בקשה משייח ספיר

כמה דוגמאות:

נניח שהמערכת שלך היא רמזור להולכי רגל. מרחב הפאזה מורכב משתי נקודות עבור כל אחד ממצבי הרמזור - אדום וירוק. אם יש לך שני רמזורים כאלו, כבר יש לך 2X2=4 נקודות במרחב הפאזה (אדום-אדום, אדום-ירוק, ירוק-אדום וירוק-ירוק). ל-N רמזורים דרושים 2 בחזקת N נקודות. עבור חלקיק נקודתי במרחב יש כבר אינסוף נקודות במרחב הפאזה, משום שיש לו אינסוף מצבים אפשריים: הוא יכול להיות בכל מקום בציר X, בכל מקום בציר Y, בכל מקום בציר Z, וכמו כן רכיבי המהירות (או התנע) בכל אחד מהצירים הם בלתי מוגבלים. אבל ברגע שקבעת את כל ששת המספרים האלו (3 של מיקום ו-3 של מהירות) הגדרת מבחינה קלאסית במדוייק את מצבו של החלקיק, כך שאתה יכול עקרונית לחשב את מצבו מכאן והילך. מרחב הפאזה הוא 6-מימדי. ל-N חלקיקים נקודתיים (נבדלים) דרושים 6N מספרים כדי לאפיין את כולם ברגע נתון (מיקום+מהירות). זה מספר המימדים של מרחב הפאזה. מכאן אפשר להכליל גם למצבים מסובכים יותר.
 
כנראה שלא הייתי מספיק ברור.

התכוונתי לשאול מה הקואורדינטות של מרחב הפאזה במקרה של המפץ הגדול (או היקום). ברור שהדוגמאות שנתת קודם לא רלוונטיות כי הם מדברים על חלקיקים חסרי אינטראקציה במרחב שטוח.
 
הקוארדינטות הן השדות השונים

כפי שהם מוגדרים בכל נקודה במרחב. זה כולל את השדה הגרוויטציוני. עם זאת, בהסתכלות קלאסית אפשר להסתפק, למשל, בכל המיקומים ותנעים של החלקיקים ביקום. האינטראקציה לא משנה להגדרת מרחב הפאזה.
 
יש כאן בלבול מסויים, לא?

בזמן המפץ הגדול, המרחב הוא נקודה אחת. לא יכול להיות שהמרחב משחק תפקיד כלשהו במרחב הפאזה של היקום. הסתכלות קלאסית בכלל לא רלוונטית כי המפץ הוא לא אירוע קלאסי. האינטראקציה קובעת את מספר החלקיקים ואת סוגי המעברים בין קונפיגורציית חלקיקים אחת לשניה, ולכן צריכה להשפיע על הגדרות של מרחב הפאזה (אלא אם כן אתה מגביל את עצמך לתת מרחב שבו אין אינטראקציה ומספר החלקיקים קבוע. אבל למה שתרצה לעשות את זה?) בקיצור - לא הבנתי מה הם הקואורדינטות ואיך מחשב פנרוז את הנפח שאליו הגיע. תוכל לשפוך יותר אור על הנושא?
 
המרחב לא מוגדר בנקודה הסינגולרית

עצמה, אלא רק במרחק אפסילון ממנה, ושם המרחב כבר בגודל סופי (ואולי אפילו אינסופי). מרחב הפאזה עצמו, בהגדרה, לא משתנה כלל במשך ההתפתחות של היקום. המצבים השונים של היקום הם פשוט נקודות שונות במרחב הפאזה. לא מדובר במספר החלקיקים בפועל אלא במספר דרגות החופש, ומספר זה הוא קבוע ולא תלוי באינטראקציות. אפשר להסיק אותו מתוך בחינת האנתרופיה המקסימלית של היקום, כאשר היקום כולו הופך לחור שחור ענקי (משתמשים בנוסחת בקנשטיין-הוקינג לאנתרופיה של חור שחור). לשם כך מניח פנרוז שרק כמות החומר הקיימת והנראית כיום היא זו שתתרום לחור השחור הזה. זה מספר מינימום. אם יש יותר חומר (ויותר דרגות חופש) המפץ הגדול נהיה אפילו מסתבר פחות.
 
בוא ונראה עם הבנתי נכון -

פנרוז מסתכל על היקום הנראה, שואל מה היה קורה אם היה הופך לחור שחור (וזה לעולם לא יקרה כי היקום מתפשט מספיק מהר), משתמש בנוסחת בקנשטיין-הוקינג הקושרת את שטח אופק האירועים לאנטרופיה, וטוען שזה "מרחב הפאזה של היקום" (או חסם תחתון לו). נו, טוב. מה שאני לא מבין זה את הטענה ש"המצבים השונים של היקום הם פשוט נקודות שונות במרחב הפאזה". מה זה המצבים השונים? ליקום יש רק מצב אחד.
 
