Вспышка магнитара из Млечного Пути очень похожа на быстрый радиовсплеск

Рис. 1. Схематическое изображение магнитара и магнитных полей в его магнитосфере

Рис. 1. Энерговыделение транзиентов разных типов (вертикальная ось) в зависимости от характерной частоты наблюдения, умноженной на характерную длительность транзиента (горизонтальная ось, в единицах [ГГц×секунды]). Вертикальная ось, по сути, соответствует энергии, выделенной источником на единицу частоты (Гц) за единицу времени (в секунду). Быстрые радиовсплески показаны черными точками сверху. Обнаруженный 27 апреля всплеск от магнитара SGR 1935+2154 показан светло-зеленой точкой рядом с этой группой. Большая синяя группа (pulsars) — радиопульсары, красная — это довольно маленькая группа вращающихся радиотранзиентов (RRAT), источниками которых, скорее всего, тоже являются радиопульсары. На высоких частотах в гамма-диапазоне (справа) показаны джеты активных ядер галактик и блазаров (AGN, QSO, blazar), гамма-вспышки (GRB), сверхновые (supernovae). Чуть ниже — излучение от аккреционных дисков двойных систем с черной дырой (так называемые рентгеновские двойные, XRB — x-ray binaries) и с белым карликом (катаклизмические переменные, CV — cataclysmic variables). Все источники разделены на две условные категории (что показано разными цветами фона): на голубом фоне находятся источники, излучение которых объяснимо суммой отдельно взятых частиц, излучающих независимо друг от друга (некогерентное излучение), тогда как на белом фоне показаны источники, излучение которых слишком интенсивно, и для их объяснения требуется, чтобы некоторые большие сгустки частиц излучали вместе (когерентное излучение). Рисунок из твиттера Evan Keane

Быстрые радиовсплески (fast radio bursts, FRB) были открыты в 2007 году и с тех пор мучают астрофизиков, поскольку удовлетворительного объяснению этого феномена до сих пор не предложено. На днях сразу нескольким телескопам повезло наблюдать очередной FRB, причем впервые удалось не только зафиксировать его излучение на частотах от радио- до рентгена и гамма-диапазона, но и однозначно идентифицировать источник. Им оказался магнитар SGR 1935+2154, находящийся на расстоянии 10 000 парсек от Солнечной системы — в пределах нашей Галактики. Остальные быстрые радиовсплески приходили из далеких галактик с расстояний в сотни миллионов парсек или дальше.

Большинство процессов в космосе по меркам человеческой жизни происходит очень долго. Орбитальные периоды планет исчисляются годами (среди открытых экзопланет многие расположены близко к своим звездам и имеют короткие периоды, но Нептун, например, один оборот вокруг Солнца делает примерно за 169 лет). Радующие глаз планетарные туманности «живут» тысячи лет. Жизненный цикл звезд длится от нескольких миллионов лет для очень массивных звезд до сотен миллиардов или даже триллионов лет для красных карликов (Солнце, сформировавшееся примерно 4,5 млрд лет назад, сейчас находится примерно в середине своей жизни). Орбитальные периоды не слишком близких к центру галактик звезд тоже имеют порядок миллионов лет (Солнце, к примеру, делает один оборот вокруг центра Млечного Пути за 200–250 млн лет). Формирование и эволюция звездных скоплений и галактик длятся сотни миллионов и миллиарды лет. Поэтому во многих случаях астрономы видят лишь статические изображения практически замороженных во времени процессов.

К их счастью, есть и много довольно скоротечных процессов. Более того, в последние десятилетия пополняется список явлений, которые происходят почти мгновенно — буквально «в прямом эфире», если, конечно, их успеют засечь. Такие процессы называют транзиентами (transient astronomical event). Транзиентами, например, являются слияния нейтронных звезд или черных дыр, взрывы сверхновых, гамма-вспышки, события приливных разрушений звезд и т. д. Некоторые группы транизентов показаны на рис. 1. Некоторые из этих процессов могут разворачиваться на протяжении дней, некоторые — на протяжении долей секунды. Но главное — их практически невозможно предугадать.

В изучении тразиентов помогают обзорные телескопы, некоторые из которых объединены в сети. Задача этих инструментов, работающих в разных диапазонах (от радио- до гамма-), а также гравитационно-волновых телескопов и детекторов космических лучей, — непрерывно мониторить большие участки неба, чтобы не пропустить что-нибудь интересное. Заметив подозрительно «яркую» область неба, эти аппараты автоматически передают «тревогу» (alert) другим телескопам с большим разрешением и чувствительностью, но с меньшим углом обзора (из-за чего они не могут постоянно наблюдать большие участки неба), а также телескопам в других диапазонах.

Один из таких обзорных телескопов — космическая обсерватория Swift. На ее борту расположен телескоп BAT (Burst Alert Telescope), в поле зрения которого попадает примерно 1/9 площади всего небосвода. Он и сработал 27 апреля в 18:26 по всемирному времени, обнаружив излучение в жестком рентгене (15–350 кэВ), пришедшее из точки северной полусферы с координатами 19h 35m 0,00s (прямое восхождение), +21°54′ 00,0″ (склонение). После оповещения к наблюдениям подключилось сразу несколько телескопов, работающих в разных диапазонах — от радио- до рентгеновского. Зарегистрированные сигналы представляли собой короткие (длиной в несколько миллисекунд) всплески, происходившие на протяжении нескольких секунд. Эти всплески наблюдались в радио-диапазоне на частотах 400–800 МГц (астротелеграмма 13681) и 1,4 ГГц (13684), а также в «мягком» (астротелеграммы 13679 и 13678) и «жестком» (13686, 13685) рентгеновских диапазонах. Астрономы пользуются астротелеграммами для коротких докладов и технических сообщений о последних интересных наблюдениях, они публикуются на сайтах astronomerstelegram.org и gcn.gsfc.nasa.gov.

Но что интересного в этом маленьком транзиенте и почему это событие так заинтересовало астрофизиков во всем мире? Такого рода сигнал, а точнее всплеск, в радиодиапазоне наблюдается не впервые. В 2007 году, анализируя архивные данные наблюдений радиотелескопа обсерватории Паркса в Австралии за 2001 год, один из аспирантов астронома Данкана Лоримера (Duncan Lorimer) — Давид Наркевич (David Narkevic) — обнаружил очень мощный радиовсплеск продолжительностью 5 мс, пришедший с расстояния 1000 Мпк (для сравнения, расстояние до ближайшей крупной галактики — галактики Андромеды — меньше одного Мпк). Этот радиовсплеск до сих пор носит название «всплеск Лоримера». В последующие годы в результате анализа старых наблюдений и новых нацеленных поисков было обнаружено свыше ста аналогичных событий, которые впоследствии стали называть быстрыми радиовсплесками (fast radio burst — FRB, см. также список зарегистрированных FRB).

Обычно FRB — это серия всплесков, длящихся от нескольких миллисекунд до нескольких десятков миллисекунд и повторяющихся спорадически в течение нескольких секунд. Все до сих пор наблюдавшиеся всплески приходили к нам из далеких галактик (удаленных от нас на расстояние нескольких сотен Мпк и дальше). Для многих даже удалось локализовать галактики, из которых приходит сигнал. Объединяет их то, что всем им соответствовало катастрофическое энерговыделение: оценки дают 1040–1045 эрг/с. Для сравнения, сверхновые разных типов имеют энерговыделение 1042–1043 эрг/с.

Природа возникновения этих вспышек пока так и остается загадкой. Неизвестно даже относятся ли все наблюдаемые радиовсплески к одному и тому же типу процессов. Из имеющихся наблюдений можно лишь сузить круг «подозреваемых». Во-первых, наличие нескольких независимых микровспышек внутри одного длинного радиовсплеска говорит о том, что это излучение не может быть произведено узконаправленными пучками частиц (как в случае гамма-всплесков или радиоизлучения пульсаров). Излучение от всплесков «обязано» быть направлено во все стороны, что накладывает ограничения как на энергетику процесса, так и на размеры источника. Так, из-за слишком короткой продолжительности (всего несколько миллисекунд) размер источника не может превышать расстояние, которое за это время пролетает свет (а это всего лишь сотни километров). В противном случае разные части источника всплеска не будут причинно связаны друг с другом и не смогут бы «договориться» о том, чтобы излучить в одно и то же время. А из энергетических соображений можно заключить, что в процессе должны участвовать ультрарелятивистские частицы, ускоренные почти до скорости света.

