Sähkömagneettisen aallon olemus

[Abezethibou]

Löytyisikö se sähkömagneettisen aallon olemus Lorentz-invarianssista ja Poynting-vektoreista. En osaa sanoa, mutta mielenkiintoinen otsikko.

[pähkäilijä]

Koostuuko kaikki valosta?

Katsoin aikoinaan Luonnonfilosofian seuran luennon prof Arto Annilan käsityksestä maailmakuvasta, jossa kaikki koostuu valosta. Uskoo kuka uskoo.

Wiki:
Helsingin yliopiston biofysiikan professorina 15 vuotta (2001–2016) työskennellyt Arto Annila esittää fysiikan tarjoamaan maailmankuvaan isoja tarkistuksia. Kvanttiparadokseja vilisevä nykyfysiikka on Annilan mukaan hakoteillä, koska se ei ole tarjonnut aitoa ymmärrystä siitä, mistä todellisuudessa on kysymys: ”Selitysten, ollakseen selityksiä, täytyy olla olevaista ja kokemamme mukaista, vaikkemme sitten pääsisikään kvanttia syvällisemmin käsiksi todellisuuteen.”

Kaikkeuden perusosasia ovat Annilan mukaan valokvantit. Kaikki on valoa. Pimeys on valoa. Avaruuden tyhjiö ei Annilan mukaan ole tyhjä, vaan koostuu valokvanttipareista, joissa yhden fotonin aallonharja täyttää toisen fotonin aallonpohjan – syntyy pimeys.

Annilan teoria vaihtaa fysiikan maailmankuvan palikat uusiin. Kun hiukkaset ja tyhjiöt ovat kvantteja, luonnon neljä perusvoimaakin voidaan selittää kvanttien pohjalta. Esimerkiksi gravitaatio ilmenee juuri tyhjiön kvanttipareina. Sen sijaan nykykosmologian suosikkeja, pimeää energiaa ja pimeää ainetta, ei Annilan mukaan ole olemassa.

Annila sai kenkää yliopistosta, kun teoria ei oikein uponnuut fyysikoiden maailmakuvaan.

Lainasin kirjastosta Annilan kirjan enkä jaksanut lukea alkua pitemmälle, oli niin erilaista ajattelua että uskottavuus ei riittänyt.

[QS]

Löytyisikö se sähkömagneettisen aallon olemus Lorentz-invarianssista ja Poynting-vektoreista. En osaa sanoa, mutta mielenkiintoinen otsikko.

Joo, kenttävoimakkuustensorin F rakenteesta löytyy Lorentz-invariantti skalaari \(F_{\mu\nu}F^{\nu\mu}=2(\mathbf{E}^2-\mathbf{B}^2)\) ja duaalitensorin G avulla ilmaistuna toinen Lorentz-invariantti \(F_{\mu\nu}G^{\mu\nu} = 4 \mathbf{E}\cdot \mathbf{B}\).

Tämä kertoo jotain sähkömagnetismin niistä ominaisuuksista, jotka ovat havaitsijasta riippumattomia. Esimerkiksi jälkimmäinen sen, että E ja B-komponenttien välinen kulma on kaikille havaitsijoille sama.

[pähkäilijä]

Seuraava asia mietityttää, kuinka pitkä aalto on? Jos kameran suljin olisi niin nopea että se pystyisi katkaisemaan aallon 1/4 aallonpituuden jälkeen (aalto nousee 0-arvosta huipulle) niin jäisikö sulkimeen mitään energiaa? Tarkoitan jos kaikki energia ehtii jo läpi kennolle niin kuinka sulkimeen silloin riittäisi mitään? Kysyn tätä siksi kun Bruce Schumm oliko Caltec'ista sanoi että aallot jatkuu taaksepäin hyvän matkaa. Viittasiko Schumm johonkin lähettimeen joka syöttää jatkuvasti aaltoa vai mitä mahtoi tarkoittaa?

