Отиди на
Форум "Наука"

Б.Богданов

Глобален Модератор
  • Брой отговори

    3080
  • Регистрация

  • Последен вход

  • Days Won

    19

Отговори публикувано от Б.Богданов

  1. What is time? Does gravity actually slow down time?

     

    To address your first question about the nature of time, it's important to let go of any intuitive ideas you might have about time flowing equally in and all around us. Time only exists within matter in the form of rate of change, and it depends very much on its relative motion.

    At quantum level, within the matter of, for instance, our bodies, there are fundamental forces interacting, that result in all the possible change at an atomic, molecular and cellular level, and so on. These fundamental forces at quantum level are interacting inside all of matter at the constant speed of light, which is therefore the limit to our observed rate of change.

    When we look at an object that's not in relative motion, we only see the effect of the fundamental forces at light speed inside it, in the form of rate of change, or: time.

    So don't think of a static object being completely still: inside it, it's interactions are continually communicating at light speed, even for holding status quo. It turns out that the relative rate of change within matter works perfectly synchronous to Einstein's light clock;

    main-qimg-ea0f7b027d5087866fa60c7e047dd4

    This is a clock that has a certain distance between two mirrors, and it simply counts the received light pulses on top. When we see a clock that's not moving in respect to us (left image), we see a faster moving clock, than when it moves in respect to us (right image), because for us, these light pulses need to travel a longer distance at its always observed constant speed.

    But for the person that's moving along, together with this clock, it's not observed going slower at all, since the rate of change within that person's brains, and all other matter at this velocity, is going exactly in sync with the light clock next to him. For him, the other clock will actually be observed going slower (I'll get back to that later).

    So, the sum of the observed speed of motion, together with the internal speed of the fundamental forces, which cause the observed of rate of change, always adds up to the constant speed of light for all inert observers in flat spacetime.

    This is why time is an imaginary quantity in physics, when calculating (contracted) proper distance: The Pythagorean spacetime interval constant needs to get a minus sign for the time part, or distance is an imaginary quantity, when calculating (dilated) proper time. This is because dilated time, or contracted distance can both also be expressed in both time and distance, with light speed as an exchange factor, so we can subtract them Pythagorean. It is Pythagorean, because in the first picture, the observed time dilation is not proportional to the length of the actual travel path of the hypothenuse, but to the ratio of the opposite:hypotenuse. The sum of the total travel path will always be c. It is often described as "moving through time at the speed of light", when not being in relative motion.


    Another important thing to understand, before being able to explain gravitational time dilation, is the relativity of simultaneity, and how this is able to cause two observers measuring each other's Einstein light clocks, or time, going slower.

    Understand how we are able to define what has happened simultaneous within our surroundings, by making use of the constant speed of light, by sending out light pulses to our surroundings: everything that is reflected back at the same time must've been happening at the same time, at the same distance. See the below example, where depth and width represent 2 dimensions of space, and height represents time. If a certain distance up represents a second, then the same distance wide and deep represents a light-second, so light is always shown moving at 45° angles;

    main-qimg-aefe43ad8df0adea72f0ce992178d5

    A' and A were happening simultaneous, because the first sent pulse was received simultaneous, after being reflected by these two events. Event 0 happened simultaneous to A' and A, because it was exactly in between the moment of sending and receiving of the initial light pulse.

    But when in linear motion, a static observer will 'see' light gaining you slower from behind: you have moved a bit during the time that light, at its constant speed, was traveling towards you. This is, for similar reasons, observed reaching you faster for light coming in from the front.

    main-qimg-a565f3e1be0440bd48b9cd81f1385c

    These differences are not observed by the traveler himself, because the rate of change within all matter is observed being asymmetric across its length of motion: an Einsteins light clock on its side will be observed by the static observer with light moving slower from back to the front, and faster from front to the back, in relation to the ship. The traveler, on the other hand, will always observe it at a constant, symmetric rate.

