Igazad van, de nem a köznapi értelemben vett egyenértékűség a kérdés. Hanem, hogy méréssel meg lehet-e különböztetni a fizikai jelenségeket a külünböző rendszerekben. Ez csak inerciarendszerekre teljesül.
De tudod, hogy ha egy test valamekkora mondjuk c sebességgel mozog az egyik inerciarendszerben, akkor egy ahhoz képest v sebességgel mozgó inerciarendszerben c+v a sebessége (vagy c-v). No, de akkor az elektrodinamikában a fény sebességének eltérőnek kellene lennie az egyes inercairendszerekben, és ez befolyásolná az elektrodinamikát(mivel a permeabilitást és a permittivitást meghatározza, stb.). Vagyis a XX. század elején érthetetlen volt, hogy az elektrodinamika figyelembevételével hogyan lehetnének egyenértékűek az inerciarendszerek. Ekkor vezette be Poincare és Einstein a specrelt, amiben a sebességek úgy transzformálódnak az egyik inerciarendszerből a másikba áttérve, hogy a fénysebesség ne változzon. Így az inerciarendszerek az elektrodinamika törvény szerint sem különböztethetők meg egymástól.
Igazából csak az inerceiarendszerek egyenértékűek. Az egyenértékűségen azt értik, hogy a fizikai jelenségek pont ugyanúgy zaljanak le az egyik rendszerben, mint a másikban. A gyorsuló rendszerek azért nem egyenértékűek, mert a tehetetlenségi erő eltérnek a különböző gyorsulású rendszerekben. A tehetetlenségi erők befolyásolják a fizikai jeleségeket. A Földön a ciklonokat egy tehetetlenségi erő, a Coriolis-erő váltja ki. A nehézségi erő a centripetális erő miatt tér el a gravitációs erőtől. Az inerciarendszerekben nincsenek tehetetlenségi erő, így a fizikai jelenségek ugyanúgy zajlanak le ezekben. Így a rendszereket tényleg nem lehet őket fizikai mérésekkel megkülönböztetni.
"A kérdésem ugye az volt, hogy rájuk miért nem hat a gravitációs erő, ami a ruhákat a falhoz préseli? Vagy ha hatnak, miféle dolog kompenzálja ki őket?
Centripetális erő nyilván nem, mert az forgáskor van, mi pedig az elején leszögeztük az Ált. Rel elvén, hogy a dob nyugvó rendszert jelöl ki."
Ami a testet a dobhoz képest nyugalmi rendszerben a centrifugális erő préseli oda. Ezt helyettesíted egy speciális gravitációs erővel. De a centrifugális erő egy tehetetlenségi erő, ami gyorsuló rendszerben jelentkezik, vagyis egy nyugvó(gyorsuló rendszerhez képest) testre hat. De a centripetális erő az, ami keringő testre ható erő (nem tehetetlenségi erő). Úgye a testünk a dobon kívűli környezetet látja keringi a dob tengelye körül. Szóval azt látja, hogy mivel kering a környezet, ezért hat rá centripetális erő, ami a dob tengelye felé húzza a környezetet. De a dob centrifugális ereje viszont ki akarja taszítani a tengelytől minél messzebb. Úgy gondolom, hogy a dobon levő test úgy magyarázhatja a dolgokat, hogy a környezetre a keringése miatti centripetális erő és a dob által hatott centrifugális erő( vagyis speciális gravitáció) kikompenzálja egymást.
Tudnál példát mondani arra, hogy egy forgó rendszerben egy giroszkóppal nem tudom kimutatni a forgás tényét? (A laboratórium zárt, nincs semmi külső támpont.)
A Klasszikus Fizikában az Inerciarendszerek megkülönböztethetetlensége nem az Abszolút Tér hiányából van levezetve. Nem is lehetne, a Klasszikus Fizikában ugyanis ki van mondva Abszolút Tér, amelyet még Newton-nak köszönhetünk. Még bizonyította is egy kísérlettel, mondani sem kell a forgómozgást alapul véve. :D
De azt a kísérletet Einstein óta letudhatjuk. Newton tévedett.