Придумано множество теорий, объясняющих экстремальную физику, лежащую в основе быстрых радиовсплесков. По одной из них источником радиовсплесков является сильно намагниченная ударная волна, возникающая, например, в результате слияния нейтронных звезд (B. D. Metzger et al., 2019. Fast radio bursts as synchrotron maser emission from decelerating relativistic blast waves). В таких ударных волнах может возникать так называемая синхротронная мазерная неустойчивость плазмы (M. Hoshino, J. Arons, 1998. Preferential positron heating and acceleration by synchrotron maser instabilities in relativistic positron–electron–proton plasmas), когда ларморовское вращение многих частиц спонтанно синхронизируется, и они излучают все вместе как один большой пучок. В результате может возникать мощное электромагнитное излучение в радиодиапазоне.

Для более глубокого ознакомления с быстрыми радиовсплесками, их наблюдениями и теориями их возникновения можно посмотреть видео с недавней конференции The Astrophysics of Fast Radio Bursts.

По другим теориям источником являются магнитары, а точнее магнитосфера вокруг магнитаров. Магнитары — это класс нейтронных звезд, которые вращаются вокруг своей оси с периодом в несколько секунд и вблизи поверхности имеют самые сильные магнитные поля во Вселенной (1014–1015 Гс). Магнитосфера вокруг магнитаров наполнена плазмой электронов и позитронов, движущихся с ультрарелятивистскими скоростями. По некоторым версиям из-за неустойчивой коры, поверхность магнитара может «запускать» магнитные (альвеновские) волны в магнитосферу (рис. 2), которые будут распространяться вдоль силовых линий, как волны по струне (P. Kumar, Z. Bosnjak, 2020. FRB coherent emission from decay of Alfvén waves). Из-за наличия плазмы такая волна постепенно «перекачивает» свою энергию в частицы, одновременно формируя сгустки плазмы размером несколько сантиметров, которые и будут спорадически порождать радиовсплески.

Рис. 2. Схематическое изображение магнитара и магнитных полей в его магнитосфере

Рис. 2. Схематическое изображение магнитара и магнитных полей в его магнитосфере. С поверхности магнитара вдоль силовых линий могут распространяться волны, которые будут диссипировать и перекачивать свою энергию в пучки излучающих частиц. Рисунок из статьи P. Kumar, Z. Bosnjak, 2020. FRB coherent emission from decay of Alfvén waves

Еще одна теория предполагает, что всплески рождаются во внешней магнитосфере магнитаров (A. Philippov et al., 2019. Pulsar Radio Emission Mechanism: Radio Nanoshots as a Low-frequency Afterglow of Relativistic Magnetic Reconnection, Y. Lyubarsky, 2019. Radio emission of the Crab and Crab-like pulsars), где магнитные поля противоположных направленностей пересоединяются (как это показано на рис. 3). В результате пересоединения возникают магнитные «островки» («плазмоиды»), движущиеся со скоростями, близкими к световой, и несущие с собой сгустки горячей плазмы. Эти «островки» могут сталкиваться и сливаться, в результате чего возникает электромагнитное излучение, которое мы потом и видим, как быстрые радиовсплески.

Рис. 3. Магнитосфера магнитара

Рис. 3. Магнитосфера магнитара, вращающегося в плоскости рисунка. Изображение получено по результатам двумерной плазменной симуляции. Цветами показана плотность электрон-позитронной плазмы, а темные линии указывают направление магнитного поля. Слева показана область пересоединения магнитных силовых линий с последующим образованием магнитных «островков» («плазмоидов») и плотностью радиоизлучения в результате их слияния (слева внизу). Рисунок из статьи A. Philippov et al., 2019. Pulsar Radio Emission Mechanism: Radio Nanoshots as a Low-frequency Afterglow of Relativistic Magnetic Reconnection

Вернемся, однако, к свежему наблюдению, о котором говорилось выше. Сигнал, пойманный сразу несколькими радио- и рентгеновскими телескопами, возможно, является одним из этих самых быстрых радиовсплесков. Конкретно это событие отличается от остальных тем, что, во-первых, впервые удалось «поймать» рентгеновское излучение, а во-вторых, впервые однозначно удалось локализовать источник всплеска! Им является магнитар SGR 1935+2154, расположенный в созвездии Лисички. Примечательно (и это, собственно, и позволило «увидеть» рентгеновское излучение от всплеска и локализовать источник), что магнитар находится на расстоянии меньше 10 килопарсек от Солнечной системы. Если подтвердится, что вспышка 27 апреля была именно быстрым радиовсплеском, то он станет первым FRB, чей источник однозначно находится в нашей Галактике. Несмотря на то, что по меркам FRB у него энерговыделение достаточно маленькое (<1040 эрг/с), его наблюдение в различных диапазонах и однозначная ассоциация с источником могут, наконец, помочь пролить свет на тайну быстрых радиовсплесков. Но пока никаких статей с деталями наблюдений не появилось — были лишь короткие сообщения о самом факте детектирования и наблюдении в различных диапазонах. Но, несомненно, астрофизики активно изучают полученные данные и публикации в скором времени последуют. Надо лишь набраться терпения и немного подождать.

Айк Акопян


102
Показать комментарии (102)
Свернуть комментарии (102)

  • leonid_ge  | 02.05.2020 | 21:10 Ответить
    А может, это инопланетяне сигнализируют?
    Ответить
    • Хто зна > leonid_ge | 02.05.2020 | 23:09 Ответить
      Ну я так понимаю что нейронные звезды НЕ лучшие кандидаты на обитаемые планеты
      Ответить
  • pontiyleontiy  | 02.05.2020 | 22:29 Ответить
    Один из таких обзорных телескопов — космическая обсерватория Swift. На ее борту расположен телескоп BAT (Burst Alert Telescope), в поле зрения которого попадает примерно 1/9 площади всего небосвода.
    Какую площадь небосвода покрывают все имеющиеся обзорные телескопы?
    Ответить
  • T_Im  | 02.05.2020 | 23:30 Ответить
    Опечатка:
    от нескольких миллионов лет для очень массивных лет
    Вот тут не очень ясный момент:
    катастрофическое энерговыделение: оценки дают 1040–1045&nbsp;эрг/с. Для сравнения, сверхновые разных типов имеют энерговыделение 1042–1043&nbsp;эрг/с.
    при чтении кажется, что идет речь о суммарном энерговыделении, и кажется странным, что всплески и сверхновые имеют близкие порядки. Но там на самом деле речь идет об энергии за единицу времени (мощности), и становится понятным, что парадокса в цифрах нет: вспышка сверхновой на много порядков длительнее всплеска, и ее энерговыделение на порядки больше.
    Наверно, лучше поправить на "скорость энерговыделения".
    Ответить
    • Serg12 > T_Im | 03.05.2020 | 15:06 Ответить
      Блин, спасибо, а то я не заметил, что там эрги в секунду. Еще подумал про себя, что ну не может там быть больше энергии, чем в сверхновой.
      Ответить
    • haykh > T_Im | 04.05.2020 | 05:10 Ответить
      да, согласен, это может быть немного неочевидно. но это и называется энерговыделением, и с физической точки зрения именно этот параметр очень важен.

      представьте, у каждого транзиентного объекта есть свой "резервуар" энергии: у сверхновых -- это гравитационная энергия во время коллапса, у пульсаров -- это вращательная энергия нейтронной звезды, у солнечных вспышек -- это магнитное поле на поверхности Солнца. резервуары могут быть какими угодно большими, но что важно с точки зрения микрофизики процессов происходящих во время транзиента -- это не насколько резервуары большие, а насколько быстро вы можете извлечь из неё энергию.
      Ответить
      • irna > haykh | 05.05.2020 | 21:45 Ответить
        .....важно,не насколько резервуары большие , а насколько быстро вы можете извлечь из них энергию".

