om solen försvann, liten fråga

[meanman]

Liten fråga om vad som ögonblickligen händer i det fall att solen plötsligt försvann(tankeexperiment). Solens sista ljus skulle väl vara upp emot 10 min. Men när försvinner gravitationen? Ögonblickligen? Snabbare än ljuset..... ?

[Jörgen]

enligt lagen om ljusets hastighet som den snabbast möjliga verkställande hastigheten för allting, så skulle det dröja de där 10 minuterna.

samtidigt verkar det ju så, att om nu källan för gravitationen nu försvann så där plötsligt, så måste ju även dess gravitation göra det.

men ljuset försvinner inte, eftersom som det existerar för sig själv, oberoende från solen, när det en gång har lämnat dess yta.

gäller det även gravitationen???

gravitation utan massa? som bara sprider ut sig som vågor?

jag tror inte ens den vetenskaplige sällskapet har kommit överens om det.

[Tore]

Liten fråga om vad som ögonblickligen händer i det fall att solen plötsligt försvann(tankeexperiment). Solens sista ljus skulle väl vara upp emot 10 min. Men när försvinner gravitationen? Ögonblickligen? Snabbare än ljuset..... ?

Enligt allmän relativitetsteori utbreder sig gravitationen med samma hastighet som ljuset. Eftersom du nu har läst en del om relativitetsteorin kan du fundera på vad det överhuvudtaget skulle betyda att säga att gravitationen försvinner "ögonblickligen". Jo, det borde väl betyda att solens påverkan på jorden upphör samtidigt som solen försvinner. Men enligt relativitetsteorin finns inget sådant som absolut samtidighet. Från ett perspektiv skulle solen försvinna först, sedan dess gravitationfält (vid jorden); från ett annat skulle gravitationsfältet försvinna först och sedan solen!

Gravitationsfältet kan alltså inte försvinna samtidigt som solen från alla perspektiv, och frågan är då vilket perspektiv som skall ges företräde. Detta skulle strida mot relativitetsprincipen, då ju vissa perspektiv skulle inta en särställning gentemot andra. De fysikaliska lagarna skulle inte vara lika för alla betraktare.

Dessutom skulle solens påverkan på jorden från vissa perspektiv bryta mot den vanliga kausalitetsprincipen, att orsak kommer före verkan. Enda sättet att bevara kausaliteten för alla betraktare är att inte tillåta någon form av påverkan att ske snabbare än ljuset. Detta är ett av skälen till att Einstein var så övertygad om att ingenting kan färdas snabbare än ljuset.

[Jörgen]

Så då fortsätter jorden att rotera runt en sol som inte längre finns, tills gravitiationsvågorna upphör att skvalpa fram hit.

Först så lämnar Merkurius dess bana, några minuter senare Venus, sedan Jorden, o s v.

Och alla planeter bara far iväg åt sitt håll ut i universum.

Inom några dygn har det blivit för kallt för att överleva, om man inte byggt motsvarigheten till rymdbaser på sina håll på jorden.

Som tur är kan inte solen försvinna, men den kan bli uppslukat av ett svart hål kanske, som kommer på besök, och sen drar vidare med alla planeter i släpptåg, och kanske suger upp de närmaste. Mums mums.

[meanman]

Gravitationsfältet kan alltså inte försvinna samtidigt som solen från alla perspektiv, och frågan är då vilket perspektiv som skall ges företräde. Detta skulle strida mot relativitetsprincipen, då ju vissa perspektiv skulle inta en särställning gentemot andra. De fysikaliska lagarna skulle inte vara lika för alla betraktare.

Ja allt enligt att Einstein krossade det 'universella samtidighetsbegreppet'.
Och det var som jag uppfattat pga att det inte ens kunde tänkas finnas mätmetoder för att konstatera något sådant.

Enda sättet att bevara kausaliteten för alla betraktare är att inte tillåta någon form av påverkan att ske snabbare än ljuset. Detta är ett av skälen till att Einstein var så övertygad om att ingenting kan färdas snabbare än ljuset.

Jag har inte bildat mig en uppfattning om relativitetsteorierna ännu. Jag försöker bl.a komma underfund med huruvida de beskriver fysikaliska funktioner och/eller fysikaliska företeelser.

Alltså hur teorierna placerar sig i förhållande till ren geometri resp fysikalisk geometri.

Ang solen skulle väl en vardagsmänniska säga att välj mig själv som 'prime frame', men placera mig exakt mellan sol och jord, och låt mig säga vad som i T1 händer på resp håll...

