Planck rosszul választott volna?
Élt a múlt század elején egy német csóka, aki Einstein mellett hasonló jelentőségű figura volt a fizika történetében. Max Plancknak hívták az illetőt, és elég sokrétű munkát végzett. Többek között - a feketetest-problémát vizsgálva - ez a csóka jött rá, hogy az energia csak diszkrét (jól meghatározható egységnyi) csomagokban, ún. kvantumokban tud terjedni, eljutni egyik helyről a másikra. Ez az energia lehető legkisebb egysége, ma úgy hisszük, oszthatatlan (Kissé dejavu érzésem van... :)).
Úgy gondolkodott, hogy ha az energiának van legkisebb egysége, akkor másnak is lehet, vagy kell hogy legyen legkisebb egysége. (A sebességnek nem legkisebb, hanem legnagyobb korláta van, ez a fénysebesség, vagy röviden c.) Így születtek meg a Planck-egységek. A három planck-alapegység az időre, a tömegre és a hosszúságra (távolságra) vonatkozik, a többi planck-egység ezekből származtatott planck-egység. Ezek együtt az univerzumunk természetes egységeit jelentik, mérőszámuk az 1.
Igazából szerintem planck picit elrontotta az okoskodását, és az utána következő koponyák pedig - bízván a tekintély által kijelölt útban - az általa rosszul megválasztott egységet számszerűsítették. Valójában nem biztos, hogy rosszul választott Planck, de ma a fizikusok szerintem nem jól értelmezik a planck-tömeget.
Jelenleg a planck-tömeg a meghatározás szerint az a tömeg, amelynek a Schwarzschild-sugara a Compton-hullámhossz osztva π-vel. Ez nekem sokkal inkább egy származtatott egységnek tűnik, semmint természetes alapegységnek. Az egyik összetevője, a Compton hullámhossz a definíciója alapján egy megállapodásos értéknek tűnik, semmint olyan értéknek, amelynek bármi köze lenne a természetes egységeknez. A Compton hullámhossz ugyanis az a határhullámhossz, amely alatt a részecskék kvantummechanika tulajdonságai már nyilvánvalóvá válnak a relativisztikus kvantummechanika alkalmazésakor.
Kérdésem: Mit jelent ez a meghatározás? Hiszen még ma sem ismerjük a relativisztikus kvantummechanikát! Ha jól sejtem, ez lenne a Nagy Szuperegyesített Elmélet, amely értelmében egy tető alá hoznák Einstein relativisztikáját a kvvantummechanika eredményeivel. Ha még nem is tudjuk, hogyan is működik ez valójában, akkor hogyan akarjuk alkalmazni, és főleg ez alapján természetes tömegegységet számolni? Nem csodálkoznék, ha később kiderülne, hogy ezen (hibásan meghatározott) planck-tömegegység miatt nem tudnak zöldágra vergődni az Egyesített Elmélet agyalói, és azon sem, hogy kifundálása után egy logikai húzással máris redukálni kellett a planck-tömeget.
Ráadásul ebből adódik, hogy számszerűsítése után olyan érték jött ki a planck-tömegre, amelynél létezik a természetben kisebb tömeg is. Következésképp azt a logikai szabályt rúgták fel a tudósok, ami szerint az legyen a legkisebb természetes tömegegység, amelynél kisebb nem létezhet univerzumunkban. Márpedig a jelenlegi plack-tömeg értéke 2,176·10−8 kg, ami igen nagy mennyiségű részecske együttes tömegét jelenti.
Véleményem szerint sokkal ésszerűbb és természetesebb lenne a planck-tömeget a tömeg-energia ekvivalencia alapján meghatározni. Ez a következőképpen nézne ki:
@: A tömeg legkisebb természetes egysége legyen egyenlő azzal a tömeggel, amely pontosan ugyanakkora téridőtorzító hatást fejt ki univerzumunk téridő-szövetére, mint amekkora változtató hatást tud kifejteni az a foton, amelynek energiája a tömeg-energia ekvivalencia alapján a tömeg legkisebb természetes egységével ekvivalens.
A meghatározás alapja a következő: fotonnak ugye nincs nyugalmi tömege, mivel nem létezik nyugvó foton. Az mindig és mindenkor, mindentől függetlenül c-vel halad. Ezért a foton tömegét impulzusnak hívják, amely egyenlő a fotonnak azon változtató hatásával, amelyet arra az objektumra fejt ki, amellyel kölcsönhatásba lép. Ha pl. becsapódik egy részecskébe, akkor azon mozgásállapot-változást idéz elő.
