ידענים: היקום | פיסיקה קוונטית

מאת 18 במאי 2014 168 תגובות

האם החומר האפל יתגלה גם במאיץ החלקיקים? ראיון עם פרופ' יורם רוזן מהטכניון, חבר הקבוצה הישראלית ב-CERN

פרופ' יורם רוזן

פרופ' יורם רוזן


לפני כמעט 100 שנים פרסם אלברט איינשטיין את תורת היחסות הכללית שהעניקה לנו הבנה ראשונה מסוגה על מבנה היקום ועל הכוחות הפועלים בו. ואולם, איינשטיין יצא מהנחת יסוד שהיקום הוא סטטי, ואינו משתנה. שנים אחדות לאחר מכן, הוכיח האסטרונום אדווין האבל כי היקום דווקא כן משתנה – הוא גדל ומתנפח כל הזמן. באופן פרדוקסלי, התגלית הזו התאימה למשוואות היחסות, ואפשרה לאיינשטיין לבטל תיקון שהכניס בהן כדי להסביר את היקום הסטטי. בעשורים האחרונים התברר כי לא רק שהיקום מתרחב, אלא שקצב ההתפשטות שלו גדל והולך כל הזמן, גילוי שזיכה את סול פרלמוטר, בראיין שמידט ואדם ריס בפרס נובל בפיזיקה ב-2011.

חוץ מהסוגיה של הרחבות היקום, היחסות הכללית של איינשטיין הוכיחה עצמה מאז שוב ושוב, ואומתה בטכנולוגיות רבות שלא היו קיימות בזמנו. ואולם, בהבנה שלנו את היקום, עדיין יש חור גדול מאוד. הבעיה העיקרית היא, שבשביל שהיקום ימשיך להתפשט כפי שאנו יודעים כעת שקורה, צריך להיות בו הרבה יותר חומר. כל הגלקסיות והכוכבים שאנו רואים ושאנו משערים את קיומם, הם רק חמישה אחוזים מהמסה שאמורה להיות ביקום. איפה שאר ה-95% של חומר? איש אינו יודע. בעיה נוספת של מחסור במסה התגלתה במדידת התנועה של גלקסיות מסויימות. תנועת כוכביהן מחייבת עוד חומר, שלכאורה אינו קיים שם. "חומר אפל הוא שם שניתן כפתרון לבעיה קוסמולוגית, גרביטציונית, שבה ראינו שהגלקסיות, כל היקום, לא מתנהג על פי כמות החומר שיש בו", מסביר פרופ' יורם רוזן מהטכניון.
"כדי להסביר את זה המצאנו שם – חומר אפל. אנו לא יודעים מהו, עכשיו אנו צריכים לחפש אותו. יש הרבה רעיונות ותיאוריות מה מרכיב אותו, מה הוא, אבל זה לא משנה. אנו צריכים למצוא אותו בלי תלות במודל או בתיאוריה".

הצינור שבו זורמים הפרוטונים לקראת ההתנגשות, בתוך מנהרת CERN. צילום: אבי בליזובסקי

הצינור שבו זורמים הפרוטונים לקראת ההתנגשות, בתוך מנהרת CERN. צילום: אבי בליזובסקי