        Очень быстрый источник энергии, когда электронная и позитронная флуктуации в горячей плазме сближаются как однонаправленные токи.
        Ответить
  • Александр Гор  | 03.05.2020 | 20:08 Ответить
    Супер! Спасибо за статью.
    Всю жизнь считал, что правильно пишется магнЕтар )
    Кстати, вопрос может не по теме немного – при магнитной индукции в миллиард Тесла получается где-то вблизи магнетара кубический сантиметр пространства будет весить десять тонн? По Е=мс2? Или я что-то не так понимаю?
    Ответить
    • KAAB > Александр Гор | 03.05.2020 | 22:29 Ответить
      Физический вакуум ничего не весит ). Весят (в гравитационном смысле) только частицы вещества.
      Ответить
      • Александр Гор > KAAB | 03.05.2020 | 22:35 Ответить
        Только вещества? Ой ли? А излучение? Поле? Не имеет гравитационного влияния?
        Выразился наверное не так ) я имел в виду кубический сантиметр пространства (отредактировал)
        Ответить
        • nal > Александр Гор | 04.05.2020 | 00:32 Ответить
          Если память мне не изменяет, магнитное поле является частным случаем электромагнитного взаимодействия и переносится фотоном (безмассовой частицей), т.о. магнитное поле не имеет массы.
          Ответить
          • haykh > nal | 04.05.2020 | 05:01 Ответить
            Если память мне не изменяет, магнитное поле является частным случаем электромагнитного взаимодействия и переносится фотоном (безмассовой частицей), т.о. магнитное поле не имеет массы.
            на самом деле, любая форма энергии эквивалентна некоторой массе. даже если взять большую сферу фотонов, она будет искривлять пространство, как будто это некий объект массой ~E/c^2, где E -- суммарная энергия фотонов.
            Ответить
            • Александр Гор > haykh | 04.05.2020 | 11:55 Ответить
              вот! А я о чем )
              Искривляет пространство не масса, а тензор энергии-импульса. Большинство людей об этом забывают и допускают распространенную ошибку. Луч света обладает энергией? Обладает. Значит он и "гравитирует", хоть и пренебрежимо мало.
              Так вот, к чему я это. При напряженности магнитного поля в триллионы Гаусс или Тесла (тут уж сори, запамятовал, в чем измеряется) – куб см этого самого поля вблизи магнетара должен искривлять пространство как средний танк )) ну или простыми словами весить столько.
              Ответить
            • OSAO > haykh | 04.05.2020 | 14:21 Ответить
              любая форма энергии эквивалентна некоторой массе
              @
              Е=мс^2, имхо, относится только к энергии гравитационного взаимодействия, ни никак не "любого". А любого - это какого? Сильного, слабого, элмагнитного и гравитационного - вот и весь перечень. Энергии первых 3 полей рассчитывается по другим формулам, каждая по своей, и от грав.массы они не зависят. Потому, что не взаимодействуют с гравитацией, ну, или мы пока не знаем, как взаимодействуют.
              Так что никакой сверхмощный магнетар (от слова магнето) не искривит окружающее пространство больше, чем позволит его масса. И, тем более, не утяжелит.
              Ответить
              • haykh > OSAO | 04.05.2020 | 14:32 Ответить
                нет, речь идёт именно о любой форме энергии. есть принцип эквивалентности, утверждающий об идентичности гравитационной и инертной масс.

                > Энергии первых 3 полей рассчитывается по другим формулам, каждая по своей, и от массы они не зависят.

                здесь вы, конечно, неправы. например, масса протона (938 МэВ) практически полностью состоит именно из энергии сильных полей связывающих три кварка, а не из массы самих кварков (каждая из которых около 9 МэВ).

