Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Tachiony to hipotetyczne cząstki, poruszające się szybciej niż światło. Jeszcze do niedawna uważano, że ich istnienie nie mieści się w ramach szczególnej teorii względności. Jednak praca, opublikowana przez fizyków z Uniwersytetu Warszawskiego i University of Oxford dowodzi, że nie jest to opinia prawdziwa. Tachiony nie tylko nie są wykluczone przez szczególną teorię względności, ale pozwalają ją lepiej zrozumieć, dowodzą profesorowie Artur Ekert, Andrzej Dragan, doktorzy Szymon Charzyński i Krzysztof Turzyński oraz Jerzy Paczos, Kacper Dębski i Szymon Cedrowski.

Istniały trzy powody, dla których tachiony nie pasowały do teorii kwantowej. Po pierwsze, stan podstawowy pola tachionowego miał być niestabilny, a to oznaczało, że te poruszające się szybciej niż światło cząstki tworzyłyby się same z siebie. Po drugie, zmiana obserwatora miałaby prowadzić do zmiany liczby cząstek. Po trzecie, ich energia miałaby przyjmować wartości ujemne.
Z pracy opublikowanej na łamach Physical Review D dowiadujemy się, że problemy z tachionami miały wspólną przyczyną. Okazało się bowiem, że aby obliczyć prawdopodobieństwo procesu kwantowego, w którym udział biorą tachiony, trzeba znać zarówno jego przeszły stan początkowy, jak i końcowy. Gdy naukowcy uwzględnili to w teorii, znikają problemy związane z tachionami, a sama teoria okazała się matematycznie spójna.

Idea, że przyszłość może mieć wpływ na teraźniejszość zamiast teraźniejszości determinującej przyszłość nie jest w fizyce nowa. Jednak dotąd tego typu spojrzenie było co najwyżej nieortodoksyjną interpretacją niektórych zjawisk kwantowych, a tym razem do takiego wniosku zmusiła nas sama teoria. Żeby „zrobić miejsce” dla tachionów musieliśmy rozszerzyć przestrzeń stanów, mówi profesor Dragan.

Autorzy badań zauważają, że w wyniku rozszerzenia przez nich warunków brzegowych, pojawia się nowy rodzaj splątania kwantowego, w którym przeszłość miesza się z przeszłością. Ich zdaniem, tachiony to nie tylko możliwy, ale koniczny składnik procesu spontanicznego łamania symetrii odpowiedzialnego za powstanie materii. To zaś może oznaczać, że zanim symetria zostanie złamana, wzbudzenie pola Higgsa może przemieszczać się z prędkościami większymi od prędkości światła.


« powrót do artykułu
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Szybsze niż światło cząstki są proponowane od bodajże 1904 (Sommerfeld), jedyna obserwacyjna sugestia to były neutrina z OPERA - która okazały się bodajże źle wpiętą wtyczką ( https://en.wikipedia.org/wiki/2011_OPERA_faster-than-light_neutrino_anomaly ).

Przypominając sobie że tam jest jakaś teoria pola pod spodem, ona narzuca maksymalną prędkość propagacji, jak c dla EM - nie tędy droga ... twierdząc inaczej, poproszę przykład teoriopolowy.

Jeśli można propagować informację szybciej niż światło (?), jedyna możliwość to trajektorie typy zyg-zag przyszłość-przeszłość.

ps. Ok, widzę że jest teoriopolowe, ale wymaga 'Klein-Gordon equation with a “negative square mass"' ... czyli cząstki z urojoną masą spoczynkową, co jest ponad moje wyobrażenie (jeszcze ujemną byłbym w stanie sobie wyobrazić) ...

 

Widzę że dalej odnosi się do TSWF ( https://en.wikipedia.org/wiki/Two-state_vector_formalism ): "Our approach, deduced from the requirement of Lorentz invariance of QFT of tachyons, bears a remarkable resemblance to the two-state vector formalism in non-relativistic quantum mechanics, developed by Aharonov, Bergmann, and Lebowitz [1]. This formalism describes quantum processes and measurements in a time-symmetric manner, utilizing states that were prepared both in the past and in the future. "

Tutaj jak najbardziej się zgadzam, na tym oparte są two-way quantum computers (2WQC https://www.qaif.org/2wqc ): skoro można przygotować wybrany stan początkowy, to w CPT-symetrycznej fizyce można też przygotować wybrany stan końcowy: wystarczy wykonać proces który z perspektywy CPT staje się oryginalnym procesem state preparation.

W teorii to też pozwala przesyłać informację szybciej niż światło po zygzaku przyszłość-przeszłość: przygotowanie splątanej pary wymusza równość na "v", łącząc z CPT analogiem takiego przygotowania "∧" moglibyśmy wymuszać równość na całym zygzaku "∧v∧v∧v∧v" ... ale tachiony to zupełnie inna bajka, wymagająca specjalnej teorii pola - raczej innej niż rządząca naszą fizyką.

Edited by Jarek Duda
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Proszę poprawić błędy bo treść jest niezgodna ze źródłem  :excl:

  • Downvote (-1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Konkludując, nasza rzeczywistość wygląda tak jak wygląda, bo to stan najniższej energii przy tych wszystkich ograniczeniach uniemożliwiających jej natychmiastowe przejście do jeszcze niższego stanu.

Do poprawienia: "[...] przeszłość miesza się z przeszłością", "[...] koniczny składnik"

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 minutes ago, GROSZ-ek said:

Konkludując, nasza rzeczywistość wygląda tak jak wygląda, bo to stan najniższej energii przy tych wszystkich ograniczeniach uniemożliwiających jej natychmiastowe przejście do jeszcze niższego stanu.

Gdyby były dostępne ujemne energie, to fizyka statystycznie powinna je odnaleźć i wykorzystać - możliwości istnienia takich cząstek powinna doprowadzić do sytuacji że wszystko jest nimi wypełnione ... co brzmi dość problematycznie, raczej miałoby katastrofalne konsekwencje eksperymentalne - których na szczęście nie obserwujemy.

Natomiast tachiony wymagałyby urojonych mas - trudno sobie to wyobrazić, w takich problematycznych sytuacjach dla intuicji polecam model sine-Gordona ( https://en.wikipedia.org/wiki/Sine-Gordon_equation ): po prostu ciąg sprzężonych wahadełek, posiadający skwantowane cząstki i całą szczególną teorię względności. Najprostsza cząstka tam to kink: wahadełka w dół z lewej, w odpowiedniku cząstki robią obrót o 2pi, i do końca w dół w prawo.

Tachionowym odpowiednikiem takiego spoczywającego kinku byłoby to samo tylko zamieniając czas z przestrzenią - wszystkie wahadełka w dół, ale w jednej chwili wszystkie się obracają o 2pi, potem pozostają w dole ... może matematycznie to jest dozwolone, ale fizycznie: skąd energia dla tego obrotu?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Jeden wojskowy, którego poznałem upierał się i słusznie jak wtedy myślałem, że informacje są szybsze od światła więc mogą płynąć wstecz. Tak mi zasugerował. 

Jednak jakby to powiedzieć: Szekspir twierdził, że są na niebie i ziemi rzeczy, które nie śniły się filozofom. Gdyby jednak okazało się to prawdą z tachionami to wtedy doczytać Heideggera i Hegla, Heidegger mój zaufany filozof (prawie ksiądz). 

Raz mi się przyśnił Heidegger z obietnicą, że w niebie będzie wyprowadzał mojego już nieżyjącego psa; oczywiście gdy piesek jeszcze żył. Niewątpie w to. 

Tachiony to interesujące zagadnienie, cząstki te płyną wstecz w czasie gdyż poruszają się zawsze z prędkościami większymi od ustalonej w fizyce granicy c. 

