السبت، 18 يونيو 2022

النظرية الخاصة للنسبية (‫مجموعة پوستات من الفيسبوك تحت هاشتاج #فيزيائيات_مع_معتز‫)

   لينكات الفيسبوك مرفقة علشان لو حبيت تقرا التعليقات علي الپوستات الأصلية

4-14-2022 

مين عارف المعادلة الاولانية دي؟ اي طالب فيزيا ثانوي عارفها كويس ، وكذلك المهندسين ، دي معادلة مكان جسم بيتحرك في خط مستقيم تحت تأثير عجلة ثابتة. زي كدة مسألة السقوط الحر او مسائل المقذوفات فاكرها؟

ايوة لما كنت بتحط
a=-g
دي.
المعادلة دي نيوتونية طبعاً ومشكلتها انها لا تضع حد اقصى لسرعة الجسم. يعني ممكن سرعته تعدي سرعة الضوء عادي طبقاً لهذه المعادلة.
لما نيجي بقى نحل نفس المسألة بس باستخدام ميكانيكا اينشتاين الي بتراعي سرعة الضوء كحد اقصى تطلعلنا المعادلة التانية. الفرق بينهم يبان بوضوح لما نرسمهم على منحنى زمني. الslope بتاع المنحنيات دي هو سرعة الجسم.
واضح ان الحلين متطابقين في الاول ، طول ما السرعات بطيئة ، لكن بمرور الوقت اما السرعة تعدي حدود معينة تبدأ الفروقات تبان ، منحنى الپارابولا بيمثل الحل النيوتوني وتلاحظ انه لا يضع حد اقصى للslope بتاعه الي هو السرعة ، لكن المنحني التاني منحنى هايپربولا ، والslope بتاعه آخره سرعة الضوء ، او بصورة ادق
It asymptotes to c.
واضح؟ واضح.
تصبحوا على خير.
المصدر: كتابي برضه Covariant Physics
 
 ************************************************************
 
4-20-2022 

من المغالطات الكتيرة إلي بقراها وبسمعها مغالطة إن‫:
لو جسم وصل في سرعته لسرعة الضوء سوف‫:
يفني‫/يتحول إلي ضوء
أو غيرها من المصطلحات‫.‫
دي مغالطة رهيبة وممكن تسقط بسببها في الإمتحان لأن أصلاً مافيش جسم له كتلة من الممكن أن يصل أبداً أبداً إلي سرعة الضوء ولا يمكن تخيلها أصلاً‫ ولا يصح حتي أن نقول ‫"‫معلش تخيل يعني تخيل‫‫.‫‫"‫
أي جسم مادي له كتلة m يتميز بحاجتين ‫، الحاجة الأولانية أن سرعته دائماً وأبداً يجب أن تكون أقل من سرعة الضوء c وحتي يتم تسارعه ليصل إلي سرعة الضوء يجب أن تضخ فيه كم لانهائي من الطاقة‫ وده مستحيل.‫ المنحني في الصورة الأولي بيوضح إرتفاع الطاقة مع السرعة‫.‫
الحاجة التانية أن لهذا الجسم ما نسميه
Rest frame of reference
يعني نقدر نلحق بالجسم إحداثيات ونسأل أسئلة من نوعية كيف يمر الزمن بالنسباله أو بالنسبة لمراقب أخر وماذا يري الجسم في هذه الإحداثيات وهكذا‫.‫ لاحظ أن هذه الأسئلة مرتبطة بكون أن له rest frame
أما جسم يتحرك بسرعة الضوء فيتميز بالخصائص التالية‫: أولاً لا كتلة له من الأصل ‫، ويجب أن ‫"‫يولد‫"‫ متحركاً بسرعة الضوء ويموت متحركاً بسرعة الضوء ‫، يعني ما كانش قبل كدة أبطأ من سرعة الضوء وحاجة سرعته ‫(‫فيه إستثناء خاص بتفاعل الجسيمات مع حقل هيجز بس دي قصة تانية ‫فيها ميكانيكا كم ، خلينا دلوقتي في النسبية فقط‫)‫‫.‫ وهذا النوع من الأجسام ‫(‫الفوتونات والجلوونات‫)‫ لا يوجد له
Rest frame
لاحظ من النقطة دي ‫، أنا مش بقول أن الrest frame بيختفي أنا بقول إنه لا وجود له وغير معرف أصلاً ‫، ولذلك لا تستطيع أصلاً أصلاً أن تسأل أسئلة من نوعية طيب الزمن بيمر بالنسباله إزاي‫؟ هل بيتوقف الزمن مثلا‫؟ لاحظ أن السؤال نفسه غير معرف‫.‫
ولا تستطيع أن تقول أنه كان جسم له كتلة ثم ضخينا فيه طاقة لانهائية فأصبح جسم بلا كتلة يتحرك بسرعة الضوء ‫، لأننا نعلم أن الفوتونات مثلاً طاقتها ليست لانهائية ولا حاجة‫.‫
المعادلات في الصورة التانية هي المعادلات التي تطبق علي أي جسم له كتلة ‫وسرعته أقل من سرعة الضوء ، والمعادلات في الصورة التالتة لأي جسم لا كتلة له وسرعته بالظبط هي سرعة الضوء ‫، ولا يصح أبداً بتاتاً البتة متبتتاً تبتيتاً أن تستخدم معادلات الكتلة علي الفوتون ‫، ودي بشوفها كتير برضه‫.‫ المعادلات دي لا تنطبق أصلاً‫.‫
مصدر الصور: كتابي Covariant Physics.
 
