Het "Kleine Wetenschappelijke Vragen" Topic #9

Een ander voorbeeld van zo'n singulariteit is bijvoorbeeld de Coulombkracht



tussen twee elektrische ladingen Q_1 en Q_2. Wat gebeurt er als ik die twee ladingen in exact hetzelfde punt leg? Dan is r=0 en geldt



Geen natuurkundige zal beweren dat daadwerkelijk de kracht tussen beide ladingen oneindig groot wordt. Deze singulariteit kan op meerdere manieren geïnterpreteerd worden:

• We gaan er vanuit dat we beide ladingen in exact hetzelfde punt kunnen leggen. Kwantummechanisch is dit al vrij lastig, aangezien een nauwkeurige positie een onnauwkeurige impuls impliceert.
• We gaan er vanuit dat de ruimte continu is. Dat hoeft ook niet zo te zijn
• We gaan er vanuit dat de formule blijft gelden voor willekeurig grote krachten en dus energieën, maar niemand garandeert ons dat dit zo is. Het kan prima zijn dat voor hoge energieën/krachten de Coulombkracht moet worden aangepast (dit is ook zo).

Deze singulariteit is dus een hint dat we iets over het hoofd zien. Op dezelfde manier is de singulariteit van de oerknal een hint dat onze gebruikte theorie (de alg.rel.theorie) onvolledig is. De verwachting is dat een theorie van kwantumzwaartekracht de singulariteit zal laten oplossen, maar ook dat is slechts weer een verwachting.

quote:

Op vrijdag 24 november 2017 16:06 schreef Pietverdriet het volgende:

[..]

Als er een betere is dan de relativiteits theorie, dan hoor ik hem graag, en dan ook graag observaties die het bevestigen.

Tot nu toe blijkt het ontzettend lastig om theorieën van kwantumzwaartekracht experimenteel te onderscheiden van hun klassieke tegenhangers. Dit komt omdat de Plancklengte zo ontzettend klein is. Maar zoals ik zei, in b.v. luskwantumzwaartekracht of snaartheorie zijn er diverse scenario's geopperd.

quote:

Op vrijdag 24 november 2017 16:03 schreef Pietverdriet het volgende:

[..]

Stel zei ik, stel...
Als in Donkere Energie is de lichtdruk van alle sterrenstelsels
Het punt is, The big Crunch vind plaats en alle materie valt in 1 groot zwart gat

Dan is de verwachting dat uiteindelijk dit zwarte gat via Hawkingstraling zal verdampen en het universum een hittedood sterft.

quote:

Op vrijdag 24 november 2017 16:11 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Tot nu toe blijkt het ontzettend lastig om theorieën van kwantumzwaartekracht experimenteel te onderscheiden van hun klassieke tegenhangers. Dit komt omdat de Plancklengte zo ontzettend klein is. Maar zoals ik zei, in b.v. luskwantumzwaartekracht of snaartheorie zijn er diverse scenario's geopperd.

Helaas geen experimenteel bewijs voor is mijn info daarover, maar jouw vakgebied, dus je zal het beter weten. Afaik is de snaartheorie wiskundig prachtig, maar kan je er ook alle kanten mee uit

quote:

Op vrijdag 24 november 2017 16:15 schreef Pietverdriet het volgende:
Helaas geen experimenteel bewijs voor is mijn info daarover, maar jouw vakgebied, dus je zal het beter weten. Afaik is de snaartheorie wiskundig prachtig, maar kan je er ook alle kanten mee uit

Nou, wiskundig is het ook niet altijd even prachtig, maar de theorie bevat een paar nogal opmerkelijke eigenschappen die ondanks alle problemen toch een zekere mate van vertrouwen geven. Zo voorspelt snaartheorie zwaartekracht omdat het simpelweg zonder zwaartekracht inconsistent is met de kwantummechanica, heeft het alle structuur om unificatie te bewerkstelligen en kan het voor bepaalde klassen zwarte gaten de entropieformule van Bekenstein reproduceren. Daarbij kun je er expliciete realisaties van holografie mee beschrijven, wat weer allerlei andere toepassingen heeft (denk aan de hoop om er exotische supergeleiders mee te beschrijven).

