Александр Чирцов про вывод тела на орбиту и космические скорости

Когда сказали, что искривление пространства-времени нам так просто удобно представлять, появилась мысль, а что если пространство-время искривляется не потому, что массивное тело его "прогибает", а в том смысле, что массивное тело вытесняет собой пространство-время. Если по аналогии со скатертью - нужно не положить кирпич в центр, а сделать в центре отверстие и равномерно во все стороны растянуть это отверстие.
Тут же вспомнилась, ваша лекция, о том что мы пока даже не можем дать определение массе и понять его природу. Дак может у нас 5 измерений (пространство-время-масса)?
Александр Сергеевич, физики рассматривают такую возможность или я не понимаю основы и "натягиваю сову на глобус"?

В самом начале про гравитоны рассказывали, забавно, что именно эту теорию Фейнман приводил, как пример неверной, и объяснял, почему

Здесь с 7:58
https://youtu.be/519_IenyPKM

"Время от времени, какой-то студент врывается ко мне и говорит, что он объяснил гравитацию")

Виноват, не дослушал) Дальше все как у Фейнмана, с теми же примерами

Добрый день. Огромное спасибо за проделанную работу. Просто именины сердца! Ничего не упрощайте - всё просто замечательно! Жду новых выпусков. Ещё раз огромное спасибо!

Да, тяжело воспринимать, от силы половину при первом просмотре понимаю.
Если нужно усложнять - усложняйте. Всё равно интересно.

Отлично подано, спасибо. Мне кажется, что "математика" выдержанна именно на оптимальном для понимания уровне.
Отдельное спасибо, за "простейшую_и_всем_понятную" тему ролика.

PS Стоит ждать вводные лекции по квантовой механике, с Вашими комментариями и текущим уровнем математики? Или это принципиально невозможно?

Отличные лекции. Так же понимаешь, что следует иметь весьма специфический склад ума, чтобы стать настоящим физиком. Это сродни таланту.
В целом, уровень изложения доступный. Но, вероятно, оценка может меняться в зависимости от дружбы с точными науками, скажем, ещё в школе. Плюс текущий род занятий. Вероятно, инженерам вникать проще, чем, скажем, певцам.
Конечно, систему знаний на данных передачах не выстроишь. Это следует освоить соответствующие университетские курсы и получить практику хотя бы на семинарских занятиях. Но очень любопытны выводы, дающие хотя бы грубые представления о том, что же такое окружающий мир с точки зрения современной науки. В частности, лично для меня подход с отсутствием гравитационных сил оказался неожиданным.

Александр Сергеевич!
Проясните, пожалуйста, такой момент.
Гамма-квант энергии Е распадается на электрон и позитрон. В литературе пишут, что при этом суммарная энергия масс покоя электрона и позитрона плюс их кинетические энергии равны Е по закону сохранения энергии. Но ведь эти две частицы приобретают также потенциальные энергии ко всем массивным телам вселенной. Или MC^2 и есть эта потенциальная энергия?

Чирцова в студию!
Жду каждую лекцию с нетерпением. Если будет усложнение материала, то надо отдельную лекцию по математике (операторы, матрицы и т.п.)

Кому: Пианист, #8

Я не Александр Сергеевич, но попробую пояснить.

Энергия покоя mc^2 и потенциальная энергия гравитационного взаимодействия - не одно и то же.

В гравитационном взаимодействии участвует не только масса покоя, которая отсутствует у фотонов и есть у электронов и позитронов, а любая энергия вообще. Примеры этого - гравитационные линзы (отклонение фотонов в поле тяготения звезд, черных дыр и других массивных тел), дефект масс в ядерных реакциях (вообще говоря, масса многих субатомных частиц в значительной мере и есть потенциальная энергия взаимодействия их составляющих частей).

В приведенном примере энергия системы при синтезе электрон-позитронной пары из гамма-квантов сохраняется, поэтому потенциальная энергия гравитационного взаимодействия этой системы с окружающими телами не меняется, электрон и позитрон ничего не приобретают. (Под системой здесь имеется в виду собственно электрон-позитронная пара после взаимодействия и породившие ее фотоны до него.)

Отдельно стоит упомянуть, что потенциальная энергия гравитационного взамодействия отрицательна. Если гравитационное поле достаточно сильное (например, вблизи горизонта событий черной дыры), чтобы эта энергия скомпенсировала массу покоя частицы, становится возможным рождение частиц непосредственно из гравитационного поля (см. излучение Хокинга).

Кому: bfd, #10

Не убедил.
Почему надо рассматривать только систему электрон-позитрон, и нельзя в нее включить, например, соседнюю нейтронную звезду?

