Здесь больше нет рекламы. Но могла бы быть, могла.

Автор Тема: Парадокс Близнецов? и прочая физика-шмизика.  (Прочитано 8309 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Арвинд

  • Гость

Цитата из: doreling on 29-09-2005, 21:03:24
Ведь это зажиганите свечей не более того, а как их синхронизировать -это не суть.

Боюсь, это как раз "суть". Не получится у Вас синхронизировать с требуемой точностью.

               

               

doreling

  • Гость
ну вот - Mrrl другой пример привёл... - тоже ничего себе... Суть таже.

               

               

Арвинд

  • Гость
Да я и не спорю, что некая воображаемая вещь может двигаться быстрее С.
Просто Ваш пример скорее о другом - в случае с огоньками на экваторе
полезнее, имхо, заметить, почему такого в данном случае не может быть.

               

               

doreling

  • Гость
ну можно просто опытным путём подобрать... Например запускаешь с опредеёлённоё синхронизацией - по проводам... Далее Уже стационарно на каждом буе отдельно вроемя между вспышками сокращаем на определённую величину - вот и получаем . Такую воть скорость быструю... :)

               

               

Mrrl

  • Гость
Синхронизовать не так уж сложно. Положение каждой станции известно с точностью до десятка метров, поэтому можно принять сигнал, например, с Луны, учесть временной сдвиг и получить единое время для всего полушария. Насколько я понимаю, можно извлечь "абсолютное" время и из сигналов GPS - с точностью не хуже 1 микросекунды (или даже 0.1 мкс) - иначе эта система не могла бы работать.
  А инопланетяне будут видеть совсем другую картину. 25 раз в секунду будет сначала загораться 3-я лампочка от центра диска, а потом от нее побежит волна в обе стороны - сначала быстро, потом медленнее. Это из-за того, что свет с краев диска дойдет до наблюдателя на 0.02 сек позже, чем с центра.
  Кстати, отсюда следует, что первая лампочка очередой "волны" загорится еще до того, как погаснет последняя видимая лампочка предыдущей.

               

               

Арвинд

  • Гость
А что такое "единое время для всего полушария" ?

               

               

Mrrl

  • Гость
Время в системе отсчета цетра Земли (с большой точностью ее можно считать инерциальной). Релятивистскую поправку на гравитацию и скорость вращения посчитать нетрудно - и на спутниках GPS это делается.

А можно сделать еще проще - установить регулирующую станцию на полюсе и протянуть от нее 40 проводов к экватору. И по ним передавать сигнал.

               

               

Mrrl

  • Гость
Был еще интересный вопрос со станциями на экваторе - но уже на другую тему.

Выстраиваем вдоль экватора цепочку зеркал так, чтобы луч, выпущенный в какой-то точке, обошел вокруг Земли и вернулся обратно. После этого пускаем два луча - один на восток, другой на запад. Вопрос: они вернутся к нам одновременно, или луч, выпущенный на запад, прилетит на 0.4 микросекунды быстрее? Считаем, что зеркал достаточно много, и длина пути отличается от длины экватора (на той высоте, где установлены зеркала - чтобы не пришлось сверлить туннель сквозь Анды) не более, чем на 10 м. Коэффициентом преломления воздуха тоже пренебрегаем.

И кстати: какова скорость света в быстродвижущемся куске стекла, если луч направлен по ходу движения?


               

               

Curunir

  • Гость
А как быстро движущемся? Со скоростью сравнимой со световой?

               

               

Mrrl

  • Гость
Да. Половина от световой или 90%. Особенно интересно, если луч направлен против движения, а стекло движется быстрее, чем фотоны в стекле.

               

               

Дальф

  • Гость
повторяю вслед за Однокаменным, скорость света будет та же самая.
фазовая скорость может отличаться, но только в меньшую сторону. относительная фазовая может быть больше, но чистой вы ее наблюдать не сможете -- избыток скорости уйдет в черенковское излучение ))

               

               

Mrrl

  • Гость

Цитата из: Mrrl on 09-09-2005, 19:07:23
Как течет время в центре нейтронной звезды? Напоминаю, что силы тяжести там нет - гравитация нулевая, причем однородная (если удастся выдолбить там пещерку).



Ответ там такой: время течет еще медленнее, чем на проверхности. Потому что в центре гравитационный потенциал больше, и если мы выпустим фотон "вверх", то он покраснеет от потери энергии. И тот, кто его поймает, сразу поймет, что "там, внизу" часы заметно отстают от часов на поверхности (а те, в свою очередь - от часов в межзвездном пространстве).