                квантовая электродинамика, также как и квантовая хромодинамика (теория сильного взаимодействия) и теория Вайнберга-Салама (теория электрослабого взаимодействия) -- все имеют в основе постулаты специальной теории относительности, в том числе и принцип эквивалентности.
                Ответить
                • OSAO > haykh | 04.05.2020 | 14:55 Ответить
                  Принцип эквивалентности утверждает идентичность только гравитационной и инертной масс. Эта догадка, что инерция и притяжение суть одно и то же, и позволила Эйнштейну перекинуть мост от СТО к ОТО. Ну, слышал я, что смогли описать в одних квантовых формулах эл.магнитное и эл.слабое взаимодействия, но сильное пока не квантуется, не говоря уже о гравитации.
                  Нет, конечно, массу протона можно перевести из МэВ в граммы, но это просто для удобства. Физический смысл гравитации пока недоступен. Поэтому, имхо, не стоит расширять непознанное.
                  Ответить
                  • Teodor7 > OSAO | 05.05.2020 | 20:29 Ответить
                    Правильно. Есть масса релятивистская и инертная (покоя). Гравитация пропорциональна инертной, но не релятивистской массе. Намешали все в одну кучу.
                    Я бы даже сказал есть масса научная и масса парадоксального желтого популяризаторства.
                    Ответить
                • KAAB > haykh | 05.05.2020 | 04:16 Ответить
                  "масса протона (938 МэВ)" - это же Е, а не m?
                  Ответить
          • Александр Гор > nal | 04.05.2020 | 11:57 Ответить
            безмассовые частицы по-вашему не подвержены действию одного из фундаментальных взаимодействий – гравитационному?
            Ответить
            • nal > Александр Гор | 04.05.2020 | 13:21 Ответить
              Конечно же подвержено.
              Ответить
            • KAAB > Александр Гор | 04.05.2020 | 22:26 Ответить
              Какой физический смысл в гравитационной массе, равной нулю? Если электромагнитное поле (пространство) искривляется массой, в которой есть в т.ч. заряженные частицы - электроны и протоны - это не значит, что причиной искривления является именно гравитационная сила, тем более, что "Искривляет пространство НЕ МАССА, а тензор энергии-импульса."
              Ответить
      • OSAO > KAAB | 04.05.2020 | 14:28 Ответить
        Однако, какая-то плотность у него есть. Что такое скорость света? Это скорость распространения эл-маг.энергии в вакууме. Скорость звука в воздухе ли, в воде ли, в чугуне ли - везде она разная и зависит от плотности среды. 300 000 км/сек в вакууме тоже обусловлены его плотностью.
        Ответить
        • KAAB > OSAO | 04.05.2020 | 23:39 Ответить
          Энергетическая плотность - да, есть. Но гравитационно взаимодействовать могут только частицы вещества, потому что это их уникальная особенность, которой не обладает больше ничто.
          Для зависимости скорости ЭМ волн от "плотности" среды-носителя аналогия со звуком не работает, если только не считать, что ЭМ поле состоит из частичек эфира.
          Ответить
          • OSAO > KAAB | 05.05.2020 | 08:31 Ответить
            Любая частная особенность должна находить свое логическое место в ряду общих понятий. Недаром отцы КМ так настаивали на классическом языке описания квантовых явлений. То есть, событие, не классическое по определению, будет осмыслено только тогда, когда будет описано на чужом для него классическом языке. Все дело в том, что классический язык - единственно родной для нашего разума.
            Если скорость света конечная, то это должно быть чем-то обусловлено, вот и всё. Самый простой ответ - свойствами вакуума, его сопротивлением.
            Ответить
            • Александр Гор > OSAO | 05.05.2020 | 09:52 Ответить
              соответственно с каким принципом конечность скорости света должна быть чем-то "обусловлена"?
              Ответить
            • Teodor7 > OSAO | 05.05.2020 | 20:35 Ответить
              классический язык - единственно родной для нашего разума
              Неверно. Просто нашему разуму для перехода на квантовый и релятивистский язык надо много практики в этих сферах. Так для меня квантовый язык видится более красивым и естественным, чем классический. В классике логические провалы.
              А вот с релятивизмом у меня тормоза, признаюсь. Тоже хочется обусловленности ограничения скорости света. И это естественно - мало практики в этой области. Тут извинительным является пока ещё и объективная не разработанность теории гравитации. Гравитация как искривление пространства или как обменное взаимодействие бозонами Хиггса.
              Ответить
              • OSAO > Teodor7 | 05.05.2020 | 22:20 Ответить
                Не-не, практика просто позволяет эффективно обходить логические ямы, возникающие в классике от того, что практик от КМ не заботится синхронизировать два языка. Ему эта синхронизация просто не нужна. Формулы работают, результаты точные, опыт и теория подтверждают друг друга - всё.
                Классика легко допускает геометризацию пространства и ту догадку Эйнштейна, что форма пространства зависит от распределения масс в нём. Если стоять ногами в классике, то никакой тензор импульса не может изгибать пространство потому, что геометрия - это траектории, а последние, в свою очередь, прочерчиваются массами-"корпускулами", а не энергиями-"волнами".
                Ответить
                • Teodor7 > OSAO | 05.05.2020 | 23:27 Ответить
                  Я немного про другое.
                  Нам в образовании квантовую механику долго толкали как модификация классической. Всякие квазиклассические приближения, линейные разложения и т.п. А надо наоборот, классику как частный случай квантовой механики. Но для этого надо квантовый подход хорошо почувствовать. И преподавать его соответственно.
                  Впрочем, оно понятно, квантовая физика в обыденной жизни нужна так же как знание о шарообразности Земли. Знаем, но принимаем её плоской в 99.9% случаев.
                  Ответить
                  • OSAO > Teodor7 | 06.05.2020 | 16:14 Ответить
                    Я выше писал: стоя ногами в классике. А ведь классика давно расщепилась на корпускулярную и волновую.
                    В корпускулярной версии тождество сил тяготения и инерции легко усвояемы: вот корпускула Меркурия, вот его неправильная орбита, но рядом вращаются другие корпускулы-планеты, и их тяготение влияет на форму изучаемой траектории. Всё понятно, и формулы не нужны.
                    Но пусть попробует кто-то дать подобное описание в волновой версии. Всё, сразу затык, потому что в голове у такого комментатора только математика, всякие там тензоры импульсов. Последует дежурная шутка, мол, это дело нельзя понять, к этому делу надо просто привыкнуть...
                    Главное, что надо прочувствовать в квантовом подходе, это то, подходов из КМ к классике должно быть два - к волновой стороне и к корпускулярной стороне, причем, каждый по отдельности.
                    Если мы определяем корпускулярную характеристику, то в это же самое время никак не можем определить волновую, и наоборот. В этом суть принципа неопределенности. Но! Одного раза всегда недостаточно. Чтобы понять сущность, нам нужны два опыта - волновой и корпускулярный. Тогда они будут дополнять друг друга, и в этом смысл принципа дополнительности.
                    А пока народ просто не различает эти два подхода, смешивает в кучу волновые и корпускулярные куски формул, и получается, что энергия объекта с увеличением скорости растет, а когда массивный объект достигает скорости света, его энергия/масса становятся равными 0. Потому что - импульс!
                    Ответить
                    • Teodor7 > OSAO | 07.05.2020 | 11:52 Ответить
                      Вы опять про классические опорки. Волновые лапти и корпускулярные онучи. Бесконечная в пространстве и времени линейная гармоничная волна и точка корпускулы. Что, если подумать, глупость и в первом и во втором случае.
                      Частица - это нелинейная уединенная волна, солитон. Она включает в себя и волновые свойства и представление об локализованной частице в некоей области пространства. Но не точку, что глупость примитивного приближения.
                      Классический принцип аддитивности в природе не работает. Это математическое упрощение. А нелинейность как раз и дает возможность волне быть ограниченной в пространстве, в отличие от синусоиды, определенной на бесконечности.
                      Классика - это от бессилия решать реальные нелинейные задачи. Поэтому разложение по малому параметру, отбросим все члены, кроме первого, и получим то, что получим - классические парадоксы. Сначала изуродуем модель, а потом удивляемся, почему она так плохо работает.
                      Ответить
                      • Александр Гор > Teodor7 | 07.05.2020 | 12:31 Ответить
                        Дико плюсую +++
                        Ответить
                      • OSAO > Teodor7 | 07.05.2020 | 15:28 Ответить
                        Не-не, классика - это лекарство от обессиливания, наступающего при барахтании в тенетах сложных формул. Запутавшись, человек не видит разницы между массами, энергиями и пр. У него легко получается, что массивный объект с разгоном набирает массу и так вплоть до скорости С. Или какой-нибудь волновой оператор начинает изгибать пространство.
                        Поэтому нужно идти вперед по пути нелинейности, но поглядывать на тень, отбрасываемую под светом классики, и если тень вдруг исчезает, то - стоп, куда-то не туда зашел...
                        Ответить
                        • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 15:51 Ответить
                          то, что массивный предмет с разгоном набирает массу – факт такой же общеизвестный, как и шарообразная Земля и значение скорости света – причем всему научному миру, кроме вас.
                          Поэтому, ни классика, ни формулы здесь ни при чем абсолютно.
                          Это доказано в экспериментах, обладает предсказательностью и прочими признаками научности.
                          Опровергнете – подавайтесь на шнобелевку.
                          Ответить
                          • OSAO > Александр Гор | 07.05.2020 | 17:22 Ответить
                            Хорошо. Масса покоящегося объекта - 1 кг. Он начинает ускоряться. Какой величины будет его масса при достижении скорости света?
                            Ответить
                            • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 17:38 Ответить
                              в соответствии со СТО – материальный массивный объект принципиально не может достичь скорости с.
                              Ответить
                              • OSAO > Александр Гор | 07.05.2020 | 17:44 Ответить
                                Это несомненно. А как же понимать ваше заявления, что "массивный предмет с разгоном набирает массу" и "если мы будем постадийно вычислять массу – она будет увеличиваться"?
                                Ответить
                                • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 17:46 Ответить
                                  а как эти утверждения противоречат друг другу?
