Missbrauchte physikalische Analogien [geschlossen]

Haben Sie bemerkt, dass viele Fragen und Missverständnisse in der Physik durch den Missbrauch von Analogien entstehen, die erfunden wurden, um einige physikalische Phänomene „in einfachen Worten zu erklären“?

Zum Beispiel gibt es eine „Dehnungs-Gummiband“-Analogie für die Hubble-Expansion des Universums, die die Leute dazu bringt, nach der „Spannung“ dieses Gummibands zu fragen oder darüber zu spekulieren, „ein Loch hineinzuschneiden“.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass es viele solcher Missbräuche gibt. Haben Sie irgendwelche bemerkenswerten Beispiele dafür (zusammen mit einer angemessenen Behandlung natürlich)?

Um fair zu sein, gibt es einige wirklich großartige Analogien. Force addiert wie kleine Pfeile.

Antworten (4)

Die schlechteste Analogie, die ich gesehen habe, ist die der allgemeinen Relativitätstheorie, wo sie ein gekrümmtes Blatt zeigen und wie sich eine Kugel aufgrund der Krümmung dreht.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

(Quelle: http://xkcd.com/895/ , CC-BY-NC-Lizenz)

Soweit ich mich erinnere, habe ich das an zwei Stellen gesehen:

  1. Der Film „Einstein und Eddington“, in dem Arthur Eddington seinem Hausmädchen Einsteins Theorie erklärt
  2. Carl Sagan in seiner gefeierten Videoserie.
Diese Kritik ist nicht wirklich haltbar. Jeder versteht, dass die Schwerkraft auf der Längenskala einer Gummiplatte die Dinge einfach nach unten zieht. Sie verstehen also die Schwerkraft gut genug, um die Analogie zu verstehen. Ebenso ist das „Sonnensystem“-Modell des Atoms nicht perfekt, aber das Problem dabei ist nicht, dass das Sonnensystem aus Atomen besteht.
Das Gummiblattmodell ist genau, wenn Sie das Blatt als Graph des Newtonschen Gravitationspotentials betrachten. Es ist völlig falsch (nicht nur ungenau), es als ein eingebettetes Stück Raumzeit zu interpretieren. Siehe diese Antwort .

Die „Sonnensystem“-Analogie des Atomkerns und der Elektronen ist sicherlich in vielerlei Hinsicht sehr irreführend. Leider ist dies allzu oft das Modell, das bis zur späten Highschool oder zum frühen Grundstudium gelehrt wird.

Das Bohr-Modell, oder häufiger die vollständigere quantenmechanische Beschreibung, ist natürlich erforderlich, um nützliche Physik zu betreiben. Das Schalenmodell kann manchmal für etwas Chemie ausreichen, obwohl es oft nicht richtig begründet wird.

Das Problem bei der Gummibandanalogie ist nicht die Analogie selbst, sondern das Objekt, das sie verwendet, wird zum Fokus. Wenn sie statt eines Gummibandes Computergrafiken mit Betonung auf weiter entfernten Galaxien verwenden würden, die schneller beschleunigen, dann würde niemand an Spannung des Bandes denken.

Die Aufmerksamkeit sollte nur der Position der Punkte auf dem Band und ihrer relativen Bewegung zueinander geschenkt werden. Aber wenn die Äther-Theorie angenommen worden wäre, hätte Gummiband als Äther betrachtet werden können!

Eine Analogie, die ich wirklich hasse, ist die Newtonsche Kosmologie . Sie finden es in vielen Kursen zur Kosmologie als Einführung in die Friedmann-Gleichungen und die Expansion des Universums. Die Idee ist, dass Sie ein Objekt auf einer Kugel mit Radius betrachten r und durchschnittliche Dichte ρ . Die spezifische Energie dieses Objekts ist dann

U = T + v = 1 2 r ˙ 2 − 4 π G 3 ρ r 2 ,
die in das Formular umgeschrieben werden können
( r ˙ r ) 2 = 8 π G 3 ρ − k c 2 r 2 ,
und siehe da, das sieht genauso aus wie die Friedmann-Gleichung (ohne Dunkle Energie). Diese kleine Übung verwirrt die Schüler oft; es verstärkt das Missverständnis, dass sich Galaxien durch den Weltraum bewegen, weg von einem zentralen Punkt; es macht es nur schwieriger, diese Idee mit der vollen Maschinerie von GR auszumerzen. Nur weil die Newtonsche Gleichung dieselbe Form hat, ist sie noch lange keine gute Einführung in die Kosmologie.

Ich habe FLRW tatsächlich noch nie so eingeführt gesehen. Ihr Beispiel erinnert mich an den Zufall, den dieser Artikel erklärt, oder an die Tatsache, dass durch die Einstellung der Newtonschen Fluchtgeschwindigkeit auf c erhält den GR-Ausdruck für den Schwarzschild-Radius, obwohl die beiden Beschreibungen Welten voneinander entfernt sind. Ich muss sagen, dass die Existenz solcher Zufälle etwas beunruhigend ist und zeigt, wie irreführend „richtige Vorhersagen“ sein können: Ihr Beispiel ist ein gutes Beispiel, das diese heilsame Warnung illustriert
@WetSavannaAnimalakaRodVance Ich habe es leider ein paar Mal gesehen, einschließlich eines Kurses, den ich als Student belegt habe. Susskind verwendet es auch in seiner Kosmologie-Vorlesung „Theoretisches Minimum“, und es verwirrt die Studenten nur.
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