Astrofizyka dla żółtodziobów

sYs|yavor [ Generaďż˝ ]

Pytanie uzupełniające: interesują Cię, Radzik, strony wyłącznie polskie, czy zagraniczne również mogą wchodzić w grę? Zanim odpowiesz, na szybko skomentuję Twoje pytania.

1. Teoria strun jest teorią wciąż bardzo niekompletną, rzekłbym - rozbabraną. Zdaje się, że jest tylko jeden w miarę uczciwie napisany podręcznik do tego tematu, co jest rzeczą wielce wymowną. Co więcej, teoria strun jest popularna tak naprawdę tylko w mediach. W fizyce coraz więcej osób szuka alternatywnych podejść do kwantowej teorii grawitacji, takich jak teoria pętlowa czy geometria niekomutatywna. Choć jak znam życie, to, co się okaże najbardziej adekwatne do rzeczywistości, będzie hybrydą łączącą szereg idei fizycznych i matematycznych.

Jeśli teoria strun Cię interesuje, sugeruję - to najlepsze rozwiązanie - kupić książkę Briana Greene'ego "Piękno Wszechświata". Ewentualnie "Hiperprzestrzeń" Michio Kaku. W internecie na poziomie popularyzatorskim spotkasz jedynie bardzo ogólnikowe i często prezentujace przestarzałą wiedzę opracowania. Co nie znaczy, że wiedza w tych książkach też nie jest już w części przestarzała - ale jest zaprezentowana w sposób spójny i rzetelny.

2. Liczba wymiarów, powiadasz, wymiar. Dobre pytania. Czym jest tak naprawdę wymiar? Liczbą. Parametrem, który trzeba podać, aby opisać położenie w przestrzeni. W jednych przestrzeniach wystarcza jedna liczba, więc są jednowymiarowe. W naszej przestrzeni (czy raczej czasoprzestrzeni) trzeba podać trzy liczby opisujące położenie w przestrzeni i jedną opisującą położenie w czasie.

Wymiar to nie oś. Wymiary nie są do siebie "prostopadłe", prostopadłe mogą być co najwyżej osie kartezjańskiego układu współrzędnych (we współrzędnych biegunowych wymiary nie są do siebie "prostopadłe", prawda?). W niektórych przestrzeniach geometrii różniczkowej wymiar przestrzeni potrafi się zmieniać w zależności od miejsca, ba, może przyjmować nawet wartości ułamkowe (cóż, jest odpowiednio "uogólniony"). Podsumowując: wymiar NIE JEST POJĘCIEM INTUICYJNYM. To my upraszczamy go do trzech prostopadłych osi, bo nam tak wygodnie. Gdy używamy matematyki, wymiar okazuje się pojęciem bardzo abstrakcyjnym i niezgodnym z intuicją.

Liczba wymiarów we Wszechświecie. Na razie są znane cztery. Pozostałe mogą być "zwinięte". Gdy patrzysz na sznur z daleka, wiesz, że możesz chodzić po nim tylko wzdłuż. Jesteś "za duży", aby dostrzec drugi wymiar: obwód sznura. Ale mrówka czy inna mszyca jest dostatecznie mała, aby móc poruszać się nie tylko wzdłuż, ale i wokół osi sznura. Ona widzi dwa wymiary. Teoria strun zakłada, że Wszechświat ma 11 wymiarów, w tym jeden czasowy, trzy duże przestrzenne i resztę zwiniętą do tak małych rozmiarów, że tego nie widać. Dlaczego 11 wymiarów? Bo dopiero wówczas macierze (czy raczej tensory) mają dostatecznie dużo miejsca, aby pomieścić wszystkie niezbędne elementy.

3. Mechanika kwantowa jest piękną lekcją intelektualnej pokory i polecam zapoznać się każdemu przynajmniej z jej ogólnymi zasadami. Co do unifikacji teorii względności z mechaniką kwantową, z ciekawszych propozycji należy z pewnością wspomnieć o modelu zaproponowanym przez Michała Hellera, który całkiem zgrabnie łączy mechanikę kwantową z teorią względności. Łączy je mimo faktu, że są pozornie sprzeczne i wykluczające nawzajem. Obrazowo przyrównując, łączy tak, jak stożek łączy koło i trójkąt: gdy spojrzymy na stożek z jednej strony, widzimy trójkąt, gdy z innej, widzimy koło - a w rzeczywistości to i tak tylko stożek. W modelu Hellera mechanika kwantowa występuje jako... teoria pomiaru, co jest rzeczą po prostu zaskakującą.