                                  Если массивный предмет массой 1 кг разогнать до 0.8с – его масса будет 2 кг, например, если до 0,95с – 3кг. Это грубо, я сейчас на калькуляторе не считаю. А до с его разогнать невозможно. Где вы здесь противоречие видите?
                                  Ответить
                                  • OSAO > Александр Гор | 07.05.2020 | 17:51 Ответить
                                    Предлагаю не спешить и считать на калькуляторе точно. А.Гор мне друг, но истина дороже...)))
                                    Когда сможете, прошу ответить, до какой конкретно величины может возрасти масса при приближении к скорости С?
                                    Ответить
                                    • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 17:55 Ответить
                                      при каком приближении конкретно? назовите цифру.
                                      Ответить
                                      • OSAO > Александр Гор | 07.05.2020 | 18:06 Ответить
                                        Не-не, моя хата краю, я ничего не знаю. Подсчитайте, пожалуйста, предельную массу на той предельной скорости, выше которой шар с массой покоя 1 кг не может разогнаться.
                                        Ответить
                                        • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 18:09 Ответить
                                          если мы говорим о мысленном эксперименте – то, думаю, это бесконечно большая масса (не знаю, возьмите число Грэма для удобства), а скорость – 0,99999 ну и девяток после запятой бесконечно длинное число )
                                          Ответить
                                          • OSAO > Александр Гор | 07.05.2020 | 18:41 Ответить
                                            Тогда давайте упростим задачу: пусть масса 1 кг притягивается черной дырой. Несомненно, что наш объект пересечет горизонт событий и будет поглощен ЧД. Что тут будет с приростом массы?
                                            Ответить
                                            • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 18:46 Ответить
                                              что будет с объектом в ЧД, к сожалению, не смогу ответить вам не только я, но я наша вся теор физика вместе взята ) этого никто не знает. Так как сама ЧД объект гипотетический. Это во-первых. А во-вторых, она своей сингулярностью множит на ноль не только ТО, которую мы с вами сейчас обсуждаем, но и математику )
                                              Поэтому такие крайние случаи предлагаю не рассматривать, а все же воспользоваться бритвой Оккама – и вернуться к началу разговора, основе и главному.
                                              Итак, я хочу понять вашу позицию – вы считаете, что СТО ошибается когда предписывает релятивистское увеличение массы движущегося предмета? А время, длина? Тоже эти эффекты отрицаете?
                                              Ответить
                                              • OSAO > Александр Гор | 07.05.2020 | 19:33 Ответить
                                                Что будет с объектом в ЧД, я не спрашивал. Меня интересует, как будет изменяться масса объекта до и после пересечении горизонта событий.
                                                Ответить
                                                • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 19:42 Ответить
                                                  смотря с какой скорость будет лететь объект – по формуле релятивистского увеличения массы.
                                                  Ответить
                                                  • OSAO > Александр Гор | 07.05.2020 | 20:16 Ответить
                                                    Не-не, игра в прятки не прокатывает. Низачот.
                                                    Ответить
                                                    • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 20:35 Ответить
                                                      Как вы изволили выразиться – "низачот" тут как раз вам. И это отметит любой сторонний наблюдатель. Вы упорно не отвечаете на вопросы, упорно отказываетесь называть конкретные цифры скорости, чтобы я вам также прямо назвал цифры увеличения массы. Упорно отрицаете очевидные постулаты и формулы теории относительности о релятивистском увеличении массы, замедлении времени и сокращения длины объектов. Поэтому, тут как раз с вашей стороны игра в прятки. Низачот, OSAO, низачот. Идите формулы штудируйте, если хотите хоть что-то понять в устройстве вселенной глубже чем "не ну мне кажется что по логике оно вот так должно быть!! Ну должно же!! Ну почему вселенной плевать на мое должно???"
                                                      Ответить
                          • 3g430 > Александр Гор | 07.05.2020 | 21:38 Ответить
                            >> массивный предмет с разгоном набирает массу – факт такой же общеизвестный, как и шарообразная Земля
                            Если вы начнете удаляться от меня с ускорением, вы когда-то наберете такую скорость, при которой ваша масса станет такой, что вы превратитесь в черную дыру? Так? Но в вашей системе отсчета это я двигаюсь с такой большой скоростью. Кто из нас ЧД?
                            А если вы замедлитесь - перестанете быть ЧД?
                            Ответить
                            • Александр Гор > 3g430 | 07.05.2020 | 22:07 Ответить
                              Смотрите, попробую объяснить.
                              Наша вселенная устроена так, что со скоростью света может двигаться только излучение. Оно, собственно в принципе не может двигаться с другой скоростью и оно безмассовое.
                              Массивное вещество, частицы которого имеют массу покоя – не способно двигаться ос скоростью света. Принципиально. Например, как время не может идти вспять. Более того, чтобы их разогнать до вообще сколь-нибудь большой скорости – надо затрачивать огромную энергию. Это объясняет, почему мы знаем о кварках и нейтрино, способны к генной инженерии, но послать человека даьше Луны или Марса, что мизер в космических масштабах, пока не способны.
                              Теперь по вашей ситуации. Массивный объект летящий со скоростью 0,8с (250 тыс км в секунду) удваивает массу. С килограмма становится 2х-килограммовым. Далековато до ЧД, верно? Скорость 0,95с - утраивает массу. Вы представляете себе разогнать материальный объект до 0,95с? А до 0,99? Нет такой энергии во вселенной. А масса будет расти. Поэтому ничего там не схлопнется в ЧД в реальности. Требуемая для такого разгона энергия превысит все лимиты.
                              Ответить
                              • 3g430 > Александр Гор | 07.05.2020 | 22:46 Ответить
                                мы говорим о мысленном эксперименте. А можно и реальном: в LHC протоны достигают требуемой с вашей точки зрения скорости, но в ЧД не превращаются ни они, ни LHC.
                                Вам стоит прочитать здесь, на Элементах статью "Инвариантная масса"
                                (LHC.Физика элементарных частиц.Инвариантная масса)
                                Ответить
                                • Александр Гор > 3g430 | 07.05.2020 | 22:53 Ответить
                                  спасибо, почитаю. Ссылка есть?
                                  Но в LHC же протоны все равно не достигают с. И их масса увеличивается релятивистски, соответственно скорости. Но почему в ЧД сразу? Чтобы протон достиг массы 1,3 солнечной (или сколько там для ЧД нужно) его нужно разогнать (наверное) до 0,99999999999999999 (грубо говоря на 10 девяток больше, чем его разгоняют до 0,9999999 грубо говоря.
                                  Ответить
                                  • 3g430 > Александр Гор | 07.05.2020 | 23:11 Ответить
                                    https://old.elementy.ru/LHC/HEP/measures/invariant-mass
                                    Ответить
                      • OSAO > Teodor7 | 07.05.2020 | 18:01 Ответить
                        Частица - это нелинейная уединенная волна, солитон. Она включает в себя и волновые свойства и представление об локализованной частице в некоей области пространства.
                        @
                        Я легко могу согласиться с тем, что классическая механика есть частный случай механики квантовой. Но корпускулярно-волновой дуализм, прекрасно изученный ещё на свете, отнюдь не заявляет о корпускулярном подходе как частном случае волнового. А в КМ, де факто, произошло именно это. Шредингер написал волновое уравнение, и оно стало в центр всех размышлений. Всё вообще стало только волновым.
                        Тут и кроются корни всей этой путаницы с массами и энергиями, с наличием массы у любых полей и их возможностью изгибать пространство.
                        Ответить
                        • Teodor7 > OSAO | 12.05.2020 | 19:47 Ответить
                          Ну вы загнули пространство :)
                          Про массу и энергию - это к релятивистской физике. При чем тут квантовая механика?
                          Если про волновое уравнение, то оно лишь описывает поведение частицы во внешнем поле. А само взаимодействие идет частицами - квантами. Так что центров два.
                          Ответить
                    • Александр Гор > OSAO | 07.05.2020 | 12:30 Ответить
                      у вас очень примитивное представление о физике и в целом о том, как работает научный метод, математические модели и формулы. Детское какое-то, что-ли.
                      Я не кичусь, что я там какой-то мега эксперт во всех вопросах ) В том круге, что я общаюсь – я гораздо менее информирован и обознан, чем подавляющее большинство людей. И прекрасно себе отдаю в этом отчет.
                      Но у вас классический Даннинг-Крюгер. Какие-то примитивные подходы, что все должно укладываться в какую-то вашу личную логику, все должно быть интуитивно, классическое. А если что-то выходит за рамки – то силком это впихнуть, вернуть обратно в логику.
                      Даже это пренебрежение формулами. Типа, если мне непонятно – это зло. Все должно быть легко понятно среднему уму – иначе это неправильное. Хотя все великие умы, типа Эйнштейна, Дирака, Резерфорда признавали, что математика – царица наук, что это "язык", на котором написана вселенная. Все, к чему не прикоснись в нашей вселенной все равно по итогу, в максимальных приближениях сводится к математическим абстракциям. А ваша так называемая человеческая логика – ничтожна на самом деле.
                      Ответить
                  • KAAB > Teodor7 | 08.05.2020 | 00:51 Ответить
                    и первое, и второе надо преподавать, как частные случаи электродинамики ) поскольку в основе всего лежит непрерывное электромагнитное поле.
                    Ответить
                    • Teodor7 > KAAB | 12.05.2020 | 19:48 Ответить
                      Полей четыре, а не одно электромагнитное.
                      Ответить
    • haykh > Александр Гор | 04.05.2020 | 04:59 Ответить
      хорошее замечание, вы молодец что заметили!