Edited by czernm20

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Zrobiłem wizualizację wspomnianego standardowego kinka sine-Gordon ( https://en.wikipedia.org/wiki/Sine-Gordon_equation ) - ciąg sprzężonych wahadełek ogólnie w dół zgodnie z grawitacją, ale w jednym miejscu obracają się o 2pi - dając tzw. kink zachowujący się jak cząstka: ma masę uwalnianą w anihilacji, poddawany jest skróceniu Lorentza i ogólnie całej szczególnej teorii względności.

Natomiast w jego tachionowej wersji ten obrót o 2pi byłby w czasie - spoczywające wahadełka nagle dokonują obrotu i dalej spoczywają ... analogia w Modelu Standardowym: ot tak nagle pole w całym Wszechświecie wykonuje 2pi obrót dookoła Mexican hat potencjału Higgsa ... ale dlaczego miałoby to zrobić? Skąd wzięłoby energię?

 

vju39Dq.png

Edited by Jarek Duda

Share this post


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

Zrobiłem wizualizację wspomnianego standardowego kinka sine-Gordon ( https://en.wikipedia.org/wiki/Sine-Gordon_equation ) - ciąg sprzężonych wahadełek ogólnie w dół zgodnie z grawitacją, ale w jednym miejscu obracają się o 2pi - dając tzw. kink zachowujący się jak cząstka: ma masę uwalnianą w anihilacji, poddawany jest skróceniu Lorentza i ogólnie całej szczególnej teorii względności.

Natomiast w jego tachionowej wersji ten obrót o 2pi byłby w czasie - spoczywające wahadełka nagle dokonują obrotu i dalej spoczywają ... analogia w Modelu Standardowym: ot tak nagle pole w całym Wszechświecie wykonuje 2pi obrót dookoła Mexican hat potencjału Higgsa ... ale dlaczego miałoby to zrobić? Skąd wzięłoby energię?

 

vju39Dq.png

No tachion porusza się w czasoprzestrzeni i czas jest przestrzenią, ale dlaczego miałoby to tak wyglądać? Musiałby więc istnieć świat zbudowany z tachionów. A tachiony trzeba by podzielić na podgatunki. To nie byłaby jedna cząstka a wiele cząstek. 

 Granicą lustra byłaby prędkość światła a sam tachion podróżując w czasie musiałby przekroczyć wreszcie granice powstania Wszechświata. 

 Czy więc granica ta byłaby granicą powstania czasu a czy jedynie chronosu, czyli czasu odmierzanego zegarkiem? Mówilibyśmy o aionie, o jakieś wieczności lub o czasie nieuchronnym chronosie. Pytanie brzmi jednak zasadniczo, którego się nie rozstrzyga: co jeśli cząstki są lub kompleksy logiczne, obdarzone wolą? 

Związki krzemu i związki węgla są obdarzone wolą naturalnie, jako SI i materia biotyczna. Co jednak jeżeli takie właściwości emergentne, takie cechy jak złożoność materii nie będą uwzględnione przez nas? Nie zarejestrujemy zmiany związanej z wolą danego kompleksu. 

Kryształy nie są materią żywą a namnażają się. Cząsteczki mogą bowiem oddziaływać dowolnie na siebie wzajemnie zasadą ex nihilo. Nie potrzeba do tego rachunku prawdopodobieństwa. Spin ujemny i spin dodatni, co to jest w ogóle? Kpina z historii filozofii? 

 Powłoki elektronowe mogą mieć spin i jądra atomowe a tutaj przerzucanie tego na warunki fizyki kwantowej... kwarki, twaróg. Ulisses. Ten polonizm aż boli. 

 To tak jakby cząstki układały się zgodnie z oczekiwaniami badacza. Esse ist percepi. Poelcam powieść Agnieszki Pilchowej, ona tam w swojej twórczości opisuje proces powstawania nowych wynalazków i wiedzy naukowej. Jesteś wstanie stworzyć dookoła siebie wszystko w czasoprzestrzeni. Skąd wiesz, że to jest prawda? Podwójnie ślepa próba, czy co? 

 

Edited by czernm20

Share this post


Link to post
Share on other sites

Współczesna fizyka wierzy że świat jest zbudowany z pól, cząstki to ich wzbudzenia.

Dla celów dydaktycznych, pokazałem na chyba najprostszej teorii pola z cząstkami (sine-Gordon) ... ogólnie żeby przetransformować zwykłą cząstkę w tachion, trzeba by zamienić współrzędne czasowe z przestrzennymi - (jak powyżej) cząstka zlokalizowana w przestrzeni stałaby się zlokalizowaną w czasie - czyli nic się nie dzieje, nagle jakiś wszędobylski błysk, potem znowu nic się nie dzieje ... może STW pozwala na takie rozwiązania, ale dlaczego miałby się zdarzyć taki wszędobylski błysk i skąd energia żeby się wydarzył?

9VMU7jf.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
3 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Współczesna fizyka wierzy że świat jest zbudowany z pól, cząstki to ich wzbudzenia.

Dla celów dydaktycznych, pokazałem na chyba najprostszej teorii pola z cząstkami (sine-Gordon) ... ogólnie żeby przetransformować zwykłą cząstkę w tachion, trzeba by zamienić współrzędne czasowe z przestrzennymi - (jak powyżej) cząstka zlokalizowana w przestrzeni stałaby się zlokalizowaną w czasie - czyli nic się nie dzieje, nagle jakiś wszędobylski błysk, potem znowu nic się nie dzieje ... może STW pozwala na takie rozwiązania, ale dlaczego miałby się zdarzyć taki wszędobylski błysk i skąd energia żeby się wydarzył?

9VMU7jf.png

To nie ma sensu, trzeba zmienić wektor kierunku czterowymiarowej przestrzeni. Taka cząstka znikając dalej powoli się pojawia, aż znika oscylując w lim do wartości bliskich zeru. Szczególnie gdy posiada duży ładunek energii. 

 Zwykły Demokryt z Abdery stworzył podwaliny tejże teorii tj. parenklizy. Cząsteczki mogłyby poruszać się swobodnie w tył i przód, ale nie z prędkością równą światłu? 

To chyba przeczy stałej prędkości światła jako wartości rozgraniczającej tachiony od cząstek płynących w czasie. O ile czas jest zjawiskiem gdzie zachodzi skutek i przyczyna, co nazywamy upływem czasu. Gdyby takiego skutku i przyczyny nie było to każda rzecz jak twierdzi Schopenhauer, zachodziłaby teraz jednocześnie. 

 Nie jest więc możliwym zaplikowanie zwykłego wektoru uśredniającego przestrzeń czterowymiarową, a jednak też w jaki sposób grawiton miałby stać się tachionem i skąd pewność, że grawitacja zakrzywia czasoprzestrzeń a nie nadaje tejże kierunek. Tak samo temperatura i grawitacja są powiązane, bo oddziaływują na cząsteczki spowalniając procesy w nich zachodzące. 

 Jednak dla takiego tachionu nie będzie odniesienia w postaci biegu czasu w przód, jedynie przestrzeń tego czasu i możliwie zachodzące w niej zjawiska. Należałoby więc kierować się zasadą nihil est sine ratione, odrzucić grunt jakim jest skutek i przyczyna, poprzednik z następnikiem, logicznie wyglądałoby to prawdopodobnie dziwnie ale dla mnie byłyby to dwa osobne wszechświaty zderzające się jak Droga Mleczna z Andromedą. 

3 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Współczesna fizyka wierzy że świat jest zbudowany z pól, cząstki to ich wzbudzenia.

 

Czemu 2 cząsteczki a nie 3 cząsteczki? Zamiast o polu naukowem (tak się mówiło w II RP, o polu naukowem), to wyobraź sobie zamiast pola gdzie rolnik uprawia ziemię (tu praca i tam praca, asocjacja językowa), sześcian naukowy lub przestrzeń naukową. 

