Mythen der modernen Physik. Naturschutzgesetze

Fortsetzung folgt. Beginnen Sie hier und hier :

Dieses Mal werden wir uns mit dem Heiligen befassen: den Gesetzen der Erhaltung, einschließlich des Gesetzes der Erhaltung der Energie. Es stimmt, ich verspreche Ihnen keine Perpetual Motion Maschine.



Das Gesetz der Energieerhaltung hat eine solche Aura der Heiligkeit, dass fast jeder Mensch sich verspannt, wenn er hört, dass nicht alles gut mit ihm ist. Währenddessen wird Energie in der Mechanik, in der Quantenmechanik und sogar in der SRT - der speziellen Relativitätstheorie - gespeichert. Aber ... nicht in GR - der Allgemeinen Relativitätstheorie. Es ist jedoch auch unmöglich zu sagen, dass Energie nicht gespart wird. Wir werden es zuerst herausfinden

Was wird gespeichert?

Also haben wir zwei Bälle in eine Tasche gesteckt, blau und rot. Nach einiger Zeit haben sie sie bekommen. Ja, es gab zwei Bälle und es gab zwei Bälle, die Bälle sind in der Tasche aufbewahrt! Es sieht aus wie ein räumlich-temporäres Bild dieses Experiments:



Bei der Anzahl der Bälle ist jedoch alles einfach - alle Beobachter, egal wie sie sich bewegen, sind sich einig, dass es zwei Bälle gibt. Aber was ist mit Energie? Zum Beispiel stehe ich in der Nähe eines Hauses mit einem Gewicht von 1.000 Tonnen. Seine kinetische Energie in meinem Referenzrahmen ist Null. Jetzt gehe ich mit einer Geschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde von zu Hause weg. In meinem Referenzrahmen hat das Haus enorme Energie gewonnen! Wie könnte ich als schwacher Mensch einem Haus in nur einem Schritt solche Energie geben?

Wenn Sie Ihre Hände genau beobachtet haben, haben Sie natürlich bemerkt, dass ich einen schmutzigen Hack gemacht habe. Er betrachtete Energie zuerst in einem Referenzrahmen und sprang dann dreist in einen anderen. Sie können dies nicht tun. Für Energie sollten der Zustand vor und der Zustand nach an denselben Referenzrahmen gebunden sein.

Für unser Bild mit Kugeln bedeutet dies, dass der Boden und der Deckel des Zylinders (im allgemeinen Fall einer Figur) parallel zueinander sein sollten. Aber mit diesem in einem gekrümmten Raum ist es schlecht: Wie Sie sich erinnern, kann es in einem gekrümmten Raum viele parallele oder nicht einen einzigen geben! Schlimmer noch, der Raum kann so schief sein, dass er überhaupt nicht zu einer solchen Figur passt!



Oder die Zeit ist in einer Schleife - und die Konzepte davor und danach sind nicht vollständig definiert. In GR ist es also nicht so, dass Energie nicht konserviert wird, aber das Konzept von „konserviert“ ist schlecht definiert.

Kanonisches Beispiel für die Nichteinsparung von Energie

Wir alle wissen, dass sich das Universum ausdehnt. Wenn seine lineare Größe um das 10-fache zunimmt, nimmt sein Volumen um das 1000-fache zu, und die Dichte der gewöhnlichen Materie (schließlich sind Atome Kugeln, und alle Beobachter sind sich einig, wie viele von ihnen) sinkt ebenfalls um das 1000-fache

Die Strahlungsdichte, insbesondere die Reliktstrahlung, sinkt jedoch um das 10.000-fache - zusätzlich zu der Tatsache, dass die Photonen in einem größeren Volumen gestreut wurden, wurde jedes von ihnen auch rot. Das heißt, die Dichte einer Substanz nimmt mit einem dritten Grad und die Strahlung mit einem vierten Grad ab.



Dies hat eine interessante Konsequenz: Wenn wir uns in die Vergangenheit bewegen, steigt die Strahlungsdichte schneller als die Dichte der Materie und wir können den Zeitraum erreichen, in dem die Dichte und der Druck der gewöhnlichen Materie vollständig vernachlässigt werden können. Die Schwerkraft wurde hauptsächlich durch den Photonengasdruck erzeugt.

Es sollte beachtet werden, dass der kosmologische Gesichtspunkt - „das gesamte Universum zu dieser und jener Zeit “ - trotz seiner intuitiven Verständlichkeit und Nützlichkeit für jedes Mal nach dem Urknall eine gekrümmte Oberfläche in Raum-Zeit bildet, das heißt, es ist kein gültiger Bezugsrahmen.

Kann ich mich an den Haaren erheben?

Spoiler: JA . Der Impuls, Sie haben es erraten, bleibt auch nicht erhalten. Sie können es nach Schwimmen im Weltraum googeln. Hier ist ein Video, wie es aussieht. Dies ist natürlich fast kein praktischer Wert, aber dennoch interessant .