      но:
      (а) поле магнитара очень быстро падает с расстоянием: как радиус в кубе, т.е. на расстоянии уже 10 радиусов звезды (100 км), это поле будет в 1000 раз слабее, а плотность энергии -- в миллион раз меньше;
      (б) по сравнению с плотностью звезды 1e14-1e15 г/см^3 это всё равно примерно ничего :) т.е. вклад в гравитацию будет примерно никакой.

      пс. честно я не знаю, как правильно. просто по-русски "магнИт", а по-английски "magnEt", отсюда я сделал вывод.
      Ответить
    • Скеп-тик > Александр Гор | 04.05.2020 | 20:05 Ответить
      #вблизи магнетара кубический сантиметр пространства будет весить десять тонн? По Е=мс2?#
      Вообще-то эта формула некорректна. Полная формула, по Эйнштейну, Е²=m²c*- m²v*. где звёздочка - четвёртая степень. Отсюда видно, что квадрат полной энергии будет максимальным при скорости движения, равным нулю. При движении со скоростью света полная энергия массы будет равна нулю!
      Так что масса (скаляр) и энергия (вектор) в ОТО не эквивалентны при связи через скорость света. И извлекать квадратный корень из Е²=m²c* при v=0 ну никак нельзя!!!
      Ответить
      • Александр Гор > Скеп-тик | 04.05.2020 | 20:15 Ответить
        вот, по-моему, первое дельное замечание. Пойду формулы штудировать ) Все равно пока не могу понять, как тензор ЭИ может НЕ гнуть пространство ) а тут он ого-го какой
        Ответить
        • KAAB > Александр Гор | 05.05.2020 | 00:14 Ответить
          А куда он должен его гнуть, интересно?
          Сжимать - понимаю, а гнуть - не очень. )
          Ответить
          • Александр Гор > KAAB | 05.05.2020 | 09:26 Ответить
            ну, гнуть – в смысле искривлять, прогибать ) человеческий язык – это всего лишь человеческий язык, ему даже до математических формул очень далеко.
            Ответить
            • KAAB > Александр Гор | 05.05.2020 | 20:57 Ответить
              это я понял, что искривлять ) , но вот куда (или где)? в дополнительном, 4-ом измерении или в существующих?
              Ответить
              • Александр Гор > KAAB | 05.05.2020 | 23:13 Ответить
                а какое это имеет значение? Я так понимаю, что и тот и тот вариант рассматривается гипотетически. По крайней мере точно ничего не мешает принципиально трехмерному объекту искривляться в своих же трех измерениях, не привлекая лишних сущностей.
                Ответить
                • KAAB > Александр Гор | 08.05.2020 | 00:57 Ответить
                  Вот это хорошо - "не привлекая лишних сущностей".
                  Меня больше интересует, что делает тензор - гнет или сжимает? Если он действует равномерно во всех направлениях, то, скорее, сжимает? Если у него есть ось действия, то, очевидно, может и гнуть.
                  Ответить
                  • Александр Гор > KAAB | 08.05.2020 | 13:57 Ответить
                    я бы выбрал "искривляет". Мощный гигаваттный или тераваттный лазер будет искривлять пространство не хуже массивного объекта, хотя массой и не обладает, а обладает тензором ЭИ. Хочется этого кому-то там или нет – но искривляет. Такие дела.
                    Ответить
                  • Teodor7 > KAAB | 12.05.2020 | 19:56 Ответить
                    Тензор гнет, сжимает и скручивает одновременно в общем случае. Причем по разному в разных направлениях. На то он и тензор.
                    Тензор - выражение неортогональности нашего мира (в отличие от классической евклидовости) в довесок к нелинейности.
                    Ответить
      • OSAO > Скеп-тик | 05.05.2020 | 08:54 Ответить
        При движении со скоростью света полная энергия массы будет равна нулю!
        @
        Интересно поразмышлять немного вбок от вашего справедливого вывода. Вот некая волшебная сила начинает разгонять массу Х в вакууме. Если мы будем постадийно измерять скорость и вычислять массу, то увидим, что последняя уменьшается. Образно: от метеорита, летящего сквозь атмосферу, постепенно отваливаются кусочки. "Кусочки" нашей массы Х, ускоряющейся в вакууме, это элементарные частицы, возвращающиеся в вакуум. Пока не останется одна, последняя, безмассовая, которая и будет лететь со скоростью света.
        И вот тут вопрос: до какой скорости должна будет наша волшебная сила разогнать эту частицу, чтобы в итоге остался одиночный кварк?
        Ответить
        • Александр Гор > OSAO | 05.05.2020 | 09:50 Ответить
          если мы будем постадийно вычислять массу – она будет увеличиваться. Откуда вы взяли это уменьшение массы?
          Ответить
          • OSAO > Александр Гор | 05.05.2020 | 14:17 Ответить
            Вам же показали полную формулу Е2 = М2С4 - М2V4. Подставляя увеличивающуюся V, вы получаете уменьшающуюся Е. Но, поскольку Е в физическом смысле эквивалентно М, то должна уменьшиться и последняя. Это пример, как опасно оставаться внутри только формул, упустив из виду физический смысл. Иначе тензоры начнут "гнуть не только пространство", но и вас самих.
            Ответить
            • Александр Гор > OSAO | 05.05.2020 | 14:30 Ответить
              что значит "должна уменьшаться"? Кому она должна? Вы вообще слышали о таком понятии, как релятивистское увеличение массы движущихся тел или нет? Если нет, то конечно все очень печально ((
              Тут как раз,наоборот, вы опасно остались внутри формул и упустили важную вещь )
              Ответить
            • dimmis > OSAO | 06.05.2020 | 10:19 Ответить
              А откуда взялась эта формула? В оригинальной формуле Энштейна вторым слагаем вроде стоит импульс p^2*c^2, и со знаком +, а не -. Т.е. при увеличении скорости тела, полная энергия растет.
              И потом, говоря о том, любая ли энергия эквивалентна массе и оказывает ли гравитационное влияние - подумайте о невесомой зеркальной сфере, наполненной фотонами, или фотонным газом, по сути - чистой электромагнитной энергией. Представьте, как она будет реагировать на попытки изменения изменения ее скорости. Она будет проявлять те же свойства, что и массивное тело, несмотря на то, что заполнена безмассовыми частицами. Это легко выводится из классических представлений, если не забывать, что фотон обладает импульсом.
              Ответить
              • OSAO > dimmis | 06.05.2020 | 18:53 Ответить
                Фотон - это два сиамских близнеца с разной генетикой: один братец - волновой, другой - корпускулярный. Фотон обладает импульсом только в волновой форме, т.к. импульс - это волновое свойство. Не буду спорить с повелителями формул, но, имхо, тяготение, т.е., инертная масса - это корпускулярное, и траектории, которые искривляются, тоже свойство корпускулярной генетики. Да, мы можем выразить массу как энергию и установить эквивалентность понятий. Эквивалентность, но не тождественность. Масса/энергия гравитационная и масса/энергия электромагнитная - это массы корпускулярной и волновой форм. Они дополняют друг друга, но, в физическом смысле, не заменяют.
                С улыбкой отмечу сходную проблему в богословии: нераздельно, но неслиянно существуют в Троице три ипостаси. А тут у нас - всего две, и мы их слили до нераздельности )))
                Ответить
                • dimmis > OSAO | 06.05.2020 | 21:45 Ответить
                  "Имхо" без формул в физике ничего не значит.
                  Корпускулярные атомы и тела, из них состоящие, поспорили бы с вами о том, что у них якобы нет импульса.
                  Ответить
                  • OSAO > dimmis | 06.05.2020 | 22:16 Ответить
                    Я не в силах спорить ни с формулами, ни с импульсами, ни с моментами импульсов. Своими постами я хотел привлечь внимание физика, способного на пальцах, но в основном верно описать разницу между корпускулярным и волновым физическими смыслами в КМ.
                    Ответить
                    • dimmis > OSAO | 07.05.2020 | 07:52 Ответить
                      Так ведь для этого совсем не обязательно писать неверные утверждения, насчёт уменьшающейся полной энергии при возрастании скорости или отсутствия импульса у корпускулярного фотона, а просто задать интересующий вопрос.
                      Ответить
                      • OSAO > dimmis | 07.05.2020 | 15:13 Ответить
                        Ну, вопрос так вопрос... Пока я спрошу себя: что такое инерция? Это свойство гравитационного поля препятствовать изменению скорости объекта. Поэтому тело, понимаемое как корпускула, набирает/сбрасывает скорость постепенно. Именно поэтому грав. масса - это масса инерции, инертная масса.
                        Теперь рассмотрим объект как волну. Она всегда движется со скоростью С, не ускоряется и не замедляется. Аналогично - безмассовый фотон: он вылетает со скоростью С прямо из точки рождения, без всякого разгона. Их обоих нельзя ни ускорить, ни затормозить. Следовательно, ни фотон, ни волна не обладают инерцией. То есть, не могут взаимодействовать с гравитационным полем. Крючку грав.поля должна соответствовать инерционная скоба на объекте, а тут её нет.
                        Идея ОТО о связи тяготения с инерцией была опубликована в 1915 году, когда никто ничего не знал о волновых свойствах материальных частиц. Волновое уравнение Шредингера появилось в 1923.
                        Теперь вопрос вам: корректно ли использовать "безынерционные" элементы волнового уравнения для "инерционно-гравитационных" расчетов?
                        Ответить
                        • dimmis > OSAO | 08.05.2020 | 07:19 Ответить
                          Ох . Вы хотели получить комментарий профессионала , каковым я не являюсь, но в вашем вопросе заложено столько ошибок, что я все же кое-что прокомментирую.
                          1. "что такое инерция? Это свойство гравитационного поля препятствовать изменению скорости объекта."
                          По современным представлениям инерция не связана напрямую с гравитацией. Инерция это псевдосила, это свойство тела сопротивляться воздействию, которое приводит к переходу этого тела из одной инерциальной системы в другую. Или по другому - к изменению его скорости. Мерой инерции является инертная масса тела. Природа возникновения массы у тела может быть разная. Один из механизмов - это взаимодействие с полем Хиггса. Второй возможный способ - по типу сферы с фотонами, который я упоминал ранее.
                          Равенство инертной и гравитационной масс в ОТО отчасти получается автоматически, если принимать геометрическую природу гравитации (и не только) и это сформулировано в принципе эквивалентности ОТО.
                          2. Волна совсем не обязательно должна двигаться со скоростью света. Это зависит свойств среды, в которой она распространяется. Если это электромагнитная волна и она движется в вакууме , то она движется со скоростью с, это так. Но сравнивать частицу, обладающую волновыми свойствами с электромагнитной, или любой другой волной некорректно. Если вас интересует интерпретация волновых свойств массивных частиц, то, на мой взгляд, наиболее наглядной (что не означает наибольшую достоверность, однако) является концепция волны-пилота. На эту тему есть много информации в интернете, а на Ютубе есть даже видео с аналогиями в макромире.
                          3. " Следовательно, ни фотон, ни волна не обладают инерцией. То есть, не могут взаимодействовать с гравитационным полем. "
                          Эта ошибка вытекает из первой. Конечно же фотон или электромагнитная волна взаимодействуют с гравитационным полем. Гравитационное взаимодействие наиболее универсальное, в нем участвуют все материальные объекты ( и даже виртуальные). Это легко понять, если вспомнить геометрическую природу гравитации - это искривление самого пространства, следовательно, все что существует в нашем пространстве реагирует на это искривление.
                          А взаимодействие фотонов с грав полем настолько обычная ситуация, что это повсеместно используют в астрофизике ( см. Кольцо Энштейна), и даже есть проект строительства телескопа, работающего на этом принципе, где фокусирующмй объектом для света будет являться наше солнце.
                          Ответить
                          • OSAO > dimmis | 08.05.2020 | 14:14 Ответить
                            Спасибо за развернутый ответ. Замечу только, что "волне-пилоту" скоро 100 лет, да и вопрос о гравитационном взаимодействии с фотоном задавали ещё самому Эйнштейну. Ответ был примерно таким:
                            - Нет, не взаимодействует.
                            - А как же огибание светом массивного тела?
                            - Фотон огибает массу не потому, что притягивается последней. Он летит по прежнему прямо, просто само пространство искривлено гравитацией.
                            Но в целом я удовлетворен. Всегда полезно узнать мнение по общим вопросам от специалиста, занимающегося прикладными расчетами. В конце концов, математика-то одна и та же, только интерпретации разные.
                            Не хочу злоупотреблять вашей любезностью, но есть еще один интересный вопрос: атом водорода попал в поле притяжения черной дыры и, ускоряясь, движется в горизонту событий. Что происходит с его энергиями и массами непосредственно до и после перехода через ГС? Если можно, ответьте очень кратко, самую суть.
                            Ответить
                            • dimmis > OSAO | 08.05.2020 | 17:07 Ответить
                              "Замечу только, что "волне-пилоту" скоро 100 лет"