 

 Świat niech będzie zbudowany z brył, np. tertraktysu; czworościanu. Jak na obrazie "Pitagoras z Samos" autorstwa Juliusa A. Knappa. (Knapp to przystojny po niemiecku). 

 

 Tak to wygląda przecież, że ta bryła dla Pitagorasa była święta. Lepiej mi wytłumacz czym są sfery niebieskie w które wierzyli Pitagorejczycy i Mikołaj Kopernik?! Doczytam kiedyś o tem? 

  •  

Nie wiem czy to nie jest tak, że Schrodinger próbował opisywać Schopenhauera, a np. Einstein koncept z BhagavadGity i żydowski monoteizm, przerzucając to na fizykę kwantową. Tak samo założenie kwarków. 

 To wszystko wygląda na... taką próbę rysowania własnych herbów klanowych i udowadniania, że są one prawdziwe, budowanie logotypów jungowskich, archetypów marki, zobacz: Polacy mają orła w godle a najlepiej strzelali w czasie wojny, potrafili latać. Ludzie szykowali się na apokalipse, latające samoloty przypominały wtedy krzyże (chrześcijańskie), podobnie w oknach takie krzyże w tych poniemieckich kamienicach są. Teraz jest ateizm; nie ma już krzyża w oknie a jest okno całe z plastiku, gładkie. 

 Jechałem z Wrocławia do Łagiewnik: na drodze postawiono (chyba aby mi się uprzykrzyć) takie dziwne wypustki, po których to najechaniu było słychać szczekanie psa. Każdy to testował, czy to nie fantazmat i praca wyobraźni na drodze szybkiego ruchu. Kto by pomyślał? 

Ergo, ten świat składa się z porządku rzeczy natura rerum, ale wyglądać ogólnie może dowolnie. Samoloty mogą przypominać dzwon, liść, krzyż.

Edited by czernm20

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

Dragan dowodzi swojego pomysłu - średnio co jakieś 3-4 miesiące od jakiś 4 lat - według dziennikarzy którzy za każdym razem z wielkim entuzjazmem to opisują.

Za granicą pytałem - pomysł nie budzi wielkiej reakcji. Ot - tachiony - o których myślano już od ponad 100 lat.
Z drugiej strony Dragan kładzie nacisk na coś innego niż tylko istnienie tachionów. On kładzie nacisk na konsekwencje w postaci zaburzenia przyczynowo-skutkowego jakie obserwujemy w fizyce kwantowej. 
I to jest nowość bo wtedy w ramach OTW i STW jest szansa na wyjaśnienie wszystkiego włącznie z fizyką kwantową.
Tylko że sam przyznaje że ugrzązł w matmie. Być może ktoś inny to lepiej pociągnie.

Ja osobiście bym powiedział że nie musi istnieć cząstka nadświetlna aby konsekwencje obserwacji z układu odniesienia przekraczającego prędkość światła - nas dopadły :)
Moim zdaniem tachiony nie istnieją, ale rzeczywistość zachowuje się jakby układy odniesienia z nimi związane istniały. Sama możliwość ich istnienia - działa.
A jakim modelem to opiszemy to już i tak pozostanie kwestia wygody ale "model" Dragana wygodny nie jest.

W dniu 17.07.2024 o 13:57, Jarek Duda napisał:

Współczesna fizyka wierzy że świat jest zbudowany z pól, cząstki to ich wzbudzenia.

Tak dokładnie jest. I tak pewnie pozostanie bo raczej nie masz ani nie jesteś w stanie sobie wyobrazić przy atomowej organizacji materii - przyrządów które by były w stanie zajrzeć głębiej. WIęc czy to głębiej istnieje czy nie to jest kwestia drugorzędna wobec rzeczywistości która nie pozwala badać tego "głębiej".

Edited by thikim
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
29 minutes ago, thikim said:

On kładzie nacisk na konsekwencje w postaci zaburzenia przyczynowo-skutkowego jakie obserwujemy w fizyce kwantowej. 

I owszem mechanika kwantowa to unitarna ewolucja, zespoły Feynmanowskie - jest fundamentalnie czasowo-symetryczna (też np. OTW), wbrew naszym naturalnym intuicjom - upieranie się przy intuicjach jest powodem budowania całej tej magii "shut up and calculate" dookoła, jeśli zaakceptować symetrię to wszystko staje się naturalne: m.in. reguła Borna, łamanie Bella też są w modelu Isinga - bardzo podobnych zespołach Boltzmannowskich trajektorii ( https://arxiv.org/pdf/0910.2724 ).

Też to podkreślają w artykule, np. sugerując symetryczne TSVF ( https://en.wikipedia.org/wiki/Two-state_vector_formalism ) ... jednak nie tachionami droga: spoczywający byłby wszędobylskim błyskiem w całym wszechświecie - STW teoretycznie na to pozwala, ale fizyka jeszcze wymaga np. źródła energii dla niego.

Rozmyślam w tej tematyce od ~2009, najprostszym praktycznym zastosowaniem takiej symetrii wydaje się odwrócenie procesów użytych dla preparacji stanu - zwykle jest to impuls EM, zastosować na końcu odwrócony impuls i dostajemy bardziej symetryczne znacznie potężniejsze 2WQC ( https://www.qaif.org/2wqc ).

8XijSks.png

 

43 minutes ago, thikim said:

Tak dokładnie jest. I tak pewnie pozostanie bo raczej nie masz ani nie jesteś w stanie sobie wyobrazić przy atomowej organizacji materii - przyrządów które by były w stanie zajrzeć głębiej. WIęc czy to głębiej istnieje czy nie to jest kwestia drugorzędna wobec rzeczywistości która nie pozwala badać tego "głębiej".

Wierzymy że mamy tylko pola - nawet gdy nie potrafimy ich bezpośrednio zmierzyć: określone wszędzie w czasoprzestrzeni, czyli mające konfiguracje i ewolucję - powinniśmy szukać spójnych modeli takich konfiguracji (wbrew "kwantowym kreacjonistom"), tak żeby dopiero ich konsekwencje zgadzały się z eksperymentem.

Share this post


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

Dragan dowodzi swojego pomysłu - średnio co jakieś 3-4 miesiące od jakiś 4 lat - według dziennikarzy którzy za każdym razem z wielkim entuzjazmem to opisują.

Za granicą pytałem - pomysł nie budzi wielkiej reakcji. Ot - tachiony - o których myślano już od ponad 100 lat.
Z drugiej strony Dragan kładzie nacisk na coś innego niż tylko istnienie tachionów. On kładzie nacisk na konsekwencje w postaci zaburzenia przyczynowo-skutkowego jakie obserwujemy w fizyce kwantowej. 
I to jest nowość bo wtedy w ramach OTW i STW jest szansa na wyjaśnienie wszystkiego włącznie z fizyką kwantową.
Tylko że sam przyznaje że ugrzązł w matmie. Być może ktoś inny to lepiej pociągnie.

Ja osobiście bym powiedział że nie musi istnieć cząstka nadświetlna aby konsekwencje obserwacji z układu odniesienia przekraczającego prędkość światła - nas dopadły :)
Moim zdaniem tachiony nie istnieją, ale rzeczywistość zachowuje się jakby układy odniesienia z nimi związane istniały. Sama możliwość ich istnienia - działa.
A jakim modelem to opiszemy to już i tak pozostanie kwestia wygody ale "model" Dragana wygodny nie jest.

Tak dokładnie jest. I tak pewnie pozostanie bo raczej nie masz ani nie jesteś w stanie sobie wyobrazić przy atomowej organizacji materii - przyrządów które by były w stanie zajrzeć głębiej. WIęc czy to głębiej istnieje czy nie to jest kwestia drugorzędna wobec rzeczywistości która nie pozwala badać tego "głębiej".

Opisujesz więc zależność logiczną zwaną możnością, która występuje w filozofii katolickiej. 