Dat zal voor leken ongetwijfeld vaag klinken, maar is allesbehalve vanzelfsprekend

quote:

Op vrijdag 24 november 2017 16:18 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Nou, wiskundig is het ook niet altijd even prachtig, maar de theorie bevat een paar nogal opmerkelijke eigenschappen die ondanks alle problemen toch een zekere mate van vertrouwen geven. Zo voorspelt snaartheorie zwaartekracht omdat het simpelweg zonder zwaartekracht inconsistent is met de kwantummechanica, heeft het alle structuur om unificatie te bewerkstelligen en kan het voor bepaalde klassen zwarte gaten de entropieformule van Bekenstein reproduceren. Daarbij kun je er expliciete realisaties van holografie mee beschrijven, wat weer allerlei andere toepassingen heeft (denk aan de hoop om er exotische supergeleiders mee te beschrijven).

Dat zal voor leken ongetwijfeld vaag klinken, maar is allesbehalve vanzelfsprekend

Maar afaik nog steeds niet bewezen met observaties toch? En nogal plooibaar als ik Pamela Gay mag geloven..

quote:

Op vrijdag 24 november 2017 19:20 schreef Pietverdriet het volgende:

[..]

Maar afaik nog steeds niet bewezen met observaties toch? En nogal plooibaar als ik Pamela Gay mag geloven..

Nogmaals: dat is een eigenschap van kwantumzwaartekracht i.h.a. Daarbij is snaartheorie een raamwerk, een type kwantumveldentheorie. Die laatste kun je strikt genomen ook niet falsificeren, alleen modellen ervan.

Pamela Gay ken ik overigens niet als een expert op dit gebied, dus ik begrijp niet helemaal waarom haar mening hierover relevant is. Ik heb bv deGrasse Tyson zich ook wel es horen uitlaten over snaartheorie, en eerlijk gezegd is mijn indruk vaak dat deze mensen vooral makkelijk willen socren en het vakgebied niet kennen. Nee, snaartheoretici hebben inderdaad geen hippe satellieten en radiotelescopen zoals astrofysici. Dat maakt het vakgebied ook zo verdraaid lastig.

quote:

Op woensdag 1 maart 2017 08:48 schreef Pietverdriet het volgende:
De vorige keer is hij niet beantwoord, dus nog maar een keer. Stel je neemt de beste radiotelescoop, op welke afstand is dan een FM of analoge TV zender nog te "ontvangen"? Een lichtjaar? Tien?

Baird's eerste transatlantische TV uitzending (beeld van 30 lijnen, uitgezonden met een long wave radiozender van 2kW, 45m golflengte), zou met de Arecibo radiotelescoop tot op 0.1 ly op te vangen zijn. In 2000 was het signaal 72 ly ver, en verzwakt tot 1/500.000 van de detectielimiet van de toenmalige apparatuur. Het signaal zou makkelijker op te vangen zijn dan moderne TV uitzendingen, wegens de smalle bandbreedte. (bron: Restoring Baird's Image, verschenen in 2002). Dat lijkt tegenstrijdig met andere informatie, misschien iets te optimistisch...

Heb er jaren geleden uitvoeriger naar gezocht, voor een topic over SETI, exoplaneten of iets dergelijks, maar geen idee of ik toen iets gepost heb. heb gezocht op m'n oude usernamen, maar het enige dat ik vond was een post in een SETI topic 4.5 jaar geleden: "... heb geen zin om weer op zoek te gaan naar cijfers ... "

Herinner me vaag dat de afstand aarde-pluto reeds te groot was om met de toenmalige technologie tv-uitzendingen te kunnen bekijken, maar detecteren van de carrier wave kan op veel grotere afstand.

Uit een artikel van 2006:

quote:

Imagine that there are alien couch potatoes 55 light-years away who, bored with their own Fall lineup, have constructed a LOFAR-style antenna in hopes of picking up "I Love Lucy's" debut. Hunky TV transmitters on Earth belch out a few hundred thousand watts of power. That energy is not beamed in all directions equally; most of it is aimed around the horizon (which, of course, is where the audience is). Because of this slight beaming, the effective transmitter power is a bit more: let's say a million watts, to keep the math simple.