Только я вот чего не понимаю. В дифференциальной геометрии нас учат, что кривизна и прочие инварианты многообразия не зависят от выбранной параметризации, а метрический и прочие тензоры меняются по своим тензорным законам. Это понятно - как не проводи координатную сетку, а сумма углов в сферическом треугольнике останется той же.
  Чтобы записать метрический тензор пространства-времени, мы должны это самое пространство-время параметризовать, т.е. ввести на нем некие координаты. Например, T,X,Y,Z. Для простоты будем считать, что никаких ручек, петель и червоточин в нашей Вселенной нету. Казалось бы, можно нарисовать координатную сетку как угодно, посчитать для нее нужные тензоры, и все сойдется. Но тут возникает куча вопросов.
  1. При работе с метрическим тензором некоторые свойства формулируются в терминах отдельных его компонент, например, g00. Чтобы это имело смысл, на параметризацию должны накладываться какие-то ограничения.
  2. Казалось бы, никто не мешает провести поверхности T=const так, что в Нью-Йорке время будет идти вдвое быстрее, чем в Москве, и человеку, переезжающему из одного города в другой, будет казаться, что он сместился в прошлое или в будущее, к примеру, на 14 млрд лет. Но поскольку фраза "время в одной точке идет быстрее, чем в другой" формулируется в каком-то "абсолютном" смысле, без привязки к параметризации (и эксперименты с лучом лазера это, как будто, подтверждают), то получается, что свободы задать "мировое время" у нас не так уж много - ход времени мы проверяем по той же компоненте g00.
  3. В модели "расширяющейся Вселенной" галактические кластеры "почти неподвижны", а красное смещение объясняют изменением пространственного метрического тензора во времени. Возникает вопрос: в каком смысле они "почти неподвижны"? В координатах X,Y,Z? Если так, то и на линии (X,Y,Z)=const тоже накладываются какие-то ограничения (а иначе их можно провести так, что пространственная метрика окажется постоянной, а галактики начнут - в этой координатной системе - разлетаться).

  Вопрос: не накладывал ли господин Эйнштейн и иже с ним какие-нибудь ограничения на параметризацию пространства-времени? Если да, то какие? Существует ли независимое от выбора координатной сетки определение "неподвижных друг относительно друга точек" и того, "во сколько раз время в одной точке идет медленнее, чем в другой"?


               

               

Mrrl

  • Гость
Кроме теории относительности можно обсудить и другую сторону реальности - квантовую механику.

Как всем наверняка известно, там считается, что такие свойства Вселенной, как, например, положение частицы, не являются строго определенными. Вместо этого существует некая "волновая функция", из которой можно извлечь вероятность того, что частица окажется в том или другом месте.

Известна также конструкция с "квантовым котом". Можно построить прибор, в котором выпущенный фотон попадет на фотоэлемент с вероятностью 1/2. Пусть ток, сгенерированный этим фотоэлементом, активирует механизм, разбивающий ампулу с отравляющим газом. Кладем этот прибор в герметичный посылочный ящик, сажаем туда же кота, закрываем крышку. Запускаем фотон. Вопрос: жив ли кот? Ответ квантовой механики: он жив с вероятностью 1/2, и пока мы не откроем ящик (или не проверим другим способом), в "волновой функции" нашего мира свойство "кот жив" будет принимать значения "да" и "нет" с вероятностью 1/2.
  Что же происходит, когда мы открываем ящик?

  Чтобы не мучать кошек, возьмем тот же фотон и направим его на фотопластинку. Он поглотится какой-то молекулой (что приведет к ее распаду), но какой - мы не знаем: вероятности попасть в то или иное место записаны в волновой фукции фотона. Судя по всему, после того, как фотон поглотился, вероятности того, что распалась та или иная молекула, записаны в волновой функции пластинки. Или распалась уже определенная молекула? В какой момент происходит реализация (или существенное повышение вероятности) одного из вариантов?

  Используется ли в квантовой механике понятие "зависимости волновых функций" одного и того же объекта в разные моменты времени (если кот жив сейчас, то через секунду он скорее всего жив, а если он сейчас мертв, то и через секунду он скорее всего мертв)? Если да, оно могло бы слегка помочь.

               

               

Ayar

  • Гость

Цитата:
Что же происходит, когда мы открываем ящик?