Кому: Пианист, #11

Можно. Но кроме появившихся в поле тяготения нейтронной звезды электрона и позитрона следует также рассматривать то, что было там до них, то есть два или более фотона, эту электрон-позитронную пару породившие. Эти фотоны обладали кинетической энергией, поэтому взаимодействовали с полем тяготения нейтронной звезды, то есть обладали потенциальной энергией в поле ее тяготения. Потом фотонов не стало, вместо них мы имеем электрон и позитрон, суммарная энергия которых (покоя, кинетическая, а также, вообще говоря, электромагнитного и слабого взаимодействия) равна суммарной кинетической энергии фотонов. При этом они также будут обладать потенциальной энергией в поле тяготения нейтронной звезды. И эта энергия в сумме будет такой же, как суммарная потенциальная энергия фотонов, породивших эту электрон-позитронную пару.
То есть перехода потенциальной энергии гравитационного взаимодействия в другие формы энергии не происходит, поэтому удобно рассматривать эту реакцию отдельно от полей всемирного тяготения.
Настолько удобно, что в квантовой физике необходимость описывать гравитационное взамиодействие почти никогда не возникает. И общая теория относительности, описывающая гравитацию как искривление пространства-времени, использует совсем не такой математический язык, как квантовая теория поля, описывающая потенциальные поля через взаимодействия с виртуальнымы частицами. Поэтому разработка квантовой гравитации, то есть математического языка, необходимого для описания эффектов вроде излучения Хокинга, является одним из важнейших направлений работы физиков-теоретиков.

Как-то это все.. за ущи.
Вместо фотона устроим пробой конденсатора в вакууме. Опять же, энергия поля конденсатора преобразуется в MC^2 частиц. Которые в момент рождения будут обладать и пот. энергией в поле соседнего пульсара.

Александр Сергеевич, добрый день!) У меня вопрос. То есть если при выполнении тех условий на экваторе при запуске ракеты, человек ,скажем, метнёт копьё или камень, то снаряд улетит дальше, чем если бы эти условия не были бы выполнены?

Кому: Пианист, #13


> Вместо фотона устроим пробой конденсатора в вакууме. Опять же, энергия поля конденсатора преобразуется в MC^2 частиц. Которые в момент рождения будут обладать и пот. энергией в поле соседнего пульсара.

От того, что мы заменим свободнолетящие фотоны виртуальными фотонами из поля конденсатора, ничего не изменится. Энергия сохраняется, поэтому не меняется и потенциальная энергия конденсатора в поле тяготения.


> Как-то это все.. за ущи.

Что неудивительно, если посмотреть трезво на то, чем мы здесь занимаемся: мы пытаемся описать в терминах Ньютоновской теории всемирного тяготения квантовый процесс, для описания которого эта теория не предназначена вообще.
Ньютоновская механика в общем и теория всемирного тяготения в частности описывают поведение тел в условиях, когда энергия покоя (как выяснилось в последствии) многократно превосходит по величине все другие виды энергии в рассматриваемой системе.
Мы рассматриваем процесс рождения частиц, в котором кинетическая энергия фотонов или потенциальная энергия поля в конденсаторе превосходит массу покоя этих самых частиц и частично переходит в нее. Когда Ньютон писал букву 'm' в своих уравнениях, он, мягко говоря, о таких вещах даже не догадывался.
Чтобы хоть немного примирить классические представления о гравитации с суровой квантовой действительностью хотя бы на качественном уровне, надо вспомнить некоторые следствия из более современных теорий - а именно, известный нам из общей теории относительности факт, что в гравитационном взаимодействии участвуют не только обладающие массой покоя тела, но все виды энергии вообще.
Но если мы совсем перейдем на язык общей теории относительности, то с удивлением обнаружим, что никакого гравитационного поля, действующего на тела с определенными зависящими от их масс силами, не существует. И яблоко кому-то на голову падает только потому, что ближе к центру земли локальное время идет чуть медленнее, и геодезическая кривая, соединяющая два события в пространстве-времени по кратчайшему пути (по совместительству являющаяся мировой линией фотонов, яблок и других свободных тел), пролегает не прямо в будущее, а загибается к центру планеты. В нашей задаче это погоды не делает, так как и фотоны, и лептоны, и даже заряженные конденсаторы существуют, рождаются и аннигилируют в одном и том же, хотя и кривом, пространстве.
А вот как жить тем, кто занимается испарением черных дыр - это вопрос открытый.