Nem tudod eldöteni, mivel nincs abszolút forgás. Ne haragudj, de jól tudom miről beszélsz, és mire hivatkozol, de az Klasszikus Fizika, én pedig az Általános Relativitás elméletéről beszélek. Az Ált. Rel. kizárja az abszolút mozgást, legyen az egyenletes vagy gyorsuló (irányváltó).
Azok az erők, amelyek egy (számodra helytelenül) abszolút forgónak nevezett rendszerben ébrednek, és amelyeket te az abszolút forgás következményének nevezel a Klasszikus Fizikában, azok az Általános Relativitás elméletében nem a rendszer forgómozgásából következnek. (Meg ne kérdezd miből, mert ehhez már nem szagolok, ahoz én kevés vagyok. De amit eddig a pontig tudok, azt egészen nyugodt szívvel mondom neked.)
Einstein híres liftes példája ezt az elvet vezeti be. Habár kétségtelenül a legegyszerűbb gyorsuló mozgás fajtával, az egyenes vonalú egyenletesen gyorsulóval. Kijelenti, hogy az abszolőt gyorsuló mozgás klasszikus bizonyítékai nem izonyítékok többé, mert azokat lokálisan nem tudod megkülönböztetni egy ismert gravitációs mezőtől.
Ugyanez a gondolatmenet még konkrétan Einstein írásaiban is továbmegy, éppen az általam mlített forgómozgásra. Ott is kijelenti, hogy a forgómozgást sem nevezhetjük többé abszolútnak.
And so on....
Einstein felszámolta az abszolút Tér és mindenfajta Abszolút Mozgás elvi feltételezését. Elméletének ez a legfontosabb konklúziója.
De tudom, a Klaszikus Fizikára kiépült gondolkodásod ez ellen hevesen tiltakozik. De hihetsz nekem. Nyugodtan olvas utána! :)
A forgás mindig abszolút. Egyszerűen ha van egy forgó zárt lifted, akkor belülről el tudod dönteni, hogy a lift forog, vagy sem. Ezt vesd össze azzal, hogy azt nem tudod eldönteni a liften belül, hogy a lift áll vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez - ez a kísérlet mutatja legjobban, hogy nincs abszolút mozgás.
Nana! Abból induljunk ki, hogy a rendszerünk nyugvó! Például a centrifuga forgódobját tekintjük nyugvó rendszernek (ezt megtehetjük az általáns rel. elve szerint, ami az ált. rel. axiómája) és minden más forog ahhoz képest, kivéve azt, ami a forgódob szélén nyugszik.
A dob szélén lévő ruhákra erő hat, sugárirnyban kifelé. Ezt az erőt nem magyarázhatjuk a rendszer forgásával, mivel a rendszert nyugvónak tekintettük. Helyette speciális gravitációt teret írunk fel, ami kifelé erősödik, befelé pedig a középpontban eltűnik (a középpontban lévő pontszerű testre nem hat ez az erő).
Minden más azonban, például a centrifugába fentről spárgán lógatott golyó körívet tesz meg a rendszerben. Keringenek, éppen úgy, mint a Hold a Föld körül. Tulajdonképpen a dob szélére ragadt ruhákon kívül az egész Univerzum forog.
A kérdésem ugye az volt, hogy rájuk miért nem hat a gravitációs erő, ami a ruhákat a falhoz préseli? Vagy ha hatnak, miféle dolog kompenzálja ki őket?
Centripetális erő nyilván nem, mert az forgáskor van, mi pedig az elején leszögeztük az Ált. Rel elvén, hogy a dob nyugvó rendszert jelöl ki.
"Ez egyébként így van Newton rendszerében is. Nem kötelező inerciarendszert választani a leíráshoz, csak sok esetben nagyon praktikus. De ettől még Newton rendszerében is fel lehet írni dolgokat forgó, gyorsuló, rezgő stb. rendszerben. Persze adott esetben piszkos bonyolult lesz."