 


*************************************************************

4-21-2022 

ملحوظة سريعة يتم الحاقها ببوست سابق عن موضوع الاجسام التي بلا كتلة مثل الفوتون:
نظرياتنا تؤكد ان الفوتون لا كتلة له وده جزء لا يتجزأ من الفيزياء الحديثة الذي تعضده ميكانيكا الكم والنسبيتان العامة والخاصة ونظرية المجال الكمومي ، بل ان هذه الاخيرة تنهار اذا كان الفوتون له كتلة حتي لو ضئيلة. ومليون حاجة لازم تتعاد تماماً كتابتها وشرحها. يعني تبقى كارثة لنظرياتنا لو طلع له كتلة.
ومع ذلك …
فأن حتى يومنا هذا هناك تجارب بتتعمل لتجد كتلة الفوتون ، او بالاصح توجد حد اقصى ليها. ليه يعني هو احنا غاويين نخربها؟ مش مفروض واثقين قوي ان مالوش كتلة والفيزياء كلها تؤكد ذلك؟
الحقيقة آه ، ناويين نخربها ، الفيزيائيين يحبوا جداً يخربوا نظرياتهم. وكل ماتطلع نظرية جديدة بيبقى شغلنا الشاغل هو نطلعها غلط ازاي ، او بالاصح مش نطلعها غلط ، لكن نلاقي حدود تعاملها ازاي. دي نقطة مهمة جداً ، العلم كله قائم على مفهوم التخطئ هذا ، واسعد ايام حياتنا هي الايام الي بنلاقي فيها مشكلة غير متوقعة ، لان ده معناها اننا اتكعبلنا في
New physics
وحنشتغل ونكتشف الجديد. لما نظرياتنا تقعد سنين وسنين مش لاقينلها غلطة بنحس ان البحث العلمي واقف كدة وممل 😂
آخر حد أقصى لكتلة الفوتون هو:
Experimentally the photon mass must be less than
0.0000000000000000000000000000000000000000000000015 kg
Or
1.5x10^-48 kg
ملحوظة لقيت تجارب تانية بتضيف تلاتربع اصفار كمان يعني اصغر من كدة فاخترت اكبر الارقام الموجودة في السوق.