Cyprian Kamil Norwid napisał w "Pierwszym liście, co mnie doszedł z Europy":

Cytat

 

! Boże... Jeden, Który JESTEŚ - Boże,

 

Ja także jestem...

 

choć jestem przez Ciebie.

 

 

 

*

 

A wy? O! moi, wy, nieprzyjaciele,

 

Którzy począwszy od pełności serca

 

Aż do ziarn piasku pod stopami mymi

 

Wszystko mi wzięliście, mówiąc: "Nie słyszy,

 

Nie wie - nie widzi - nie zna..." Wam ja z góry

 

Samego siebie ruin mówię tylko,

 

Że z głębi serca błogosławić chciałbym,

 

Chciałbym... to tyle mogę... resztę nie ja,

 

Bo ja tam kończę się, gdzie możność moja.

 

 

Bo ja tam kończę się, gdzie możność moja. 

 

Cząstki więc musiałyby w ten sposób uwzględniać modalności aktualności, możności oraz konieczności. To radykalne podejście, ale zapewne Whitehead (gdybym go czytał) mógłby coś na ten temat napisać. Sam pomysł, że logikę można zaaplikować do świata materialnego jest dla logików nonsensem. 

Edited by czernm20

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 15.07.2024 o 12:00, Jarek Duda napisał:

ps. Ok, widzę że jest teoriopolowe, ale wymaga 'Klein-Gordon equation with a “negative square mass"' ... czyli cząstki z urojoną masą spoczynkową, co jest ponad moje wyobrażenie (jeszcze ujemną byłbym w stanie sobie wyobrazić) ...

Nie może być ujemna masa, bo byśmy musieli dostać efekt antygrawitacyjny i odpychający - przynajmniej na samych masach ujemnych. Masa dodatnia może i nadal by ja przyciągała, chociaż powstałyby pewnie paradoksalne zjawiska. Więc taka masa odpada. 

Jeżeli ma być to masa przezroczysta dla zwykłej masy, to musi być zapewne urojona. Zakładając, że niesie konkretne informacje, wyobraziłbym ją sobie jako hulającą duszę w czasie i przestrzeni.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Z powodu sygnatury czasoprzestrzeni, Hamiltonian teoretycznie może zawierać ujemne wkłady do energii, co niekoniecznie prowadziłoby do konfiguracji/cząstek o ujemnych energiach ... jeśli nawet, to największym problemem byłaby statystyczna tendencja produkcji takich hipotetycznych cząstek o ujemnej energii, raczej cały wszechświat byłby nimi wypełniony, co pewnie  byśmy widzieli eksperymentalnie - a nie widzimy.

Natomiast urojone masy tachionów to jeszcze coś innego - trzeba wziąć rozwiązanie (konfigurację pól w czasoprzestrzeni) i dosłownie zamienić czas z przestrzenią. Czyli np. spoczywająca cząstka w przestrzeni, stałaby się spoczywającą w czasie - nic się nie dzieje, w jednym momencie wszędobylski błysk, po którym znowu nic się nie dzieje ... pytanie dlaczego i skąd energia dla niego?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
28 minut temu, Jarek Duda napisał:

Czyli np. spoczywająca cząstka w przestrzeni, stałaby się spoczywającą w czasie - nic się nie dzieje, w jednym momencie wszędobylski błysk, po którym znowu nic się nie dzieje ... pytanie dlaczego i skąd energia dla niego?

To akurat brzmi jakoś strasznie znajomo, bardzo przypomina Wielki Wybuch :) (przynajmniej na intuicję)

Ale chyba nic więcej nie mam do dodania, te rozważania wyglądają trochę tak, jak byśmy nie znali jeszcze jakiegoś brakującego "klocka" w układance, albo wszystko to bzdury (tj. fałszywa ścieżka "w maliny"), albo jeszcze czegoś istotnego nie odkryto.

Edited by darekp

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wielki Wybuch to wynik ewolucji chociażby od teraz wstecz w czasie ... natomiast tachion będący odpowiednikiem spoczywającej cząstki to byłby bardzo krótki błysk bez powodu np. wszędzie.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)

  

13 minut temu, Jarek Duda napisał:

Wielki Wybuch to wynik ewolucji chociażby od teraz wstecz w czasie ... natomiast tachion będący odpowiednikiem spoczywającej cząstki to byłby bardzo krótki błysk bez powodu np. wszędzie.

Hm, z jednej strony zgoda, z drugiej... taki tachion "będący wszędzie" można chyba traktować jako poruszający się z prędkością (niemal) nieskończenie dużą, czyli mający (niemal) zerową energię kinetyczną (bo energia tachionu maleje ze wzrostem prędkością), więc błysk byłby (niemal) niezauważalny. 

Tzn. jakieś to dla mnie jest takie, że (przynajmniej na intuicję) nie ma jakiegoś rozstrzygającego argumentu, żeby taką możliwość od razu wykluczać (aczkolwiek wygląda b. dziwnie, zgoda).

Edited by darekp

Share this post


Link to post
Share on other sites

No w sumie matematycznie wydają się dozwolone zamieniając czas z przestrzenią -  widząc 3 wymiary czasowe i 1 przestrzenny.

Cząstki 1-wymiarowe przestrzennie są typu sine-Gordona: z potencjałem np. sin(phi) - innym niż potencjał Higgsa MS, w 1 wymiarze przestrzennym raczej nie da się go osiągnąć jako efektywny (?).

Dalej najważniejsze pytanie: o mechanizm kreacji, raczej wymagałby dośc egzotycznych ... nasze pochodzą z łańcuchów przyczynowo-skutkowych zapoczątkowanych w Wielkim Wybuchu, tachion chyba potrzebowałyby urojonego odpowiednika (?)

Są w tych artykułach propozycje procesu kreacji tachionu?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
1 godzinę temu, Jarek Duda napisał:

No w sumie matematycznie wydają się dozwolone zamieniając czas z przestrzenią -  widząc 3 wymiary czasowe i 1 przestrzenny.

Cząstki 1-wymiarowe przestrzennie są typu sine-Gordona: z potencjałem np. sin(phi) - innym niż potencjał Higgsa MS, w 1 wymiarze przestrzennym raczej nie da się go osiągnąć jako efektywny (?).

Dalej najważniejsze pytanie: o mechanizm kreacji, raczej wymagałby dośc egzotycznych ... nasze pochodzą z łańcuchów przyczynowo-skutkowych zapoczątkowanych w Wielkim Wybuchu, tachion chyba potrzebowałyby urojonego odpowiednika (?)

Są w tych artykułach propozycje procesu kreacji tachionu?

Czas to jest wymiar przestrzenny, jest to liczba. Jest to przestrzeń taka jak długość, wysokość oraz szerokość. 

 W filozofii u Kartezjusza jest res cogitans i res extensia a więc, rzecz myśląca oraz przestrzeń. Te pierwszą nazwano w ten sposób i jest to czas. 

Edited by czernm20

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 15.07.2024 o 11:35, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Okazało się bowiem, że aby obliczyć prawdopodobieństwo procesu kwantowego, w którym udział biorą tachiony, trzeba znać zarówno jego przeszły stan początkowy, jak i końcowy.

A nie przyszły stan początkowy?
Nie chcę być złośliwy, ale konieczność znajomości przyszłości mocno ogranicza zastosowania takiej fizyki :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ogólną teorię względności rozwiązuje się zasadą minimalizacji działania, QM/QFT zespołami Feynmanowskimi - oba są symetryczne czasowo: na podstawie warunków brzegowych w przeszłości i przyszłości.
http://www.scholarpedia.org/article/Principle_of_least_action
https://en.wikipedia.org/wiki/Path_integral_formulation
https://en.wikipedia.org/wiki/S-matrix#Interaction_picture
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-state_vector_formalism

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Ogólną teorię względności rozwiązuje się zasadą minimalizacji działania, QM/QFT zespołami Feynmanowskimi - oba są symetryczne czasowo: na podstawie warunków brzegowych w przeszłości i przyszłości.