- Na ja. De a Newton féle elondolás semmit sem tud kezdeni a számunka forgónak mondott rendszerekben ébredő erőkkel. Azoknak az erőknek látszólag semmilyen eredetük nincsen. Kivéve egyet, azt, hogy maga a rendszer forog. Ez a megközelítés azonban végső soron helytelen, mert nincs abszolút mozgás, tehát nincs abszolút forgás sem.
Azok az erők, amelyekkel a forgás abszolút tényét indokoljuk, meg kell, hogy legyenek magyarázhatók a mozgás és a fizika más, fundamentális törvényeivel annélkül, hogy a rendszert magát tekintsük fogónak. Mert minden jogunk megvan arra, hogy akármilyen is a rendszerünk, azt tekintsük nyugvónak. Legalábbis akkor, ha az általános relativitás elvét valjuk, ahogyan Einstein tette, és nem az abszolút tér létét, amelyet leginkább Newton jegyez a klasszikus fizikából.
Sajnos ez egy olyan talaj, amivel tapasztalataim szerint sok fizikus sem bír el. Még csak nem is igazán értik, miről beszélek. Pedig én nem vagyok fizikus, csupán művelődtem..... a fentieket azonban tisztán érteni vélem.
Akkor viszont a felelet, amire hivatkozol, nem jó. Hiszen nyilván nem azt kérdezted, hogy "magyarázd meg, kérlek, hogy gravitációs térben nyugvó töltés miért nem sugároz néhány kitüntetett, közeli megfigyelő számára", hanem hogy "miért nem sugároz egyáltalán, semmilyen megfigyelő számára", bár az ekvivalenciaelv a sugárzást követelné meg.
"Az Általános Relativitás elmélet kimondja minden vonatkoztatási rendszer egyenértékűségét. Szóval akár egy számunkra forgó rendszert is tekinthetünk nyugvónak."
Ez így nem igaz.
Valóban ugyanazok a fizika törvényei, valóban választhatod akármelyik rendszert vonatkoztatási rendszernek, valóban használhatod ugyanazt a matematikai formalizmust.
De egyáltalán nem lesznek egyformák a paraméterek, egészen mások lesznek a konkrét számok a mátrixokban.
"mindegyik rendszerből ugyanolyan módon ("ugyanolyan egyszerűen") lehet leírni a világot"
Ezt szerintem félreértetted.
Ugyanazok a fizika törvényei, és ad egy formalizmust amivel le lehet írni a dolgokat.
Ez a leírás azonban egyáltalán nem egyszerű, sőt. Még kevésbé egyszerűen megoldható. Egészen speciális, egyszerű esetekre is csak ritkán oldhatóak meg az egyenletek, és kivételes eredménynek számít egy-egy ilyen megoldás megtalálása.
Vannak viszont olyan speciális esetek, ahol megfelelő vonatkoztatási rendszert választva a leírás rendkívüli módon leegyszerűsödik, míg más rendszerekben továbbra is áttekinthetetlenül bonyolult marad.
Ez egyébként így van Newton rendszerében is. Nem kötelező inerciarendszert választani a leíráshoz, csak sok esetben nagyon praktikus. De ettől még Newton rendszerében is fel lehet írni dolgokat forgó, gyorsuló, rezgő stb. rendszerben. Persze adott esetben piszkos bonyolult lesz.
Nem az a baj Newton rendszerével hogy ez nem tehető meg, hanem az, hogy nem jó eredményt ad (pl. ha nagyon nagyok a sebességek, tömegek stb).
Az én értelmezésemben a forgó rendszer origója körül keringő személyekre (egy másik, inerciarendszerben nyugvó alakok) miért nem hat ugyanaz a gravitációs erő, amely a forgó rendszerben nyugvó személyekre hat? Vagy ha hat, akkor miért nem távolodnak az origótól?"