https://www.facebook.com/moataz.emam.007/posts/10101015999490775


*************************************************************
10-5-2022 
 
من فترة قابلت واحد متفلسف علي الكلوب هاوس مصمم إن الفيزيائيين لحد النهاردة ما حلوش معضلة التوأم‫.‫
The twins paradox
طبعاً هو غلطان ‫، المعضلة محلولة عادي في كل الكتب من أيام أينشتاين نفسه‫.‫ التوأم المسافر هو إلي حيبقي أصغر‫.‫ من الممكن حسابها بالمعادلات بس الرسم ده بيوضحها‫.‫ إلي قاعد في البيت حياته كلها علي محور الزمن وإلي سافر حياتي في الخطوط المائلة
Worldline
وبيبعتوا لبعض رسائل‫.‫ واضح جداً من الرسم مين إلي حيبقي اصغر‫.‫ الرسم معمول علي اساس إن المسافر إنطلق ب60 في المية من سرعة الضوء بالنسبة للي قعد في بيتهم‫.‫ لما رجع لقي نفسه أصغر بسنتين من توأمه‫.‫
من الممكن رسم رسومات بيانية زي ده لكن بالنسبة لتوأمين عايشين في مجالات جاذبية مختلفة‫.‫ ولما يتقابلوا حيلاقوا إن إلي عاش في المجال الأقوي ‫(‫قرب ثقب إسود مثلاً‫)‫ حيكون أصغر‫.‫ زي فيلم Interstellar
 
https://www.facebook.com/moataz.emam.007/posts/pfbid0q6gx2FLrf1jfXF4DA7cGhnhMgERCz3GbauCcnD7DXfudndtWAX1EGQfsHhoKdSwtl
 
 
 

*************************************************************

كونيات (‫مجموعة پوستات من الفيسبوك تحت هاشتاج #فيزيائيات_مع_معتز‫)

  لينكات الفيسبوك مرفقة علشان لو حبيت تقرا التعليقات علي الپوستات الأصلية

11-24-2020 

A very simple and highly not-to-scale representation of how the scale factor (think of it as roughly the radius) of the universe changed with time from the Big Bang till today. We still don't understand the early inflation or the current accelerated epoch.
(Screenshot from my book - Covariant Physics)
 
 
 
*********************************************************  

 10-17-2021 

تقول نظرية الانفجار العظيم (وهي تسمية مضللة جداً) ان الكون بدأ من نقطة تمددت. تقول ايضا انه كما يبدو لنا فان الكون مسطح ولانهائي.

طيب ازاي يبقي لانهائي وفي نفس الوقت بدأ من نقطة؟ النقطة ليست لانهائية!!
اصدمك بقي واقولك ان الصورة الشائعة اعلاه غير صحيحة. المعادلة التالية تصف هذه الحالة ولو استطعت قرائتها لفهمت المشكلة وفهمت حلها.
لو أن الكون لا نهائي فانه كان دائمًا لا نهائي. طيب يبقي بدأ من "نقطة" ازاي؟ هو الحقيقة في هذه الحالة لم يبدأ من نقطة لكن بدأ من متفردة
Singularity
والمتفردة ليست نقطة ولكنها "حالة" من الكثافة العالية جداً جداً قد تكون لانهائية.
ابسط صورة اقدر ارسمها ، وهي بالضرورة غلط ، هي كالتالي: تخيل سطح لانهائي املس من المطاط. وتخيل ان عليه رمل ، والرمل ده مركز جداً وكل حبة لازقة في الي جنبها تماماً. الآن تخيل ان السطح يتمدد ، سيظل لانهائي لان اللانهائي حين يتمدد يتمدد في نفسه ، كيف عرفنا انه يتمدد اذاً؟ لاننا نرى ان حبيبات الرمل تبتعد عن بعضها بمرور الوقت ، بطريقة لا تفسر الا ان السطح نفسه هو ما يتمدد وليس الحبيبات هي ما يتحرك.
دي صورة تقريبية "لو" كان الكون لانهائي.
هل الصورة دي دقيقة؟ لأ ولكنها ابسط صورة تخيلتها بناءً على قراءة في هذه المعادلة.
الرياضيات لغة تعبر اكتر بكتير جداً عن قدرتنا في التعبير بلغاتنا العادية. 
(‫صورة من كتابي Covariant Physics‫)

The Robertson-Walker metric for a flat universe. The second term describes the distance between two adjacent points in an infinite flat universe, multiplied by the scale factor a, which is a number that started very very small, maybe even zero, and increased with time.
 
 
*********************************************************

10-17-2021 

لو كنت لخبطتك بالبوست السابق تعال الخبطك زيادة.
جالي سؤال لطيف: مامعناه انه اذا كان كلامي مظبوط يبقي الصورة دي غلط ، لان الصورة دي بتقول ان الكون بدأ من نقطة وتوسع في صورة كرة تبتعد عن هذه النقطة.
لأ الصورة دي مش غلط ، البوست السابق كنت بتكلم عن الكون ككل ، ما نراه ومالانراه. الصورة دي تصف الكون المرصود فقط!! اي ان بالنسبة الينا الكون المرصود بدأ من نقطة وتوسع في صورة كرة نحن في مركزها. بل اضيفك من الشعر بيت ، لو رحت علي حافة الكون المرصود وبصيت حواليك حتشوف فقاعة انت في مركزها بدأت من نقطة. خد بقي كل الفقاعات دي ، عدد لانهائي منها ، وانت يطلع عندك الكون المسطح اللانهائي الي وصفته في البوست السابق.
مش قلتلك حلخبطك زيادة؟
 
 

 
 
 *********************************************************
 
5-4-2022 
 
“You are not the center of the Universe.”
“Actually I am, and so are you, and so is every point in the universe.”
أنت لست مركز الكون.
جملة مشهورة بتقال للشخص الي مغرور بنفسه.
الحقيقة انه علمياً أي شخص هو بالفعل مركز الكون ، بل أي نقطة في الكون تعتبر مركز الكون.
ليه بقى؟ لسببين. السبب الأول مكاني والتاني زماني (مش بتاعة مدحت صالح).
السببين تراهم في المعادلة الي في الصورة لو تستطيع قرائتها. دي معادلة المتريك الي بنستعمله لما بنحب نصف الكون كله. مكانياً هذه المعادلة تصف سطح manifold ثلاثي الأبعاد يتميز بأنه
Homogeneous
يعني متجانس ، بمعنى مافيش نقطة فيه مميزة عن الآخرين. أي نقطة فيه تنفع مركز. زي مسطح لانهائي ، سطح ترابيزة لانهائية لو انت مصري او طاولة لو مش مصري . اي نقطة فيه تنفع مركز.
السبب التاني ان الكون المنظور ، وهو جزء من الكون كله ، بدأ من نقطة أولية ، أو حجم ضئيل جداً ، بحيث إن كل نقطة في الكون كانت فوق أو قريبة جداً من كل نقطة أخرى. احنا في مركز الكون المنظور ولذلك احنا مركز الكون المنظور بتاعنا ، لكن اي نقطة تانية في الكون ككل تعتبر مركز لكونها المنظور. ومن هنا نقول ان اي نقطة بما فيها انا وانت واصحابك هي مركز الكون.
وتصبحوا على خير يا مراكز الكون.
*********************************************************
 
5-17-2022 

إستكمالاً لسلسلة البوستات عن الكون ، اتكلمنا قبل كدة عن امكان ان الكون ابتدى من البيج بانج او انه موجود من قبلها في بوستات سابقة‫.‫
خلينا دلوقتي نتكلم على "حجم" الكون. المنحنيات في الصورة بتعبر عن
k=+1
كون مغلق ، يعني ليه حجم نهائي وهو تقريباً المساحة الي تحت المنحنى. الكون ده "كروي" في ٣ ابعاد (S3 لبتوع الرياضيات) يعني الخطوط المتوازية بتتقابل لو مديتها.
k=0
كون مفتوح ومسطح flat
وليه حجم لانهائي
(مسطح يعني كون اقليدي ، الخطوط المتوازية لا تتقابل وبتفضل متوازية الى مالانهاية ، R3 وماهواش مسطح من نوعية T3 مثلاً)
k=-1
كون مفتوح بإنحناء سالب
وليه حجم لانهائي برضه. الخطوط المتوازية هنا بتبعد عن بعضها الى مالانهاية.
ايه الي بيحدد احنا عايشين في اي كون من دول؟ الاجابة حاجتين:
اولاً التلات منحنيات مبنيين على فرضية ان محتوى الكون متجانس ومتناغم
Homogeneous and isotopic
وده الي مرصود بالفعل.
ثانياً اي من المنحنيات دي هو الصحيح يتوقف على كثافة المادة والطاقة في الكون ، زائد المشاهدة والقياس خاصةً في الCMB ، ومن هنا يبدو ان الاحتمال الي في النص
k=0
هو الاحتمال الراجح.
وكل ده قائم على ال
Robertson Walker metric
الي اتكلمنا عنه قبل كدة.
يعني شكلها كدة الكون بتاعنا مسطح ولانهائي.
مصدر الصورة:
كتاب The Physical Foundations of Cosmology by V. Mulhanov
 
 
 
 *************************************************************
 
7-29-2022 

مليون واحد بعتلي علي مقال لسة نازل من كام شهر في أكتر من موقع علي إن فيه أدلة رصدية إن الكون بتاعنا جزء من سلسلة طويلة من الأكوان المتعددة من مالانهاية في الماضي إلي مالانهاية في المستقبل ‫(‫مع الإعتذار للأصدقاء إلي الفكرة دي بتعملهم مغص ‫، أنا إتكلمت عنها قبل كدة مليون مرة ووضحت إنها ممكنة في الفيزيا عادي مافيش مشاكل‫ ‫، شوف مثلاً روماتي علي الكوبهاوس)‫‫.‫
أحد هذه المواقع هو ده

المهم ‫، الفكرة من بحث قديم عمره بتاع عشر سنين بتاع سير روجر پنروز‫.‫ الرصد بيقولنا إن الكون بتاعنا بدأ من حالة من الكثافة تقريباً لانهائية زي ما كلنا عارفين عادي من البيج بانج ‫، وبيتمدد إلي مالانهاية في المستقبل‫.‫ ولو رسمنا الجزء منه إلي نعرفه ‫‫(‫إلي هو الكون المنظور‫)‫ حيطلع بالمنظر إلي في الصورة الأولانية ده ‫، حاجة كدة زي قمع‫.‫ لاحظ إني بتكلم عن الجزء إلي نعرفه مش الكون كله‫.‫ الكون كله ممكن يكون لانهائي عادي حتي لو في البداية مع البيج بانج ‫(‫شوف پوستاتي السابقة في الموضوع ده‫)‫‫.‫
المهم ‫، فكرة الكون التسلسلي
cyclic universe
الأصلية هي إن الكون من دول يبدأ من متفردة ويتمدد وبعدين ينكمش إلي متفردة تانية إلي هي بداية الكون إلي بعده وهكذا ‫، من مالانهاية في الماضي إلي مالنهاية في المستقبل ‫، زي الصورة التانية‫.‫ وإحنا عارفين إن الكون بتاعنا صعب جداً يكون كدة لأنه مش بس بيتمدد لأ ده بيتسارع في تمدده ‫، يعني هيفضل يتمدد إلي مالانهاية في المستقبل‫.‫ ولذلك شكله مش حينكمش ولا حاجة‫.‫ بمعني إن رؤيتنا للكون المنظور تتعارض مع الفكرة الأصلية للكون التسلسلي‫.‫
پنروز بقي لقي حل يرضي جميع الأطراف ‫، ولما بقول حل بقصد حل رياضي فيزيائي من داخل النسبية العامة تسمح به الفيزياء والرياضيات‫.‫ الحل بقي إيه‫:
Conformal Cyclic Cosmology
CCC
إلي هو أكوان متسلسلة لانهائية أه ‫، بس إلي بيحصل إن كل كون منهم بيبدأ من متفردة ويتمدد إلي ما لا نهاية في المستقبل وبعد مايوصل للمالانهاية ‫(‫متأسف جداً والله بس عندنا بنوصل للمالانهاية عادي أقسمبلاه‫)‫ تصبح الحالة في أخره هي هي حالة المتفردة الأصلية بشرط إن المعادلات تتميز بخاصية إسمها
Conformal Rescaling
طيب إزاي يعني‫؟ ماهو حسب الصورة الكون في أخره متمدد للأخر ‫، إزاي تبقي دي زيها زي متفردة منكمشة للأخر‫.‫
هنا بقي أقول كلمة واحدة‫: ‫"‫معلش‫"‫
الرياضيات بتسمح ‫، والنسبية العامة بتسمح ‫، خيالك إنت هو إلي لا يسمح ‫، والكون والفيزياء أوسع وأكبر من خيالك‫.‫ إنت عندك هنا مشكلتين مش مشكلة واحدة‫:
إزاي الكون يوصل للمالانهاية زمنياً وإزاي توحد بين توسع لانهائي وإنكماش لانهائي في حتة واحدة‫‫.‫
الرياضيات تسمح بكدة ‫، حتي لو تصورك وخيالك لا يسمح بكدة‫.‫ ده كمان ضيف علي ده إن الصورة دي في الكون المنظور مشكلة وفي الكون إلي غير منظور حمادة تاني خالص‫‫.‫
المهم إنها ممكنة رياضياً وفيزيائياً‫.‫
الجديد بقي إن سنة 2018 پنروز نشر بحث بيقول فيه إن دراسة الخلفية الميكروية
Cosmic Microwave Background
بتدي علامات من الممكن ‫(‫‫حط كذا خط تحت كلمة من الممكن)‫ تفسيرها علي إنها ناتجة من كون سابق ‫، لأ ومش أي كون سابق لكن كون متماشي تماماً مع الحل بتاعه الCCC ده‫.‫
هل ده معناه إننا وصلنا لدليل خلاص إن الوجود أزلي وإن الكون بتاعنا هو الCCC‫ ‫
لا للأسف ‫، البحث طلع من أربع سنين ‫، وليه 12 بحث من ناس تانية طلع منه
Citation
معظمها أبحاث نظرية بتبص في الموضوع أكتر ‫، وإتنين منهم بيختلفوا معاه وبيقولوا إن الأدلة الرصدية إلي إستدل بيها پنروز مش دقيقة‫.‫
طب إيه‫؟
طب والنبي بقي إهدوا شوية وإعرفوا إن الحاجات دي مش بتتاخد كدة بالأونطة‫.‫ أبحاث كتييييييير جداً جداً بتنزل كل سنة شبه كدة ومش بيطلع منها حاجة ولا بتوصل لحاجة‫.‫ الحاجات دي بتاخد وقت‫.‫ فين وفين لما فكرة جديدة نقدر نبتدي نقول إن فيها شيء من الحقيقة‫.‫ المنهج العلمي بيشتغل كدة‫.‫ المشكلة إن من وقت للتاني الصحافة العادية بتلاقي موضوع من ضمن كل المواضيع دي بيعجبها وتنشره في مواقع الpop science وبتوصل لسيادتك فيجيلك الإنطباع إنه أه إمسك حرامي ‫، أثبتنا كذا وكذا‫.‫ وهو لا أثبتنا ولا نيلة ‫، فقط صحفي عجبه موضوع واحد من ألاف المواضيع‫.‫



*************************************************************