Seuraa 
Viestejä66

Mistä energia on tullut, ja miten se säilyy universumissa?

Sivut

Kommentit (49)

jesper
Seuraa 
Viestejä708

Entropia lisääntyy suljetussa systeemissä, mutta maailmankaikkeus ei välttämättä ole suljettu.  Käsittääkseni esim. plasma-kosmologiassa ainetta tai energiaa syntyy koko ajan lisää. Kiehtova ajatus, että maailmankaikkeus olisi avoin systeemi.

Heed not my earthly lot, for it hath little of earth in it.
- Edgar Allan Poe

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Tokkura
Seuraa 
Viestejä5300

https://www.pirkanblogit.fi/2018/risto_koivula/stephen-hawking-in-memoriam/

" ... Nyt mahdollisesti löytymässä oleva Higgsin bosoni tai sen kaltainen (yksi tai jopa useampi) entuudestaan tuntematon hiukkanen sopii olio- teoriaan ja siten emergenttiin materialismiin hyvin. Tähän Hawkingin ideaan gravitaation ja energi/an/oiden keskinäissuhteista se varmaan tuo lisävaloa, kun päästään tarkempiin ja halvempiin lisätutkimuksiin energia-alueella, joka nyt tiedetään tarkoin.

Higgsin bosonihan sellaisenaan nykyisellään ei selitä gravitaatiota eikä raskasta massaa, vaan pelkästään hitaan massan (ellei sitten ole suorastaan jollakin tavalla ”positiivinen ja negatiivinen Higgsin bosoni”, joista toinen selittäisi massaa ja toinen gravitaatiota… Sitten ne ainakin olisivat aina varmasti ”tasapainossa”, kuten Hawking olettaa niiden kokonaisuutena aina olevan…

Muuten teorian siitä, että ”lillumme negatiivisen energian meressä” esitti jo Hawkingin edeltäjä tämän korkeassa virassa, vuoden 1933 fysiikan nobelisti positronin ennustamisesta Paul Dirac yhdessä Erwin Schrödingerin kanssa, ja myös käytti tätä aksioomaa ennustaessaan positronin olemassaolon.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Diracin_meri "

QS
Seuraa 
Viestejä5288

Keskiverto kirjoitti:
Mistä energia on tullut, ja miten se säilyy universumissa?

Energia liittyy luonnon vuorovaikutuksiin, joita ilman mitään ei tapahtuisi. Vuorovaikutuksia tutkimalla löydetään konkreettinen lukuarvo, joka säilyy kätevästi samana ajan kuluessa kunhan systeemiin ei tuoda ulkopuolelta lisää energiaa, tai poisteta sitä. Kysymys toisin asetettuna on, että mistä vuorovaikutukset ovat peräisin. Tuohon ei ole selkeää vastausta.

Teoreettisesti energia liittyy ns. ajansiirtosymmetriaan, jonka kanssa on helppo pelata paikallisesti tarkasteltavan systeemin tai avaruuden osa ollessa pienehkö. Luonnon vuorovaikutukset seuraavat samoja lainalaisuuksia jokaisella ajanhetkellä. Tuosta ajan suhteen muuttumattomuudesta voidaan johtaa energia-suure, ja laskea sille arvo. Kosmologisessa mittakaavassa tilanne on haastavampi.

Energia voidaan määritellä ilman vuorovaikutuksiakin, josta esimerkkinä ohi ajavan auton liike-energia. Tien vieressä katseleva laskee autolle liike-energian. Kaksi rinnakkain samalla nopeudella ajavaa autoa laskevat toistensa liike-energian nollaksi, koska eivät liiku toistensa suhteen. Tien pinnan suhteen molemmat kuitenkin löytävät liike-energian (tai laskevat, että tien vieressä sesojalla on liike-energiaa). Tässä mielessä energia on subjektiivinen, eli havaitsijasta riippuva käsite. Kokonaisenergia säilyy vain, kun pysytään alunperin valitussa havaintopisteessä. Kun havaitsija polkaisee liikkeelle, saa energiakin eri arvoja riippuen nopeudesta tarkasteltavan systeemin suhteen.

käyttäjä-7929
Seuraa 
Viestejä465

QS kirjoitti:
Keskiverto kirjoitti:
Mistä energia on tullut, ja miten se säilyy universumissa?