Редукция волновой функции. Можно конечно порассуждать о запутывании волновой функции кота с волновой функцией наблюдателя и альтернативных реальностях, но по-моему, от лукавого все это :).
Цитата:
Чтобы не мучать кошек, возьмем тот же фотон и направим его на фотопластинку. Он поглотится какой-то молекулой (что приведет к ее распаду), но какой - мы не знаем: вероятности попасть в то или иное место записаны в волновой фукции фотона. Судя по всему, после того, как фотон поглотился, вероятности того, что распалась та или иная молекула, записаны в волновой функции пластинки. Или распалась уже определенная молекула? В какой момент происходит реализация (или существенное повышение вероятности) одного из вариантов?

Мнится мне, что вероятность будет определяться волновой функцией системы фотон-пластинка. А коллапс волновой функции наступит в момент измерения, до этого нельзя сказать какая именно молекула распалась.
Цитата:
Используется ли в квантовой механике понятие "зависимости волновых функций" одного и того же объекта в разные моменты времени (если кот жив сейчас, то через секунду он скорее всего жив, а если он сейчас мертв, то и через секунду он скорее всего мертв)?
 Туплю. :( Зависимости чего от чего? Волновой ф-ции от предистории?

               

               

Mrrl

  • Гость

Цитата из: Ayar on 16-05-2006, 17:49:11
Редукция волновой функции.



Это как? Наблюдение действует как какой-то оператор? Или это какой-то недетерминированный процесс? Какова его физика?

Цитата из: Ayar on 16-05-2006, 17:49:11
Можно конечно порассуждать о запутывании волновой функции кота с волновой функцией наблюдателя...


Термин на всякий случай запомню. Возможно, о нем идет речь в последнем пункте.

Цитата из: Ayar on 16-05-2006, 17:49:11
Мнится мне, что вероятность будет определяться волновой функцией системы фотон-пластинка.



Но фотон уже поглотился! Кстати, какова область определения волновой функции у системы, в которой две частицы в некоторый момент взаимодействуют и образуют третью?

Цитата из: Ayar on 16-05-2006, 17:49:11
 Туплю. :( Зависимости чего от чего? Волновой ф-ции от предистории?


Кажется, я пытался пронаблюдать одну и ту же систему два раза. И забыл, что первое наблюдение повлияло на мою волновую функцию  ;D
  Про "запутывание" начал понимать. С вероятностью 1/2 мы с котом находимся в состоянии "кот мертв, я вижу мертвого кота", а с вероятностью 1/2 - "кот жив, я вижу живого кота". А два остальных исхода очень маловероятны, тем не менее в нашей совместной волновой функции присутствуют обе этих составляющих (как они называются?). Правильно?


               

               

Ayar

  • Гость

Цитата:
Это как? Наблюдение действует как какой-то оператор? Или это какой-то недетерминированный процесс? Какова его физика?

Наблюдение- это наблюдение, объект описывается заковыристой волновой ф-цией с множеством возможных сотояний, но если взять в руки прибор, то будет видно только одно из них. Это недетерминированный процесс. Если волновая функция представляет собой линейную комбинацию ф-ций описывающих n состояний, то  результат измерения не будет детерминированным, мы будем каждый раз наблюдать систему в одном из этих состояний случайным образом, фишка в том, что если мерять очень много раз, то каждый результат будет получен в вполне определенной доле общего числа случаев, а самое мерзкое, что это подтверждается экспериментально. Процесс редукции нефизичен, например, потому что он происходит мгновенно и сразу везде (т.е. быстрее скорости света) ну и с определением одновременности для разных наблюдателей тоже нехорошо получается.
Цитата:
Но фотон уже поглотился! Кстати, какова область определения волновой функции у
системы, в которой две частицы в некоторый момент взаимодействуют и образуют третью?

Волновая ф-ция определяет плотность вероятности найти систему в определенном состоянии в некий момент времени. Но система может с течением времени меняться (фотон рассеялся, моллекула распалась), такие изменения отражает уравнение Шредингера системы. Вероятно, для данной системы надо будет в гамильтониан вставить оператор уничтожения фотона и чего-нибудь подобное, описывающее распад молекулы, ну и если интересует конкретная молекула надо добавить геометрию эксперимента. Соответственно, в переменные волновой ф-ции
должны входить какие-нибудь числа заполнения. Должно получится, что вероятность обнаружить систему в которой нет фотона и одной из молекул растет с течением времени, как это будет выглядеть в формулках- не знаю, надо подумать. :)
Область определения в каком представлении вы имеете в виду?

Цитата:
Про "запутывание" начал понимать. С вероятностью 1/2 мы с котом находимся в состоянии "кот мертв, я вижу мертвого кота", а с вероятностью 1/2 - "кот жив, я вижу живого кота". А два остальных исхода очень маловероятны, тем не менее в нашей совместной волновой функции присутствуют обе этих составляющих (как они называются?).
Правильно?