Jest tylko jeden problem - nie mamy dostępu do tych warunków brzegowych w przyszłości. Dlatego tachiony nie mogą istnieć w stabilnych przestrzeniach fizycznych, w których da się uprawiać fizykę (ze związanymi stanami materii), co należy rozumieć w taki sposób, że nie występują zjawiska które trzeba by opisywać za ich pomocą.
Natomiast faza inflacyjna owszem - mogła zawierać tachiony. Mam nawet takie naiwne pytanie czy mogły one "zsynchronizować" wyjście z inflacji.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
1 hour ago, peceed said:

Jest tylko jeden problem - nie mamy dostępu do tych warunków brzegowych w przyszłości.

To jest właśnie ta wręcz fundamentalna nieprzewidywalność mechaniki kwantowej - my nie mamy, fizyka ma - np. OTW znajduje 4D czasoprzestrzeń która nie kończy się w tym momencie, ale ma już kształt też w naszej przyszłości ... zespoły Feynmanowskie QM/QFT to też takich 4D rozwiązań - które fizyka już zna, a my się wzdłuż nich poruszamy - tzw. eternalizm/Einstein's block universe: https://en.wikipedia.org/wiki/Eternalism_(philosophy_of_time)

Wracając do tachionów, w sumie sine-Gordon na nie pozwala: phi_tt - phi_xx = sin(phi), możemy zamienić czas z przestrzenią, odwrócić potencjał i dostalibyśmy tachionowe kinki poruszające się w kierunku przestrzennym ... tylko to odwrócenie potencjału brzmi problematycznie: potrzebowałoby wahadełek spoczywających w górę wbrew grawitacji - pewnie dlatego nie obserwuje się takich rozwiązań: nasze pole jest blisko minimum potencjału, a tachiony chyba wymagają żeby było blisko maksimum.

Szukając "tachyon sine-Gordon" widzę że jest kilka artykułów.

Edited by Jarek Duda

Share this post


Link to post
Share on other sites
28 minut temu, Jarek Duda napisał:

To jest właśnie ta wręcz fundamentalna nieprzewidywalność mechaniki kwantowej

Gdyby każdy obserwator mógł mieć pełną wiedzę na temat wszechświata, to dopiero byłby paradoks logiczny. Nieprzewidywalność mechaniki kwantowej wynika wprost z tego, że obserwator z założenia nie może posiadać modelu zupełnego rzeczywistości. Dlatego każda obserwacja jest jednocześnie nabyciem informacji, która skokowo zmienia obraz rzeczywistości. I ta skokowość jest całkowicie umowna, aczkolwiek zgodna z kwantyzacją pomiarów poprzez cząsteczki. Może sobie kolega dowolnie dzielić świat na podsystemy, nazywać je obserwatorami obiektem i otoczeniem,  dowolnie definiować pomiary (o ile definicje są poparte oddziaływaniami pomiędzy systemami), i zawsze uzyska to samo: mechanika kwantowa działa.

38 minut temu, Jarek Duda napisał:

zespoły Feynmanowskie QM/QFT to też takich 4D rozwiązań - które fizyka już zna

Nie wiemy co fizyka wie a czego nie wie.  Takie "więzy w przyszłości" to jedynie informacja (czyli założenie) w naszym modelu, który i tak wylicza amplitudy/prawdopodobieństwa a nie realizuje zdarzeń! Jeśli przypadkiem te więzy zostaną osiągnięte, to mamy szczęście. Zdaje się kolega nie rozumieć, że mechanika kwantowa aby była konsystentna po prostu musi działać retrospektywnie, to znaczy oba te punkty mogą stanowić więzy w "pamiętanej przeszłości".