החתיכה החסרה

רוזן מחלק את זמנו בין הטכניון לבין CERN, מאיץ החלקיקים הענקי בשווייץ, שם היה חבר בצוות שגילה את בוזון היגס אחרי שנים ארוכות של חיפושים. כעת הוא מקווה שבעזרת המאיץ, יוכלו המדענים לגלות חלקיקים לא מוכרים, שיוכלו לפתור את חידת החומר האפל. על פי התיאוריה המקובלת, קיימים בטבע ארבעה כוחות: הכוח הגרעיני החזק, שמחזיק יחד את החלקיקים בגרעין האטום; הכוח האלקטרומגנטי, האחראי למשיכה ולדחייה בין מטענים חשמליים שונים; הכוח הגרעיני החלש, הפועל גם הוא בין חלקיקי יסוד; וכוח הכבידה, הגורם למשיכה בין גופים על פי המסה שלהם. הכבידה אמנם מניעה את הכוכבים והגלקסיות במסלוליהם, אך היא חלשה בהרבה מהכוחות האחרים. כדי למצוא מועמד לחומר אפל, מנסים המדענים לחפש במאיץ חלקיק שמגיב רק עם כוח הכבידה, ולא עם שום כוח אחר. חלקיק כזה, כמובן, קשה מאוד לגילוי. "אנו מחפשים אותו בעיקר ע"י חיפוש של מה שאנו לא רואים", מסביר רוזן. "הלא אם הוא חומר אפל, שלא מבצע אינטראקציה עם שום דבר למעט גרביטציה, הוא גם לא יבצע אינטראקציה עם הגלאי שלנו. אז הטכניקה תהיה לחפש את החסר. סך כל התנע או סך האנרגיה בהתנגשות חלקיקים במאיץ, צריך לתת לנו את מה שהכנסנו. זה משחק סכום אפס, ואם אנו לא מגיעים לאפס מחדש, כשסופרים את הכול, חסר לנו משהו בכיוון מסוים, וזו האנרגיה החסרה. היא יכולה להיות סימן לחומר אפל".

אם הוא קיים

מאיץ החלקיקים מושבת כעת לצורך שדרוג. בשנה הבאה הוא אמור לחדש את פעילותו, וליצור התנגשויות של פרוטונים באנרגיה גבוהה יותר ממה שנוסה אי פעם. בהתנגשויות האלה מתפרקים החלקיקים למרכיבי היסוד שלהם, והחוקרים מקווים כי הגדלת העוצמה של ההתנגשויות תביא לחשיפתם של חלקיקים רבים שטרם התגלו, בהם אולי גם החומר האפל. "האם הגדלת האנרגיה פירושה שאנו מגדילים את הסיכוי למצוא חומר אפל? אפשר לחלק את התשובה הזאת לשניים", אומר רוזן. "אם החלקיק הזה, החומר האפל, או כל מה שהוא לא יהיה, לא נמצא שם, בתחום האנרגיות שנגיע אליו, אז לא שינינו שום דבר בסיכויים. אם הוא כן נמצא שם, אנו משפרים מאוד את הסיכויים. על זה אנחנו בונים, אבל אסור לשכוח שאם הוא לא נמצא, לא נוכל למצוא אותו".

ככה זה מדע

אם אמנם קיימים חלקיקים של חומר אפל המגיבים רק עם כוח הכבידה, הם צריכים להיות נפוצים הרבה יותר מחלקיקי החומר המוכרים לנו (שהם, כאמור רק 5% מהמסה ביקום). המדענים מעריכים כי בעבר הרחוק הפיזור שלהם היה אחיד, וכיום הם מרוכזים באזורים מסוימים ביקום, בעיקר מסביב לגלקסיות. "אם אכן יתגלו חלקיקי חומר אפל, זו תהיה מהפכה ענקית בפיזיקה", מתלהב רוזן. "כל הפיזיקה תשתנה לחלוטין. פתאום נבין שיש הרבה יותר מעבר לכל מה שאנו יודעים. זה יהיה משהו שהוא פשוט 'ואוו!'. אין לנו פיזיקה שמסבירה את זה, אז נתחיל לבנות אותה". לעומת זה, קיימת גם האפשרות כי חלקיקי החומר האפל אינם קיימים, לפחות לא באופן שיכול להתגלות במאיץ החלקיקים. "משהו קיים", קובע רוזן. "האם הוא לא קיים כמו שאנו חושבים? ייתכן. האם זה מטריד אותי? אני חי עם זה… לפעמים אתה חושב אם כל העבודה שאנו עושים היא לא לחינם. לא נוכל לדעת עד שלא נסיים אותה, אבל ככה זה מדע".


