Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
195) Konzistence Machova principu a obecné teorie relativity
22. 04. 2004
Dotaz: Při budování obecné teorie relativity se údajně nechal Einstein inspirovat
Machovým principem (podle kterého setrvačné síly jsou důsledkem relativního
zrychleného pohybu soustavy vzhledem k vesmíru). Je tedy v souladu Machův
princip s obecnou relativitou? (František Kříž)
Odpověď: Machův princip vychází z kritiky Newtonova absolutního prostoru, jakožto daného, statického jeviště, na kterém se odehrávají fyzikální procesy a nahrazuje jej představou dynamického uskupení těles, jejichž globální uspořádání má vliv na lokální zákony. V jeho původní podobě jej lze formulovat následovně: "Setrvačnost tělesa je určena jeho interakcí se všemi objekty ve vesmíru". Myšlenky, které jsou v Machově principu zahrnuty, sehrály významnou úlohu pro Einsteina při vytváření jeho obecné relativity. Sám Einstein byl zpočátku dokonce přesvědčen, že Machův princip je v jeho teorii plně obsažen. Poukazoval při tom na některé aspekty obecné teorie relativity odpovídající Machovu principu. Mezi ně především patří tzv. strhávání ("dragging") inerciálních systémů v okolí urychlených objektů. Klasickým příkladem je rotující dutá koule, jejíž rotace má z hlediska obecné teorie relativity, a tedy v souladu s Machovým principem, vliv na pohyb testovací částice uvnitř koule, což je jev, který v rámci newtonovské teorie nenastává.
Navzdory těmto argumentům, nikdo dnes nepochybuje o tom, že Machův princip -- v tomto původním znění, obsažen v obecné relativitě není. Nekonsistenci obou teorií lze nahlédnout na hypotetickém příkladu testovací částice v jinak prázdném prostoru. Z Machova principu totiž přímo vyplývá, že setrvačná hmotnost takové částice je rovna nule (nemá s čím interagovat), zatímco z relativistického hlediska se takový případ redukuje na plochý, Minkowského prostoročas, v němž bude částice charakterizována svojí klidovou, obecně nenulovou hmotností jako ve speciální relativitě.
Můžeme shrnout, že obecná teorie relativity má zcela jasně "machovské" rysy, diskuse o souvislostech mezi Machovým principem a Einsteinovou teorií relativity je ale stále živá. Někteří odsuzují Machův princip jako prostě chybný, jiní hledají jeho slabší formulace, které by v konsistenci s relativitou být mohly. Kromě toho se našli i takoví zastánci Machova principu, kteří naopak modifikovali obecnou relativitu k obrazu Machova principu. Některé z těchto teorií (Bransova-Dickeho teorie) vzbuzují stále velkou pozornost, ačkoli současná pozorování spíše upřednostňují obecnou relativitu.
Dotaz: Dobrý den, mám dotaz je pravda že podle kvantové teorie může hmota existovat jak
v částicích tak ve vlnách? A je pravda, že kdybychom u nějakého objektu na
subatomární úrovni posunuli vlny o 180 stupňů, stal by se pro nás neviditelný?
(Tomáš Macejka)
Odpověď: Já bych spíše řekl, že v kvantové teorii se stírá rozdíl mezi částicemi a
vlnami, což jsou pojmy, které do mikrosvěta plného zajímavých a neobyčejných
jevů přinášíme z našeho makrosvěta. Například na rentgenové záření se někdy hodí
dívat jako na vlny (když studujeme jeho difrakci na krystalech) a někdy jako na
proud částic - fotonů (když nás bude zajímat, co třeba způsobí v polovodičovém
detektoru). Cesta k poznání není v meditacích, jak je to možné, ale v seznámení
se s ději mikrosvěta a jejich popisem. Když k vlnění přidáte další posunuté ve
fázi o 180° a se stejnou amplitudou a když zařídíte interferenci obou těchto
vlnění, tak se obě vlnění navzájem vyruší. Ale strefit se do fáze i amplitudy
není vůbec snadné, prakticky se takový efekt využívá při aktivní protihlukové
ochraně.