OK, how strong is that signal by the time it reaches our putative alien audience at 55 light-years distance? Not very. The megawatt broadcast washes over ET's world with a power density of about 0.3 million million million million millionths of a watt per square meter, which is not exactly a scorching signal. Actually, only about a third of that transmission power is in the "carrier" - the part of the broadcast that's very narrow in frequency and easily detected. So knock that piddling power density down by another factor of three if you want to know the strength of the easily detectable part of the transmission. (Of course, if they only find the carrier, they won't get the picture and sound. But Lucy's jokes might not appeal to aliens anyway.)

Could their LOFAR-style antenna find that carrier, thereby indicating that a program was on the air? Well, engineers have computed that at the frequency of VHF television, LOFAR will have an effective collecting area similar to that of the 305-meter diameter Arecibo antenna in Puerto Rico.

That's big. That's brawny. But not brawny enough. In our SETI experiments at Arecibo, we could find a signal if it were about 0.1 million million million millionths of a watt per square meter. That number, you will notice if you count up the words, is a million times bigger than the "I Love Lucy" carrier at 55 light-years. The aliens' LOFAR would be inadequate to detect the broadcast by a factor of a million, a not entirely negligible amount. Simply stated: LOFAR couldn't hear it.

https://www.space.com/2533-listening-ets-television.html
10 jaar geleden was een TV signaal op 55 ly afstand een factor 10⁶ te zwak voor de Arecibo, en signaalsterkte neemt af met het kwadraat van de afstand, dus was het detecteerbaar (met de toenmalige technologie) tot op 0.055 ly of 20 "lichtdagen", wat 87 maal de gemiddelde afstand van Pluto tot de zon is.

Arecibo zou een gericht signaal van een andere Arecibo tot op 10.000 ly kunnen detecteren. Maar communicatie zou traag verlopen, minder dan een bit per uur, omdat de ontvanger over zo'n tijdsperiode zou moeten integreren.

Er zijn twee manieren waarop men een signaal kan integreren om de gevoeligheid te vergroten:
coherent en niet-coherent.

Als je het gemiddelde van N periodes van het signaal neemt dan versterk je het signaal met factor N, maar de ruis zal gemiddeld slechts met N^1/2 (de wortel van N) toenemen (omdat die random is).
Hoe groter N is, hoe nauwer de filter wordt: met N= 1000 zal een signaal waarvan de frequentie een duizendste verschilt uitgefiltert worden, omdat de top van de 1ste periode samenvalt met het dal van de 501ste periode, ze cancelen elkaar uit. Je kan dat dus niet onbeperkt doen, om over een seconde coherent te integreren moet de bandbreedte van het signaal minder dan 1 Hz zijn.

Bij non-coherent integration wordt de sterkte van het signaal opgetelt, en doet men hetzelfde met een ander ontvangen signaal dat hetzelfde ruisniveau heeft, maar waar het te detecteren signaal niet aanwezig is. Hoe langer de tijdsperiode, hoe nauwkeuriger het gemiddelde wordt, en het verschil tussen beide geeft de sterkte van het signaal.

enkele bronnen:
http://www.setileague.org/articles/oseti.htm
http://www.pa3fwm.nl/technotes/tn10c.html
http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/magazine/7544915.stm

quote:

Op vrijdag 24 november 2017 23:21 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Nogmaals: dat is een eigenschap van kwantumzwaartekracht i.h.a. Daarbij is snaartheorie een raamwerk, een type kwantumveldentheorie. Die laatste kun je strikt genomen ook niet falsificeren, alleen modellen ervan.

Pamela Gay ken ik overigens niet als een expert op dit gebied, dus ik begrijp niet helemaal waarom haar mening hierover relevant is. Ik heb bv deGrasse Tyson zich ook wel es horen uitlaten over snaartheorie, en eerlijk gezegd is mijn indruk vaak dat deze mensen vooral makkelijk willen socren en het vakgebied niet kennen. Nee, snaartheoretici hebben inderdaad geen hippe satellieten en radiotelescopen zoals astrofysici. Dat maakt het vakgebied ook zo verdraaid lastig.