אור באפלה

גם אם יתגלה החומר האפל, זה יהיה כאמור רק פתרון חלקי לחידת ההתרחבות המואצת של היקום. החומר אפל, שאמור לייצג בעיקר את המסה החסרה בשולי הגלקסיות, אמור על פי התיאוריות להיות כ-25% אחוזים מהמסה ביקום. את השאר – כ-70% – מייחסים המדענים לאנרגיה אפלה, שאמורה להסביר את אותה התפשטות מואצת (שהרי לפי איינשטיין, מסה ואנרגיה הן שתי צורות של מהות אחת). אם את החומר האפל אפשר לחפש לפחות במאיץ חלקיקים, בעניין האנרגיה האפלה, למדענים אין אפילו קצה חוט, ולא ממש יודעים היכן לחפשה. לפני כמה עשרות שנים כבר היו חוקרים שדיברו על "קץ הפיזיקה" משום שהכול כבר התגלה. כעת, כולם יודעים שיידרש עוד זמן רב בטרם יצליחו המדענים לשפוך קצת אור על הסודות האפלים של היקום.

** הריאיון עם פרופ' רוזן התקיים במסגרת ביקור כתבים במאיץ החלקיקים, בהזמנת CERN והאקדמיה הלאומית הישראלית למדעים **

עורך אתר הידען השתתף גם הוא במשלחת ועד כה פרסמנו באתר את הכתבות הבאות:

168 תגובות ל “החומר האפל – מגששים בעלטה”

  1. ישראל שפירא

    ניסים

    2 ההבזקים אכן יגיעו ביחד למאדים.

    ועדיין – על פי היחסות המרחק של מאדים מהחללית הוא מיליון שנות אור במערכת החללית.

    הכיצד?

    כמערכת החללית תוכל להיחשב רכבת ארוכה שהחללית היא המאסף והקטר מול מאדים. זמני שעוניהם מסונכרנים.

    בזמן 0 בשעוני הארץ ומאדים המסונכרנים ביניהם משקשקות המצלמות בארץ ומאדים. המרחק בין המאסף והקטר המופיעים בצילומים הוא מיליון שנות אור במערכת הרכבת.

    פולסי האור מהארץ והחללית יגיעו למאדים ביחד בזמן 1000 שנים על פי שעונו. אך הם יגיעו לקטר שהופיע בתמונה מול מאדים בזמן 1000,000 שנים על פי זמן הקטר.

    ולכן גם מאדים שנע במהירות במערכת הרכבת יפגוש את החללית (המאסף) אחרי 1000 שנים, שהרי במערכת שלו המרחק של מיליון שנות האור מתקצרים ל1000.

    זו הדגמה קלסית של עיקרון היחסות – ולדעתי גם נקודת החולשה שלה.

    שהרי לפי איינשטיין ב1905 הפוטון הוא פולס אור שמיקומו מוגדר תמיד כמו מיקום קליע במערכת ניוטונית. התארכות הזמנים והתקצרות האורך נובעת מקביעה זו, שהרי אם הפוטון הגיע לנקודה מסויימת ומוגדרת בכל מערכת יחוס ומהירותו זהה בכל מערכות היחוס, אז הפיתרון היחיד האפשרי הוא שהזמן והמרחק הם שמשתנים.

    מכניקת הקוואנטים טוענת שאין לפוטון מיקום מדוייק לפני המדידה, והוא יכול להיות ביותר ממקום אחד בו זמנית.

    איינשטיין התנגד לפירוש זה עד יומו האחרון, ע"ע פרדוקס אפ"ר.

    אז מי צדק בסוף, איינשטיין או בוהר?

  2. ניסים

    ישראל
    שוב – אם טעיתי אז תראה איפה, בדוגמה שנתתי. אני לא רואה שם בעיה.

  3. ישראל שפירא

    ניסים

    ראינו כבר בפרדוקס התיאומים שאם הצופה מרוחק מכוכב אחרון 100,000 שנות אור, אז מרחקו של כוכב אחרון מהצופה במערכת הנעה יחד עם הצופה הוא טריליון שנות אור.

