrakcyjny z natury język matematyczny (choć w moim pojęciu piękny), najczęściej nijak nie nadaje się do "zmysłowego" wytłumaczenia wynikających z niego "opisów". Mnie też jako uczniowi i studentowi też usiłowano tłumaczyć abstrakcyjne formuły matematyczne przy pomocy "zmysłowych" analogii "obrazowych". Muszę powiedzieć, że budziło to wtedy we mnie mocne poczucie fascynacji. Niemal pewności, że ci którzy mi to tłumaczą, wiedzą że jest właśnie tak jak tłumaczą. Dziś pozostała ta nuta fascynacji jednak z narastającą świadomością, że nikt nie wie jak jest. Że model matematyczny, nawet spójny wewnętrznie i pozbawiony błędów merytorycznych to ciągle tylko model naszych bliżej nie sprecyzowanych wyobrażeń. Niemniej muszę przyznać, że zabawa w wyobrażenia jest piękna, wręcz esencjonalna. Więc życzę powodzenia z tym materacem! :flirt:

Edited by diver

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

  • Our picks

    • Zdjęcie Czarnej Dziury - dzisiaj o 15:00
      Pamiętajcie, że dzisiaj o 15:00 poznamy obraz Czarnej Dziury. Niezależnie od tego, jak bardzo będzie ono spektakularne (lub wręcz przeciwnie - parę pikseli), trzeba pamiętać, że to ogromne, wręcz niewyobrażalne, osiągnięcie cywilizacji. Utrwalić coś tak odległego i małego kątowo, do tego wykorzystując mega sprytny sposób (interferometria radiowa), ...no po prostu niewyobrażalne. EHT to przecież wirtualny teleskop wielkości planety. Proste?
        • Love
        • Like
      • 144 replies
    • Amatorska spektroskopia supernowych - ważne obserwacje klasyfikacyjne
      Poszukiwania i obserwacje supernowych w innych galaktykach zajmuje wielu astronomów, w tym niemałą grupę amatorów (może nie w naszym kraju, ale mam nadzieję, że pomału będzie nas przybywać). Odkrycie to oczywiście pierwszy etap, ale nie mniej ważne są kolejne - obserwacje fotometryczne i spektroskopowe.
        • Like
      • 4 replies
    • Odszedł od nas Janusz Płeszka
      Wydaje się nierealne, ale z kilku źródeł informacja ta zdaje się być potwierdzona. Odszedł od nas człowiek, któremu polskiej astronomii amatorskiej możemy zawdzięczyć tak wiele... W naszym hobby każdy przynajmniej raz miał z nim styczność. Janusz Płeszka zmarł w wieku 52 lat.
        • Sad
      • 167 replies
    • Małe porównanie mgławic planetarnych
      Postanowiłem zrobić taki kolaż będący podsumowaniem moich tegorocznych zmagań z mgławicami planetarnymi a jednocześnie pokazujący różnice w wielkości kątowe tych obiektów.
      Wszystkie mgławice na tej składance prezentowałem i opisywałem w formie odrębnych tematów na forum więc nie będę się rozpisywał o każdym obiekcie z osobna - jak ktoś jest zainteresowany szczegółami bez problemu znajdzie fotkę danej mgławicy na forum.
        • Love
        • Thanks
        • Like
      • 29 replies
    • SN 2018hhn - "polska" supernowa w UGC 12222
      Dziś mam przyjemność poinformować, że jest już potwierdzenie - obserwacja spektroskopowa wykonana na 2-metrowym Liverpool Telescope (La Palma, Wyspy Kanaryjskie). Okazuje się, że mamy do czynienia z supernową typu Ia. Poniżej widmo SN 2018hhn z charakterystyczną, silną linią absorpcyjną SiII.
        • Thanks
        • Like
      • 11 replies
×
×
  • Create New...

Important Information

We have placed cookies on your device to help make this website better. You can adjust your cookie settings, otherwise we'll assume you're okay to continue.