Einige Gedanken zur Physik

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Manchmal haben Sie einen neuen Gedanken, eine Idee oder einen Eureka-Moment, aber es ist nicht mutig genug, um einen Artikel oder Aufsatz von angemessener Länge zu erstellen. Hier ist also ein weiteres Potpourri von Gedanken, die sich mit Physik und verwandten Themen befassen, zu gut, um es nicht aufzuzeichnen, aber mit nicht genügend Fleisch, um es zu konkretisieren. Die Leute, die dies lesen, werden hoffentlich etwas mit den verwendeten Begriffen und dem verwendeten Jargon vertraut sein. Wenn nicht, gibt es deshalb Wörterbücher!

Die Warum-Frage

Kann jemand genau erklären, warum sich der Südpol und der Nordpol eines Magneten anziehen? Oder warum und wie der Nordpol eines Magneten einen anderen Nordpol abstößt? Sie wissen, was passiert, aber das Wie und Warum können Sie nicht erklären. Sie wissen, dass ein Elektron und ein Positron bei Kontakt vernichten. Sie wissen, was passiert, aber nicht wie und genau, warum was passiert. Sie wissen, dass die elektrische Ladung eines Protons gleich und entgegengesetzt zu der eines Elektrons ist. Kann mir jemand sagen warum? Kann mir jemand sagen, was elektrische Ladung eigentlich ist? Sie wissen, was es tut, aber wie macht es das und warum macht es das?

Das "Warum" der Dinge – die "Warum" -Frage ist von zentraler Bedeutung für die Auseinandersetzung mit dem Leben, dem Universum und allem. Es gibt eine viel tiefere "Warum" -Frage in der Physik, die zum Beispiel lautet, warum Elektromagnetismus oder EM (was auch immer das eigentlich ist) Gegensätze anziehen und EM-Gleichheit abwehren? Warum ist es nicht das Gegenteil oder warum für In beiden Fällen ist es die Frage, die Einstein stellte, ob Gott bei der Schaffung der Gesetze, Prinzipien und Beziehungen der Physik eine Wahl hatte oder nicht, oder, wie Hawking es ausdrückte, "was Feuer einhaucht." die Gleichungen ".

Erklärungen sind alle gut und schön, können sich aber nicht damit abfinden, warum es so sein muss und nicht anders. Dies ist das "Warum", das nicht erklärt oder beantwortet werden kann.

Betrachten Sie zum Beispiel einige erfundene bizarre Eigenschaften in Bezug auf den Nordpol (NP) und den Südpol (SP) eines Magneten. Warum nicht NP zu NP zur Kernspaltung führen und SP zu SP zur Kernfusion und SP zu NP zur Supraleitung. Oder platzieren Sie einige Chemikalien zwischen NP und NP und erhalten Sie eine exotherme Reaktion; zwischen SP und SP kommt es zu einer endothermen Reaktion, zwischen SP und NP findet jedoch überhaupt keine chemische Reaktion statt.

Anders ausgedrückt, Sie können sich vorstellen, dass, wenn Sie die Uhr auf den Urknall zurücksetzen und von vorne beginnen, oder sich ein anderes Universum vorstellen, in dem NP und NP angezogen wurden und ebenso SP und SP, aber SP und NP sich gegenseitig abstießen. Wenn nicht, warum nicht? Oder, anders ausgedrückt, gemäß Einsteins Frage, kann es mehr als einen Satz Physik geben?

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Ist elektrische Ladung ein aufkommendes Phänomen?

Voraussetzung: Elektrische Ladung ist kein emergentes Phänomen.

Die elektrische Ladung ist anscheinend nicht abhängig von und hat keine Beziehung zu Geschwindigkeit, Drehimpuls und Spin. oder Masse. Elektrische Ladung ist also ein eigenständiges Etwas und muss an und für sich existieren oder eine eigenständige Eigenschaft sein. Es könnte Teil eines Teams von Immobilien sein, hat aber seine eigene unabhängige Existenz. Elektrische Ladung kann von grundlegender Bedeutung sein, obwohl ich bezweifle, dass elektrische Ladung notwendigerweise existieren muss. Wir könnten jedoch nicht existieren, ohne dass elektrische Ladung vorhanden wäre. Könnte dies also ein Beispiel für Design und Feinabstimmung sein?