Кому: bfd, #15

Камрад, я только "за" искривление пространства :)
Другое дело, что в определенных условиях Эйнштейна многовато, и достаточно Ньютона. Вот мне и интересно: это тот самый случай, когда Ньютона уже не хватает, или это моих познаний не хватает?

А по поводу испарения у Саскинда хорошо написано. "Битва при черной дыре".

Извините, друзья мои, но эта история про гравитоны - это антинаучная фигня.

Здравствуйте ! Крайне интересные передачи ! Очень много нового ( для меня )
А количество просмотров падает из-за того что местами сложно для восприятия . Я , к примеру , не могу осилить посмотреть передачу полностью , разбиваю на две части , потому что голова закипает от попыток все это осознать или представить . Думаю еще углубляться в математику не стоит , итак понятно что она уже кем то решена и Чирцов не обманывает . Чисто от себя прошу больше примеров , визуализации . Вот с гравитацией и растяжением измерения совсем трудно . Огромное спасибо !!! Побольше бы таких передач и в других областях .
В какой то передаче Александр рассказывал про движение небесных тел и ангелов ) так вот вокруг развелось столько глубоко религиозных людей , которые пропускают большинство законов физики и переходят сразу к ангелам , что аж подбешивает и я насильно показываю им эти передачи . Что интересно , передачи с Климом Жуковым помогли , монархистов и антисоветчиков стало меньше ( в рамках моей работы ) , вот теперь тоже самое бы с физикой .

Мне никогда не нравился пример с натянутой скатертью. Вроде бы наглядно что-то показано, а никакой принципиальной идеи не демонстрируется. Какой формы получается воронка, если кирпич положить? Может она по закону Ньютона получается? На глаз не оценить. В итоге макет просто показывает, что тела притягиваются, что и так понятно.
По-моему, для понимания надо именно формулу разбирать. За что отвечает каждое из слагаемых. Разобрать частные случаи, когда что-то зануляется. Показать, при каких условиях формула приближается к ньютоновской.

По поводу последнего вопроса про формат передачи. Я лично многого в формулах не понимаю, но когда вы их пишите на доске и попутно разъясняете, я лично у себя в голове сам пытаюсь рисовать картину, тем более ,что вы тоже на доске нет нет да сами сделаете маленькую зарисовку, и тогда это укладывается в голове лучше. Как по мне лично, то такой формат меня устраивает. Большое спасибо за проделанный труд. Относительно не давно смотрел короткие фильмы про физику ещё советских времён " Физика в половине десятого ". Прикреплю ссылку здесь.

https://www.youtube.com/watch?v=ErDIj51g9NU&list=PL879D5FB717145C79

Кому: pl_dmitriy, #3

Послушайте тут: :)

Некоторое дополнение к сказанному (менее популярное, но более информативное) рекомендую посмотреть здесь:
https://www.youtube.com/watch?v=wJNfBXszz9U

Кому: Пианист, #8

Ну, во-первых, когда частицы разлетятся так далеко, то можно изменять их кинетиеские энергии (например, по трекам в В-поле) - потенциальная энергия из взаимодействия не думаю, то слишком заметна....

Кому: Tutlik, #9

Бось, то на цеой отдельной лекции по математике народ заскучает. Луше водить све "стэп-бай-сэп".
Некоторое дополнение к сказанному (менее популярное, но более информативное) рекомендую посмотреть здесь:
https://www.youtube.com/watch?v=wJNfBXszz9U

Уважаемые пользователи!
Более строгий вариант изложения можно найти здесь:
https://www.youtube.com/watch?v=aa2AuqfrQIQ

Кому: alex_chirtsov, #23

Александр Сергеевич!
Я не про взаимодействие между ними, я про их пот. энергию относительно всех тел вселенной. Квазаров, центров галактик и прочая, и прочая.

Спасибо за лекцию! Формат очень удобный, не надо ничего менять! Не все понимаю в формулах, но это не помеха для общего понимания! Очень хорошо А.Чирцов дает цельную и связанную картину мира. Вернее, физической науки.
Столь прекрасных передач по физике я не видал ни в телевизорах, ни в тытрубе. Прекрасна прежде всего предельная краткость при максимальной информативности. Смотрю всё! Все идет на пользу!
Спасибо!