[QS]

Seuraava asia mietityttää, kuinka pitkä aalto on? Jos kameran suljin olisi niin nopea että se pystyisi katkaisemaan aallon 1/4 aallonpituuden jälkeen (aalto nousee 0-arvosta huipulle) niin jäisikö sulkimeen mitään energiaa? Tarkoitan jos kaikki energia ehtii jo läpi kennolle niin kuinka sulkimeen silloin riittäisi mitään?

Ehkä realistisempi, mutta silti haastava toteutus olisi, että "katkaistaan" usean kilometrin aallonpituuden LW-radiolähetys mainitun 1/4 aallon jälkeen. Vastaanottimeen saadaan 1/4-aallon verran signaalia ja myös energiaa. Loput absorboituu tai heijastuu sulkimen kohdalla.

Kvanttiteorialla ajateltuna tietty määrä fotoneja (hyvin suuri lukumäärä tässäkin tapauksessa) pääsee vastaanottimeen ja loput ei.

Kysyn tätä siksi kun Bruce Schumm oliko Caltec'ista sanoi että aallot jatkuu taaksepäin hyvän matkaa. Viittasiko Schumm johonkin lähettimeen joka syöttää jatkuvasti aaltoa vai mitä mahtoi tarkoittaa?

Jos jossain asiayhteydessä näin sanottu, niin en osaa nyt sanoa, että mitä on tarkoitettu.

[pähkäilijä]

Seuraava asia mietityttää, kuinka pitkä aalto on? Jos kameran suljin olisi niin nopea että se pystyisi katkaisemaan aallon 1/4 aallonpituuden jälkeen (aalto nousee 0-arvosta huipulle) niin jäisikö sulkimeen mitään energiaa? Tarkoitan jos kaikki energia ehtii jo läpi kennolle niin kuinka sulkimeen silloin riittäisi mitään?

Ehkä realistisempi, mutta silti haastava toteutus olisi, että "katkaistaan" usean kilometrin aallonpituuden LW-radiolähetys mainitun 1/4 aallon jälkeen. Vastaanottimeen saadaan 1/4-aallon verran signaalia ja myös energiaa. Loput absorboituu tai heijastuu sulkimen kohdalla.

Kvanttiteorialla ajateltuna tietty määrä fotoneja (hyvin suuri lukumäärä tässäkin tapauksessa) pääsee vastaanottimeen ja loput ei.

Kysyn tätä siksi kun Bruce Schumm oliko Caltec'ista sanoi että aallot jatkuu taaksepäin hyvän matkaa. Viittasiko Schumm johonkin lähettimeen joka syöttää jatkuvasti aaltoa vai mitä mahtoi tarkoittaa?

Jos jossain asiayhteydessä näin sanottu, niin en osaa nyt sanoa, että mitä on tarkoitettu.

Pääsiäisen jälkeen jouduin oravanpyörään, nyt vasta aikaa sm-problematiikkaan.
Täytyisi Schummin kirja lainata jos sitten aukeaisi hänen kuvaus meren aalloista. Hän sanoi että yhteistä meren ja sm-aalloille olisi aallonhuippujen vaeltelu. Merellä se on selvästi nähtävissä, korkeat aallot voi heiketä ja heikot voimistua.

[Konsta]

Pidän itse tästä esitystavasta, joka tuli tutuksi koulun fysiikan tunneilla ja muistan vanhat puureunuksiset korkeat lasikaapit täynnä kemian ja fysiikan koelaitteistoja, johon halusin palavasti tutustua.

Nykyisin fysiikkaa ja kemiaakin pidetään "tylsinä" aineina, samoin kotitaloustunteja. Kysykää täältä ensin, heh.
Minusta ne eivät olleet tylsiä vaan kiinnostavia ja itse oppiminen oli tärkeintä ja ymmärtää ympäröivää maailmaa.
Laitteiden rakentaminen myös.