Maar je weerlegt het mbt de observaties niet, je gaat in op de personen

quote:

Op maandag 25 december 2017 15:55 schreef crystal_meth het volgende:

[..]

Baird's eerste transatlantische TV uitzending (beeld van 30 lijnen, uitgezonden met een long wave radiozender van 2kW, 45m golflengte), zou met de Arecibo radiotelescoop tot op 0.1 ly op te vangen zijn. In 2000 was het signaal 72 ly ver, en verzwakt tot 1/500.000 van de detectielimiet van de toenmalige apparatuur. Het signaal zou makkelijker op te vangen zijn dan moderne TV uitzendingen, wegens de smalle bandbreedte. (bron: Restoring Baird's Image, verschenen in 2002). Dat lijkt tegenstrijdig met andere informatie, misschien iets te optimistisch...

Heb er jaren geleden uitvoeriger naar gezocht, voor een topic over SETI, exoplaneten of iets dergelijks, maar geen idee of ik toen iets gepost heb. heb gezocht op m'n oude usernamen, maar het enige dat ik vond was een post in een SETI topic 4.5 jaar geleden: "... heb geen zin om weer op zoek te gaan naar cijfers ... "

Herinner me vaag dat de afstand aarde-pluto reeds te groot was om met de toenmalige technologie tv-uitzendingen te kunnen bekijken, maar detecteren van de carrier wave kan op veel grotere afstand.

Uit een artikel van 2006:

[..]

https://www.space.com/2533-listening-ets-television.html
10 jaar geleden was een TV signaal op 55 ly afstand een factor 10⁶ te zwak voor de Arecibo, en signaalsterkte neemt af met het kwadraat van de afstand, dus was het detecteerbaar (met de toenmalige technologie) tot op 0.055 ly of 20 "lichtdagen", wat 87 maal de gemiddelde afstand van Pluto tot de zon is.

Arecibo zou een gericht signaal van een andere Arecibo tot op 10.000 ly kunnen detecteren. Maar communicatie zou traag verlopen, minder dan een bit per uur, omdat de ontvanger over zo'n tijdsperiode zou moeten integreren.

Er zijn twee manieren waarop men een signaal kan integreren om de gevoeligheid te vergroten:
coherent en niet-coherent.
[ afbeelding ]
Als je het gemiddelde van N periodes van het signaal neemt dan versterk je het signaal met factor N, maar de ruis zal gemiddeld slechts met N^1/2 (de wortel van N) toenemen (omdat die random is).
Hoe groter N is, hoe nauwer de filter wordt: met N= 1000 zal een signaal waarvan de frequentie een duizendste verschilt uitgefiltert worden, omdat de top van de 1ste periode samenvalt met het dal van de 501ste periode, ze cancelen elkaar uit. Je kan dat dus niet onbeperkt doen, om over een seconde coherent te integreren moet de bandbreedte van het signaal minder dan 1 Hz zijn.

Bij non-coherent integration wordt de sterkte van het signaal opgetelt, en doet men hetzelfde met een ander ontvangen signaal dat hetzelfde ruisniveau heeft, maar waar het te detecteren signaal niet aanwezig is. Hoe langer de tijdsperiode, hoe nauwkeuriger het gemiddelde wordt, en het verschil tussen beide geeft de sterkte van het signaal.

enkele bronnen:
http://www.setileague.org/articles/oseti.htm
http://www.pa3fwm.nl/technotes/tn10c.html
http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/magazine/7544915.stm

Thanks

quote:

Op vrijdag 24 november 2017 16:13 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Dan is de verwachting dat uiteindelijk dit zwarte gat via Hawkingstraling zal verdampen en het universum een hittedood sterft.

En waarvan het einde ook het begin van een met een big bang startend nieuw universum betekent, als je Penrose's Conformal cyclic cosmology mag geloven..

quote:

Op maandag 25 december 2017 16:00 schreef Pietverdriet het volgende:

[..]