Úgy gondolom a forgó rendszerhez képest forgó testre ható centripetális (nem centrifugális, ez fontos) erő kikompenzálja azt a furcsa gravitációt, amit a forgó rendszerhez képest nyugalomban levő megfigyelő érez.
Az Általános Relativitás elve határozottan a minden vonatkoztatási rendszer egyenértékűségét mondja ki. Azaz mindegyik rendszerből ugyanolyan módon ("ugyanolyan egyszerűen") lehet leírni a világot. A helyzet azonban az, hogy a leírás ezen esetben az Általános törvényekkel tehető meg helyesen, nem a Newtonival, amely ugyebár ilyen elvárások között helytelen. Éppen azért helytelen, mert nem bír el a relatíve forgó és más bonyolultabb vonatkoztatási rendszerek egyenértékűségével.
Elnézést a gyökérségemért, de a wiki-ről idézek:
"All systems of reference are equivalent with respect to the formulation of the fundamental laws of physics.
— C. Møller The Theory of Relativity, p. 220
That is, physical laws are the same in all reference frames—inertial or non-inertial."
A Speciális Relativitás elve ugyebár az inerciarendszerek egyenértékűségét mondja ki. Ott ahol, a fénysebesség a már ismert konstans 300 000 km/s.
Az Általános Relativitás elve pedig a minden rendszer egyenértékűségét mondja ki. Mindegyikét, akár azokét is, ahol a fény sebessége nem a fenti érték, és nem feltétlenül halad egyenes vonalban. Ne feledjük, hogy a forgó rendszerből nézve a kellően távoli csillagok a fénysebességnél gyorsabban mozognak körpályán. Ez persze nem cáfolja a Spec. Rel. elvét, csupán határértékként kezeli. Ezért is Speciális a neve, mert speciális esetekben igaz csak.
A kérdésemet tartom. De majd holnap folytatjuk. :)
> Az Általános Relativitás elmélet kimondja minden vonatkoztatási rendszer egyenértékűségét.
Azért itt egy kis túlzást érzek... minden vonatkozási rendszerből le lehet írni a világot, csak inerciarendszerből nézve sokkal egyszerűbben... (Ugyebár az inerciarendszer az, ahol nem hatnak forrásmentes erők.)
Lenne egy kérdésem. Nem vagyok fizikus, szóval előre is sajnálom, ha a számba kell rágni valamit.
Az Általános Relativitás elmélet kimondja minden vonatkoztatási rendszer egyenértékűségét. Szóval akár egy számunkra forgó rendszert is tekinthetünk nyugvónak. Az elmélet kimondja, hogy ez esetben a rendszer valamely pontján álló személy az őt érő húzóerőt egy különleges gravitációs erő hatásaként fogja elkönyvelni, amely éppen a rendszer origójától sugárirányban igyekszik őt elrántani.
Ez eddig érthető is. De mi van azokkal a személyekkel, akik tökéletes kört leírva keringenek a számunkra forgó rendszer origója körül? Ők a mi szemünkben azok, akik nyugszanak, de a forgó rendszerből nézve szabályos kört leírva keringenek.
A kérdés:
Az én értelmezésemben a forgó rendszer origója körül keringő személyekre (egy másik, inerciarendszerben nyugvó alakok) miért nem hat ugyanaz a gravitációs erő, amely a forgó rendszerben nyugvó személyekre hat? Vagy ha hat, akkor miért nem távolodnak az origótól?
"Mármint a felelet szerint, ha itt van mellettünk a laborban egy nyugvó töltés, akkor az azért nem sugároz a számunkra megfigyelhetően, mert ha helyettesítjük az ekvivalencia-elv szerint egy gorsuló KR-el a gravitációt, akkor mi ugyanolyan gyorsulással mozgunk, tehát a töltéshez képest 0 a relatív gyorsulásunk? Jól értem?"
Igen.