Kone ja sähkö-oppi / fysiikka / kemia oli aineita joissa sain parhaita arvosanoja.
Paljon unohtanut vuosikymmenten aikana perusasioita, mutta ei se kiinnostuksen puutteesta johdu vaan todennäköisesti samasta syystä miksi unohdamme asioita vuosikymmenten vieriessä.

Silloin joskus, kun kaikki oli jännittävää ja ei virastomaista .....

[QS]

Hauska tuo videon yliselkeä vanha brittiaksentti ;D

[Abezethibou]

Löytyisikö se sähkömagneettisen aallon olemus Lorentz-invarianssista ja Poynting-vektoreista. En osaa sanoa, mutta mielenkiintoinen otsikko.

Joo, kenttävoimakkuustensorin F rakenteesta löytyy Lorentz-invariantti skalaari \(F_{\mu\nu}F^{\nu\mu}=2(\mathbf{E}^2-\mathbf{B}^2)\) ja duaalitensorin G avulla ilmaistuna toinen Lorentz-invariantti \(F_{\mu\nu}G^{\mu\nu} = 4 \mathbf{E}\cdot \mathbf{B}\).

Tämä kertoo jotain sähkömagnetismin niistä ominaisuuksista, jotka ovat havaitsijasta riippumattomia. Esimerkiksi jälkimmäinen sen, että E ja B-komponenttien välinen kulma on kaikille havaitsijoille sama.

Tästähän päästäisiin magneettisiin monopoleihin jos joku haluaa päänsä siihen kaninkoloon tunkea. Jos \(\mathbf{E} \cdot \mathbf{B} \neq 0\) se rikkoo Maxwellin yhtälöiden symmetriaa, mutta mustassa aukossa ergosfäärin alueella jotain tämän tapaista on ehdoteltu.

[Disputator]

Keskipäivää!

Löytyisikö se sähkömagneettisen aallon olemus Lorentz-invarianssista ja Poynting-vektoreista. En osaa sanoa, mutta mielenkiintoinen otsikko.

Joo, kenttävoimakkuustensorin F rakenteesta löytyy Lorentz-invariantti skalaari \(F_{\mu\nu}F^{\nu\mu}=2(\mathbf{E}^2-\mathbf{B}^2)\) ja duaalitensorin G avulla ilmaistuna toinen Lorentz-invariantti \(F_{\mu\nu}G^{\mu\nu} = 4 \mathbf{E}\cdot \mathbf{B}\).

Tämä kertoo jotain sähkömagnetismin niistä ominaisuuksista, jotka ovat havaitsijasta riippumattomia. Esimerkiksi jälkimmäinen sen, että E ja B-komponenttien välinen kulma on kaikille havaitsijoille sama.

 

Tähän pitikin jo aikoja sitten kommentoida. Hmm, tuo että E-ja B-komponenttien välinen kulma \(\phi\) olisi kaikille havaitsijoille sama ei mielestäni ole totta, jos \(\phi\not=\pi/2 \).

Kaavassa \(F_{\mu\nu}G^{\mu\nu} = 4 \mathbf{E}\cdot \mathbf{B}\) oikea puoli on havaitsijasta riippumaton, mutta nuo E ja B-kenttien pituudet \(|\mathbf{E}|\) ja\(|\mathbf{B}|\) annetussa aika-avaruuden pisteessä p riippuvat mielestäni havaitsijasta, kun merkitään pilkulla uuden koordinaatiston tai havaitsijan suureita:

\(\mathbf{E}\cdot \mathbf{B}=\mathbf{E}'\cdot \mathbf{B}'\)

tai

\(|\mathbf{E}||\mathbf{B}|\cos\phi =|\mathbf{E}'||\mathbf{B}'|\cos\phi'\)

josta saadaan

\(\cos\phi=\frac{|\mathbf{E}'||\mathbf{B}'|}{|\mathbf{E}||\mathbf{B}|}\cos\phi'\).

Tuo \(\frac{|\mathbf{E}'||\mathbf{B}'|}{|\mathbf{E}||\mathbf{B}|}\) ei siisole koordinaatistoinvariantti.