Was genau ist elektrische Ladung? Nur elektrische Ladung eine Kraft oder ein Feld oder ein Whatsit oder ein Dingamabob zu nennen, ist an sich nicht allzu aufschlussreich.

Eine 64.000-Dollar-Frage ist, warum die elektrische Ladung auf Werte von plus oder minus 1/3, 2/3 oder 3/3 beschränkt ist. Dies muss bedeuten, dass die elektrische Ladung in Einheiten oder Paketen oder Quanten von 1/3 vorliegt und dass ein Elektron (unter anderem) aus drei Paketen negativer elektrischer Ladung zusammengesetzt ist. Aber ist ein Paket elektrischer Ladung eine feste materielle physikalische Einheit oder ist es immateriell und kann es tatsächlich unabhängig von einem Teilchensubstrat wie einem Elektron (Myon oder Tau) oder einem Quark existieren und wenn ja, warum bindet es sich an diese Art von Teilchen? (auch ein Positron und natürlich Anti-Quarks), aber nicht zu einem anderen Typ wie einem Neutrino?

Voraussetzung: Elektrische Ladung ist ein emergentes Phänomen.

Andererseits ist elektrische Ladung möglicherweise eine emergente Eigenschaft, so dass, wenn Sie ein Teilchen mit der Masse eines Elektrons (oder eines Positrons) und dem & # 39; Spin & # 39; eines Elektrons (oder eines Positrons) und des Drehimpulses eines Elektrons (oder eines Positrons) entsteht eine weitere Eigenschaft, die wir elektrische Ladung nennen.

Es scheint ziemlich unplausibel, dass drei 1/3 Pakete negativer elektrischer Ladung sich zufällig und mit einem Teilchen mit der Masse "Spin" schneiden würden. und der Drehimpuls eines Pseudoelektronens für alle kommen nun zusammen, um ein traditionelles Elektron zu bilden. [An electron without any electric charge would have to be a pseudo-electron, not a real electron of course.] Das würde auch bedeuten, dass Sie ein Teilchen mit der Masse & # 39; Spin & # 39; und Drehimpuls eines Elektrons, eines Pseudoelektron, ohne eine 3/3 Einheit negativer elektrischer Ladung. Daher muss elektrische Ladung wieder eine inhärente, aber emergente Eigenschaft sein, die jedoch nicht bei allen Arten von Partikeln auftritt.

Irgendwo ist etwas verrückt!

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Die Umwandlung von Energie in Materie

Wir alle kennen das Konzept der Erzeugung von Energie aus Materie, insbesondere in Kernangelegenheiten wie Kernenergie oder in Radioaktivität / Partikelzerfall wie dem Zerfall des Neutrons in verschiedene Teile plus Energie. Die ultimative Form von Energie aus Materie ist Materie – Anti-Materie-Vernichtung in reine Energie.

Die Frage ist, hat jemand die Entstehung von Materie aus Energie beobachtet? Es gibt die Vakuumenergie, die virtuelle Materie erzeugen kann – Antimaterieteilchen, aber diese vernichten sich gegenseitig schnell wieder in reine Energie. Es gibt natürlich Hawking-Strahlung, bei der Schwarze Löcher durch Strahlungsenergie, die entweicht, Masse verlieren, und ich denke theoretisch, dass & # 39; Strahlung & # 39; könnte in Form von Partikeln vorliegen, deren tatsächliche Masse über die Vakuumenergie erzeugt wird, wobei ein virtuelles Partikel außerhalb des Ereignishorizonts erzeugt wird.

Ich sammle Teilchenbeschleuniger mit hoher Energie, die Teilchen zerschlagen und neue & # 39; neue & # 39; Partikel, die eine direkte Folge des Energieverbrauchs sein könnten.

Aber auf einer bodenständigeren Ebene beobachten wir in unserem alltäglichen Leben jemals, wie Materie aus Energie erzeugt wird?

Wenn Sie beispielsweise ein Streichholz schlagen, wird ein Teil der Masse, die in Form der Streichholzchemikalien dargestellt wird, in Wärme und Lichtenergie umgewandelt. Sehen Sie jemals, wie sich Licht und Wärmeenergie in Streichholzchemikalien verwandeln? Sonnenlicht wird für die Photosynthese benötigt, aber wird etwas von diesem Sonnenlicht tatsächlich in Pflanzenmaterial eingebaut und zu Pflanzenmaterial oder ist es nur eine Art Katalysator? Diese Art von Beispielen – gewöhnliche Beispiele, die wir alle sehen konnten.