Lorentz utarbetade transformationsformlerna under andra förutsättningar än de i Einsteins teorier.
Men de visade sig ju passa utmärkt i dessa, även utan något perspektiv med särställing.
Det förekom en dispyt mellan Lorentz och Einstein. Man kanske kan misstänka att den senare 'vann' denna genom sin ojämförliga auktoritet.
Jag ser nämligen att denna dispyt har återupptagits på sina håll bland forskare. Alltså ang en absolut referensram i världsalltet.

Men jag skall fortsätta mer metodiskt på den andra tråden.....

[Tore]

Det förekom en dispyt mellan Lorentz och Einstein. Man kanske kan misstänka att den senare 'vann' denna genom sin ojämförliga auktoritet.

Jag vet inte vad det är för dispyt du talar om, men Einstein var ju en ung anställd på en patentbyrå när han lade fram sin speciella relativitetsteori. Han hade knappast någon auktoritet vid den tiden. Att teorin vann stöd bland den tidens fysiker måste ha berott på något annat...

[meanman]

Det förekom en dispyt mellan Lorentz och Einstein. Man kanske kan misstänka att den senare 'vann' denna genom sin ojämförliga auktoritet.

Jag vet inte vad det är för dispyt du talar om, men Einstein var ju en ung anställd på en patentbyrå när han lade fram sin speciella relativitetsteori. Han hade knappast någon auktoritet vid den tiden. Att teorin vann stöd bland den tidens fysiker måste ha berott på något annat...

Det rörde sig om att Lorenez insisterade på att det måste finnas ett medium som utgjorde den absoluta referensen.
Men efter Einsteins fortsatta framgångsrika forskning upphörde så småningom referenserna till Lorentz ståndpunkt.

Men appropå gravitation, jag har inte kommit så långt ännu, så tror jag mig ha uppfattat att denna var så att säga en egenskap hos t.ex solen i Newtons sätt att beskriva det. Hos Einstein byggs gravitation in i rum-tiden och blir därmed en företeelse 'som tar tid'. Om det är fysikaliskt rättfärdigat eller en formell konsekvens av den matematiska konstruktionen, kanske man kan fråga sig......

[Tore]

Det rörde sig om att Lorenez insisterade på att det måste finnas ett medium som utgjorde den absoluta referensen.
Men efter Einsteins fortsatta framgångsrika forskning upphörde så småningom referenserna till Lorentz ståndpunkt.

Att Einsteins teori vann mark hade nog mest att göra med att den uppfattades som mer elegant och mindre ad hoc än Lorentz. Lorentz utgick från att etern existerar och byggde sedan steg för steg på sin teori med nya antaganden för att förklara varför inget experiment dittills hade lyckats påvisa denna eter. Men om inget experiment kan påvisa etern, varför då överhuvudtaget anta att den finns? Einstein gjorde sig helt enkelt av med etern och byggde upp en ny teori från grunden, där alla de observationer man hade gjort föll på plats på ett naturligt sätt, bara utifrån ett par enkla grundantaganden. Det är sådant som får fysiker att överge en teori för en annan. Fysiker gillar när det är enkelt!

Dessutom växte en ny syn på ljusets natur fram i början av 1900-talet, en utveckling som skulle komma att leda fram till kvantmekaniken. Man upptäckte att vissa fenomen enklast kan förstås om man antar att ljuset består av partiklar, s.k. fotoner. (Även detta var Einstein en av de första att inse.) Hela idén bakom etern var ju att ljuset antogs vara en vågrörelse, och att alla vågor behöver något sorts medium att utbreda sig i. Men om nu ljuset består av partiklar så behövs ju inget medium och etern blir överflödig även ur den synvinkeln.

[meanman]

....Fysiker gillar när det är enkelt!
.....Enligt allmän relativitetsteori utbreder sig gravitationen med samma hastighet som ljuset

Ja som Hertz ungf. uttryckte det: av två likvärdiga teorier har den enklare företräde.

Men det där om gravitaion. Sägs det inte även att gravitation är en egenskap hos det krökta rummet? Jag har bara gluttat framåt lite...

Du kanske vill ta en titt på min fortsättning att försöka greppa teorin på den andra tråden?

[meanman]

Tore/

På den här tråden låter jag vardagsmänniskan komma fram lite mer.

Ett ex. Hon ligger på badstranden och råkar tänka på Einsteins teori om ljuset och ekvationen E = mc²
"om det nu är partiklar som öser ner över mig med ljusets hastighet, så är de visserligen kontraktionerade till verkligt tunna små skivor, men med en trög massa som är väldigt mycket större än partiklarnas vikt i vila. Densiteten är väl inte så långt från gränsen för ljusets flykthastighet."
1. Hur våldsamt bombarderas jag?
2. I vilken ström kommer partiklarna i en ljusstråle? Är de 'kopplade' så att den samlade vikten av 'tåget' från solen belastar mig, eller träffas jag av en partikelmassa i sänder?
3. Följer varje ljusstråle ett enskilt gravitationsspår i rumtiden, eller 'kör' de jämsides i samma fil?
4. Då partiklarna gjort 'sitt' jobb, då deras ägda energi gjort mig varm och solbränd; vad återstår då av dom annat än en temporär fysikalisk förändring i världen?