פחות או יותר.

שטח אופק האירועים של החור השחור המורכב מהיקום כולו איננו "מרחב הפאזה של היקום" אלא הנפח של אותו מרחב פאזה (או הנפח של מצב האנטרופיה המקסימלית שלו, שזה כמעט אותו דבר). כיום לא יודעים אם היקום מתפשט מספיק מהר על מנת להמנע מקריסה לחור אחד, אבל זו אפשרות הקיימת במרחב הפאזה. המצבים השונים מהווים מצבים אפשריים של היקום, לאו דווקא כאלו שמתממשים בפועל. ההיסטוריה האמיתית של היקום היא רק עקומה אחת (או, קוונטית, צבר של עקומות) במרחב הפאזה הפוטנציאלי. זה לא שונה מחישובים תרמודינמיים סטנדרטיים. גם למולקולות הגז בחדר יש (בקירוב קלאסי) קונפיגורציה אחת ויחידה ברגע נתון, אבל האנתרופיה מחושבת על סמך כל הקונפיגורציות הפוטנציאליות.
 
כנראה שפחות.

אני עדיין לא מבין מה זה "מצבים שונים אפשריים". אם נסתכל על משוואות פרידמן-רוברטסון-ווקר, אז המצב של היקום נקבע ע"י הצפיפות ביחס לצפיפות הקריטית, כלומר פרמטר אחד ("מרחב הפאזה" הוא למעשה קו ). אם נוסיף גם את הקבוע הקוסמולוגי, נקבל מרחב דו מימדי, וגם שם לא בטוח שכל נקודה היא אפשרית. ועוד נקודה שלא הבנתי היא טענה שטענת קודם שאינטראקציה לא משנה. נסתכל במערכת קלאסית של שני חלקיקים. לכאורה מרחב הפאזה של המערכת הוא 2*6 מימדים. אבל אם נוסיף אינטראקציה הגורמת לשני החלקיקים להיות צמודים בכל רגע נתון (למשל - קווארק -אנטי קווארק) אז מרחב הפאזה איננו 2*6 מימדים.
 
משוואות פרידמן-רוברטסון-ווקר

רלוונטיות אך ורק אם היקום הוא הומגני ואיזוטרופי בקנה מידה גדול דיו. העובדה (או, לעשה, ההנחה) שהיקום אכן כזה היא רק אפשרות אחת מני רבות. משוואות אלו מתקיימות רק כתוצאה מתנאי ההתחלה המיוחדים של המפץ הגדול. כלומר, לא מדובר באילוץ אפריורי המגביל את מספר דרגות החופש אלא בתוצאה. למרחב הפאזה יש מספר אסטרונומי (תרתי משמע) של מימדים, משום שהוא מבטא כל מצב אפשרי של היקום, לאו דווקא מצבים שהדינמיקה הספציפית בה הוא התפתח מובילה אליהם. מרחב הפאזה של שני גופים קשיחים "צמודים" קלאסיים הוא עדיין ממימד 6X2 כל עוד מדובר באינטראקציה ולא באילוץ. חשוב על האינטראקציה כעל קפיץ בין החלקיקים. האם "אובדת" להם דרגת חופש בגלל הקפיץ הזה?
 

niv1990

New member
שאלה

בהנחה שיש זמן אינסופי בשביל שהתהליך יקרה אז הסיכוי לקבלו ברגע מסוים יהיה 1/הרבה מאוד אבל אם אין הגבלת זמן למתי שהמצב יתרחש אז מקלבים אינסוף/הרבה מאוד שזה אומר שזה יכול (ואף סביר) שיקרה מתישהו (מקווה שאני ברור).
 
כמה נקודות:

1) זמן הוא קואורדינטה של היקום, לא משתנה חיצוני. לא מתרחשים אינסוף מפצים גדולים במשך קיום היקום אלא אחד בלבד, בין אם היקום אינסופי בזמן ובין אם לאו. 2) אפילו אם נניח שיש אינסוף יקומים המתממשים איכשהו, ושהסיכוי להתממשות יקום כשלנו נהיה מתקבל על הדעת, נשארת עדיין השאלה מדוע אנחנו חיים באחד היקומים הכי פחות סבירים. שים לב שאין צורך במפץ גדול כל כך מיוחד על מנת שנתקיים. על פי פנרוז יש סיכוי של כאחד ל-(60^10)^10 להווצרות ספונטנית של מערכת השמש, על כל אשר בה, סתם מהתנגשות אקראית של מולקולות בענן גז. זה עדיין הרבה יותר סביר (בלשון המעטה) מאחד ל-(123^10)^10.
 