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Schwerkraft bei absolutem Nullpunkt

Obwohl das Konzept des absoluten Nullpunkts theoretisch unmöglich zu erreichen ist, würde jede Bewegung aufhören, wenn es theoretisch erreicht würde. Selbst wenn dies der Fall wäre, wäre die Schwerkraft dann nicht noch betriebsbereit und würde es auch bei absolutem Nullpunkt keine Bewegung aufgrund von Gravitationseffekten geben? Ist dies neben dem Heisenbergschen Unsicherheitsprinzip nur ein weiterer bereits festgestellter Grund, warum der absolute Nullpunkt nur theoretisch und niemals erreichbar ist? Ich würde denken, dass dies ein Grund sein sollte, weil es einen signifikanten Zusammenhang zwischen Temperatur und Schwerkraft zu geben scheint. Die Schwerkraft sollte unabhängig von der Temperatur der Objekte unter gegenseitiger Anziehungskraft konstant sein, selbst wenn diese Temperatur absolut Null wäre. Natürlich ist Bewegung aufgrund der Schwerkraft Energie und jede vorhandene Energie negiert die Möglichkeit, den absoluten Nullpunkt zu erreichen. Die theoretische Frage ist, wie ist der theoretische Schwerkraftzustand, wenn man eine Temperatur von absolut Null erreichen könnte?

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In Bezug auf radioaktiven Zerfall

Jetzt ist mir klar, dass es eine Menge Literatur zum radioaktiven Zerfall gibt, die erklärt, was passiert. Allerdings habe ich in der Literatur nicht viel gesehen, was mir sagt, warum Dinge passiert sind, als sie passiert sind. Angenommen, Sie gehen raus und kaufen ein Uran-238-Atom und werfen es in Ihr Labor. Zehn Sekunden später ist das Atom noch da und intakt; Elf Sekunden nach dem Eintauchen ist es kaputt gegangen. Warum das so sein sollte, wenn sich die Umgebung des Atoms für die Dauer dieses Intervalls von einer Sekunde nicht verändert hat, ist für mich immer noch eine Anomalie.

Vielleicht gibt es eine versteckte Umgebungsvariable *, die uns nicht bekannt ist. Wenn sich die lokale Umgebung des Atoms aufgrund von Quantenjittern oder einem Neutrino-Schlag in den U-238-Kern verändert hat, ist dies immer noch eine Ursache und daher Kausalitätsregeln.

Ein anderer Gedanke. Angenommen, es gibt keine Kausalität, nehmen wir an, Sie hatten ein Stück radioaktiver Substanz mit mehreren Milliarden Atomen. Sie haben auch zwei Zufallszahlengeneratoren, einen für die Anzahl der Atome und einen für die Bestimmung, wie viele Zeiteinheiten diese Anzahl von Atomen benötigt. Führen Sie diese aus, bis alle Milliarden von Atomen zerfallen sind. Würden Sie eine traditionelle Halbwertszeit haben? Ich persönlich bezweifle es. Selbst wenn Sie nur einen Zufallszahlengenerator verwendet haben, der die Anzahl der instabilen Kerne bestimmt, die in jeder festgelegten Zeiteinheit verloren gegangen sind, bezweifle ich, dass Sie eine Halbwertszeitkurve grafisch darstellen würden.

Der Mangel an Kausalität erinnert mich an das Zitat von Carl Sagan, dass "außergewöhnliche Ansprüche außergewöhnliche Beweise erfordern". Obwohl diese Beobachtung wahrscheinlich auf die Makrowelt gerichtet war, denke ich, dass sie auch an die Mikrowelt anpassbar ist, würde ich nur den doppelten Gebrauch von "außergewöhnlich" fallen lassen, da etwas Außergewöhnliches im Kopf des Betrachters ist und was außergewöhnlich ist für dich mag es für mich nicht außergewöhnlich sein und umgekehrt. Für mich ist das Aufgeben von Ursache und Wirkung etwas Außergewöhnliches.