[Tore]

Men det där om gravitaion. Sägs det inte även att gravitation är en egenskap hos det krökta rummet? Jag har bara gluttat framåt lite...

Ja, enligt allmänna relativitetsteorin är gravitation en egenskap hos rummet (eller snarare rumtiden). Man brukar uttrycka det så att en massiv kropp kröker rummet omkring sig, och när sedan ett föremål rör sig genom det krökta rummet tar det en annan väg än det hade gjort om rummet var platt.

"om det nu är partiklar som öser ner över mig med ljusets hastighet, så är de visserligen kontraktionerade till verkligt tunna små skivor, men med en trög massa som är väldigt mycket större än partiklarnas vikt i vila. Densiteten är väl inte så långt från gränsen för ljusets flykthastighet."

Fotoner saknar massa. Annars kunde de inte röra sig med ljusets hastighet. Man kan visserligen säga att de har en s.k. relativistisk massa, men vanligen säger man att de är masslösa. Vidare betraktas fotoner och andra elementarpartiklar vanligen som punktpartiklar, vilket inte gör det meningsfullt att tala om längdkontraktion i det fallet.

1. Hur våldsamt bombarderas jag?
2. I vilken ström kommer partiklarna i en ljusstråle? Är de 'kopplade' så att den samlade vikten av 'tåget' från solen belastar mig, eller träffas jag av en partikelmassa i sänder?
3. Följer varje ljusstråle ett enskilt gravitationsspår i rumtiden, eller 'kör' de jämsides i samma fil?
4. Då partiklarna gjort 'sitt' jobb, då deras ägda energi gjort mig varm och solbränd; vad återstår då av dom annat än en temporär fysikalisk förändring i världen?

Jag vet inte om jag förstår frågorna något vidare. Hur våldsamt du bombarderas? En foton har rörelsemängden p = h/λ och energin E = pc, där λ är ljusets våglängd och h Plancks konstant. Ljusets intensitet bestäms av hur många fotoner du träffas av per tidsenhet. När en foton absorberas överförs dess energi och rörelsemängd till den absorberande kroppen. Något annat "återstår" inte vad jag förstår, men det behöver ju inte betyda att förändringen blir temporär.

[meanman]

Fotoner saknar massa. Annars kunde de inte röra sig med ljusets hastighet. Man kan visserligen säga att de har en s.k. relativistisk massa, men vanligen säger man att de är masslösa. Vidare betraktas fotoner och andra elementarpartiklar vanligen som punktpartiklar, vilket inte gör det meningsfullt att tala om längdkontraktion i det fallet.

Jo jag tycker att du förstår "vardagsmänniskans" funderingar bra. Hon undrar bara om man inte får bestämma sig när det gäller 'fotoner', beskrivna inom relativitetsteorierna(STR,GTR).
Du skriver:
1. Fotoner saknar massa
2. ...fotoner och andra elementarpartiklar.....

Är det ett olyckligt ordval eller menar du att utrycket 'partikel' inte implicerar 'massa'?


En annan följdfråga till tidigare inlägg är detta:
Du skrev tidigare:
"Gravitationsfältet kan alltså inte försvinna samtidigt som solen från alla perspektiv...."
Följdfrågan ur vardagssynpunkt: då nu gravitationen betraktas som egenskaper hos rumtiden självt, och framkallas av närvaron av en 'kropp', i exemplets fall solen; så undrar vardagsmänniskan om det inte är genom våra sensorer för känsel, vår upplevelse av gravitation uppstår eller försvinner; alltså inte genom synen.
Och om vi väljer jorden som referenskropp så är det vad som uppfattas där som intresserar henne. Kommer verkan av solens plötsliga försvinnande att medföra att verkan av dess framkallade gravitation också plötsligt försvinner? Varför skulle försvinnandet av en egenskap 'behöva' invänta upphörandet av de på färd varande sista ljussignalerna från solen?

[Tore]

Du skriver:
1. Fotoner saknar massa
2. ...fotoner och andra elementarpartiklar.....

Är det ett olyckligt ordval eller menar du att utrycket 'partikel' inte implicerar 'massa'?

Nej, en partikel behöver inte ha någon massa, i varje fall inte som begreppet används inom partikelfysiken. Fotonen betraktas alltså som en masslös partikel.