    This asymmetry is observed by the static observer to cause the following artifact, when the traveler defines his spatial simultaneity;

    main-qimg-bc7bcbdd78b23e38b974a306108819

    The moment we, as static observers, define event 0 (in the middle) to be happening simultaneous to us, with a 'horizontal' view on simultaneity, the traveler moving away will define a moment in our past to be happening simultaneous. And the further he travels, the further he 'looks' into our past. This looking further and further into the past, while time keeps on passing, will make the traveler observe us as being time dilated as well.

    Note that there's not really a different mechanism behind this symmetrically observed time dilation between the two observers, where one seems to have 'actual' time dilation, while the other subjectively looks towards the other's past. They're only different views on the exact same phenomenon. Understand there's no such thing as absolute motion: the traveler can also be seen as static, with the other moving away from him.

    Here are two insightful examples of how different opinions on simultaneity will always observe the other being time dilated;

    main-qimg-779a4ba432c8267813c6fe83f22d45
    main-qimg-134c9bb9161fa47b22ddcbef07db51

    At event 0, the meeting point, they actually agree with each other's time.


    Now, to finally explain gravitational time dilation, you have to know that acceleration behaves, on small scales, in the exact same manner as gravity. It is impossible for someone in an accelerating spaceship to perform an experiment to conclude if he's experiencing gravity or acceleration (besides looking outside his ship).

    This was Einstein's happiest thought, and is known as the equivalence principle.

    Note that when we look at an object in linear motion, with our 'horizontal' opinion of simultaneity, we actually see (minus light delay) a later diagonal simultaneity moment at the rear side of the ship, and an earlier simultaneity moment at the front;

    main-qimg-7fb412ad4870ad8c0576c44b8ce087

    This Minkowski space-time diagram works the same as before: time is upward, space is sideways, light travels at a 45° angle. The 'static' observer only moves through time: straight up from the origin, at ct, while the traveler follows the ct' worldline. Some of the ship's angled simultaneity planes are marked in red. The fat blue arrow shows the length contracted ship, as observed by the traveler: part of its length remains hidden in the time dimension, with always a later moment presented to the observer of its back (when it was already a bit further ahead), and an earlier moment of its front (when it wasn't that far ahead yet).

    Time ticks slower, with the 45° bouncing blue light pulses inside Einstein's (huge) light clock, throughout the entire ship, compared to the faster time ticks of the static observer on ct, although the traveler observes the same time dilation for the 'static' observer, since he's 'looking' back into the static observer's time, with its diagonal simultaneity lines.


    When we'd do the same observations for a uniformly accelerating traveler to 'simulate' gravity, its back will continually present a later and later moment of simultaneity of the traveler to the 'static' observer, because of its gaining speed. This results in always observing a faster accelerating rear side, compared to its front, even though the traveler himself will continually measure the back remaining at the same distance (so equal acceleration), with its converging simultaneity lines. This faster rear side will be just enough to give the length contraction effect for the horizontal simultaneity of the static observer;

    main-qimg-77b75425e113dd5c55f0980738535c

    But proper time, on the other hand, flows proportional to the two Einstein's light clocks in the back and the front (represented by the 45° angle bouncing lights). So you can see that when the front clock reads 4 seconds, its opinion on simultaneity is with the moment when the back clock read 2 seconds. Furthermore the back follows this exact same simultaneity line towards the future, at this particular moment, so the back actually agrees with the front that it is time dilated (although it won't experience this there, obviously: time inside all matter always flows exactly in sync with the light clock next to him: one second per second, pun intended).

    Nearby energy (mostly nuclear: 99% of the energy within mass is the binding energy between the constituent quarks inside the protons and the neutrons) will make light speed behave exactly similar to the accelerating traveler described in the diagram above, with the only difference that these effects are all happening, while remaining at the same relative location. This is known as curved spacetime.

    Hope this clarifies a bit.

     
    • Upvote 4
  2. Преди 10 часа, джумбиш said:

    Там посочих няколко факта, и беше редно двамата модератори да се обосноват преди да я заключат,

    Съгласно правилата на форума не е необходимо да давам обяснения за действията си.