To tyle pokrótce. Linki podam gdy wyszperam, muszę panicznie dokończyć długi i wredny, choć jednocześnie wciągający, artykuł.

Radzik [ Pretorianin ]

Vader--->Te strony Wikipedii już kiedyś odwiedziłem, ale dzięki za pomoc :)

sys|yavor--->

"interesują Cię, Radzik, strony wyłącznie polskie, czy zagraniczne również mogą wchodzić w grę?"
->Raczej polskie. Angielski jako tako kumam, ale podejrzewam, że ze względu na mocno techniczny język mogę mieć problemy ze zrozumieniem nawet po polsku ;-)

"Co więcej, teoria strun jest popularna tak naprawdę tylko w mediach."
->Ja już taki człowiek, że gonię za tanią sensacją ;-) - intrygują mnie hasła typu "Święty Graal matematyki", ale boję się pytać o przestrzenie Phelps'a (bodajże o to chodziło), bo pewnie jakbym spojrzał na te równania, to podziękowałbym już na dzień dobry :). Ale że od czasu do czasu obijają mi się o uszy takie rzeczy, to staram się sprawdzać, o co ogólnie chodzi. Nie tak dawno kolejny raz oglądałem "Horyzont zdarzeń" no i zebrało mnie na wybadanie, co to za zwierz, a tu przy okazji odpowiedzi wyskakuje kolejnych 10 pytań :). Ogrom mojej niewiedzy spędza mi sen z powiek i nachodzi mnie czasem chęć posiadania choć ogólnego pojęcia na pewne tematy. Na googlach często ciężko jest wyłowić coś wartościowego w milionie linków - raz np. szukałem interpretacji "Procesu" Kafki i przypowieści o odźwiernym - też nic sensownego nie znalazłem, ale tu akurat sam se stworzyłem teorię, którą uznaję za jedynie słuszną ;-). W przypadku astrofizyki mam jednak niejakie problemy z wymyśleniem odpowiedzi samemu ;-), więc maltretuję forumowiczów :).

"Choć jak znam życie, to, co się okaże najbardziej adekwatne do rzeczywistości, będzie hybrydą łączącą szereg idei fizycznych i matematycznych."
->Tak jak "teoria wszystkiego" [jak to ładnie brzmi ;-)], która, o ile mi wiadomo, ma właśnie połączyć mechanikę kwantową z ogólną teorią względności. Obiło mi się o uszy, że Einstain pracował nad tym w ostatnich latach życia i nazywał to bodajże "unitarną teorią pola". Zdaje się, że Hawking dłubie obecnie w tym samym. To mnie właśnie intryguje, że najwięksi geniusze nie radzą sobie z jakimś zagadnieniem - tak samo jak Nash z przestrzeniami Phelps'a - i staram się choć ogólnie wiedzieć, o co chodzi.

"Teoria strun zakłada, że Wszechświat ma 11 wymiarów, w tym jeden czasowy, trzy duże przestrzenne i resztę zwiniętą do tak małych rozmiarów, że tego nie widać."
-> Ale co opisują te pozostałe wymiary, których nie widać? Również przestrzeń, czy też coś poza czasem i przestrzenią? I właśnie wpadło mi do głowy pytanie, które może nie jest takie głupie, jak mi się wydaje :) - skoro przestrzeń jest trój(wielo)wymiarowa, to czy czas może być wielowymiarowy?

sYs|yavor [ Generaďż˝ ]

Radzik:

Hm, z polskimi stronami jest u mnie problem. Polscy naukowcy nie mają bowiem wpojonego zwyczaju popularyzacji (lubią tylko narzekać, że nikt się nauką nie interesuje), a strony prowadzone przez amatorów to zwykle kiepskie opracowania materiałów zagranicznych.

https://dione.ids.pl/~pborys/fizyka/faq/faq.html
To jest faq grupy pl.sci.fizyka, ale kosmologii czy astrofizyki to tam za wiele nie znajdziesz.

https://baza.polsek.org.pl/
Może tu cosik będzie? Kolejne faqi...

https://www.iftia.univ.gda.pl/~fizjks/index.html
https://postepy.camk.edu.pl/jks-kosmologia.html
Tu może coś znajdziesz, ale pewnie będzie bolało, bo materiały tam zamieszczone nie stronią od równań.