"De hát akkor figyeljük meg távolabbról. Legyen egy nagy nyugvó töltés a Föld felszínén, annak gravitációs terében. És legyen a megfigyelő (mérőberendezés) a Földtől annyira távol, hogy ott már a Föld gravitációja elhanyagolható, az űrben. (A Föld forgásától és keringésétől most tekintsünk el, hogy ne bonyolítsuk.) Akkor, ha helyettesítjük a gravitációs teret gyorsuló KR-el, a töltés helyén g-vel gyorsuló kell, a megfigyelőnél meg praktikusan 0 gyorsulásúval. Tehát van relatív gyorsulás, annak a mérőberendezésnek sugárzást kellene mérni."
Szerintem igen, mert a mérőberendezés a Földről tekintve egy szabadon eső test.
Azóta az egyik áltrelből diplomázott hallgatótársamtól feleletet kaptam a kérdésre. Így már nem akartam többé bemenni DGY-hez. Az volt a kérdésem, ha a gyorsuló rendszer egyenértékű egy gravitációs térben levő nyugalmi rendszerrel, akkor miért nem sugároznak ki a gravitációs térben levő töltések elektromágneses hullámokat? A válasz az, hogy mivel minket is ér ez a gravitáció, ezért hozzánk képest nem gyorsul a töltés, így nem láthatunk semmiféle elektromágneses hullámokat. (a töltés elektromos erőtere hozzánk képest sztatikus).
Mármint a felelet szerint, ha itt van mellettünk a laborban egy nyugvó töltés, akkor az azért nem sugároz a számunkra megfigyelhetően, mert ha helyettesítjük az ekvivalencia-elv szerint egy gorsuló KR-el a gravitációt, akkor mi ugyanolyan gyorsulással mozgunk, tehát a töltéshez képest 0 a relatív gyorsulásunk? Jól értem?
De hát akkor figyeljük meg távolabbról. Legyen egy nagy nyugvó töltés a Föld felszínén, annak gravitációs terében. És legyen a megfigyelő (mérőberendezés) a Földtől annyira távol, hogy ott már a Föld gravitációja elhanyagolható, az űrben. (A Föld forgásától és keringésétől most tekintsünk el, hogy ne bonyolítsuk.) Akkor, ha helyettesítjük a gravitációs teret gyorsuló KR-el, a töltés helyén g-vel gyorsuló kell, a megfigyelőnél meg praktikusan 0 gyorsulásúval. Tehát van relatív gyorsulás, annak a mérőberendezésnek sugárzást kellene mérni.
Azóta az egyik áltrelből diplomázott hallgatótársamtól feleletet kaptam a kérdésre. Így már nem akartam többé bemenni DGY-hez. Az volt a kérdésem, ha a gyorsuló rendszer egyenértékű egy gravitációs térben levő nyugalmi rendszerrel, akkor miért nem sugároznak ki a gravitációs térben levő töltések elektromágneses hullámokat? A válasz az, hogy mivel minket is ér ez a gravitáció, ezért hozzánk képest nem gyorsul a töltés, így nem láthatunk semmiféle elektromágneses hullámokat. (a töltés elektromos erőtere hozzánk képest sztatikus). Viszont egy szabadon eső test, amire tényleg nem hat gravitáció, már a gravitáció alatt evő nyugvó töltött testet sugározni látja, de ez rendben is van, mert a töltött test hozzá képest gyorsul, így sugároz is. (a töltött test terét változónak érzékeli, ami az elektromágneses hullámot jelent)
Egy másik problémám, hogy az elektromágneses hullámokat gyorsuló töltések sugározzák ki. Akkor a gyorsuló töltés rendszerébe beüllve látunk-e elektromágneses sugárzást, abból a rendszerből nézve is sugároz-e a töltés EM hullámokat. Mivel az elektromágneses hullámok energiát szállítanak, így a töltés suágzása objektív dolog és nem lenne szabad függnie attól, hogy milyen rendszerből nézzük. Ebben kaptam segítséget, de a végleges választ nem kaptam meg. De kigondoltam egy lehetőséget.