    * * * 

    Анти релативистите нямат място в един научен форум. 

    • Upvote 2
  3. Преди 16 часа, Гагов said:

    казваш безпрецедентно и необосновано да се запозная със ОТО, ми чел съм я

    Ми разбери я, Гагов. Хубаво е да се чете, но без разбиране резултатите са нулеви.

    * * * 

    Представи се еднакъв обем и различна маса, кое ще има "по-силна" гравитация ? 
     

    • Upvote 1
  4. Преди 8 минути, Гагов said:

    какво му е ужасното, обоснови се не само да караш на емоции:)

    Това е научен форум и постовете трябва да бъдат съобразени с господстващите теории, останалото е псевдонаука. С конкретният случай, това е ОТО.

    Ако се запознаеш с тази голяма частна теория ще разбереш защо предизвиква подобна емоция написаното за връзката м/у обем и гравитация.

  5. 1 hour ago, Гагов said:

    Явно гравитацията е следствие от неравномерности в плътността, и се пита кой отпървоначално е създал тази неравномерност. Аз съм на мнението че това не е гравитацията, няма как при напълна хомогенност на маса да възникне гравитация, нещата са по сложни, навярно в първите мигове от ГВ в тъкънта на вакуума са били обособени нехомогенности, т.е в неговата скаларна енергия щото тогава не е имало маса( има една хипотеза на Пенроуз, че ГВ е следствие от експанзия на гигантска черна дупка внезапно превръщайки цялата си маса в

    1 hour ago, Гагов said:

    пъчение на хокинг

    , като отпреди е била запазена информация на вещество от колапсирала вселена съществувала отпреди ГВ). Та онази анизотропия на реликтовият фон показва че вселената се е зародила с вече първоначални зачатъци клъстери конгломерати от енергия в последствие на което придобивайки маса на покой са се е образувала и нехомогенност в първична на маса. После възникват около тези масови центрове и галактики , звезди, планети.

    Всяко едно изречение от този пост няма нищо общо с господстващите към момента теории.

    Ще взема за пример "пъчение на хокинг". Вероятно става дума за лъчение, но познато под името изпарение на черни дупки. Тази хипотеза се отнася за виртуални частици, а Пенроуз я свързва с идеите си за запазване на информацията.

    Постът е тюрлюгювеч от части на хипотези, но доста несвързан....
    Съжалявам 

    • Upvote 1
  6. На мен ми допада идеята на Файман, че вероятно има само един електрон в цялата вселена .:beer:

    В предходните постове говориш за обеми на електроните, а в последният - такъв не съществува?? 

    сфера би бил електрон само в първа орбитала - например на водородния атом.

    и т.н и т.н 

  7. Преди 18 часа, Малоум 2 said:

    Електронът има обем, както и всяка друга елементарна частица. При всеки такт за образуване - затваряне на външния си слой - се ползва външна за електрона подредба на вакуума (неподвижен, но структуриран етер), електронът се образува, затваряйки собственото и външното подреждане към собствен център - ползването на структурирана вакуумна подложка "разклаща" структурата в околността - все едно, от електрона постоянно се излъчва подреждане, характерно за структурата на излъчващата го частица.  Това "излъчване на структура" - честотата е огромна в сравнение с възможността за наблюдаване - това "разклащане" на околното поле до безкрайност, е физичната характеристика "заряд" на електрона. (тя е с дясно завихряне по посока на пренос, докато при протона е с ляво завихряне) При това - за всеки цикъл образуване - се променя посоката на момента на количеството на движение, когато се променя структурата на външното ЕМПоле. Но за запазване количеството на движение има и механичен момент, допълващ  образуващия елмагнитен. Сумата от тях е сложно "двойно" въртене около моментен център - за свободен електрон. При фиксирано външно поле (несвободен електрон, зададена е структурата на вакподложката) - посоката на образуващото за множество цикли на образуване, изразено чрез вектор, се проектира върху общият момент. Това е физ. характеристика "спин" на частицата. Вижда се, че зарядите правят изменения в подреден вакуум, Преносът е посредством ЕМВълни (разклащат поле) а не - че зарядите Създавали ЕМПоле. Не създават поле, измененията в него. Има философски смисъл - полето си съществува, дори и да няма "изменения" в него.