Ludy prymitywne powszechnie wierzyły w przeznaczenie. Kolega też może sobie wierzyć. W formalizmie i eksperymentach nie zmieni się absolutnie nic!
Doskonale wiemy, że każdą wiarę można dowolnie rozszerzać o byty nie mające wpływu na rzeczywistość, a tę definiują wyniki eksperymentów.
 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Argentynie niektórzy miłośnicy piwa wsypują do kufla fistaszki. Te najpierw toną, później zaś unoszą się na powierzchnię, a następnie znowu toną i znowu się wynurzają. Fizyka fistaszków tańczących w piwie to tytuł artykułu naukowego, w którym akademicy z Niemiec, Francji i Wielkiej Brytanii opisują i wyjaśniają ten fenomen z punktu widzenia fizyki. Dzięki przeprowadzonej przez nich serii eksperymentów  możemy poznać tajemnicę interakcji orzeszków z piwem i przy najbliższej okazji pochwalić się znajomym, że wiemy, na czym ona polega.
      Orzeszki są cięższe od piwa, więc w nim toną. Jednak na dnie stają się miejscami nukleacji (zarodkowania), gromadzenia się bąbelków dwutlenku węgla obecnych w piwie. A gdy bąbelków zgromadzi się wystarczająco dużo, orzeszek zyskuje pływalność i podąża do góry. Gdy dociera na powierzchnię, przyczepione do niego bąbelki ulatniają się, a proces ten ułatwia obracanie się orzeszka. Fistaszek traci pływalność i znowu tonie. Proces powtarza się dopóty, dopóki napój jest na tyle nasycony gazem, by dochodziło do zarodkowania.
      Badający to zjawisko naukowcy zauważyli, że przyczepiające się do orzeszka bąbelki nie są tymi samymi, które samoistnie unoszą się w górę w piwie. Powierzchnia orzeszka powoduje tworzenie się bąbelków, które rosną, gromadzą się i w końcu nadają mu pływalność.
      W rozważanym przypadku do nukleacji gazu, czyli pojawienia się bąbelków, może dojść w samym piwie, na szkle naczynia oraz na orzeszku. Zajmujący się tym poważnym problemem międzynarodowy zespół wyliczył, że z energetycznego punktu widzenia najbardziej korzystna jest nukleacja gazu na orzeszku, a najmniej korzystne jest tworzenie się bąbelków w samym piwie. Dlatego też tak łatwo bąbelki gromadzą się wokół fistaszka i go wypychają. Uczeni wyliczyli nawet, że idealny promień bąbelka przyczepionego do orzeszka wynosi mniej niż 1,3 milimetra.
      Można się oczywiście zżymać, że naukowcy tracą pieniądze podatników na niepoważne badania. Nic jednak bardziej mylnego. Tańczące w piwie fistaszki pozwalają lepiej zrozumieć działanie zarówno przyrody, jak i niektóre procesy przemysłowe. To, co dzieje się w orzeszkiem w piwie jest bardzo podobne do zjawisk zachodzących w czasie procesu flotacji, wykorzystywanego na przykład podczas oddzielania rud minerałów, recyklingu makulatury czy oczyszczania ścieków.
      Badacze zapowiadają, że nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa. Mają bowiem zamiar kontynuować swoje prace, używając przy tym różnych orzeszków i różnych piw.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizyka zajmuje się zróżnicowanym zakresem badań, od bardzo przyziemnych, po niezwykle abstrakcyjne. Koreańsko-niemiecki zespół badawczy, na którego czele stał Wenjing Lyu postanowił przeprowadzić jak najbardziej przyziemne badania, a wynikiem jego pracy jest artykuł pt. „Eksperymentalne i numeryczne badania piany na piwie”.
      Naukowcy zajęli się odpowiedzią na wiele złożonych pytań dotyczących dynamiki tworzenia się piany na piwie, co z kolei może prowadzić do udoskonalenia metod warzenia piwa czy nowej architektury dysz, przez które piwo jest nalewane do szkła. Tworzenie się pianki na piwie to skomplikowana gra pomiędzy składem samego piwa, naczynia z którego jest lane a naczyniem, do którego jest nalewane. Naukowcy, browarnicy i miłośnicy piwa poświęcili tym zagadnieniom wiele uwagi. Autorzy najnowszych badań skupili się zaś na opracowaniu metody, która pozwoli najtrafniej przewidzieć jak pianka się utworzy i jakie będą jej właściwości.
      Piana na piwie powstaje w wyniku oddziaływania gazu, głównie dwutlenku węgla, wznoszącego się ku górze. Tworzącymi ją składnikami chemicznymi są białka brzeczki, drożdże i drobinki chmielu. Pianka powstaje w wyniku olbrzymiej liczby interakcji chemicznych i fizycznych. Jest on cechą charakterystyczną piwa. Konsumenci definiują ją ze względu na jej stabilność, jakość, trzymanie się szkła, kolor, strukturę i trwałość. Opracowanie dokładnego modelu formowania się i zanikania pianki jest trudnym zadaniem, gdyż wymaga wykorzystania złożonych modeli numerycznych opisujących nieliniowe zjawiska zachodzące w pianie, czytamy w artykule opisującym badania.
      Naukowcy wspominają, że wykorzystali w swojej pracy równania Reynoldsa jako zmodyfikowane równania Naviera-Stokesa (RANS), w których uwzględnili różne fazy oraz przepływy masy i transport ciepła pomiędzy tymi masami. Liu i jego zespół wykazali na łamach pisma Physics of Fluids, że ich model trafnie opisuje wysokość pianki, jej stabilność, stosunek ciekłego piwa do pianki oraz objętość poszczególnych frakcji pianki.
      Badania prowadzono we współpracy ze startupem Einstein 1, który opracowuje nowy system nalewania piwa. Magnetyczna końcówka jest w nim wprowadzana na dno naczynia i dopiero wówczas rozpoczyna się nalewanie piwa, a w miarę, jak płynu przybywa, końcówka wycofuje się. Naukowcy zauważyli, że w systemie tym pianka powstaje tylko na początku nalewania piwa, a wyższa temperatura i ciśnienie zapewniają więcej piany. Po fazie wstępnej tworzy się już sam płyn. Tempo opadania piany zależy od wielkości bąbelków. Znika ona mniej więcej po upływie 25-krotnie dłuższego czasu, niż czas potrzebny do jej formowania się.
      W następnym etapie badań naukowcy będą chcieli przyjrzeć się wpływowi końcówki do nalewania na proces formowania się piany i jej stabilność.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Trzmiel nie powinien latać, ale o tym nie wie, i lata, Lot trzmiela przeczy prawom fizyki. Setki tysięcy trafień w wyszukiwarkach, rozpaleni komentatorzy i teorie spiskowe, posiłkujące się tym mitem pokazują, jak bardzo trwałe potrafią być niektóre fałszywe przekonania. Bo przecież niemal każdy z nas słyszał, że zgodnie z prawami fizyki trzmiel latać nie powinien i każdy z nas widział, że jednak lata. Naukowcy najwyraźniej coś przed nami ukrywają lub coś nie tak jest z fizyką. A może coś nie tak jest z przekonaniem o niemożności lotu trzmiela?
      Obecnie trudno dociec, skąd wziął się ten mit. Jednak z pewnością możemy stwierdzić, że swój udział w jego powstaniu miał francuski entomolog Antoine Magnan. We wstępie do swojej książki La Locomotion chez les animaux. I : le Vol des insectes z 1934 roku napisał: zachęcony tym, co robione jest w lotnictwie, zastosowałem prawa dotyczące oporu powietrza do owadów i, wspólnie z panem Sainte-Lague, doszliśmy do wniosku, że lot owadów jest niemożliwością. Wspomniany tutaj André Sainte-Laguë był matematykiem i wykonywał obliczenia dla Magnana. Warto tutaj zauważyć, że Magnan pisze o niemożności lotu wszystkich owadów. W jaki sposób w popularnym micie zrezygnowano z owadów i pozostawiono tylko trzmiele?
      Według niektórych źródeł opowieść o trzmielu, który przeczy prawom fizyki krążyła w latach 30. ubiegłego wieku wśród studentów niemieckich uczelni technicznych, w tym w kręgu uczniów Ludwiga Prandtla, fizyka niezwykle zasłużonego w badaniach nad fizyką cieczy i aerodynamiką. Wspomina się też o „winie” Jakoba Ackereta, szwajcarskiego inżyniera lotnictwa, jednego z najwybitniejszych XX-wiecznych ekspertów od awiacji. Jednym ze studentów Ackerta był zresztą słynny Wernher von Braun.