Och om vi väljer jorden som referenskropp så är det vad som uppfattas där som intresserar henne. Kommer verkan av solens plötsliga försvinnande att medföra att verkan av dess framkallade gravitation också plötsligt försvinner? Varför skulle försvinnandet av en egenskap 'behöva' invänta upphörandet av de på färd varande sista ljussignalerna från solen?

Nja, det är ju inte ljussignalerna vi inväntar, utan förändringen av rummets krökning. Denna förändring råkar utbreda sig med samma hastighet som ljuset. Om en ny stjärna plötsligt poppar upp i rymden kröks alltså rummet först lokalt nära stjärnan, sedan gradvis allt längre bort. Tänk dig rummet som någon slags elastisk väv i vilken massiva kroppar åstadkommer en lokal deformation, en deformation som sedan sprider sig genom väven med ljusets hastighet. (Skall man vara petig är det inte massan utan den totala energin, E = √((mc²)² + (pc)²), som bestämmer hur kraftig krökningen blir, så även masslösa partiklar kröker rummet omkring sig.)

[meanman]

Tore/
Tack för att du utvecklade det. Vardagsmänniskan frågar lite till:

1. Är det riktigt att beteckna en 'masslös partikel' som energi. Eller menar du att det numera(?) kalkyleras med någon 'tredje' fysikalisk entitet?
2. Ja jag känner till 2D åskådliggörandet av rumtiden med ett gumminät och en metallkula. Tas kulan bort så återtar nätet den form det hade utan kula.
Tänker sig Einstein att gravitation är en vågrörelse? Skulle vågrörelsen i rumtiden vara det han även kallar 'egenskap hos rumtiden'?
I så fall är det väl elektromagnetiska vågor och därmed med samma hastighetsgräns som ljuset. Om solen försvann så skulle vi i några minuter även ha en 'restgravitation'?
3. Menar du att när det gäller ljus så är det entiteter(fotoner) som färdas i rumtiden. men när det gäller gravitationen så är det en 'skälvning'(vågrörelse) som medför att 'krökningen' i rumtiden rätas ut efter det att solen 'avlägsnats`?
4. Är det så att Einsteins precisering (och utökade applicering?) av Plancks ljuskvanta skall ses mera som en formell än en faktisk partikelkaraktär? Idéhistoriskt har jag fått för mig att Einstein återinförde Newtons uppfatning av ljuset som partikelstrålning.
Hur som helst kan tydligen dessa paketerade ljuskvanta 'stöta' bort elektroner i ett metallgitter, masslösa eller inte. Givet att du säger att fotoner kan fysikaliskt uppfattas som saknande massa(trög massa?), så frågar jag om de har någon tyngd i vila?

[Tore]

1. Är det riktigt att beteckna en 'masslös partikel' som energi. Eller menar du att det numera(?) kalkyleras med någon 'tredje' fysikalisk entitet?

Energi är en egenskap hos en partikel. Partiklar kan ha en rad olika egenskaper, som läge, rörelsemängd, massa, elektrisk laddning, spinn, m.m.. Att säga att en foton "är" energi är ungefär som att säga att en linjal "är" längd. Linjalen "har" en längd, inte sant?

2. Ja jag känner till 2D åskådliggörandet av rumtiden med ett gumminät och en metallkula. Tas kulan bort så återtar nätet den form det hade utan kula.
Tänker sig Einstein att gravitation är en vågrörelse? Skulle vågrörelsen i rumtiden vara det han även kallar 'egenskap hos rumtiden'?
I så fall är det väl elektromagnetiska vågor och därmed med samma hastighetsgräns som ljuset. Om solen försvann så skulle vi i några minuter även ha en 'restgravitation'?

Nej, gravitation är inte elektromagnetiska vågor. Titta på kulan och gummiduken igen. Det är själva formen på gummiduken som är gravitationen. Ser du några vågor i duken? Nej, inte om kulan ligger still. Men om du flyttar på kulan hastigt, eller rent av sätter något vibrerande mot duken, så kan du åstadkomma vågrörelser i duken, men det har alltså inget med elektromagnetiska vågor att göra.

4. Är det så att Einsteins precisering (och utökade applicering?) av Plancks ljuskvanta skall ses mera som en formell än en faktisk partikelkaraktär? Idéhistoriskt har jag fått för mig att Einstein återinförde Newtons uppfatning av ljuset som partikelstrålning.
Hur som helst kan tydligen dessa paketerade ljuskvanta 'stöta' bort elektroner i ett metallgitter, masslösa eller inte. Givet att du säger att fotoner kan fysikaliskt uppfattas som saknande massa(trög massa?), så frågar jag om de har någon tyngd i vila?

De befinner sig ju aldrig i vila, så jag vet inte riktigt vad du menar med frågan. Även om fotoner saknar massa så har de ju både energi och rörelsemängd som de kan överföra till andra partiklar, exempelvis elektronerna i en metall.