    אחרת הוא לא היה יכול לנוע במערכת כזו במשך 100,000 שנים במהירות כה גבוהה עד שיפגוש את הצופה.

    המצב כאן זהה, עם כדה"א בתפקיד כוכב ראשון, החללית בתפקיד הצופה ומאדים כוכב אחרון.

    ולכן מרחקו של מאדים מהצופה הוא מיליון שנות אור, ה1000 האוריגינליים מוכפלים בפקטור גאמה.

    למה? כובע! כי זה מה שמחייבת המתמטיקה.

    (ומה עם הפיזיקה? לה אין מילה להגיד?).

  4. ניסים

    ישראל
    אני חושב שאתה טועה. הצופה הארצי רואה את החללית חולפת אותו בזמן 0. זה גם הזמן שהצופה על מאדים רואה את החליפה – זמן 0 במרחק 1000 שנות אור.
    תאר לך שברגע החליפה גם הצופה הארצי וגם החללית מפעילות הבזק אור. 2 ההבהזקים יגיעו יחד למאדים (ומייד אחריהם החללית עצמה, אבל זה לא משנה).

  5. ישראל שפירא

    מסכימים, מלבד הבעיה הקטנה, שצופה על המאדים רואה את החללית נעה לכיוונו כך שפקטור גאמה שווה ל1000, ולמרות זאת לוקח לו 1000 שנים להגיע אליה.

    לכן מבחינתו ללא פקטור גאמה המרחק הוא 1000,000 שנות אור.

    ויש את הבעיה הגדולה של סינכרון שעונים – דהיינו שארבע וחצי באל אי, צריך ללכת לישון.

    לילה טוב.

  6. ניסים

    ישראל
    עכשיו חזרנו לפרדוקס התאומים? 🙂 בוא נניח שההתכווצות אמיתית, ונניח שהמרחק למאדים מכדור הארץ 1000 שנות אור ושאין ביניהם תנועה יחסית. חללית במהירות גאמא=1000 חולף על פני כדור הארץ למאדים. נסתכל על צופה ארצי. ברגע 0 החללית חולפת על כדור הארץ ואחרי 1000 שנה מגיעה למאדים. נניח צופה על מאדים – יראה בדיוק אותו דבר כמו הצופה הארצי.
    צופה בחללית – יחלוף על פני כדור הארץ בזמן 0, ועל פני מאדים אחרי שנה לפי שעונו.
    אני לא רואה, במקרה הזה בעיה.

    עד כאן מסכימים?

  7. ישראל שפירא

    אם התקצרות האורך קיימת והיא רק בכיוון ההתקדמות ולא האנכי, מאדים אכן אמור להיראות גדול בשיעור פקטור גאמה. אחרת איזו מין התקצרות אורך זו?

    ואם לחללית החולפת על פני הארץ בכיוון מאדים כאשר פקטור גאמה שווה ל10 המרחק לפלנטה מתקצר פי 10 וכך גם זמן המסע, אז המרחק ממאדים לאות חללית במערכת הנעה עם החללית גדול פי 10 מהמרחק בין הארץ למאדים.

    הסיבה היא זו: כאשר חללית נעה כלפי מאדים, מאדים נע כלפיה באותה המהירות. אם החללית חולפת על פני הארץ בזמן 0 בשעוני הארץ ומאדים (הנחים יחסית ומסונכרנים זמנית) ובזמן החליפה שעון החללית מראה גם הוא 0 – אז איך זה שלחללית יקח רק עשירית מהזמן על פי שעונה להגיע למאדים מאשר למאדים להגיע אליה על פי שעונו? הרי הם נעים זה כלפי זו באותה המהירות וזמן שעוניהם אותו הזמן (0). אז איפה הסימטריה?