Александр Сергеевич, разрешите вопрос.
В конце лекции Вы вводите понятие принципа эквивалентности.
Вы указываете, что находясь в замкнутой локальной системе отсчета мы не можем определить, действуют ли на нас гравитационные силы или мы движемся с ускорением. И наоборот, испытывая невесомость мы никак не можем определить, находимся ли мы вне гравитационного поля или падаем в гравитационном поле.
Но такой эксперимент поставить можно.
Если у нас имеется некоторое заряженное тело, то, двигаясь с ускорением, оно будет излучать электромагнитные волны, а находясь в гравитационном поле оно этих волн излучать не будет.
Тогда, фиксируя наличие/отсутствие электромагнитных волн, мы можем определить, где мы находимся: если мы фиксируем волны, то мы двигаемся с ускорением. Если нет - то находимся в гравитационном поле.
Как же так и где в эксперименте ошибка?
Ведь если такой эксперимент реален, то принцип эквивалентности неверен...

Кому: ulmeto, #28

Я не А.С., но отвечу. Если заряд находится вместе с тобой в лифте, то относительно тебя он не излучает. Излучение есть только для наблюдателя, относительно которого ускоряется заряд.

Кому: Пианист, #29

> Излучение есть только для наблюдателя, относительно которого ускоряется заряд.

Так не бывает.
Электромагнитная волна - явление объективное и факт ее наличия/отсутствия от системы отсчета зависеть не должен.
Следуя Вашей логике при переходе из неинерциальной системы отсчета в инерциальную возникают электромагнитные волны, если в неинерциальной системе они не наблюдались.
И наоборот: если мы находимся в инерциальной системе отсчета и наблюдаем электромагнитные волны, то выбором системы отсчета мы можем добиться того, что эти волны в нашей системе будут отсутствовать.
Так можно до многого договориться. Все-таки электромагнитная волна это форма существования материи ))).

Подскажите пожалуйста, где можно почитать про построение формул механики, если "выкинуть" гравитацию.

Кому: Пианист, #29

Уважаемый Пианист! Меня настораживает столь категоричный ответ. Представьте себе, например, что не очень далеко от пролетающего заряда кто-то поставил фотоприемник излучения, усилитель сигнала и клетку с ничего не подозревающим котом Шредингера, а в ней устройство, которое по электрическому сигналу убивает бедного котяру. Тогда один наблюдатель увидит кысыча живым, а другой- мертвым? Вы в это можете поверить? :)

Кому: ulmeto, #30

Строго говоря, я соврал насчет ускорения. Даже если наблюдатель движется относительно заряда равномерно и прямолинейно, он наблюдает меняющееся электрическое поле (расстояние меняется, а с ним и напряженность). А меняющееся эл. поле порождает магнитное, которое, в свою очередь..
Т.е. имеем эл. магнитные колебания.

Кому: ulmeto, #30

Уважаемый ulmeto, Вы затронули достаточно широко обсуждаемый в околонаучной (и частично - научной) сфере вопрос, которому посвящено достаточно много публикаций, например:
https://askentire.net/q/Можно-ли-экспериментально-проверить-вопр...

http://naukarus.com/spektr-relyativistskogo-izlucheniya-elektricheskih-zaryadov-i-dipoley-pri-ih-svo...
и т.д.
Вообще говоря, в нашем цикле Вы поставили эту проблему рановато: мы еще практически не говорили о теории относительности, а к проблеме излучения даже и не приближались. Забегая силно вперед скажу, что проблемы указанного круга до сих пор находятся в стадии обсуждения. С моей точки зрения, однозначного ответа тут пока нет, хотя бы потому, что нужно договориться, с каких позиций мы будем рассматривать излучение: классической электродинамики или электродинамики квантовой. Если второе, то принцип эквивалентности формулировался еще во времена, когда квантовая электродинамика была еще весьма далеко от ее сегодняшнего состояния. При этом хочу подчеркнуть, что сегодня квантовая теория и релятивистское описание между собой до конца не согласованы и противоречия между ними возникают не так уж редко (что, впрочем, специалистов волнует не так сильно, как вокруг научное окружение - в развивающейся науке всегда противоречия имеются).
Если же говорить об описании излучения в рамках классического подхода (что Вы, как мне кажется, и склонны обсуждать, то, если повнимательнее посмотреть на теорию излучения, а потом - на принцип эквивалентности, то я, пожалуй, ничего особо криминально противоречивого тут не нахожу... Но может быть это все лучше обсуждать после рассмотрения классической теории дипольного излучения? Чтобы обсуждать осознанно и с пониманием терминологии... Здесь нет необходимости особо торопиться, поскольку, я не думаю, что эта тема в ближайшие годы будет кем-то закрыта :)

Кому: alex_chirtsov, #32

Я коряво сформулировал, пардон.
Электрон будет излучать, если он ускоряется относительно своего [поля]. А в гравитационном поле ускоряется и заряд, и созданное им поле одинаково, поэтому излучения нет.