В общем- правильно.
Квантовое запутывание- явление, при котором квантовое состояние двух или большего количества объектов должно описываться во взаимосвязи друг с другом. В аспекте интерпретации квантовой механики, некоторые товарищи пытались использовать его для объяснения процесса измерения. Но заканчивая запутыванием и начиная с рассуждений о множестве параллельных миров, эти теории, IMHO, ничем не лучше непонятного коллапса. Подробности- на en.wikipedia.org (http://en.wikipedia.org/wiki/Many-worlds_interpretation), в русской версии тоже было что-то подобное, но там многих статей не хватает.

               

               

Mrrl

  • Гость

Цитата из: Ayar on 17-05-2006, 09:50:01
Наблюдение- это наблюдение, объект описывается заковыристой волновой ф-цией с множеством возможных сотояний, но если взять в руки прибор, то будет видно только одно из них. Это недетерминированный процесс. Если волновая функция представляет собой линейную комбинацию ф-ций описывающих n состояний, то результат измерения не будет детерминированным, мы будем каждый раз наблюдать систему в одном из этих состояний случайным образом, фишка в том, что если мерять очень много раз, то каждый результат будет получен в вполне определенной доле общего числа случаев, а самое мерзкое, что это подтверждается экспериментально.



Представим себе такой эксперимент. Взяли две пластинки, каждая с двумя дырками (назовем дырки на одной из них A1, B1, а на другой A2, B2) и поставили одну за другой. Запустили в эту систему электрон, который должен сквозь эти дырки пролететь. Думаю, что по косвенным признакам мы можем (с достаточно большой надежностью) определить, через какие из дырок электрон пролетел (правда ли это?). Конечно, через каждую из дырок электрон пролетает со своей вероятностью. Но не может ли так случиться, что через пару (A1,A2) он (по нашим данным) пролетает заметно чаще, чем через (A1,B2) при том, что B1 и B2 для него равновероятны? Если да, то описывается ли это волновой функцией, и как в этом участвует редукция?
 
Цитата из: Ayar on 17-05-2006, 09:50:01
Область определения в каком представлении вы имеете в виду?



Я не знаю точно, какие бывают представления, но когда я слышу слово "функция" то воспринимаю его как "график функции", т.е. подмножество декартого произведения области определения на область значения с определенными ограничениями.

В примере с переменным числом частиц получается, что мы формально объединяем функции для каждого набора частиц (одна, две, три, ни одной) + что-то делаем с переходами из одного состояния в другое?


Про пример с котом я заметил интересную вещь. Если я заберусь в ящик с квантовым котом, и обнаружу там, например, живого кота, то для меня кот будет жив с вероятностью 1, а для остального мира - с вероятностью 1/2, пока я не выберусь из ящика и не передам информацию о результатах эксперимента. Сверхсветового распространения редукции при этом не происходит  ???



               

               

Ayar

  • Гость

Цитата:
Представим себе такой эксперимент. Взяли две пластинки, каждая с двумя дырками (назовем дырки на одной из них A1, B1, а на другой A2, B2) и поставили одну за другой. Запустили в эту систему электрон, который должен сквозь эти дырки пролететь. Думаю, что по косвенным признакам мы можем (с достаточно большой надежностью) определить, через какие из дырок электрон пролетел (правда ли это?).

Если поставить детекторы прямо в дырки, то при пролетании электрона, мы произведем акт измерения, волновая ф-ция коллапсирует и мы увидим, что он таки пролетел через конкретную дырку. Есть такой эксперимент: берем пластинку с двумя щелями, экран, пучок электронов и начинаем шаманить. Если закрыть одну щель, получим распределение электронов по экрану, которое описывается квадратом волновой ф-ции электрона пролетающего через щель, то же со второй щелью. Если открыть обе щели, то для классических объектов распределение будет просто суммой распределений, для электронов это не верно, нужно записать волновую ф-цию описывающую электрон и 2 щели (на самом деле - просто просуммировать начальные с коэффициентами), и возводить в квадрат уже ее, получится интерференционная картина, совпадающая с экспериментальной. Эта ф-ция описывает, в том числе, и электрон пролетающий через две щели одновременно.
Цитата:
Я не знаю точно, какие бывают представления, но когда я слышу слово "функция" то воспринимаю его как "график функции", т.е. подмножество декартого произведения области определения на область значения с определенными ограничениями.