    המתמטיקה מחייבת שמסיבה עלומה כלשהיא, המרחק בין מאדים לחללית במערכת הצמודה לחללית גדול פי 10 מהמרחק ממאדים לארץ. למה? – כובע! אחרת מקבלים סתירה.

    חייב לדעתי להיות הסבר הגיוני יותר לפוסטולט 2.

    לורנץ הציע הסבר: התכווצות לורנץ היא פיזיקלית, דהיינו הגופים נדחסים בגלל תנועתם כנגד האתר. אולם הסבר זה מוביל לבעיות רבות אחרות.

    אז איך אם כן יכול האור להגיע באותו הזמן מנקודה א' לנקודות ב' וג' המרוחקות ממנו מרחקים שונים וזאת ללא התקצרות הזמנים והתקצרות האורך? הקיימת אפשרות נוספת שדווקא מתיישבת יפה מאוד עם מה שידוע לנו ממכניקת הקוואנטים שבה נלחם איינשטיין כל חייו – והפסיד?

    אני מאמין שכן.

  8. ניסים

    ישראל
    חשבתי על הסיפור של מאדים, ואני מתחיל לחשוב שיש הרבה צדק בדברייך, אם אני מבין אותך נכון.
    ניקח מקרה של פרדוקס התאומים. נניח שכדור הארץ ומאדים אינם נעים, ושהמרחק ביניהם 1000 שנות אור. חללית ממריאה בזמן 0 לכיוון מאדים ומאיצה מיידית לגאמא=1000. באותו רגע המרחק למאדים, בעיני החללית התכווץ לשנת אור, ולכן מבחינת החללית זמן הטיסה אורך שנה. לגבי צופה ארצי, זמן הטיסה כ-1000 שנות אור. עכשיו אמרת שאם כך הגודל של מאדים היה אמור לגדול פי 1000. וזה לא הגיוני.
    מה שקורה הוא שעצמים יראו קצרים יותר, זמנים ימדדו קצרים יותר והן הלאה, אבל אין כאן באמת התכווצות של אורכים. ההתכווצות היא אך ורק ארטיפקט של התצפיות.

    הבנתי אותך נכון?

  9. ישראל שפירא

    ניסים

    אני אומר שאולי אין בכלל התכווצות. הסולם, המוט, הכידון, או המה שלא יהיה בפרדוקס הסולם, לא יוכל להיכלא בתוך האסם או האורווה כאשר שתי הדלתות סגורות.

    זה בגלל שאין גם התארכות זמנים. יכול להיות הסבר פשוט והגיוני יותר לפוסטולט 2 שמשאיר על כנו את הזמן המוחלט של ניוטון ומקסוול.

    הזמן הוא פונקציה של צפיפות החומר ביקום, דהיינו כמות החומר ביחידת נפח. הזמן עצמו הוא תוצאה של התרחבות היקום ולא היה קיים לפני המפץ הגדול. המפץ יצר את הזמן.

    לכן, אם נכונה תיאוריית המפץ אז לא יכולה להיות התארכות הזמנים, מכיוון שהיא מחייבת מערכות שגילן גבוה מגיל קרינת הרקע – הגיל הגבוה ביותר של כל מערכת מסונכרנת, מכיוון שגילה הוא גיל היקום המכיל את כל המערכות.

    לא הצלחנו עד כה למצוא פיתרון לפרדוקס התיאומים, למרות שייתכן שהוא קיים. תמיד יש ביחסות איזה פיתרון מוזר ונפתל שאינו סותר את המתמטיקה אך משונה ביותר לחשיבה פיזיקלית הגיונית, ע"ע הפיתרון של פרדוקס פרדוקס התאומים – חלליות המאיצות סימולטנית מגדילות את המרחק ביניהן מ10 ל100 שנות אור, וזאת בשבריר שניה על פי שעון כל אחת מהן.

  10. ניסים

    ישראל
    אני עוד בקטע של כיווץ אורכים …. אני חושב לאט … 🙁 ונראה לי שהתחלת לשכנע אותי.