Dinge wie die Erhaltungsgesetze und die Vorwärtskausalität von Vergangenheit zu Zukunft (und welche andere Art von Kausalität ist in Betrieb, es sei denn, es gibt eine Zeitreise von Zukunft zu Vergangenheit auf Quantenebene ** – Stichwort im Thema zu "The Twilight Zone" (hier) sollte nur als letztes Mittel für verloren aufgegeben werden. Wie ich mich erinnere, war es tatsächlich ein offensichtlicher Verstoß gegen die für Beta Decay geltenden Naturschutzgesetze, der den verstorbenen Wolfgang Pauli zum Postulieren veranlasste die Existenz des Neutrinos – zu seinen Lebzeiten bestätigt – und damit den etablierten Status quo wiederherstellen.

* Ja, mir ist bewusst, dass Einstein versteckte Variablen vorgeschlagen hat, um Quantenanomalien zu erklären, und dass tatsächliche Experimente dazu geführt haben, dass Albert in Bezug auf versteckte Variablen auf die Platte gestoßen ist. In der Ferne gibt es wirklich gruselige Action. Ich habe jedoch eine versteckte Variable im Ärmel versteckt (die Einstein in seinem wildesten Gedankenexperiment wahrscheinlich nicht hätte vorstellen können), die für mich leider nicht originell ist, sodass ich weder Anerkennung noch Schuld für das Szenario übernehmen kann. Seien Sie gespannt auf die Bombe (oder den Sprudel) in den kommenden Tagen.

** Was sicherlich von dem verstorbenen Richard Feynman und anderen postuliert wurde und anscheinend im verzögerten Doppelspaltexperiment gezeigt wird, so dass ich nicht zu voreilig sein sollte, um Kausalität von Zukunft zu Vergangenheit auszuschließen – aber es & # 39 ; s immer noch Kausalität, auch wenn von hinten nach vorne. Etwas passiert dann passiert etwas anderes.

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Ein einsames Elektronenuniversum

Stellen Sie sich ein Universum vor, das nur aus einem einzigen Elektron besteht. Wäre es in diesem Szenario sinnvoll, über die elektrische Ladung des Elektrons oder seine Schwerkraft zu sprechen?

Wenn "Ja", auf welche Ladung und Schwerkraft wirken sie ein oder strahlen sie nur weg? Wenn es nur wegstrahlt, kann es dann auf unbestimmte Zeit wegstrahlen?

Wenn "nein", sind diese Eigenschaften von Ladung und Schwerkraft dann imaginär, immateriell und illusionär? Wenn ja, und wenn dieses Gedankenexperiment-Universum jetzt nur noch zwei und nur zwei Elektronen enthält, dann scheinen elektrische Ladung und Schwerkraft jetzt eine Bedeutung zu haben, aber woher kamen sie, wenn sie in einem Ein-Elektronen-Universum imaginär wären?

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Perpetual vs. Perpetual Motion vs. Perpetual Motion Geräte

Perpetual (Unendlichkeit; Ewigkeit; für immer; ewig).

Perpetual: Es gibt viele Dinge, die ewig dauern. Dieser Magnet, der an Ihrem Kühlschrank klebt, würde vermutlich für alle Ewigkeit haften bleiben. Die starke Kernkraft, die die Quarks in einem Proton zusammenhält, wird vermutlich unendlich lange an Ort und Stelle bleiben. Vermutlich bleibt die Schwerkraft zwischen zwei Massenobjekten dauerhaft an Ort und Stelle.

Perpetual Motion: Sie können Perpetual Motion haben. Das erste Newtonsche Bewegungsgesetz besagt, dass ein in Bewegung befindliches Objekt in Bewegung bleibt und seine Geschwindigkeit nicht ändert, es sei denn, es wird von einer externen Kraft (z. B. Reibung oder Schwerkraft) beaufschlagt. Wenn Sie also eine Kugel in einem perfekten (wenn auch unerreichbaren) Vakuum abschießen, bleibt sie für immer und ewig bestehen. Vermutlich ein Elektron, das umkreist & # 39; Ein Atom wird dies für immer und einen Tag tun. In ähnlicher Weise ist die Vakuumenergie alias Quantenschaum alias Quantenschaum alias Schwankungen alias Quantenjitter ein obligatorisches Beispiel für ewige Energie, da kein Elementarteilchen (Masse oder Energieäquivalent) still sitzen kann, da dies das Heisenberg-Unsicherheitsprinzip verletzen würde . Vermutlich werden sich Galaxien noch lange nach dem Aussterben jedes Sterns in ihnen weiter drehen.