Среди переменных нашей волновой ф-ции будут координаты частиц участвующих в процессе и числа заполнения. Числа заполнения меняются дискретно и, в нашем случае, можно ограничится заполнениями 1 и 0. Ограничений на координаты частиц нет, но обычно волновая ф-ция частицы выбирается сильно убывающей с удалением от точки, где она "находится", так что рассматривать сильно удаленные области становится неинтересно. Из условия задачи можно ограничить расматриваемую область, отнормировать ф-цию соответствующим образом, тогда область определения сократится :).
Цитата:
В примере с переменным числом частиц получается, что мы формально объединяем функции для каждого набора частиц (одна, две, три, ни одной) + что-то делаем с переходами из одного состояния в другое?

Да, из набора ф-ций для элементов системы можно сконструировать ф-цию всей системы. Изменение системы описывается уравнением Шредингера, в котором в левой части стоит гамильтониан системы, который описывает всяческие взаимодействия частей системы, в том числе рождение и смерть частиц.
Цитата:
Про пример с котом я заметил интересную вещь. Если я заберусь в ящик с квантовым котом, и обнаружу там, например, живого кота, то для меня кот будет жив с вероятностью 1, а для остального мира - с вероятностью 1/2, пока я не выберусь из ящика и не передам информацию о результатах эксперимента.

С котами надо осторожнее. В данном случае, вы предстанете в двух ипостасях: как наблюдатель (для себя) и как измерительный прибор (для остальных). Как наблюдатель, вы будете непрерывно вести измерения и мгновенно убедитесь, что кот- не квантовый объект (afaik, Шредингер для того кота и придумал), как измерительный прибор, вы сообщите результат измерения в какой-то момент времени и тем самым приведете к коллапсу волновой ф-ции во всем пространстве.

               

               

Mrrl

  • Гость

Цитата из: Ayar on 17-05-2006, 11:47:04
Есть такой эксперимент: берем пластинку с двумя щелями, экран, пучок электронов и начинаем шаманить. Если закрыть одну щель, получим распределение электронов по экрану, которое описывается квадратом волновой ф-ции электрона пролетающего через щель, то же со второй щелью. Если открыть обе щели, то для классических объектов распределение будет просто суммой распределений, для электронов это не верно, нужно записать волновую ф-цию описывающую электрон и 2 щели (на самом деле - просто просуммировать начальные с коэффициентами), и возводить в квадрат уже ее, получится интерференционная картина, совпадающая с экспериментальной. Эта ф-ция описывает, в том числе, и электрон пролетающий через две щели одновременно.


Да, этот эксперимент везде описан. А вот можем ли мы определить, через какую щель пролетел электрон, не мешая ему пролетать (по колебаниям э/м поля)? И получится ли после этого интерференционная картина?

Цитата из: Ayar on 17-05-2006, 11:47:04
С котами надо осторожнее. В данном случае, вы предстанете в двух ипостасях: как наблюдатель (для себя) и как измерительный прибор (для остальных). Как наблюдатель, вы будете непрерывно вести измерения и мгновенно убедитесь, что кот- не квантовый объект (afaik, Шредингер для того кота и придумал), как измерительный прибор, вы сообщите результат измерения в какой-то момент времени и тем самым приведете к коллапсу волновой ф-ции во всем пространстве.



Но в процессе распространения информации в каждый момент область, до точек которой уже дошла информация о состоянии кота, можно рассматривать как "измерительный прибор" по отношению к остальному пространству. Так что коллапс мгновенным никак не будет.

               

               

Ayar

  • Гость

Цитата:
Да, этот эксперимент везде описан. А вот можем ли мы определить, через какую щель пролетел электрон, не мешая ему пролетать (по колебаниям э/м поля)? И получится ли после этого интерференционная картина?

Не мешая- не можем, картинки, соответственно, не получится.
Цитата:
Но в процессе распространения информации в каждый момент область, до точек которой уже дошла информация о состоянии кота, можно рассматривать как "измерительный прибор" по отношению к остальному пространству. Так что коллапс мгновенным никак не будет.

Я понял, мы наверное о разных одновременностях говорим :). Проблема не в скорости распространения информации о коллапсе, а в самом коллапсе. Пусть волновая ф-ция определена на отрезке (-x,x), измеритель вместе с ящиком сидит в начале координат, за процессом измерения наблюдают наблюдатели из других систем координат. Для измерителя, коллапс происходит в момент времени t одновременно на всем отрезке. Для наблюдателя в другой системе координат он может происходить в момент t1. Заковыка номер раз заключается в том, что воздействие на ф-цию в начале координат не может отразиться на ней в точке x раньше, чем x/c. Заковыка номер два - должна быть система координат, для которой "нормальные" события в точках x и -x  произойдут не одновременно, но редукция наступит одновременно по всей области определения.