niv1990

New member
מענין.. + רעיון

יש לי רעיון, תחילה נוצר אכן חומר כלשהו ביקום (יש הסתברות שהוא הווצר, ובאנסוף יקומים אפשריים באחד נוצר, את התופעה האיהסתברותית אפשר להסביר על ידי כך שאם לא היה נוצר, לא היו בני אדם לשאול את השאלה) ביקום חד מידמדי (מכיוון שלא ראיתי סיבה לקביעת מימד אחר, אבל לצורך העניין זה יכול להיות כל מספר שקטן מ4). החומר קרס לחור שחור (חד מימדי) , כאשר בחור שחור, הסינגולריות גרמה לכך שלשני ארועים שונים יהיו אותם קורדינטות בדיוק, כך נוצר עוד מימד על בשביל להכיל את ההבדל בין הארועים (כאשר צפיפות המסה שואפת לאינסוף, האורך של הגוף שואף ל0, ע"פ לורנץ). בתיאור חלקיקי אפשר לראות את זה כגולות שמסודרות בשורה (חד מימדית) ומרגע שמפעילים לחץ משתי הצדדים, עקב הפרשים קטנים מאוד בקו הישר, אחת הגולות תפלט החוצה מן השורה, ובכך תכניס מימד חדש למערכת. כך כל קפיצת מימד כזוכזו יוצרת יקום חדש (בעל מימד n+1), אשר אי אפשר להעביר חומר ממנו "החוצה" אבל אפשר שחומר "ישאב פנימה". אני מודע שלא הצבתי לה מבחן ניסוי עתידי (אולי מלבד המשך האצת היקום, וניסוי שיעשה בתוך חור שחור-הבעיתיות מובנת). לדעתי התאוריה עוזרת להסביר את תופעת התפשטות היקום (הכנסת חומר חדש שכנראה התפרק בכניסתו למרכיביו ולכן אין הוא מחזיר אור), בעיית הסינגולריות ופרדוקס המידע, והבעיה שהצגת בהודעתך ללא הוספת בעיות מושגיות. התיאור המתמתי שיש לי הוא די צולע, אני מקווה כשאלמד יותר אוכל לתת משהו יותר טוב ומנוסח פורמלית. אשמח לקבל ביקורת על התאוריה, ועל תתעצבנו אם דיברתי שטויות :)
 
ממש לא ברור.

למה שקריסה לחור שחור תייצר מימדים חדשים יש מאין? ואיך זה פותר את הבעיות הפיסיקליות?
 

niv1990

New member
הסבר נוסף

בתאור הגלי, בסביבת מסה גדולה שהאפקט שלהם שקול לזה של תאוצה במהירות גבוהה (האפקט של המצאות בצפיפות מסה שואפת לאינסוף, שקולה לתאוצה שמתקרבת למהריות האור), גורמת לכך שעל פי נוסחאות לורנץ לחישוב ההתקצרות של הגופים לפי התאוצה הגוף שואף למימדים סינגולריים. כששני ארועים שונים מתוארים בדיוק על ידי אותן קורדינטות זמן-מרחב יהיה ניתן להפריד בינם על ידי הוספת מימד נוסף (איני יודע אם זה מה שקורה, לכן זו תאוריה). בתאור החלקיקי - אני מניח שיש חלקיקי יסוד בעלי נפח- דחיסה שלהם למצב שבו יצטרכו להמצא שניהם באותו מקום ובאותו זמן תגרום לחלקיק אחד להפלט החוצהלמימד נוסף (זהמעין תיאור כדי שקל לי יותר לחשוב עליו, אין לו משמעות מתמתית). כמו שששורה של גולות, שתפעלי עליה לחץ משתי הצדדים תוציא גולה אחת לעבר משטח אחר (ובכך תצטרך לתאר את מצב הגולות בעזרת שני מימדים במקום 1), אז חלקיקי "יברח" למימד נוסף שיאלץ אותנו במימד נוסף ביקום החדש אותנו מתארים. (שוב, זו רק המחשה, גם אם יכולה להיות לזה משמעות מתיתית עוד לא למדתי מספיק כדי להבין אותה :)) הבעיות הפיזקליות שנפתרות: 1) הבעיה שאתה תיארת - מסביר כיצד המפץ הגדול הגיע למצב הדחיסות שלו: יקום אחר הגיע למצב של קיום באנטרופיה כלשהי, כולו או חלקו קרס לחור שחור, וכך נקודת המוצא של היקום החדש היא שכל החומר מכווץ למרחק המינמלי שמאפשר להפריד בין שני ארועים שונים. 2) "העלמות" החומר והמידע בחור שחור - למרות שכבר יש לכך הסברים, זה מאפשר להראות שהמידע לא נעלם, אלא פשוט עבר ליקום שאין לנו גישה אליו, אלא אם כן הצופה עצמו יפול לחור שחור (פה הבעיה לנסח ניסוי מכריע). 3) האצת היקום - אם כל הזמן ביקום הקודם (זה בעל שני המימדים) מוסיף ליפול חומר לתוך החור השחור, הרי שהוא נופל בצורתו ה"בסיסית" ביותר (עקב תנאי הלחץ בחור שחור) - דבר שמסביר מדוע איננו מצליחים למדוד אותו, ומתפזר באופן אחיד ביקום (שכן הנקודה הכמעט סינגולרית של היקום הדו מימדי מהווה את כל היקום שלנו) ->מגביר את צפיפות החומר וגורם לתאוצת היקום ללא צורך בקבועים קוסמולוגים למינהם. אני מקווה שגם אם להודעה שלי אין שום ערך מדעי היא לפחות מענינת :)
 