Perpetual Motion Devices: Diese sind nach den Gesetzen, Prinzipien und Beziehungen der Physik nicht zulässig. Alles beginnt mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, der im Grunde besagt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann, sondern nur in ihrer Form von einer Energieart zur anderen verändert wird. Allein aufgrund dieses ersten Gesetzes wird das Patentamt Sie auf Ihr Ohr (oder andere Teile Ihrer Anatomie) werfen, wenn Sie einen Antrag für eine Perpetual-Motion-Maschine stellen. Warum? Sie können nicht umsonst etwas erwarten – es gibt kein kostenloses Mittagessen, wenn es um Energie nach diesem ersten Gesetz geht. Mit anderen Worten, es ist aus dem einfachen Grund, dass eine solche theoretische Perpetual-Motion-Vorrichtung eine Energieabgabe haben müsste, die größer ist als die Energiezufuhr, die dann theoretisch in die Vorrichtung zurückgeführt werden könnte, um noch mehr Energieabgabe zu erzeugen, die könnte dann als Input verwendet werden, um eine noch größere Energieabgabe usw. zu erzeugen. Selbst wenn die Energieabgabe gleich dem Energieeinsatz wäre, hätten Sie immer noch kein ewiges oder dauerhaft funktionsfähiges Gerät, da ein Teil der Energieabgabe Verschwendung von Energie wäre das wäre nicht produktiv – dh Wärme. Wenn Sie also 1000 Einheiten nützliche Energie eingeben und 999 nützliche Einheiten Ausgangsenergie und 1 Einheit unproduktive Wärme verbrauchen, ist dies kein Gerät für ewige Bewegung, da Sie nur 999 Einheiten recyceln und eingeben können Ihre ursprünglichen Ausgaben von 1000 Einheiten – ein Verlust. Wenn Sie beispielsweise 1000 Einheiten chemischer Energie in den Gastank Ihres Autos (Benzin) geben, erhalten Sie keine 1000 Einheiten kinetischer Energie (Bewegung) zurück, die durch eine magische Welle des Zauberstabs entstehen könnten im Tank wieder in Kraftstoff umgewandelt. Ein Teil Ihrer chemischen Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt, die wegweht, ohne das Auto zu bewegen. Es wäre schön, wenn 1000 Einheiten chemischer Energie letztendlich zu einer unendlichen Anzahl kinetischer Energieeinheiten führen würden und Sie Ihren Tank an der Tankstelle nie auffüllen müssten, aber …

Trotzdem ist es interessant, dass Sie etwas haben können, das immerwährend ist, und etwas, das ewige Bewegung hat, aber keine ewige Bewegungsmaschine!

Schwarze Löcher und Antimaterie

Wenn ein Elektron ein Positron (ein Anti-Elektron) trifft und begrüßt, erhalten Sie eine 100% ige Umwandlung von Materie in Energie und einen großen Ka-Boom. Nun ist die Voraussetzung, wenn Sie genug Elektronen an einem Ort und zu einer Zeit haben, könnten Sie ein Schwarzes Loch (aus Elektronenmaterial) erzeugen. Und wenn Sie genug Positronen an einem Ort und zu einer Zeit haben, können Sie ein Schwarzes Loch (aus Positronenmaterial) erstellen. In keinem Fall würden sich die entsprechenden elektrischen Ladungen über den jeweiligen Ereignishorizont hinaus aus demselben Grund erstrecken, aus dem & # 39; Licht & # 39; (jeder Wellenlänge / Frequenz) kann sich nicht von innerhalb eines Schwarzen Lochs zur Außenseite eines Schwarzen Lochs erstrecken (dh über den Ereignishorizont hinaus). Aber jetzt ist die Frage, was passiert, wenn das elektronische Schwarze Loch auf das positive Schwarze Loch trifft und es begrüßt? Wirst du eine totale Vernichtung in reine Energie bekommen, einen wirklich großen KA-BOOM, oder wirst du nur ein größeres Schwarzes Loch haben?

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