    Това може би е вярно от гледна точка на класическа механика, но противоречи на КМ.
    и един въпрос - ако има един единствен електрон в цялата вселена, това не противоречи ли на хипотезата на Малоум?

     

    Пример за електрони по орбитали и суборбитали
    Single_electron_orbitals.jpg

    за какви обеми на електрона можем да говорим?

  8. Преди 18 часа, ISTORIK said:

    Второ предположение... (Четете внимателно!)

    Водният лед се топи по-лесно в океана, отколкото в планините, а не - обратното, защото водата е по-добър проводник от въздуха и отдава топлината в леда по-ефективно (тоест - значително по-бързо), отколкото това прави въздухът.

    Всъщност, е точно обратното.

    Водата е много бавно се затопля и след това много бавно отдава топлина. Океаните могат да се разглеждат като огромни акумулатори на топлинна енергия.

    Но, да се върна на въпроса. Не знам отговора.
    Не ми се вижда много логично ледовете по високите части да се топят по бързо от ниските части. Това означа, че на Еверест не би имало ледове.

    Дорис спомена нещо много важно. В по-високите места /върхове на планини, например/ атмосферното налягане е по-ниско от това в низините.  Това води до преминаването на водата от течно агрегатно състояние в газообразно при значително по-ниска температура от 100 С'.

    С помощта на термометър и загрявана вода до температурата на кипене може да определи надморската височина, след като знам, че при 100 C' започва кипене на морското равнище.

    Една от експедициите до Килиманджаро през 19-ти век се е оплаквала, че не са успявали да сварят картофи над определена височина. Температурата на водата достигала около 40 C', когато започвала да ври, но не била достатъчна да се сварят картофи .. .

    • Upvote 3
  9. Преди 8 часа, Warlord said:

    Тоя диктор явно са го избирали с конкурс за най-дебилен акцент, или са преценили, че звучи най-латински може би?

    Странен акцент, но се разбира. Има доста по-неразбираеми акценти на хора с нейтив английски

    Схематичното представяне на фактите във филмите ми допада - ясно и точно. 

    • Upvote 1
  10. Преди 3 часа, *abi* said:

    На място човек остава с впечатлението, че в Унгария пушенето е забранено едва ли не със Закон и съвсем скоро ще започнат да арестуват.  

    Аз останах с подобно впечатление от отношението на полицията в Турция преди няколко години. Като че ли искаха да станат по-европейци от европейците.

    • Upvote 1
  11. Преди 14 часа, *abi* said:

    Аз съм За ограничаването, било то и в "унгарски" стил.

    Стана ми много любопитно, в какво се изразява този стил?

     

    Преди 16 часа, makebulgar said:

    Бори се за това да му е разрешено да си пафка навсякъде,

     Това, че пушачите се борят за повече привилегии е доста клиширано мнение и отношение. 

    Аз пуша, но съм против да се пуши на места извън определените.

    • Upvote 2
  12. Преди 2 часа, boyko said:

    Както се сещате - отивам да изхвърля пепелника, че прелива

    и моят преля от смачкани фасове четейки мненията по темата.

    Битува един мит, а може би не е мит, че при бивши пушачи рискът от ракови заболявания е по-висок от пушачите намалили тютюнопушенето в някакви разумни граници.

    • Upvote 1

За нас

"Форум Наука" е онлайн и поддържа научни, исторически и любопитни дискусии с учени, експерти, любители, учители и ученици.

За своята близо двайсет годишна история "Форум Наука" се утвърди като мост между тези, които знаят и тези, които искат да знаят. Всеки ден тук влизат хиляди, които търсят своя отговор.  Форумът е богат да информация и безкрайни дискусии по различни въпроси.

Подкрепи съществуването на форумa - направи дарение:

Дари

 

 

За контакти:

×
×
  • Create New...