the YOOK

New member
התכווצות לורנץ,

לא מאחדת אירועים שונים. תחשוב על זה כטרנספורמציה- הנקודות ממשיכות להתקרב זה לזה, אבל תמיד יש עוד נקודה ביניהם. מבחינה חלקיקית, היות וחלקיקים יסודיים הם תמיד נקודתיים (שאחרת יש סתירה לכך שהם יסודיים, ולכך שלא ניתן להעביר מידע ביותר ממהירות האור), הם רק יתקרבו זה לזה (ואני לא מתעסק עם אי ודאויות שונות כרגע), ולא יתאחדו (למרות שגם אם דבר כזה קורה, האנרגיה עדיין נשמרת, אז אני לא מבין מאיפה הדילמה). בנוסף, תזכור שההתכווצות תלויה במערכת הצירים שלך. אם אני נע יחסית לחור שחור (= הוא נע יחסית אלי), הוא יראה לי שונה מאשר אם אני נח לידו (דבר שבהחלט לא מומלץ לנסות...). כמו כן הסתמכות על "יקום אחר" כדי להסביר את קיום היקום שלנו היא קצת מגוכחת, שהרי אם הוא הומוגני ואינווריאנטי לכיוון (בקנה מידה גדול) כמו היקום שלנו, הרי שגם לו היה מפץ גדול...
 

niv1990

New member
כן ללורנץ

הענין הוא שבחור שחור (כמו בתנאים של תחילת היקום) צפיפות המסה הייתה אמורה להיות אינסופית, שכן הנקודה הייתה סינגולרית (כאן נמצאת הבעיה). צפיפות אינסופית שווה להצבת מהירות ההאור בנוסחאות וקבלת מרחק אפס בין הנקודות. אכן הם לא יכולים להתאחד ולכן בא הרעיון שלי להסביר מה כן קורא שנניהם צריכים להיות מתוארים על ידי אותם ערכי זמן ומרחב. אתה אכן נע אליו כמו שהוא נע אליך, אבל אתה מאיץ אליו באופן מוחלט. אינני מסתמך על יקום אחר (שאין לי אפשרות למדוד) אני מסתמך על תופעה שיוצרת יקום אחר (אשר גם אינני יכול להציע לגביה ניסוי עתידי שלא כולל כניסה לחור שחור). אני מנסה להסביר את תופעת התפשטות היקום, בעיית הסינגולריות והבעיה שהציג שייח ספיר. לא טענתי שהיקום הקודם היה בהכרח הומוגני. (יכול להיות שגם בחד מימד כן המצב של חלקיקים מרוכזים בעצמם הוא יותר סביר אם פועלת עליהם גרוויטציה אבל אני לא יודע).
 

the YOOK

New member
מעניין...

גם אני קורא כרגע את הספר (שמיותר לציין שהוא גדול. מאוד), ואני די בהתחלה... בחלק המתמטי. אני ממש מתקשה עם ההסברים המתמטיים שלו (ניפנופי ידיים רציניים...). בהחלט נקודה למחשבה, בייחוד אחרי שמבינים כי מימד הזמן לא היה קיים קודם למפץ, ולכן הטיעון ש- "כעבור מספיק זמן הכל יקרה", קצת נופל... (מצד שני, איך אנחנו מדברים בכלל על סיכוי שמשהו יקרה בלי זמן. הרי אין מצב התחלתי, שממנו יש סבירות להגיע למצבים שונים).
 

volkanian

New member
נראה לי שעדיין

אנכנו לא מבינים מספיק את הזמן כדי להבין את הדברים בצורתם הנכונה. לדוגמה המשפט שלך "בייחוד אחרי שמבינים כי מימד הזמן לא היה קיים קודם למפץ" ישנה בעיה במשפט עצמו אם לא היה זמן אז גם לא היה לפני לכן אי אפשר להגיד "לא היה זמן לפני" זה לא נכון מבחינה לוגית. אני אישית לא יודע איך לנסח את מהלך הארועים "לפני" המפץ אז אני אמשיך ללמוד.
 
למעלה