    אני חושב על הדוגמה הבאה (הכל במימד אחד). ניקח גוף (1) שיוצר הבזק אור בתדר נמוך יחסית. הגוף הזה לפני, ונאיץ למהירות קבועה. אני אראה את המרווחים בין הבזקי (1) במרווחי זמן גדולים יותר מאשר במצב ההתחלתי. כלומר – אראה רק אפקט דופלר.

    עכשיו, ניקח מקל מונח ליד (1), שיש לו שתי מבזקים: (2) רחוק יותר ממני, ו (3) קרוב יותר. צבע כל מבזק שונה כך שאוכל להבחין ביניהם. נניח ש (1) ו (2) באותו מרחק. מה שאראה עכשיו ש (1) ו (2) מבזיקים יחד, כש (3) מבזיק לפני שניהם. לפי תורת היחסות – אראה את (3) יותר קרוב לשני האחרים, מעבר לאפקט דופלר. יראה לי שהמקל התקצר, כך ש (3) התקרב ל (2).

    עכשיו – נעשה את הניסוי כך ש (1) ו (3) צמודים. עכשיו גם אראה התקצרות, אבל הפעם (2) התקרב ל (3).

    כלומר – ההתכווצות היא ארטיפקט של המדידה בלבד…. זה מה שאתה אומר?

  11. ישראל שפירא

    במערכת היחוס שלהם, הם מתחילים להאיץ באותו הרגע.

    אל תשכח גם שהסיבה שאנחנו משתמשים ברכבות ומסילות ארוכות כל כך היא כי התחלנו עם הדוגמה של הנוסע של עופר שחוצה את 100,000 שנות אור שביל החלב. אין שום בעיה לצמצם את סדרי הגודל ב10 ולהתעסק עם רכבות ומסילות רגילות.

    עלה לי איזה רעיון שיוכל אולי לסגור את העניין חד וחלק. הבעיה היא שחסרים לי נתונים על אפיוניה של קרינת הרקע. אבל הנה הרעיון הכללי:

    כזכור, הנוסע שלנו חולף על פני שביל החלב ב3 שניות על פי שעונו, שהן 100,000 שנים במערכת שביל.

    מכיוון שהוא נע נגד קרינת הרקע, הוא רואה ירידה מהירה מאוד בטמפרטורת קרינת הרקע. אם הוא משתמש ב"שעון טמפרטורה" הוא רואה אותו מסתובב פי טריליון מהר יותר משעון הצזיום הצמוד לו.

    הטענה שלי הייתה שאם נערוך את המסע בצורה הפוכה כאשר הנוסע נייח יחסית לקרינה, אז שני השעונים שלו יתקתקו באותו הקצב, ולכן כאשר הוא יגיע לצד השני הוא יפגוש מערכת המבוגרת ב100,000 שנה משלו, מה שבלתי אפשרי כי המערכת שלו היא המערכת שלנו, דהיינו גיל היקום.

    אבל הנה טענה קצת יותר ממוקדת:

    מה אם המסע נערך לאורך מסלול המאונך לכיוון תנועת קרינת הרקע?

    במקרה כזה, שעוני הצזיום והטמפ' מתקתקים באותו הקצב בכל המקומות. לכן אם זמן שעוני הצזיום בכוכב ראשון ואחרון מסונכרן, הרי שהם יראו תמיד את אותו הזמן של שעוני הטמפ' הצמודים להם. אם הנוסע התחיל את המסע בכוכב ראשון בזמן 0 וסיים אותו אחרי 3 שניות, אז זה הזמן שיראו שני השעונים שהוא נושא עימו: צז' וטמפ'. כאשר הוא מגיע לכוכב אחרון שעון הטמפ' שלו מראה את אותו הזמן כמו שעון הטמפ' של כוכב אחרון דהיינו 3 שניות, ומכיוון ששעון הטמפ' בכוכב אחרון מתקתק באותו הקצב כמו שעון הצז' הצמוד לו, אז גם הזמן בשעון הצז' הוא 3 שניות.