                              Всем основным интерпретациям квантовой механики скоро 100 лет.

                              "Ответ был примерно таким:
                              - Нет, не взаимодействует."

                              Можно ссылку на этот ответ?

                              "Всегда полезно узнать мнение по общим вопросам от специалиста, занимающегося прикладными расчетами. "

                              Тогда вам надо спросить кого-то другого. Я не специалист в этой области. Скорее интересующийся .

                              "Что происходит с его энергиями и массами непосредственно до и после перехода через ГС?"

                              Какие энергии и массы имеются ввиду и в какой системе отсчёта?
                              Ответить
                              • OSAO > dimmis | 08.05.2020 | 17:47 Ответить
                                По ответу Эйнштейна ссылку не сохранил, а сейчас, увы, уже не могу выйти на неё. Зато пока искал, натолкнулся на хабре на ваши зеркальные шары с фотонным газом... Ещё по Эйнштейну: если уж так, то нужна ссылка на серьезный источник. Теперь и меня зацепило - буду неуклонно искать таковой.
                                Насчет атома. Меня интересует, что происходит с ним при переходе через горизонт событий ЧД и о возможных вариациях при изменении систем отсчета. Вот как бы вы кратко, используя только базовые понятия, рассказали об этом домохозяйке?
                                Ответить
                                • dimmis > OSAO | 08.05.2020 | 19:50 Ответить
                                  В его системе отсчёта с ним при переходе через гм ничего особенного не происходит
                                  Ответить
                                  • OSAO > dimmis | 08.05.2020 | 21:40 Ответить
                                    Спасибо, принято. А если наблюдатель будет сидеть на ГС?
                                    Ответить
              • KAAB > dimmis | 07.05.2020 | 23:49 Ответить
                Поздравляю Вас, Вы описали строение элементарных частиц вещества. :) Они, на самом деле, и есть - ["зеркальные"] сферы из электромагнитного поля, "наполненные" безмассовыми фотонами. По крайней мере, такая их интерпретация вполне обоснованна с философской точки зрения, в частности, исходя из принципа единоначалия всех материальных объектов. Любая материя и есть, по сути, "чистая энергия" - хоть частицы вещества, хоть кванты или волны электромагнитного поля.

                Будем считать, что инертность элементарных сфер-зеркал Вы объяснили, осталось дело за "малым" - описать гравитационную силу притяжения, которую генерируют безмассовые элементарные сферы с запертыми внутри них фотонами, притягивая другие такие же сферы.
                Ответить
                • dimmis > KAAB | 08.05.2020 | 07:53 Ответить
                  1."сферы из электромагнитного поля, "наполненные" безмассовыми фотонами"
                  Почему же обязательно фотонами? Вклад электромагнитного взаимодействия в массу протона, например, очень невелик.
                  2. "дело за "малым" - описать гравитационную силу притяжения, которую генерируют безмассовые элементарные сферы с запертыми внутри них фотонами".
                  Почему этот вопрос мне?
                  Во-первых, я нигде не касался гравитационного взаимодействия безмассовых частиц.
                  Во-вторых, математически это давно сделал Энштейн. Утверждение, что искривляет пространство тензор энергии-импульса - это оттуда. На понятийном уровне это никак не обосновывается, насколько я знаю. Это просто свойство нашей вселенной.
                  Ответить
                  • KAAB > dimmis | 11.05.2020 | 03:02 Ответить
                    1. фотонами - это, чтобы не плодить ненужные кварковые сущности, которые потом придется опять рассматривать, как сферы, наполненные фотонами.
                    2. "дело "за малым" - это я имел ввиду, что, для завершения вполне достоверной модели частиц в виде электромагнитной сферы, необходимо и достаточно показать, как у таких частиц возникает гравитационная сила. А без этого ни о какой их инертности речи быть не может. Именно гравитация порождает у частиц инертную массу.
                    На самом деле, эксперимент с зеркальной безмассовой сферой, наполненной фотонами, имеет свои интересные нюансы. Как рассматривать воздействие отдельных фотонов на её стенки: постоянным на сразу все (или 2 противоположные) стороны или поочередным? Если их воздействие должно рассматривать постоянным, то это заведомо делит импульс фотона, на все точки его касаний. С чего бы, разве скорость и время перемещения фотона от стенки к стенке не имеют значения? Если попеременным и сиюминутным, то, теоретически, можно выделить такой момент времени, когда ни один из фотонов не касается сферы. В этот момент на сферу можно воздействовать, не ощущая её сопротивления. Перемещенная в новое положение, сфера должна сохранять свое новое положение или должна вернуться обратно? В любом случае, в момент воздействия на сферу, она не будет оказывать инерционного сопротивления.
                    В общем говоря, в данном эксперименте присутствует неоднозначность - считать ли фотон стоячей волной (тогда откуда импульс, воздействующий на стенку сферы?), либо частицей (положение которой внутри сферы, однако, мы локализовать не можем и поэтому не можем утверждать, что сфера после ее перемещения должна вернуться обратно - любое её новое положение должно рассматриваться, как равновесное и ничем не отличающееся от предыдущего).
                    Ответить
                    • dimmis > KAAB | 11.05.2020 | 09:11 Ответить
                      "Именно гравитация порождает у частиц инертную массу."
                      Откуда такой вывод? И каков механизм этого?

                      "теоретически, можно выделить такой момент времени, когда ни один из фотонов не касается сферы."