      Niezależnie od tego, w jaki sposób mit się rozwijał, przyznać trzeba, że Magnan miałby rację, gdyby trzmiel był samolotem. Jednak trzmiel samolotem nie jest, lata, a jego lot nie przeczy żadnym prawom fizyki. Na usprawiedliwienie wybitnych uczonych można dodać, że niemal 100 lat temu posługiwali się bardzo uproszczonymi modelami skrzydła owadów i jego pracy. Konwencjonalne prawa aerodynamiki, używane do samolotów o nieruchomych skrzydłach, rzeczywiście nie są wystarczające, by wyjaśnić lot owadów. Tym bardziej, że Sainte-Laguë przyjął uproszczony model owadziego skrzydła. Tymczasem ich skrzydła nie są ani płaskie, ani gładkie, ani nie mają kształtu profilu lotniczego. Nasza wiedza o locie owadów znacząco się zwiększyła w ciągu ostatnich 50 lat, a to głównie za sprawą rozwoju superszybkiej fotografii oraz technik obliczeniowych. Szczegóły lotu trzmieli poznaliśmy zaś w ostatnich dekadach, co jednak nie świadczy o tym, że już wcześniej nie wiedziano, że trzmiel lata zgodnie z prawami fizyki.
      Z opublikowanej w 2005 roku pracy Short-amplitude high-frequency wing strokes determine the aerodynamics of honeybee flight autorstwa naukowców z Kalifornijskiego Instytut Technologicznego (Caltech) oraz University of Nevada, dowiadujemy się, że większość owadów lata prawdopodobnie dzięki temu, iż na krawędzi natarcia ich skrzydeł tworzą się wiry. Pozostają one „uczepione” do skrzydeł, generując siłę nośną niezbędną do lotu. U tych gatunków, których lot udało się zbadać, amplituda uderzeń skrzydłami była duża, a większość siły nośnej było generowanej w połowie uderzenia.
      Natomiast w przypadku pszczół, a trzmiele są pszczołami, wygląda to nieco inaczej. Autorzy badań wykazali, że pszczoła miodna charakteryzuje się dość niewielką amplitudą, ale dużą częstotliwością uderzeń skrzydłami. W ciągu sekundy jest tych uderzeń aż 230. Dodatkowo, pszczoła nie uderza skrzydłami w górę i w dół. Jej skrzydła poruszają się tak, jakby ich końcówki rysowały symbol nieskończoności. Te szybkie obroty skrzydeł generują dodatkową siłę nośną, a to kompensuje pszczołom mniejszą amplitudę ruchu skrzydłami.
      Obrany przez pszczoły sposób latania nie wydaje się zbyt efektywny. Muszą one bowiem uderzać skrzydłami z dużą częstotliwością w porównaniu do rozmiarów ich ciała. Jeśli przyjrzymy się ptakom, zauważymy, że generalnie, rzecz biorąc, mniejsze ptaki uderzają skrzydłami częściej, niż większe. Tymczasem pszczoły, ze swoją częstotliwością 230 uderzeń na sekundę muszą namachać się więcej, niż znacznie mniejsza muszka owocówka, uderzająca skrzydłami „zaledwie” 200 razy na sekundę. Jednak amplituda ruchu skrzydeł owocówki jest znacznie większa, niż u pszczoły. Więc musi się ona mniej napracować, by latać.
      Pszczoły najwyraźniej „wiedzą” o korzyściach wynikających z dużej amplitudy ruchu skrzydeł. Kiedy bowiem naukowcy zastąpili standardowe powietrze (ok. 20% tlenu, ok. 80% azotu) rzadszą mieszaniną ok. 20% tlenu i ok. 80% helu, w której do latania potrzebna jest większa siła nośna, pszczoły utrzymały częstotliwość ruchu skrzydeł, ale znacznie zwiększyły amplitudę.
      Naukowcy z Caltechu i University of Nevada przyznają, że nie wiedzą, jakie jest ekologiczne, fizjologiczne i ekologiczne znaczenie pojawienia się u pszczół ruchu skrzydeł o małej amplitudzie. Przypuszczają, że może mieć to coś wspólnego ze specjalizacją w kierunku lotu z dużym obciążeniem – pamiętajmy, że pszczoły potrafią nosić bardzo dużo pyłku – lub też z fizjologicznymi ograniczeniami w budowie ich mięśni. W świecie naukowym pojawiają się też głosy mówiące o poświęceniu efektywności lotu na rzecz manewrowości i precyzji.
      Niezależnie jednak od tego, czego jeszcze nie wiemy, wiemy na pewno, że pszczoły – w tym trzmiele – latają zgodnie z prawami fizyki, a mit o ich rzekomym łamaniu pochodzi sprzed około 100 lat i czas najwyższy odłożyć go do lamusa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła, że tegoroczna Nagroda Nobla z fizyki została przyznana za wkład w zrozumienie złożonych systemów fizycznych. Połową nagrody podzielą się Syukuro Manabe i Klaus Hasselmann za fizyczne modelowanie klimatu Ziemi, obliczenie jego zmienności i wiarygodne przewidzenie procesu ocieplania się. Druga połowa trafi do Giorgio Parisiego za odkrycie współzależności nieuporządkowania i fluktuacji w systemach fizycznych, od skali atomowej po planetarną.
      Wszyscy trzej laureaci specjalizują się badaniu chaotycznych i pozornie przypadkowych wydarzeń. Manabe i Hasselmann położyli wielkie zasługi dla lepszego zrozumienia klimatu naszej planety i wpływu nań człowieka. Z kolei Parisi zrewolucjonizował naszą wiedzę o materiałach nieuporządkowanych i procesach losowych.
      Syukuro Manabe wykazał, w jaki sposób zwiększona koncentracja dwutlenku węgla w atmosferze prowadzi do zwiększenia temperatury na powierzchni Ziemi. Już w latach 60. ubiegłego wieku pracował nad rozwojem fizycznych modeli ziemskiego klimatu. Był pierwszym naukowcem, który badał związek pomiędzy bilansem radiacyjnym Ziemi a pionowym ruchem mas powietrza wywołanym konwekcją.
      Żeby poradzić sobie z tak skomplikowanym zadaniem obliczeniowym, stworzył uproszczony model, który opisywał pionową kolumnę powietrza o wysokości 40 kilometrów i za jego pomocą testował różny skład atmosfery. Po setkach godzin obliczeń i symulacji wykazał, że poziom tlenu i azotu mają pomijalny wpływ, a o temperaturze decyduje dwutlenek węgla. Uczony wykazał, że przy dwukrotnym wzroście stężenia CO2, temperatura na powierzchni rośnie o ponad 2 stopnie Celsjusza. Jego model potwierdził, że wzrost temperatury na powierzchni Ziemi rzeczywiście jest zależny od koncentracji CO2, gdyż przewidywał wzrost temperatury przy powierzchni i jednoczesne ochładzanie się wyższych partii atmosfery. Gdyby za wzrost temperatury odpowiadały zmiany w promieniowaniu słonecznym, to cała atmosfera powinna się ogrzewać w tym samym czasie.
      Swój uproszczony, dwuwymiarowy model, zapoczątkowany w latach 60., rozbudował, gdy wzrosły możliwości obliczeniowe komputerów i mógł do niego dodawać kolejne elementy. W roku 1975 Manabe przedstawił trójwymiarowy model klimatyczny. Był on kolejnym krokiem milowym ku lepszemu zrozumieniu klimatu. Prace Manabe stanowią fundament dla współczesnych modeli.
      Około 10 lat po przełomowych pracach Manabe Klaus Hasselmann stworzył model fizyczny, w którym połączył pogodę i klimat. Odpowiedział w ten sposób na niezwykle ważne pytanie, dlaczego modele klimatyczne mogą być wiarygodne, pomimo tego, że sama pogoda jest zmienna i chaotyczna. Hasselmann stworzył też metody pozwalające na zidentyfikowanie sygnałów, świadczących o wpływie na klimat zarówno procesów naturalnych, jak i działalności człowieka. To dzięki nim jesteśmy w stanie udowodnić, że zwiększone temperatury na powierzchni Ziemi są spowodowane antropogeniczną emisją dwutlenku węgla.
      W latach 50. Hasselmann był doktorantem fizyki w Hamburgu, gdzie zajmował się dynamiką płynów i rozwijał modele opisujące fale i prądy oceaniczne. Przeprowadził się do Kalifornii i nadal zajmował się oceanografią. Poznał tam m.in. słynnego Charlesa Keelinga, autora najdłuższej serii pomiarów stężenia CO2 w atmosferze. Jednak wówczas nie przypuszczał jeszcze, że w swoich badaniach będzie regularnie wykorzystywał krzywą Keelinga.
      Hasselmann wiedział, że stworzenie modelu klimatycznego z chaotycznych danych pogodowych będzie niezwykle trudne. A zadania nie ułatwia fakt, że zjawiska wpływające na klimat są niezwykle zmienne w czasie. Mogą być to zjawiska gwałtowne i szybko się zmieniające, jak siła wiatru i temperatura powietrza, ale również bardzo powolne, jak topnienie lodowców czy ogrzewanie się oceanów. Wystarczy wziąć pod uwagę fakt, że równomierne zwiększenie temperatury o 1 stopień Celsjusza może trwać w przypadku atmosfery kilka tygodni, ale w przypadku oceanów mogą minąć setki lat. Prawdziwym wyzwaniem było uwzględnienie tych szybkich chaotycznych zmian pogodowych w obliczeniach dotyczących klimatu i wykazaniu, w jaki sposób wpływają one na klimat. Hasselmann stworzył stochastyczny model klimatyczny, do którego zainspirowały go prace Einsteina nad ruchami Browna.