@: A becsapódó foton impulzusa azzal a tömeggel egyenlő, amely olyan mértékű gravitáló hatással bír, amely gravitáló hatás ugyanazon mozgásállapot-változást idéz elő a részecskén, mint amekkora mozgásállapot-változást okoz a becsapódó foton.
A két kukacos meghatározásnak elvileg ekvivalensnek kell lennie egymással.
Amennyiben az energia kvantumának tömegét vesszük alapul, olyan tömegegységhez jutunk, amelynél valóban nem létezik kisebb univerzumunkon belül, tehát egy természetes alsó korlátot jelent. Sajnos nincs meg ugyan a matematikai hátterem ahhoz, hogy utánaszámoljak, de valami távoli, baljós sejtésem van azzal kapcsolatban, hogy az így meghatározott tömegegység (az új planck-tömeg) éppen pont akkora, hogy egy olyan foton tudja létrehozni, amelyiknek hullámhossza pontosan egy planck-hossz, ebből következően pedig a frekvenciája 1/planck-idő. Talán így alakulhat át a természetben önmagától az energia anyaggá, ha megfelelően nagy lesz az energiasűrűség.
Valaki, aki ért hozzá, meg tudná cáfolni a sejtésemet, vagy valaki akinek megvan hozzá a matematikai tudása, esetleg pusztán kíváncsiságból tudná igazolni vagy cáfolni a sejtésemet?
válasza:Csak felületesen tudtam átfutni, és most nincs időm bővebb válaszra, de Plank nem a legkisebb egységeket kereste. Ő azt akarta megkerülni, hogy esetleges állandókat kelljen használni. Pl. az E = mc² képletben a c csak azért kell, hogy a mértékegységek stimmeljenek. Ha c = 1 egység, akkor a képlet egyszerűsíthető c-vel, és immár lehet azonos mértékegységgel jelölni a tömeget és az energiát. Ekkor képlet így változik: E = m.
Plank három ilyen állandót akart 1-re redukálni: a fénysebességet, a gravitációs állandót, valamint a Plank-állandót. Innen indult ki és ez vezetett az ő mértékegységeihez. Az, hogy történetesen a Plank-tömeg nem a legkisebb tömeg a világon, az egy dolog. Nem is volt az cél, hogy a legkisebb tömeget határozza meg, nem ez a lényege annak a gondolatmenetnek, amin ő elindult.
Nem tudom ez hogy befolyásolja bármilyen elméletnek a megalkotását. Ők tudják mit takar az adott mértékegység, és nem a mértékegységen múlik egy összefüggés, ha azok nem megfelelők, be lehet tenni egy állandót és kész.
válasza:Sceptic, a probléma ott van, hogy te a kvantum fogalmát valami abszolút legkisebb egység szinonimájaként használod, holott olyan nincs. Az energia kvantumai a folyamatot jellemző frekvenciától függenek. A piros fény kvantumának pl. kisebb az energiája, mint a kékének. És a frekvenciának elvileg nincs alsó határa, illetve az nem igazán jól definiált (univerzum méterű hullámhosszból lehetne kiindulni esetleg). A lényeg mindenesetre az, hogy a kvantum csak csomagot jelent, nem abszolút legkisebb egységet. Ezért sem az első, sem a második kukacos definíciónak nincs értelme.
Relativisztikus kvantummechanika létezik már vagy 80 éve (lásd Dirac-egyenlet), de ez még nem egyenlő a relativisztikus kvantumtérelméletekkel, amelyek az anyagi tereket (ergo részecskéket) is kvantálják, és ezáltal kezelni tudják a részecskék keletkezését és eltűnését, egymásba való átalakulását is.
A fotonnak nincs tömege, csak energiája. Ezt az energiát meg tudjuk feleltetni egyfajta tömegnek az E=mc^2 alapján, de ezzel nem kapunk új fogalmat, csak egy újabb nevet kreáltunk ugyanarra. Impulzusa van neki, de ez nem keverendő össze az előbbi kvázi-tömeggel. Az impulzus ugyanis valóban mérhető, az energiától különböző fogalom. A második kukacos definíció emiatt sem értelmes.
A téridő görbületét nem egyszerűen a tömeg okozza. Az általános relativitáselméletben a téridő torzulásáért felelős mennyiséget energia-impulzus tenzornak hívják, amelynek 16 komponenséből csak egy a nyugalmi tömeg (ami ugye nem mindig létezik), a többi energiaáram-sűrűség és nyomás (energiasűrűség).
Az 1/Planck-idő egy iszonyúan nagy frekvencia, az ehhez tartozó energia meg az ebből számolt tömeg már csak emiatt sem lehet semmilyen legalsó egység alapja.
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!