    זה במידה וקיימת התארכות זמנים.

    בפועל, שעון הצז' בכוכב אחרון אינו מודע כלל לשעונים אותם נושא עימו הנוסע, ולכן הזמן שעובר בו הוא 100,000 שנים. לפי הנתונים, שעון הטמפ' הצמוד לו מתקתק באותו הקצב, ולכן גם בו עוברים 100,000 שנים. כאשר מגיע הנוסע, שני שעוני הטמפ', זה של כוכב אחרון וזה של הנוסע – מראים את אותו הזמן – הם תמיד מראים את אותו הזמן בתצלום משותף – ולכן גם הזמן של שעון הטמפ' של הנוסע הוא 100,000 שנים. לפי הנתונים, שעון הטמפ' של הנוסע מתקתק באותו הקצב של שעון הצז' שלו (הם מאונכים לקרינה במשך המסע) ולכן גם שעון הצז' מראה 100,000 שנים ולא 3 שניות.

    ולכן אין התארכות זמנים ביחסות, או לחלופין, תאוריית המפץ צריכה רוויזיה.

    מ.ש.ל.

    מאידך 4 בבוקר בL.A – יתכן שהגיע זמן לישון במקום לקשקש.

    וכמו שציינתי, חסרים לי מאפייניה של קרינת הרקע. חבל שעופר לא יכול קצת להרחיב.

    לילה טוב.

  12. ניסים

    ישראל
    שים לב. הקטר מתחיל להאיץ 100 אלף שנה לפני המאסף, במקרה הטוב.
    אם נשים קטר בתור מאסף, לא נוכל לטעון שהמרחק ביניהם נשמר. צריך לבחון את שני המיקרים, כלומר זה האיץ קודם או זה האיץ קודם. אני צריך להסביר לעצמי מה קורה כשגוף שנמצא לפני פתאום מאיץ ממני והלאה, הרי הוא צריך להראות יותר קרוב, לא?

  13. ישראל שפירא

    אין רואה. אין מרגישה. אין חושבת. אין מהרהרת. רק צילומים מטווח 0.

    אם יש קטר בודד במרכז המסילה בת טריליון שנות אור, הוא יכול להאיץ בלי בעיה למהירות מקסימלית. אם הוא אינו קטר קיטור ישן ומלוכלך, הוא גם יכול לגרור איתו את הרכבת.

    אגב, אם אתה זוכר את פיתרון פרדוקס בל, אז גופים לא נמתחים בהאצה, רק המרחב ביניהם (זו הסיבה שבפרדוקס החבל נקרע כשהחלליות מאיצות סמולטנית). לכן אין בעיה לרכבת להאיץ ולהישאר באותו האורך במערכת היחוס שלה.

  14. ניסים

    ישראל
    בוא נעזוב כרגע את בעית מאדים, צריך לחשוב על זה.
    אמי רוצה לנסח את הטענה שלך בצורה פשוטה יותר, כדי לראות עם הבנתי. בוא נניח קרון בודד על המסילה במרחק חצי טריליון שנות אור הרכבת מאיצה כך שהיא רואה את עצמה במרחק טריליון שנות אור, בגלל התכווצות המסילה.
    הבנתי נכון?

  15. ישראל שפירא

    הבעיה היא כפי שאמרתי – הרכבת מתחילה להאיץ במרכז המסילה, ומגיעה למהירות מקסימלית כאשר הקטר והמאסף עדיין על המסילה הארוכה. אין בכך בעיה כשיש לך חצי טריליון שנות אור של מסילה להאיץ בלי הפרעה.

    לכן לא יתכן שגם המאסף וגם הקטר יהיו בזמן 0 בשתי קצוות המסילה.

    בעניין מאדים – אנו מספיק רחוקים ממנו כדי שקוטרו הנצפה יראה גדול פי 1000.