Maar je weerlegt het mbt de observaties niet, je gaat in op de personen

Hoe bedoel je?

quote:

Op maandag 25 december 2017 16:28 schreef crystal_meth het volgende:

[..]

En waarvan het einde ook het begin van een met een big bang startend nieuw universum betekent, als je Penrose's Conformal cyclic cosmology mag geloven..

Ja, dat is zo'n boek wat hier nog ongelezen ligt

quote:

Op maandag 25 december 2017 19:55 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Hoe bedoel je?

Dat snaartheorie nog steeds niet bewezen met observaties toch?

quote:

Op maandag 25 december 2017 20:23 schreef Pietverdriet het volgende:

[..]

Dat snaartheorie nog steeds niet bewezen met observaties toch?

Nee, net zoals elke andere theorie van kwantumzwaartekracht. Maar snaartheorie heeft een heleboel bijgedragen aan allerlei inzichten, inclusief holografie.

Daarbij is snaartheorie enorm ambitieus, dus het is ook niet zo gek dat het "nog niet is bewezen met observaties".

quote:

Op maandag 25 december 2017 21:32 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Nee, net zoals elke andere theorie van kwantumzwaartekracht. Maar snaartheorie heeft een heleboel bijgedragen aan allerlei inzichten, inclusief holografie.

Daarbij is snaartheorie enorm ambitieus, dus het is ook niet zo gek dat het "nog niet is bewezen met observaties".

Toch jammer dat ik de afgelopen 20 jaar ofzo zoveel met werken bezig ben en helemaal niet meer met natuurkunde en kosmologie, samen met vrienden boeken op dat gebied lezen en ze te bediscussiëren.

(Oude vraag)

quote:

Op woensdag 19 oktober 2016 19:54 schreef ziggyziggyziggy het volgende:
Een vraagje uit het dagelijks leven: als ik een pannetje melk op het gas heb staan en lekker heet maak, komt er geen damp af. Als ik het gas uitdraai, begint de melk binnen enkele seconden te dampen. Hoe komt dat?

Ik neem aan dat je letterlijk gas bedoelt, geen elektrische kookplaat (anders is heel m'n uitleg bullshit).

De damp die je ziet is gecondenseerde waterdamp (kleine waterdruppeltjes). Hoe hoger de temperatuur, hoe meer waterdamp (water in gastoestand dus) de lucht kan "bevatten". De maximale hoeveelheid waterdamp ( luchtvochtigheid = 100%) is bij 20°C 17 gram/m³, bij 40°C 51 gram/m³, bij 60°C 130 gram/m³. Als er meer dan die hoeveelheid waterdamp aanwezig is, dan begint de damp te condenseren en wordt hij zichtbaar. (ik gebruik hieronder het woord waterdamp voor de gasvorm van water, de "onzichtbare waterdamp" dus)

Vlak boven het melkoppervlak is de temperatuur hoog en de lucht quasi verzadigd. Als het vuur uit is zal die opstijgende lucht + waterdamp zich mengen met koudere lucht, waardoor ie afkoelt. Daardoor kan de concentratie van het mengsel het verzadigingspunt overschrijden (omdat de verzadigingscurve convex is) en de waterdamp condenseren (dus zichtbaar worden).
Bvb: een liter verzadigde lucht van 60°C (130 gr/m³ water) mengt met een liter koude onverzadigde lucht (20°C met 10 gr/m³ waterdamp). Het mengsel heeft een temperatuur van 40°C (=(60+20)/2), en bevat 70gr/m³ ( =(130 + 10)/2). Dat is boven het verzadigingspunt van 51 gr/m³ bij 40°C, dus condenseert het water.
Dat is maar tijdelijk, bij verder mengen (met meer koude lucht) daalt de concentratie waterdamp (want het water wordt over een groter volume verspreid), op zeker moment is de lucht niet verzadigd meer, de microscopische druppels verdampen en de "zichtbare stoom" verdwijnt.

Als het vuur brandt:
Een gasvuur heeft een efficientie van zo'n 30% (maw 30% van de vrijgekomen warmte gaat naar het opwarmen van de melk). Een groot deel van de "verloren" energie verdwijnt via de hete verbrandingsgassen die langs de rand van de pan opstijgen. Door de hoge temperatuur krijg je sterke convectie, omringende lucht wordt meegezogen en opgewarmd.