Кому: Пианист, #33

Ой, господа, притормозите! :). Прежде чем погружаться в эти вопросы, надо бы договориться о том, что такое поле электрическое, магнитное и поле излучения. Особенно с точки зрения быстро движущегося наблюдателя. А то можно наговорить "бочку арестантов" :)

Кому: Lord Orient, #31

Вы, уважаемый Lord Orien, о чем? О том как спрятать силу инерции в эффективное гравитационное поле или об общей теории относительности? И то, и другое чуть-чуть преждевременно :)

Кому: Пианист, #35

Вас интересно читать! :) А что Вы называете ПОЛЕМ, ОТНОСИТЕЛЬНО КОТОРОГО МОЖНО УСКОРЯТЬСЯ? Зеленые линии со стрелочками на них или что? А Вы уверены, что поле реально существует? Хотя этот вопрос до Вашего ответа, как Вы понимаете поле - наверное преждевременен ….

тогда, по аналогии с системой солнце-земля, на поверхности земли тоже можно "убрать" силу тяжести , и сказать, что это земля так искажает геометрию пространства, что предметы на поверхности "проваливаются" внутрь/"тонут" и провалились бы, если бы не твердая поверхность? а разогнанные до определенной скорости предметы (иск.спутники) выходят на устойчивые орбиты, скользят по краю (для своей массы) искривления?
а то, что электрон не "падает" на ядро (из чего родилась квантовая физика) вроде так же можно объяснить?

"тогда, по аналогии с системой солнце-земля, на поверхности земли тоже можно "убрать" силу тяжести , и сказать, что это земля так искажает геометрию пространства, что предметы на поверхности "проваливаются" внутрь" ----- разумеется.
"а то, что электрон не "падает" на ядро (из чего родилась квантовая физика) вроде так же можно объяснить?" -- нет, там все существенно по-другому; привести и то, м другое к одному и тому же - -весьма соблазнительно, но пока до конца сделать это корректно никому не удалось....

Добрый день Александр. Спасибо за лекции, очень интересно и познавательно.
В начале лекции у меня возник вопрос, но под конец я не знаю правильно ли я его смогу сформулировать (в силу того, что гравитации нет), но попробую.
В самых первых лекциях вы сказали, что возможно взаимодействие это обмен частицами. Тогда вопрос: Есть ли скорость распространения гравитации?
Объясню, что я имею ввиду:
Например, если поставить такой эксперимент. На расстоянии в 10 световых минут от солнца поместить массивный объект, который точно будет притягиваться (пусть будет такой как земля). И на него надета "волшебная" оболочка, которая не пропускает гравитацию. Или этот объект появится "мгновенно". Если эту оболочку с объекта снять, через какое время он начнет притягиваться к солнцу?

Кому: zaharov_av, #41

Добрый день!
Если объект быстро приблизить к "неподвижному" Солнцу, то он почувствует притяжение со стороны Солнца сразу, т.к. в точке его нахождения гравитационное поле уже сформировано (не очень важно, как оно устроено). А вот Солнце "почувствует" приближенный к нему объект с запозданием, равным отношению расстояния от его нового положения до Солнца к скорости света. Если Солнце сейчас уничтожить, то Земля в течение 7 мин. будет летать вокруг "ничего"

В самом конце лекции мы сравнивали две системы:
1) прямоугольную систему координат, в которой тела движутся по кривой траектории под действием силы гравитации
2) "искривлённую" систему координат, в которой тела движутся без воздействия сил по "прямым" (в кавычках, потому что это новые, очень непривычные для нас "прямые")

Но ведь у этих новых "прямых" появится крайне неприятное свойство: они начинают зависеть от скорости. Если в прямоугольной системе координат через две точки проходит ровно одна прямая, то в "искривлённой" системе координат через две точки таких "прямых" становится бесконечно много: путь, который проходит планета Земля вокруг Солнца за месяц это одна линия, какая-то комета за неделю будет проходить по другой линии, а луч света за 4 минуты по третьей линии. Как только мы в своих рассуждениях попытались скрыться от масс и сил - тут же вместо них получили другое неудобство: всю геометрию придётся пересматривать в контексте скорости!
И такие привычные нам понятия как прямой угол, число пи - теперь уже не константы.
Из-за скорости не станет ли новая геометрия слишком сложной и потому непригодной для расчётов?
Кстати, в Теории Относительности скорость тоже фигурирует. Совпадение?

Огромное спасибо за лекции. Мне не очень не нравится, когда в околонаучном описании движения света вблизи массивных тел пишут, что свет искривляется, притягивается и т.п. на сколько я понимаю исходя из теории относительности это не верно, свет движется по прямой, а искривляется само пространство по которому он движется.