Dotaz: Pokud ponoříme kapiláru do vody začne kapalina vzlínat. Pokud by
voda, která by vytekla z kapiláry dopadla např. na vodní mlýnek, a kapilár bylo
mnoho, otáčel by se mlýnek díky kinetické energii na něj dopadající vody, voda
je vytlačována do kapilár tlakem vzduchu. Tudíž jsme do soustavy žádnou energii
nedodali, nebo je to jinak? (Jirka)
Odpověď: K Vámi popisovanému efektu nikdy nedojde, kapalina nezačne z kapiláry
přetékat, natož ze zahnuté trubičky odkapávat. Kapilární elevace či deprese je způsobena tlakem pod zakřiveným povrchem
kapaliny. Výsledná síla působí do kapaliny resp. ven podle toho, zda je
povrch vypuklý resp. vydutý. Charakteristika zakřivení je určena jevy u stěny
kapiláry (tím, zda kapalina stěnu smáčí či nesmáčí - vzájemně na sebe působí molekuly vody a materiálu kapiláry). Pokud tedy nebude
žádné rozhraní kapalina-stěna, nebude ani žádná síla, která by sloupec
tahala nahoru a ustanoví se rovnováha mezi stupněm zakřivení povrchu a
výškou kapiláry; povrchové napětí bude naopak vodě bránit vytékat.
Nejlepší způsob ověření ovšem je nesedět u klávesnice a pohrát si s kapilárami. Co třeba rtuť? Ta sklo nesmáčí, tak co kdyby nám mohl naopak probublávat
vzduch do kapaliny? :-)
Literatura: Bakule R. - Svoboda E. , Molekulová fyzika, Academia, Praha
1992
198) Heisenbergův princip a nedokonalost měřících přístrojů
23. 03. 2004
Dotaz: Dobrý den, zajímalo by mě zda-li Heisenbergův princip neurčitosti nevchází v
potaz právě jen proto, že naší dostupnou technikou nejsme schopni měřit současně
polohu a hybnost. Protože vyšleme-li např. v elektronovém mikroskopu proud
elektronů, abychom pozorovali nějakou částici (velikosti blízké vlnové délce
hmotné vlny elektronu), může docházet k předávání energie a tudíž pozorovaná
částice obohacená o tuto energii se z původního místa "vystřelí" pryč. Děkuji (František)
Odpověď: K Heisenbegovu principu neurčitosti můžete dojít rozborem různých konkrétních
situací, ve kterých se vždy ukáže (nezávisle na konkrétní technické realizaci),
že měření souřadnice nebo hybnosti nějakým způsobem ovlivní druhou veličinu
(samozřejmě v podmínkách mikrosvěta). Tato zkušenost je zabudována do teorie,
která aspiruje na popis mikroskopických jevů - do kvantové mechaniky - a hraje v
ní docela podstatnou roli. Když pak už máte v ruce kvantovou mechaniku,
zjistíte, že podobně by se měly chovat i jiné páry veličin, například i dvojice
složek momentu hybnosti, což znamená, že vlastně nemůžete přesně určit moment
hybnosti jako vektor (tedy přesně současně určit jeho tři složky). To se zdá být
překvapivé, ale tady teorie perfektně souhlasí s experimentem. Podívejte se do
nějaké knihy o kvantové mechanice na diskusi měření. Jednoduše řečeno, každé
měření nějak ovlivňuje měřený systém. To je v životě naprosto běžné, např. abych
zjistil chuť dortu, musím ho kousek sníst. To jen v klasické fyzice se kocháme
abstrakcí, že vliv měření je možné učinit zanedbatelně malým.
Dotaz: Dobrý den, je to možná divný dotaz, ale chtěl jsem se zeptat, proč, když si sypu
čokoládu (kafe,...) do vody, tak se po hladině začne roztahovat. Souvisí to
pouze s povrchovým napětím vody, nebo je to tak něco, jako když si rozsypu po
stole sůl? Díky (Štěpán Kříž)
Odpověď: Je to samozřejmě obojí. Na začátku je to na hladině opravdu jakási "kupička",
jako ta sůl na stole. Snadno nahlédnete, že tíha vrchních vrstev vede zrníčka ve
spodních vrstvách k tomu, aby se od sebe vzdalovala. Proti tomu by (u soli)
působilo to, že se zrnka soli vodou smáčejí, a protože mají vyšší hustotu než
voda, klesají rovnou ke dnu (a už cestou se rozpouštějí, pochopitelně).
"Kupička na hladině" se tedy neudrží natolik, abychom o ní mohli mluvit. Ovšem
čokoláda i mletá káva jsou trochu tučné a nesmáčejí se tak snadno (zvláště
chladnější vodou), takže na vodní hladině zůstanou déle, a "kupička" je na
světě. Dále ovšem obojí obsahují aromatické látky (jinam bychom čokoládu ani
kafe nepili, že?), které těkají, pohlcují se vodou a mění tím její povrchové
napětí. Tím mění ovšem i sílu působící na zrnko, které je zdrojem těchto par.
Takhle například probíhá rejdění zrnka kafru po vodní hladině. Předpokládám, že
tento jev je také odpovědný za roztahování, na které se ptáte.