Energia liittyy luonnon vuorovaikutuksiin, joita ilman mitään ei tapahtuisi. Vuorovaikutuksia tutkimalla löydetään konkreettinen lukuarvo, joka säilyy kätevästi samana ajan kuluessa kunhan systeemiin ei tuoda ulkopuolelta lisää energiaa, tai poisteta sitä. Kysymys toisin asetettuna on, että mistä vuorovaikutukset ovat peräisin. Tuohon ei ole selkeää vastausta.

Teoreettisesti energia liittyy ns. ajansiirtosymmetriaan, jonka kanssa on helppo pelata paikallisesti tarkasteltavan systeemin tai avaruuden osa ollessa pienehkö. Luonnon vuorovaikutukset seuraavat samoja lainalaisuuksia jokaisella ajanhetkellä. Tuosta ajan suhteen muuttumattomuudesta voidaan johtaa energia-suure, ja laskea sille arvo. Kosmologisessa mittakaavassa tilanne on haastavampi.

Energia voidaan määritellä ilman vuorovaikutuksiakin, josta esimerkkinä ohi ajavan auton liike-energia. Tien vieressä katseleva laskee autolle liike-energian. Kaksi rinnakkain samalla nopeudella ajavaa autoa laskevat toistensa liike-energian nollaksi, koska eivät liiku toistensa suhteen. Tien pinnan suhteen molemmat kuitenkin löytävät liike-energian (tai laskevat, että tien vieressä sesojalla on liike-energiaa). Tässä mielessä energia on subjektiivinen, eli havaitsijasta riippuva käsite. Kokonaisenergia säilyy vain, kun pysytään alunperin valitussa havaintopisteessä. Kun havaitsija polkaisee liikkeelle, saa energiakin eri arvoja riippuen nopeudesta tarkasteltavan systeemin suhteen.

Energia on puhtaasti laskennallinen suure. Systeemin energia jossain tilassa voidaan laskea ja tilan muututtua voidaan laskea energia uudestaan.

Luonnossa ei ole mitään substanssia nimeltä "energia".

Tämän olen  palstalla jo aiemminkin todennut mutta muistutan nyt tästä taas kerran.

QS
Seuraa 
Viestejä5288

Hyvä lisäys. Kyllä, kuten käyttäjä-7929 painotti, energia ei ole substanssi vaikka suureen arvoksi saadaankin  (yskikkövalinnasta riippuva) reaaliluku. En itse muistanut mainita tuota tässä, ja aiheestahan on tosiaan ennenkin  keskusteltu.

JPI
Seuraa 
Viestejä27212

QS kirjoitti:
Hyvä lisäys. Kyllä, kuten käyttäjä-7929 painotti, energia ei ole substanssi vaikka suureen arvoksi saadaankin  (yskikkövalinnasta riippuva) reaaliluku. En itse muistanut mainita tuota tässä, ja aiheestahan on tosiaan ennenkin  keskusteltu.

Ja vielä hieman. Systeemin sisäinen, vaikkapa lämpöenergia, on kuitenkin riippumaton vertailujärjestelmästä.

3³+4³+5³=6³

QS
Seuraa 
Viestejä5288

JPI kirjoitti:
QS kirjoitti:
Hyvä lisäys. Kyllä, kuten käyttäjä-7929 painotti, energia ei ole substanssi vaikka suureen arvoksi saadaankin  (yskikkövalinnasta riippuva) reaaliluku. En itse muistanut mainita tuota tässä, ja aiheestahan on tosiaan ennenkin  keskusteltu.

Ja vielä hieman. Systeemin sisäinen, vaikkapa lämpöenergia, on kuitenkin riippumaton vertailujärjestelmästä.