      A gdy już ukończył model zmienności klimatu i wpływu nań pogody, stworzył modele opisujące wpływ człowieka na cały system. Pozwalają one odróżnić np. wpływ zmian promieniowania słonecznego od wpływu gazów emitowanych przez wulkany, a te od wpływu gazów emitowanych przez człowieka.
      Około 1980 roku Giorgio Parisi, ostatni z tegorocznych laureatów, znalazł ukryte wzorce w nieuporządkowanych złożonych materiałach. To jedno z najważniejszych osiągnięć teorii złożonych systemów. Dzięki niemu jesteśmy w stanie lepiej rozumieć i badać wiele pozornie losowych zjawisk i nieuporządkowanych materiałów. Odkrycie to ma znaczenie nie tylko fizyce. Ma olbrzymie znaczenie dla matematyki, biologii, neurologii czy maszynowego uczenia się.
      Parisi rozpoczął swoje przełomowe prace od badań szkła spinowego. To materiał magnetyczny, który wykazuje lokalne uporządkowanie spinów, czyli momentów magnetycznych, ale nie posiadający wypadkowego momentu magnetycznego. Szkło spinowe to stop metalu, w którym mamy np. atomy żelaza są losowo rozmieszczone wśród atomów miedzi. Jednak mimo że w stopie znajduje się niewiele atomów żelaza, to radykalnie zmieniają one właściwości magnetyczne całego materiału. Zachowują się jak małe magnesy, na które wpływają sąsiadujące atomy. W standardowym magnesie wszystkie spiny mają ten sam kierunek.
      Jenak w szkle spinowym niektóre pary usiłują wskazywać w jednym kierunku, a inne w innym. Parisi chciał dowiedzieć się, jak wybierają one optymalną orientację. Problemem tym zajmowało się wielu wybitnych uczonych, w tym laureaci Nagrody Nobla. Jednym ze sposobów na znalezienie odpowiedzi było wykorzystanie tzw. replica trick, matematycznej metody, w której wiele kopii tego samego systemu było przetwarzanych jednocześnie. Jednak w fizyce się to nie sprawdzało.
      W 1979 roku Parisi dokonał przełomowego odkrycia na tym polu. Wykazał, że w kopiach istnieją ukryte struktury i opisał je matematycznie. Minęło wiele lat, zanim udowodniono, że rozwiązanie Parisiego jest prawidłowe. Od tamtej jednak pory jego metoda jest używana do badania systemów nieuporządkowanych.
      Syukuro Manabe urodził się w Japonii w 1931 roku. Jest pionierem w wykorzystaniu komputerów do symulowania klimatu. Pracę doktorską obronił na Uniwersytecie Tokijskim w 1958 roku, następnie wyjechał do USA, gdzie pracował w US Weather Bureau, NOAA (Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna) i Princeton University. Jest obecnie starszym meteorologiem na Princeton University. Jest również członkiem Akademii Nauk USA, zagranicznym członkiem Akademii Japońskiej, Academia Europaea i Royal Society of Canada, laureatem licznych nagród naukowych.
      Klaus Hasselmann, urodzony w Hamburgu w 1931 roku, to czołowy niemiecki oceanograf i specjalista od modelowania klimatu. Jest twórcą modelu zmienności klimatycznej nazwanego modelem Hasselmanna. Życie zawodowe związał głównie z Uniwersytetem w Hamburgu, pracował też na Uniwersytecie w Getyndzie i w Instytucie Dynamiki Cieczy im. Maxa Plancka. Był dyrektorem-założycielem Instytutu Meteorologii im. Maxa Plancka oraz dyrektorem naukowym w Niemieckim Centrum Obliczeń Klimatycznych. Obecnie zaś jest wiceprzewodniczącym Europejskiego forum Klimatycznego, które założył w 2001 roku wraz z prof. Carlo Jaegerem. Za swoją pracę naukową otrzymał m.in. nagrodę od Europejskiego Towarzystwa Geofizycznego i amerykańskich oraz brytyjskich towarzystw Meteorologicznych.
      Giorgio Parisi urodził się w 1948 roku. Jest fizykiem teoretycznym, a jego zainteresowania koncentrują się na mechanice statystycznej, kwantowej teorii pola i systemach złożonych. Pracował w Laboratori Nazionali di Frascati, na Columbia University, Institut des Hautes Études Scientifiques oraz École normale supérieure i Uniwersytecie Rzymskim Tor Vergata. Jest też prezydentem jednej z najstarszych i najbardziej prestiżowych europejskich instytucji naukowych Accademia dei Lincei oraz członkiem Francuskiej Akademii Nauk, amerykańskiej Akademii Nauk czy Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego. Parisi to laureat wielu nagród w tym Nagrody Enrico Fermiego czy Medalu Maxa Plancka.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Fermi National Accelerator Laboratory (Fermi Lab), jednej z najbardziej zasłużonych instytucji dla rozwoju fizyki cząstek, trwa właśnie budowa ostatniego z wielkich detektorów, który ma badać neutrino i szukać dowodów na istnienie fizyki poza Modelem Standardowym. Zespół detektorów powstaje w ramach Short-Baselina Neutrino Program.
      Projekt składa się ze źródła neutrin i trzech detektorów ustawionych w linii prostej. Short-Baseline Near Detector (SBND), którego budowa właśnie się rozpoczęła, znajdzie się 110 metrów za obszarem, w którym strumień protonów będzie uderzał w cel, generując strumień neutrin mionowych. W odległości 360 metrów za SBND znajduje się MicroBooNE. Urządzenie to rozpoczęło pracę już w 2015 roku. Za MicroBooNE, w odległości 130 metrów, stoi zaś ICARUS, który rozpocznie pracę jeszcze tej jesieni.
      Podróżujące przez przestrzeń neutrino podlega oscylacjom, zmienia się pomiędzy trzema różnymi rodzajami: neutrinem mionowym, taonowym i elektronowym. I właśnie te oscylacje mają badać SBND, MicroBooNE i ICARUS. Jeśli okazałoby się, że istnieje czwarty rodzaj neutrin lub też badane neutrina zachowywałyby się w inny sposób, niż obecnie się przewiduje, detektory powinny to wykryć i być może fizyka wyjdzie poza Model Standardowy.
      Czujniki detektora SBND będą zawieszone w zbiorniku z płynnym argonem. Gdy neutrino trafi do zbiornika i zderzy się z atomem argonu, powstaną liczne cząstki oraz światło. Zostaną one zarejestrowane przez czujniki, a analizy sygnałów pozwolą fizykom na precyzyjne odtworzenie trajektorii wszystkich cząstek powstałych w wyniku kolizji. Zobaczymy obraz, który pokaże nam olbrzymią liczbę szczegółów w bardzo małej kali. W porównaniu z wcześniejszymi eksperymentami otworzy nam się naprawdę nowe spektrum możliwości, mówi Anne Schukraft, koordynatorka techniczna projektu.
      Wewnątrz SBND znajdą się trzy wielkie elektrody. Dwie anody i katoda. Każda z nich będzie mierzyła 5x4 metry. Natężenie pola elektrycznego pomiędzy katodą a każdą z anod wyniesie 500 V/cm. Anody zostaną umieszczone na przeciwnych ścianach pomieszczenia w kształcie sześcianu. Będą one przechwytywały elektrony, a znajdujące się za nimi czujniki będą rejestrowały fotony. W środku detektora umieszczona zostanie folia spełniająca rolę katody. Zamontowano ją pod koniec lipca, a w najbliższych dniach ma zostać ukończony montaż pierwszej anody.
      Całość, gdy zostanie ukończona, będzie ważył ponad 100 ton i zostanie wypełniona argonem o temperaturze -190 stopni Celsjusza. Komora będzie znajdowała się w stalowym kriostacie o izolowanych ścianach, którego zadaniem będzie utrzymanie niskiej temperatury wewnątrz. Skomplikowany system rur będzie ciągle filtrował argon, by utrzymać go w czystości.
      SBND to przedsięwzięcie międzynarodowe. Poszczególne elementy systemy powstają w wielu krajach, przede wszystkim w USA, Wielkiej Brytanii, Brazylii i Szwajcarii. Schukraft przewiduje, że nowy detektor ruszy na początku 2023 roku.
      Gdy prace nad SBND się zakończą, detektor będzie pracował razem z MicroBooNE i ICARUSEM. Naukowcy chcą przede wszystkim poszukać dowodów na istnienie neutrina sterylnego, cząstki, która nie wchodzi w interakcje z oddziaływaniami słabymi. Już wcześniej, podczas eksperymentów prowadzonych w Liquid Scintillator Neutrino Detector w Los Alamos National Lab i MiniBooNE w Fermilab odkryto sygnały, które mogą wskazywać na istnienie takiej cząstki.
      Pomysł polega na tym, by umieścić detektor naprawdę blisko źródła neutrin, w nadziei, że uda się złapać ten typ neutrina. Następnie jest kolejny detektor, a dalej jeszcze jeden. Mamy nadzieję, że zobaczymy oscylacje sterylnego neutrina, wyjaśnia Rober Acciarri, współdyrektor prac nad budową detektorów.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...