                      А как рассматривать шарик надутый воздухом? Как с его стенками взаимодействуют молекулы воздуха? Локально или как стоячая волна? Теоретически можно дождаться момента, когда ни одна молекула не будет давить на стенку шарика. Что произойдет с ним в этом случае? Правда теоретическое время ожидания для этого события на много порядков превзойдет время жизни вселенной. Для чего вы от физики переходите к статистике?
                      В вашем примере, если вы сдвинете сферу в этот момент, то фотоны летящие к ней навстречу достигнут ее раньше , тех которые летят в направлении ее движения, и соответственно передадут ей импульс раньше. Но таким же образом можно просто подождать, когда давление фотонов на одну стенку сферы будет не уравновешенно давлением фотонов на другую стенку. Теоретически мы можем заметить дрожание такой сферы в пространстве, да.
                      Ответить
        • Скеп-тик > OSAO | 05.05.2020 | 20:21 Ответить
          Немного не так. Если глянуть полную формулу искривления пространства-времени, то надо видеть, что тензор кривизны, зависимый от массы (Джи мю ню нижние), стоит с одной стороны равенства, а тензор энергии-импульса (Тэ мю ню нижние) - по другую. Если перенести тензор энергии-импульса влево, он попадёт в знаменатель. И в итоге понимаем - масса искривляет пространство, а энергия-импульс - выпрямляет. ((Улыбающийся смайлик)).
          То есть, строго по Эйнштейну - безмассовый фотон, летящий со скоростью света, имеет траекторию, в 2 раза "кривее", чем от гравитации; но на массивное тело, летящее со скоростью света, ГРАВИТАЦИЯ НЕ ДЕЙСТВУЕТ. Ибо правая часть оригинальной формулы обнуляется.
          Ответить
          • OSAO > Скеп-тик | 05.05.2020 | 22:07 Ответить
            Насчет формул ничего сказать не могу, ни разу их не видел, и, надеюсь, они не смогут мне даже присниться в кошмарном сне. Я больше полагаюсь на старый добрый физический смысл. Которым вы, похоже, не часто руководствуетесь )).
            Поэтому, имхо, на ваше "массивное тело, летящее со скоростью света, ГРАВИТАЦИЯ НЕ ДЕЙСТВУЕТ. Ибо..." скажу, что гравитация, реально существующая в природе, не действует на такое тело потому, что последнее просто не может существовать в природе.
            Когда объясняют азы КМ, то начинают обычно с принципов неопределенности и дополнительности, возникающих при расширении корпускулярно-волнового дуализма от света к элементарным частицам материи. И добавляют, что "траектория" относится к корпускулярной части, а "импульс" - к волновой. И смешивать их нужно, не взбалтывая.
            Это я к тому, что тензоры импульса в формулах ОТО, да, стоят, но нужны эти "волновые" члены там, имхо, для целей расчета, но не для почерпывания физического смысла "корпускулярных" траекторий движения масс.
            Ответить
          • Teodor7 > Скеп-тик | 05.05.2020 | 23:18 Ответить
            А ничего, что массивное тело разогнать до скорости света невозможно? Именно поэтому фотоны безмассовы.
            Ответить
            • irna > Teodor7 | 06.05.2020 | 14:36 Ответить
              После открытия отрицательной энергии и отрицательного давления космологической среды прошло 20 с лишним лет,но до сих пор физики и другие интерпретаторы СТО и ОТО не видят повода для новой парадигмы.
              Её суть в том, что 1)есть жидкая среда (да, эфир),2) есть компонента эфира, ответственная за отрицательное давление, 3) подобное тому, которое давно и хорошо известно в земных капиллярных явлениях,4)эта компонента - устойчивая при отрицательном давлении пузырьковая фаза жидкой среды,5)которую можно отождествить с тёмной материей.
              Фотон с нулевой массой будет выглядеть теперь как классическая волна, составленная из "массовых" пузырьков,разделённых участками среды с отрицательной энергией.
              Масса покоя фотона, когда он внутри атома, содержит более короткие участки жидкой среды между пузырьками.

              "Именно поэтому фотоны безмассовы"
              Фотоны безмассовы потому, что они В ПУТИ.
              Ответить
              • Александр Гор > irna | 07.05.2020 | 11:18 Ответить
                бан фрику, пожалуйста
                Ответить
            • KAAB > Teodor7 | 07.05.2020 | 23:28 Ответить
              Я думаю, разогнать до скорости света нельзя ничто. Нету такого механизма ускорения. Объект должен сразу иметь такую скорость. Поэтому фотон - это скорее волна (например, тот же солитон, о котором сказано выше), чем частица.
              Ответить
      • tarlin > Скеп-тик | 06.05.2020 | 21:31 Ответить
        Во первых, есть масса покоя, а есть полная релятивистская масса.
        E^2 = m^2 c^4 = n^2 c^4+p^2 c^2, где m - масса, а n, которую обычно обозначают m0, но тут беда с индексами, так что пусть будет n - масса покоя.
        Знаменитая формула E= mc^2 относится именно к релятивистской массе!
        Во вторых, плотность энергии поля посчитать легко - для 10^14 Гс (перейдя с систему СИ) это даст около 10^26 Дж/м^3, переходя к массам это даст 10^9 кг/м^3, то есть на кубический сантиметр это выйдет тонна :) В этом и есть основное отличие магнитара от обычной нейтронной звезды (у которой тоже магнитное поле немаленькое) - энергия магнитного поля у магнитара больше кинетической энергии вращения со всеми вытекающими отсюда последствиями для динамики вращения звезды.
        Ответить
        • Teodor7 > tarlin | 07.05.2020 | 12:04 Ответить
          Все верно, только путаница с массой покоя и релятивистской массой в народных массах :) привела к тому, что суть статьи осталась за скобками.
          А суть в том, что быстро вращающийся магнетар запутывает поле так, что силовые линии магнитного поля обрываются и образуют не просто пересоединения, а кольца, которые пасут плазмоиды. Последние, вероятно, и генерируют FRB.
          Плазма rulezz!
          Ответить
        • Александр Гор > tarlin | 07.05.2020 | 15:56 Ответить
          похоже, после стапиццот комментов, вы дали развернутый ответ на мой изначальный вопрос ) По крайней мере, пока еще кто-то не опровергнет. Все равно спасибо.
          Ответить
        • OSAO > tarlin | 07.05.2020 | 17:39 Ответить
          Один из квантовых специалистов - dimmis- любезно предложил мне задать ему вопрос. В посте от 07.05.2020 15:13 я его задал. Вы тоже специалист в КМ, и поэтому не могли бы вы дать свой ответ на него? Спасибо.
          Ответить
          • tarlin > OSAO | 07.05.2020 | 18:21 Ответить
            Ух, ну Вы и накрутили... Я не большой специалист в КМ, еще меньший в ОТО, почти никакой в КЭД и совсем никакой в квантовой гравитации, но попробую ответить :)
            Во первых, КМ не дружит не только с ОТО, но и с СТО. Вопрос о скорости распространения волны ДеБройля находится вне пределов КМ. Подружить КМ с СТО удалось спустя полвека в рамках квантовой электродинамики - КЭД. Попытки подружить кванты с ОТО активно ведутся, теорий много, но конца им пока не видно. Это крайне сложная и еще не устоявшаяся область науки. Из громких результатов дружбы КЭД и ОТО в голову только излучение Хокинга приходит (это не квантовая гравитация, это про поведение квантов в гравитационном поле). Является ли эта работа отдельным успехом или в целом вопрос взаимодействия КЭД и ОТО является решенным я не в курсе.
            Ответить
            • OSAO > tarlin | 07.05.2020 | 18:52 Ответить
              Вопрос о скорости распространения волны ДеБройля находится вне пределов КМ.
              @
              Спасибо за широкий комментарий. Я вообще далек от физики и руководствуюсь только интуицией. Но разве волновое уравнение Шредингера не является мат. выражением идеи Дебройля о волновом характере элементарных частиц? Если да, то оно в центре КМ. Или что?
              Ответить
  • Teodor7  | 14.05.2020 | 21:44 Ответить
    Недавно появилась статья российских исследователей
    https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab86bd
    которые внезапно показали связь между потоками сверхэнергичных нейтрино (200 трлн эВ) и радиовсплесками от квазаров, а не гамма всплесками, как ранее полагали. Работа на АйсКьюб в антарктике и частично Байкальском черенковском детекторе плюс РАТАН на Сев Кавказе и интернациональные радиотелескопы на сверхбольшой базе.
    Ответить
    • haykh > Teodor7 | 15.05.2020 | 07:16 Ответить
      Ага, только там речь не о радиовспышках. Там какое-то просто свечение проявляется от активных ядер в радио длительностью в месяцы (вроде), которое вроде как коррелирует с высокоэнергичными нейтрино. Т.е. к ФРБ это никакого отношения не имеет.

      PS. Сергей Троицкий -- мой первый научный руководитель! Во многом благодаря нему я занимаюсь астрофизикой :)
      Ответить
      • Teodor7 > haykh | 15.05.2020 | 13:01 Ответить
        Видимо, меня сбил мой перевод с английского "radio frequency flares" как "радиочастотные вспышки".
        Вот так: российские статьи читаем на английском языке.
        Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005–2025 «Элементы»