Joo, sisäenergia määritellään systeemin sisäisen liike-energian ja sisäisen potentiaalienergian avulla. Ei siis huomioida systeemin (kokonaisuuden) nopeutta havaitsijan suhteen. Ainakin periaattessa näin.

Lämpötilan lorentzinvarianssista on kuitenkin edelleen monia näkemyksiä. Einstein laski, että T' = T/γ ja myöhemmin erinäiset teoreetikot päätyivät päinvastaiseen, eli T' = γT. Sitten tuli teoreetikkoja, jotka päättelivät että T'=T. Ja sitten tuli vielä kasa artikkeleita, joiden mukaan T ei ole lorentzmuunnos-kelpoinen. Se voidaan määritellä vain lepokoordinaatistossa. Hiukan samaan tapaan kuin massa on modernissa fysiikassa määriteltävissä vain lepokoordinaatistossa.

Vaikka toisaalta voisin vannoa, että ohi kiitävän relativistisen systeemin lämpötilaa mittaava elohopeamittari näyttää kyllä samalta kaikille havaitsijoille asteikkoineen, vaikka olisikin hiukan kontraktoitunut asennosta riippuen ;)

jesper
Seuraa 
Viestejä708

käyttäjä-7929 kirjoitti:

Energia on puhtaasti laskennallinen suure. Systeemin energia jossain tilassa voidaan laskea ja tilan muututtua voidaan laskea energia uudestaan.

Luonnossa ei ole mitään substanssia nimeltä "energia".

Tämän olen  palstalla jo aiemminkin todennut mutta muistutan nyt tästä taas kerran.

Aine ja energia kuitenkin usein samaistetaan, kuten  puhuttaessa maailmankaikkeuden koostuvan näkyvästä ja pimeästä aineesta, sekä pimeästä energiasta. Ehkä asioiden populaarissa esittämisessä pitäisi olla tarkempi.

Heed not my earthly lot, for it hath little of earth in it.
- Edgar Allan Poe

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä6068

jesper kirjoitti:
käyttäjä-7929 kirjoitti:

Energia on puhtaasti laskennallinen suure. Systeemin energia jossain tilassa voidaan laskea ja tilan muututtua voidaan laskea energia uudestaan.

Luonnossa ei ole mitään substanssia nimeltä "energia".

Tämän olen  palstalla jo aiemminkin todennut mutta muistutan nyt tästä taas kerran.

Aine ja energia kuitenkin usein samaistetaan, kuten  puhuttaessa maailmankaikkeuden koostuvan näkyvästä ja pimeästä aineesta, sekä pimeästä energiasta. Ehkä asioiden populaarissa esittämisessä pitäisi olla tarkempi.

Paitsi että pimeällä aineella ja pimeällä energialla ei ole mitään tekemistä toistensa kanssa. ”Pimeä” tarkoittaa näissä vain, että se on meille (ainakin toistaiseksi) havaitsematonta ja selittämätöntä  muutoin kuin gravitaation (pimeä aine) ja kosmologian (kosmoksen laajeneminen) kautta. Emme myöskään tiedä mistä pimeä aine muodostuu (vaikka toki kandidaatteja on useita). Samoin pimeä energia on toistaiseksi vain nimi määrätylle kosmologiselle havainnolle (myös tässä useita kandidaatteja). Näille pimeille on yhteistä vain onnettomasti annettu määre ”pimeä”.

Populaariselostuksissa tosiaan joskus nämä kaksi asiaa sekoitetaan lahjakkaasti.

jesper
Seuraa 
Viestejä708

Lentotaidoton kirjoitti:
jesper kirjoitti:
käyttäjä-7929 kirjoitti:

Energia on puhtaasti laskennallinen suure. Systeemin energia jossain tilassa voidaan laskea ja tilan muututtua voidaan laskea energia uudestaan.

Luonnossa ei ole mitään substanssia nimeltä "energia".

Tämän olen  palstalla jo aiemminkin todennut mutta muistutan nyt tästä taas kerran.

Aine ja energia kuitenkin usein samaistetaan, kuten  puhuttaessa maailmankaikkeuden koostuvan näkyvästä ja pimeästä aineesta, sekä pimeästä energiasta. Ehkä asioiden populaarissa esittämisessä pitäisi olla tarkempi.

