Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
776) 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: Rád bych se zeptal některého ze zde odpovídajících fyziků na jejich názor
ohledně teorie superstrun. Vnímáte ji jako finální teorii, či jste skeptičtí a
nahlížíte na ni spíše 'z boku'? Prosil bych také nějaké odkazy na nejnovější
informace. Děkuji, Tesařík (Jaroslav Tesařík)
Odpověď: Teorii superstrun nevnimám jako finální teorii, protože očekávám, že může
odpovědět na některé otázky, ale na spoustu dalších asi těžko. Především ale
dávám přednost nikoli očekáváním a spekulacím, ale pohledu na to, co daná teorie
už dokáže. Současný stav můžete sledovat relativně snadno, stačí do okénka
hledače napsat "superstrings" a hrabat se v odkazech. Už na prvních odkazech,
který mi Google našel, je spousta čtení ...
http://www.sukidog.com/jpierre/strings/, http://superstringtheory.com/ ...
779) Zhasínat žárovky nebo je nechat svítit?, Plazma lampy
08. 04. 2004
Dotaz: Dobrý den, v poslední době jsem několikrát slyšel, že při zapínání a vypínání
žárovky nebo jiných el. spotřebičů se spotřebuje více energie než kdyby žárovka
svítila. Zajímalo by mě jestli je to pravda a jak si můžu případně vypočítat
dobu kdy je už výhodnější žárovku vypnout než ji nechat svítit. Pak by mě ještě
zajímalo na jakém principu fungují tzv. plazma lampy, které vyzařují "blesky" a
pokud se jich člověk dotkne tak se všechny paprsky soustředí do místa dotyku.
Děkuji za odpověď. (Viktor Branecký)
Odpověď: Patrně máte na mysli skutečnost, že studené vlákno žárovky má menší odpor než
horké. To vede k tomu, že po zapnutí teče žárovkou po zlomek sekundy větší proud
než potom při stálém svícení. Prakticky podstatné je to asi jenom v tom, že
takto namáhané vlákno se při zapnutí občas přepálí (častěji než při svícení).
Když zapínáte nějaký motor, také na rozběh potřebujete větší okamžitý výkon.
Takovýmto počátečním proudovým nárazům se můžete bránit elektronikou, která se
postará o plynulý náběh. "Plazma lampy" fungují tak, že pomocí vysokého napětí
s vysokou frekvencí ionizujete inertní plyn v kouli, ruka na kouli znamená
"elektrodu" s kapacitní vazbou přes sklo koule. Podrobněji například na
stránce http://www.powerlabs.org/plasmaglobes.htm a dalších, klíčová slova jsou
například "plasma globe".
Dotaz: Jak dlouhý výboj může mít napětí 60 000 V? Existuje nějaká úměra mezi délkou
výboje ve vzduchu a napětím? (dan)
Odpověď:
Pro vznik tohoto druhu nesamostatného výboje v dielektriku je rozhodující velikost intenzity elektrického pole. U každého materiálu existuje mezní hodnota E (tzv. dielektrická pevnost), je-li překročena, dochází k výboji.
U vzduchu to je asi 30 kV/cm (ano, i kV/cm jednotkou elektrické intenzity, jak je to s úměrou mezi délkou výboje a napětím je nyní jasné). 60 kV je schopno prorazit asi 2 cm vzduchu.
Bohužel, dielektrická pevnost není příliš dobře definovaná materiálová konstanta. Závisí na mnoha parametrech jako teplota, vlhkost, doba vystavení materiálu napětí apod. Např. u vlhkého vzduchu může být pevnost klidně 10 kV/cm, takže stejným napětím prorazíme trojnásobnou vzdálenost.
Proražení dielektrického materiálu se anglicky řekne "dielectric breakdown", dielektrická pevnost je "dielectric strength". Zadáním těchto hesel na Google lze najít mnoho dalších informací.