Hm. Tak. I to by było na tyle, jeśli chodzi o jakieś konkretne strony z rzetelną wiedzą z zakresu fizyki i kosmologii. Poza tym możesz spróbować poszukać jakiś ogólnie dostępnych artykułów na łamach serwisu czasopisma Urania:

https://postepy.camk.edu.pl/

i w serwisie

https://www.astronomia.pl/

I to by było na tyle. Przykro mi, że najprawdopodobniej nie znajdziesz nic kompetentnego i zrozumiałego na poziomie popularnym. Cóż, w takim kraju żyjemy.

Co to przestrzeń Phelpsa? Za diabła nie kojarzę, co gorsze - google też?

"Ale co opisują te pozostałe wymiary, których nie widać? Również przestrzeń, czy też coś poza czasem i przestrzenią?"

Według teorii strun pozostałe wymiary mają charakter typowo przestrzenny.

"I właśnie wpadło mi do głowy pytanie, które może nie jest takie głupie, jak mi się wydaje :) - skoro przestrzeń jest trój(wielo)wymiarowa, to czy czas może być wielowymiarowy?"

Pewnie tak. Kłopot w tym, że nie rozumiem, o co pytasz, bo nie wiem, czym tak naprawdę jest czas :-) W fizyce czas nie płynie. W równaniach nie występuje upływ czasu, one po prostu pokazują, co się będzie działo wówczas, gdy podstawisz t=0 czy gdy t będzie równe 100. Ale upływ czasu nie jest w nich bezpośrednio wymagany. Nie podejmuję się bawić w dywagacje, jak zdefiniować w ramach aparatu matematycznego drugi wymiar czasowy tak, aby jego percepcja była zgodna z percepcją czasu. Obawiam się przy tym, że mogłoby dojść do dziwnych rzeczy, na przykład co by się stało z podstawowym pojęciem historii punktu? Byłyby dwie jednocześnie? Takie dywagacje bez matematyki na niewiele się zdają. A nawet z matematyką zawsze pozostaje pytanie, czym fizycznym jest dany obiekt matematyczny...

Radzik [ Pretorianin ]

Dzięki za linki! Jest już trochę późnawo, ale weekend tuż tuż i będę miał czas się w nie zagłębić :)

"Kłopot w tym, że nie rozumiem, o co pytasz, bo nie wiem, czym tak naprawdę jest czas :-)"
->Kłopot w tym, że ja sam nie wiem, o co pytam ;-) - nie potrafię sobie wyobrazić czasu inaczej niż na jednowymiarowej skali - jak oś X w układzie współrzędnych. Chyba że przyjmiemy istnienie światów równoległych - wtedy w moim małym móżdżku zaświtałaby myśl, że każdy świat rónoległy byłby kolejnym wymiarem czasu, a wtedy czas miałby pewnie nieskończenie wiele wymiarów - ale pewnie głupoty gadam :). Jak pisałem - moja wiedza jest żadna i dlatego prosiłem o linki "łopatologiczne" :)

"Co to przestrzeń Phelpsa? Za diabła nie kojarzę, co gorsze - google też?"
Powiem jak na spowiedzi - coś takiego może nie istnieć :). Oglądałem jakiś czas temu program o Johnie Nashu (ten od Pięknego umysłu). Było tam powiedziane, że przez ładnych parę lat przed popadnięciem w schizofrenię bezskutecznie zajmował się czymś, co określane jest mianem "Świętego Graala matematyki" - tak jak kiedyś było nim udowodnienie twierdzenia Fermata. Jestem niemal pewny, że chodziło o pojęcie "przestrzeni". Mniej jestem pewny tego, że chodziło o Phelpsa. Nazwisko to zaś nie było podane w formie pisanej, więc piszę ze słuchu, co tym bardziej może wprowadzać w błąd, za co biję się w pierś. Ktoś obeznany z dorobkiem Nasha z pewnością powinien wiedzieć, o co chodziło.