Paitsi että pimeällä aineella ja pimeällä energialla ei ole mitään tekemistä toistensa kanssa. ”Pimeä” tarkoittaa näissä vain, että se on meille (ainakin toistaiseksi) havaitsematonta ja selittämätöntä  muutoin kuin gravitaation (pimeä aine) ja kosmologian (kosmoksen laajeneminen) kautta. Emme myöskään tiedä mistä pimeä aine muodostuu (vaikka toki kandidaatteja on useita). Samoin pimeä energia on toistaiseksi vain nimi määrätylle kosmologiselle havainnolle (myös tässä useita kandidaatteja). Näille pimeille on yhteistä vain onnettomasti annettu määre ”pimeä”.

Populaariselostuksissa tosiaan joskus nämä kaksi asiaa sekoitetaan lahjakkaasti.

Tarkoitin, että pimeä energia rinnastetaan aineeseen prosenttiosuuksia laskettaessa. Wikipediassa tosin puhutaan tässä yhteydessä massaenergiasta, joten se ehkä selittää, miksi pimeä energia on mukana "osuuslaskelmassa". Ehkä joku voisi selventää, mitä tuo massaenergia on, ja miten se eroaa energiasta yleensä.

Heed not my earthly lot, for it hath little of earth in it.
- Edgar Allan Poe

QS
Seuraa 
Viestejä5288

jesper kirjoitti:
mitä tuo massaenergia on, ja miten se eroaa energiasta yleensä.

Oikeastaan se ei eroa mitenkään.

Massan ja energian yhteys E² = p²c² + m²c⁴ on johdettavissa Newtonin mekaniikan ja erityisen suhteellisuusteorian postulaateista soveltamalla stationäärisen vaikutuksen periaatetta. Systeemin kokonaisenergian (eli aiemmin mainittu ajan suhteen säilyvä numeroarvo) sisältää sekä massan että liike-energian termit.

Mainitsin aiemmin, että luonnon perusvuorovaikutukset ovat osa energian käsitettä. Vuorovaikutuksissa energiaan tulee lisätermejä, jotka sisältävät vuorovaikutuksen itsensä energian. Kokonaisenergia säilyy edelleen samana lukuarvona ajan kuluessa eteenpäin.

Jotta luonnossa tapahtuisi jotain, on oltava vuorovaikutuksia, joiden aikana tuo säilyvä lukuarvo siirtyy paikasta toiseen ja hiukkasesta toiseen. ”Siirtyminen” ei tässä ole käsin kosketeltavan substanssin siirtymistä, vaan luonnon symmetrisyyttä ja säännönmukaisuutta kuvaavan lukuarvon siirtymistä yhtälöissä. Voisi jopa sanoa, että perusvuorovaikutusten tehtävä on siirtää tuota lukuarvoa paikasta toiseen, jotta tämä ei olisi liian tylsä universumi.

Yleisessä suhteellisuusteoriassa aika-avaruuden geometriaan vaikuttaa massa, liike-energia, liikemäärä, paine ja vuorovaikutusten energia. Kaikki nuo antavat kontribuutionsa gravitaatioon. Hiukkasfysiikassa hiukkaset muuttuvat toisikseen, jolloin osa hiukkasen massasta voi muuttua toisen hiukkasen liike-energiaksi, tai jonkin hiukkasen liike-energia muuttuu toisen hiukkasen massaksi. Tai jos haluaa taksijonossa päissään laittaa pataan lähimmäistä tarkoituksena lyhentää jonoa, niin vuorovaikutuksia tarvitaan tuon tapahtumaketjun aikaansaamiseksi. Energiaa kuvaava reaaliluku pitää siirtää haluttuun paikkaan.

Energian säilymislakia soveltamalla fysiikan teorioita ei tarvitse repäistä täysin stetsonista, koska ainakin energian säilymiseen liittyvät yhtälöt saadaan paperille, vaikka muuta ei tiedettäisikään.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat