LINUX.ORG.RU
ФорумTalks

полный лагранжиан


0

1

Физики! А можно спросить — какой физический смысл имеет возведение в квадрат? Сейчас поясню.

Вот по закону гравитации сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между объекта. И по закону Кулона сила взаимодействия электронов — точно так же. Так вот, вопрос — почему именно квадрат, а не линия или куб? Просто так вышло? Или есть более интересное объяснение?

И раз уж я об этом спросил, еще спрошу вот что. Как известно, гравитация — это на самом деле искривление пространственно–временного континуума. Так вот, вопрос — если сила Кулона рассчитывается по схожей формуле, то там тоже искривление, или всё–таки что–то другое?

Думаю, в каждом конкретном случае возведение в квадрат имеет свой собственный физический смысл.

Например, в формуле ускорения ( м/с2 ) означает вторую производную от координаты. В формуле давления ( Н/м2 ) означает воздействие на двумерную поверхность, а не на одномерную линию, а в формуле силы электромагнитного взаимодействия (делим на квадрат расстояния), думаю, отображает способ распространения электромагнитных волн (волна в точках на краю волнового фронта порождает волну в следующих точках пространства).

С чем связано возведение в квадрат в формуле для расчёта гравитационного взаимодействия, думаю, ты теперь понимаешь, что невозможно ответить. Смысл может быть совершенно разным в зависимости от наших представлений о гравитации. А наши представления о гравитации ещё очень далеки от совершенства.

Прошу прощения у умных людей, если несу чушь :)

[КАРТИНКА]

В посте не помешает ссылка на статью из википедии про закон обратных квадратов.

А после знакомства с эмпирикой Фарадея — представьте хрустальную сферу любого радиуса и в её центре лампочку, которая испускает, скажем, стотыщ миллионов фотонов ежесекундно. И они летят себе, ударяются в сферу и, тем самым, на сферу давят. Число фотонов на единичку площади обнаружится пропорциональным обратному квадрату радиуса сферы. Сила давления света на фиговину неизменного размера (и вообще пусть неизменную саму по себе, для простоты) обратно пропорциональна квадрату радиуса. Это вот почти квантовая теория поля вышла у нас, осталось натянуть на всё это принцип неопределённости, пропагаторы, диаграммы Фейнмана как инфографику и всё такое прочее. Да, хрустальная сфера — для поэтичности.

И чтобы не повторяться, я все–таки покажу полный лагранжиан Стандартной модели, которая ко всему прочему не полна, как известно и содержит некоторые проблемы. Но этот лагранжиан позволяет максимально точно описать все явления, кроме гравитации. Это все к словам про простые и одинаковые формулы, потом буду ссылаться сюда, когда кто–то в очередной раз начнет рассказывать про простоту и одинаковость физических законов. Итак, встречайте:

[КАРТИНКА]

★★★★☆

Ты это так просто, из любви к искусству интересуешься?

kitar ★★★★★
()
Последнее исправление: kitar (всего исправлений: 1)

Интуиция подсказывает, что квадрат, потому что такую зависимость имеет площадь поверхности сферы (по которому «размазано» поле) от расстояния до её центра.

PolarFox ★★★★★
()

К началу XVII в. ситуация в европейской математике была такова. Существовало две алгебры: первая — арифметическая, основанная на символике, созданной самими европейцами, и сделавшая существенный шаг вперед по сравнению с арифметикой древних; вторая — алгебра геометрическая — входила в состав геометрии. <...> Нельзя сказать, что между этими двумя алгебрами совсем не было связи: уравнения степени выше первой могли получить только геометрическую интерпретацию, ибо где еще могли возникнуть квадраты, кубы и высшие степени неизвестного числа, как не при вычислении площадей, объемов или при манипуляциях над отрезками, связанными сложной системой пропорций. Сами названия второй и третьей степени — квадрат и куб — говорят об этом весьма красноречиво. Тем не менее, разрыв между понятиями величины и числа оставался и в полном соответствии с греческим каноном настоящим доказательством считалось только геометрическое. Когда в уравнениях появлялись геометрические объекты — длины, площади, объемы, то они выступали либо как геометрические величины, либо как именованные числа. Геометрические величины мыслились обязательно как нечто пространственное и из-за наличия несоизмеримости не сводимое к числу.

http://refal.net/turchin/phenomenon/chapter11.htm#11.07

sin_a ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от PolarFox

Интуиция подсказывает верно, поскольку ей на помощь приходит формула Остроградского-Гаусса, связывающая векторное поле на поверхности со скалярной характеристикой объёма, этой поверхностью ограниченного. Там как раз при решении двойка и всплывает. Причём точность этой двойки неоднократно измерялась. Сейчас на ум приходит выпускание ионизированного газа из шара и последующий замер остаточного электрического заряда. Вот только, хоть убейте, порядок точности двойки сейчас не помню. Речь вроде о десятках знаков после запятой.

imul ★★★★★
()

сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между объектами

потому что пространство трехмерное же.

aiqu6Ait ★★★★
()

И раз уж я об этом спросил, еще спрошу вот что. Как известно, гравитация — это на самом деле искривление пространственно–временного континуума. Так вот, вопрос — если сила Кулона рассчитывается по схожей формуле, то там тоже искривление, или всё–таки что–то другое?

Сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между объектами в ньютоновской гравитации, там никакого искривления нет.

Q3164
()

Так вот, вопрос — почему именно квадрат, а не линия или куб?

потому что площадь сферы 4 пи радиус в квадрате. Т.к. поток электростатического поля постоянен, то при увеличении площади, соответственно падает напряженность.

С гравитацией в ньютоновском приближении аналогично.

cvs-255 ★★★★★
()

Как известно, гравитация — это на самом деле искривление пространственно–временного континуума.

Нет.

fenris ★★★★★
()

Потому что пространство трёхмерное. КО Будешь жить в четырёхмерном — будет куб.

Evgueni ★★★★★
()

пропорциональна квадрату

Тоже это не понимаю. А без квадрата - не пропорционально что-ли станет? Всё равно же увеличиваем x -> увеличивается f(x).

yu-boot ★★★★★
()

квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов
это не физическая проблема, а математическая

kto_tama ★★★★★
()

Никто, наверное, и не заметил, что первое слово в посте является ссылкой, а весь пост пастой.

Q3164
()
Ответ на: комментарий от imul

А если ВНЕЗАПНО в n-том знаке найдётся отклонение, то что это будет значить? Что размерность пространства нецелая? Как это понимать?
Или так будет и в случае свёрнутых измерений у струнщиков, когда на малых масштабах степень нцадтая, а на больших приблизительно вторая?

Q3164
()
Ответ на: комментарий от yu-boot

не пропорционально что-ли станет? Всё равно же увеличиваем x -> увеличивается f(x).

У нас, помню, преподша по экономике заявляла, что если в функции y=kx число k положительно - то прямая пропорциональность, а если отрицательная - то обратная.

Вам тоже слово «пропорциональный» ни о чём не говорит?

alpha ★★★★★
()

Как известно, гравитация — это на самом деле искривление пространственно–временного континуума

окай

wota ★★
()
Ответ на: комментарий от Q3164

когда человек говорит с пастой, он как никогда открыт и может высказывать смелые мнения, не оглядываясь на оценку окружающего быдла народа. Именно так происходят велкикие открытия!

stevejobs ★★★★☆
() автор топика
Ответ на: комментарий от redgremlin

Заходят менты в квартиру к наркоманам:
- У вас на площадке убитый валяется. Что-нибудь про это знаете?
- А, это Серёга... он уже убитый пришёл...

vada ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от RedPossum

Не-а. У меня определенные проблемы:

О борцунах идеалистах-шизофрениках (комментарий)

Люди предлагают пойти на поля и собирать спорынью

О борцунах идеалистах-шизофрениках (комментарий)

Можно пойти на поле и попробовать, но учитывая, что сейчас уже почти зима, и на полях ничего не растет, окружающими это может быть истолковано неправильно

И вообще я быдло, в химии не шарю, так что я больше по врывчатке

stevejobs ★★★★☆
() автор топика
Последнее исправление: stevejobs (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от alpha

Прямо и обратно это всё хорошо. Почему, блин y пропорционален x^2? Это ведь если перевести на русский «y увеличивается вместе с увеличением x^2». А с увеличением x происходит ровно тот же самый процесс.

yu-boot ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от PolarFox

Интуиция подсказывает, что квадрат, потому что такую зависимость имеет площадь поверхности сферы (по которому «размазано» поле) от расстояния до её центра.

Именно. Причём в N-мерном пространстве поле будет пропорционально 1 / R^(N - 1).

reserved
()
Ответ на: комментарий от yu-boot

Это ведь если перевести на русский «y увеличивается вместе с увеличением x^2»

Нет. Пропорционален != «увеличивается вместе с»

alpha ★★★★★
()

И чтобы не повторяться, я все–таки покажу полный лагранжиан Стандартной модели, к

как же я был прав, когда все таки пошел учить математику, а не физику.

dikiy ★★☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от stevejobs

Точно. Ты живёшь в трёхмерном пространстве, потому и двойка. На свёрнутые в бублик пространства можешь забить.

Evgueni ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от yu-boot

Это ведь если перевести на русский «y увеличивается вместе с увеличением x^2». А с увеличением x происходит ровно тот же самый процесс.

то что имеешь в виду ты называется «коерцивен». То есть когда из |x|->inft => y(x)->inf.
А пропорциональность это именно линейная зависимость. Причем может быть и y=-x. То есть с ростом x, y уменьшается.

dikiy ★★☆☆☆
()
Последнее исправление: dikiy (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от Evgueni

Точно. Ты живёшь в трёхмерном пространстве, потому и двойка. На свёрнутые в бублик пространства можешь забить.

да пофиг на свернутые в бублик или не свернутые. Главное, чтобы они были локально евклидовы.

dikiy ★★☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от stevejobs

Даже у струнщиков (или у какой-то их разновидности?) большинство струн привязаны концами к трёхмерной плоскости, поэтому могут двигаться только в трёх измерениях.

Q3164
()

Вот по закону гравитации сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между объекта. Так вот, вопрос — почему именно квадрат, а не линия или куб?

Потому что поток поля через замкнутую поверхность зависит только от общего заряда (массы) внутри поверхности. Соответственно, если ты возьмёшь сферу и поместишь заряд (или массу) в центр, у тебя площадь сферы будет пропорциональна квадрату радиуса, а значит напряжённость поля в точке сферы — обратно пропорциональна этому квадрату.

Так вот, вопрос — если сила Кулона рассчитывается по схожей формуле, то там тоже искривление, или всё–таки что–то другое?

В данном случае надо смотреть на большую картинку. Как закон Ньютона, так и закон Кулона — простейшие случаи более общих законов: Эйнштейна и Максвелла соответственно. А они совершенно друг на друга не похожи.

Правда, была теория Калуцы-Клейна, которая законы Максвелла тоже сводила к искривлению пространства, но совсем другим способом. В настоящее время заброшена, хотя бы из-за наличия ядерных взаимодействий.

Это вот почти квантовая теория поля вышла у нас

Нет, ничего общего.

Это все к словам про простые и одинаковые формулы

На самом деле, если понимать, что к чему, то этот лагранжиан становится очень простым. В конце концов, если расписать Эйнштейново R_{uv}-(1/2)g_{uv}R=T_{uv} через метрический тензор, то получится тоже что-то безумное; а для понимающего человека очевидно даже, откуда там берётся множитель 1/2.

Miguel ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от stevejobs

Именно так происходят велкикие открытия!

Нет. Великие открытия делаются теми, кто неплохо знает, что было раньше.

Miguel ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Q3164

Про струнщиков ничего не скажу, поскольку не совсем хорошо понимаю что и как они делают.
Если же после какого-то знака после запятой у двойки вместо нуля будет что-то иное, статистически значимое, значит можно будет говорить уже о фрактальной размерности нашего пространства.

imul ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от imul

А можно гарантировать, что размерность как минимум больше либо равна, либо меньше либо равна 3 или может быть и так, и так?

Сидел, смотрел на звезду Коха http://www.michurin.net/fractals/images/fract-1-4a.gif и пытался вообразить, как можно жить на фрактале, но мозг вылетел с переполнением стека. Есть ли какой-нибудь наглядный пример, чтобы понять, как физика может работать на фрактале?

Q3164
()
Ответ на: комментарий от Q3164

Ну, то есть фиг с ней, с дробной степенью в знаменателе, но как будут выглядеть векторы (силы, импульса)?

Q3164
()
Ответ на: комментарий от Q3164

Сейчас считается что размерность строго равна трём. Иного пока что не доказано. Если будет доказано, что размерность фрактальная, то это сразу приводит к нарушению ряда законов сохранения, прежде всего электрического заряда и далее по списку. А жить можно вполне нормально. Наглядный пример звезды Коха зимой лежит вокруг тоннами. :) Например для любой частицы, способной перемещаться только по поверхности снежинки, пространство будет фрактальным.

imul ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Q3164

Сидел, смотрел на звезду Коха http://www.michurin.net/fractals/images/fract-1-4a.gif и пытался вообразить, как можно жить на фрактале, но мозг вылетел с переполнением стека.

я бы больше обеспокоился о том, что фрактал в общем случае не является дифференцируемым многообразием (ну короче не гладкий). а значит и куча законов работать не будет на его краях. в том числе и решение волнового уравнение будет хз каким.

dikiy ★★☆☆☆
()
Ответ на: комментарий от Q3164

у первой, лол, но тогда мир не 11-мерный, а 10-мерной. Впрочем, в контексте беседы это неважно)))

stevejobs ★★★★☆
() автор топика
Ответ на: комментарий от dikiy

а значит и куча законов работать не будет на его краях

почему это плохо? может, наоборот хорошо? И где в физическом смысле его края?

stevejobs ★★★★☆
() автор топика
Ответ на: комментарий от stevejobs

почему это плохо? может, наоборот хорошо? И где в физическом смысле его края?

Ну, фракталы же бывают и закрытыми, то есть содержащими свою границу. Более того - есть и компактные фракталы.

почему это плохо? может, наоборот хорошо?

я не говорил, что это плохо.

dikiy ★★☆☆☆
()
Вы не можете добавлять комментарии в эту тему. Тема перемещена в архив.