De pan is dus omringd door hete gassen, de waterdamp boven de melk zal nu niet met lucht van 20°C mengen, maar met bvb lucht van 50°C. Die opgewarmde lucht bevat nog steeds 10 gr/m³ waterdamp (we verwaarlozen gemakshalve het water in de verbrandingsgassen en de thermische expansie van de lucht) . Dezelfde berekening als hierboven geeft dan een mengsel van 55°C dat 70 gr/m³ water bevat. Dat is onder het verzadigingspunt (bij 55°C ligt dat op meer dan 100 gr/m³), de waterdamp condenseert niet dus zie je geen stoomwolken.
Maw: Het verdunnen (verspreiden) van de waterdamp vindt op hogere temperatuur plaats waardoor de relatieve vochtigheid steeds onder 100% blijft, en je geen waterdamp ziet.

Dat is mijn theorie...
edit: oeps, jatochneetoch had het eigenlijk al beantwoord, in één zin...

[ Bericht 2% gewijzigd door crystal_meth op 25-12-2017 23:41:48 ]

quote:

Op dinsdag 26 december 2017 03:53 schreef LelijKnap het volgende:
Leekvraagje: ik luisterde zojuist naar Sean Carrol over dark energy en matter waardoor ik mij afvroeg: welke verbanden zijn er eig gemaakt met quantum physics?

Donkere energie kan volgens de Einsteinvergelijkingen opgevat worden als een vacuüm energie (donkere energie). De natuurlijke verklaring daarvoor vanuit de QM is echter zo'n 10^122 keer te groot, dus dat is klinkklare nonsens.

Donkere materie kan verklaard worden door nieuwe deeltjes voorbij het standaardmodel te introduceren die alleen zwaartekrachtsgewijs wisselwerken. Een theorie is supersymmetrie.

Je hebt ook nog mensen als Erik Verlinde die denken dat de vermeende donkere materie het gevolg is van kwantumverstrengeling van onze ruimtetijd met donkere energie.

quote:

Op dinsdag 26 december 2017 10:33 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Donkere energie kan volgens de Einsteinvergelijkingen opgevat worden als een vacuüm energie (donkere energie). De natuurlijke verklaring daarvoor vanuit de QM is echter zo'n 10^122 keer te groot, dus dat is klinkklare nonsens.

Donkere materie kan verklaard worden door nieuwe deeltjes voorbij het standaardmodel te introduceren die alleen zwaartekrachtsgewijs wisselwerken. Een theorie is supersymmetrie.

Je hebt ook nog mensen als Erik Verlinde die denken dat de vermeende donkere materie het gevolg is van kwantumverstrengeling van onze ruimtetijd met donkere energie.

Is lichtdruk niet de beste kandidaat voor de donkere energie?

quote:

Op dinsdag 26 december 2017 10:35 schreef Pietverdriet het volgende:

[..]

Is lichtdruk niet de beste kandidaat voor de donkere energie?

Ik zou niet weten hoe, aangezien het heelal op grote schaal isotroop lijkt.

quote:

Op dinsdag 26 december 2017 10:40 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Ik zou niet weten hoe, aangezien het heelal op grote schaal isotroop lijkt.

En dat is incompatibel met?

quote:

Op dinsdag 26 december 2017 10:40 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Ik zou niet weten hoe, aangezien het heelal op grote schaal isotroop lijkt.

Ik begrijp niet wat dit ermee te maken heeft.

quote:

Op woensdag 27 december 2017 09:50 schreef Pietverdriet het volgende:

[..]

Ik begrijp niet wat dit ermee te maken heeft.

Hoe kan straling voor een expansie zorgen als volgens de CMB het heelal isotroop is? Er is dan toch geen voorkeursrichting?

quote:

Op woensdag 27 december 2017 11:21 schreef Haushofer het volgende:

[..]

Hoe kan straling voor een expansie zorgen als volgens de CMB het heelal isotroop is? Er is dan toch geen voorkeursrichting?

http://philica.com/display_article.php?article_id=279