    אז מה יקרה אם תואם מאדים חולף על פניו במהירות גבוהה? את מאדים נראה קטן ואת תאומו ענק? האם הוא יכסה אותו בגלל גודלו העצום? האם זה בכלל אפשרי מהבחינה האופטית?

    הכנע, ניסים. אין דבר כזה התכווצות האורך. היא הומצאה מתחילה כדי ליצור קונסיסטנטיות עם התארכות הזמנים. זו גם הסיבה שאין כל אישור נסיוני להתכווצות האורך. היא לא קיימת.

    גם אצל איינשטיין את התכווצות האורך מודדים באמצעות שעונים ולא סרגלים. איך בכלל אפשר למדוד אורך של רכבת הנעה במהירות?

    וברור שאם הזמן מתארך ומהירות האור נשארת זהה, אז האורך מתקצר, לא?

    לא.

    לדעתי קיים הסבר פשוט והגיוני יותר לפוסטולט 2.

    אבל זה כבר עניין לניסוי. שום דבר אחר לא ישכנע אף אחד שרכבות באורך קילומטר אינן יכולות להידחס למילימטר או להתארך למיליון קילומטר כאשר הן מאיצות בלי שהנוסעים יודעים על כך.

  16. ניסים

    ישראל
    אם אורך הרכבת במערכת הצירים שלה 100K שנות אור, אז התשובה כמו שאמרתי – כשהקרון יחלוף על הכוכב הראשון, המאסף יחלוף על הסימן במרחק טריליון שנות אור.

    אני לא מבין מה מפריע לך בהתכווצות – השנתות על המסילה אכן תראנה מקווצות. יש 100K שנתות בין הכוכב הראשון לכוכב האחרון, אותם הרכבת עוברת ב-3 שניות. הגלקסיה קצרה מאוד …..

    בקשר למאדים שאלה מעניינת…בוא נסתכל על זה ככה. ניקח נקודה על היקף מאדים. נסתכל על המשולש הנוצר בינינו, מרכז מאדים והנקודה על ההיקף. נקרא למרחק בינינו לבין מרכז מאדים X, ולמרחק בין מרכז מאדים לנקודה – Y. זווית הראיה היא לכן atan X/Y. המרחק X מתחלק בגאמא, בעוד ש-Y קבוע. במרחק קרוב מאוד, X קטן מאוד ולכן השינוי בו חסר משמעות. משמע – נראה את מאדים בגודלו הנכון. במרחקים גדולים נראה את מאדים גדול בהרבה, קרי – גודלו יוכפל בגאמא.

  17. ישראל שפירא

    אנחנו מדברים כבר אחרי ההאצה, כשהרכבת באורך 100,000 שנות אור במערכת שלה. אם היא גדלה בזמן ההאצה, אז היא הייתה יכולה להתחיל קטנה ולהתרחב בהאצה.

    וכפי שאמרתי, אנו מחפשים הסברים שלא סותרים את המתמטיקה בלי בעצם להבין מה קורה.

    חוץ מזה שהתכווצות לורנץ מדברת על התקצרות. אז איך היא כל כך גדולה במערכת המסילה אם במערכת שלה היא הרבה יותר קטנה?

    התקצרות לורנץ – שלה אין עדות נסיונית – באה כדי לשמור על קונסיסטנטיות עם התארכות הזמנים.

    תוכל לתאר לי איך יראה מאדים בצילום ממצלמה החולפת על פני הארץ כך שפקטור גאמה הוא 1000? האם קוטרו גדול פי 1000 בצילום בגלל הפרספקטיבה?

  18. ניסים

    ישראל
    …שתי חלליות מרוחקות שמתחילות בוזמנית להאיץ אז המרחק ביניהם משתנה. אנחנו מדברים על האצה עצומה, אז דמיין מה יקרה עם חללית אחת תאיץ בזמן שונה,ממש בקצת, מהחללית השנייה. עכשיו שנה את הסימן של הפרש הזמנים ותקבל, אני חושב, תוצאה שונה לגמרי.

הוספת תגובה

  • (will not be published)