Warum bleibt der Impuls erhalten (oder besser gesagt, warum bewegt sich ein Objekt unendlich weiter)?

Ich weiß, dass dies eine unglaublich einfache Frage ist, aber ich versuche, eine sehr einfache Erklärung dafür zu finden, abgesehen von der einfachen Logik, dass Energie erhalten bleibt, wenn zwei Gegenstände aufeinandertreffen und voneinander abprallen.

Die Frage ist: Wie bewegen sich Teilchen, Atome, Objekte einfach frei im Raum (im "Vakuum")? Wenn ich einen Ball werfe und ihn loslasse (in der Vorstellung, dass ich und der Ball in einem Vakuum sind, für das ich undurchlässig bin), warum schiebt er sich immer wieder nach vorne? Ich weiß, dass es eine Logik gibt, die sagt: "Was gibt es, um es zu stoppen", aber wirklich, was hält es am Laufen, unendlich durch ein echtes Vakuum?

Es ist also potenzielle Energie darin. Es bewegt sich ... Ist es wirklich nur die einfache Logik, dass "nichts da ist, um es aufzuhalten"? Oder könnte es eine Ausbreitung geben?

Edit: Ich kann übrigens noch nicht abstimmen, sonst würde ich auf all diese tollen Antworten! Danke an alle.

Meine Antwort auf eine andere Frage hier: physical.stackexchange.com/questions/59448/… deckt auch Ihre Frage ab. In wenigen Worten: Die Physik antwortet nicht auf das „Warum“. Die Physik geht von Beobachtungen aus und erstellt Axiome, und mathematische Modelle, die von diesen Axiomen abhängen, werden Fragen nach dem „Wie“ beantworten, wobei die meisten „Warum“-Fragen innerhalb eines physikalischen Rahmens wirklich „Wie“-Fragen sind. Diese Frage spricht eines der Axiome der klassischen Newtonschen Physik an. Die einzige Antwort ist "weil".
Ist diese Grundannahme nicht etwas schade, dass es nur ums Beobachten geht? Bedeutet das nicht, dass alles nur aufgezeichnet, aber nicht anders als auf eine grundlegende Ursache hin erklärt wird?
Gute Antwort, obwohl eher enttäuschend.
So zerbröckelt der Keks in der Physik. ist keine Philosophie. Es ist eine mathematische Beschreibung der Welt, wie wir sie vorfinden. Das ultimative „Warum“ betritt den Bereich der „Metaphysik“
Aber wenn ich frage, warum ich nach einer Tiefe frage, "wie" sie in Bewegung bleiben ... also kommt die Antwort von PML, denke ich, ins Spiel.
Ich habe die Antwort von PML positiv bewertet und fast kommentiert, als ich jetzt kommentiere: Am Ende wird das "Warum sich ein Objekt auf unbestimmte Zeit bewegt, wenn es nicht interagiert" mit einem mathematischen Modell identifiziert, das Symmetrien anzeigt, und "Problem Nummer eins wird auf Problem Nummer zwei reduziert " , dh "Warum Symmetrien?" . „Weil Menschen einen Sinn für Ästhetik entwickelt haben, den Symmetrien befriedigen“, ist keine physikalische Antwort.
Hahaha genial! Danke für diese Aufklärung. :)
Die Antwort liegt in der Frage. Nichts .

Antworten (7)

Nun, ein schöner Weg zu verstehen, warum wir eine Größe wählen und sagen, dass sie konserviert ist, ist die Betrachtung von Symmetrien.

Betrachtet man den euklidischen Raum, R 3 , mit nur einem Teilchen. Sie sehen deutlich, dass der Raum homogen ist, dh es gibt nichts, was sich von einem Punkt im Raum zum anderen unterscheidet (richtig?). Nun, Symmetrie impliziert, dass es eine Erhaltungsgröße gibt, wie der Satz von Noether besagt. Die Größe, die aufgrund dieser Symmetrie (Raumhomogenität) erhalten bleibt, nennen wir Impuls.

Dies kann leicht überprüft werden, wenn Sie die klassische Mechanik unter Verwendung des Hamilton-Prinzips formulieren, das als Lagrange-Mechanik bekannt ist . Zum Beispiel wird die Energieerhaltung durch die Homogenität der Zeit verifiziert, dh wenn jeder Zeitpunkt äquivalent zu einem anderen ist, und die Drehimpulserhaltung ist auf die Isotropie des Raums zurückzuführen.

Mehr zu diesem Thema finden Sie in Landau&Lifshitz Course of Theoretical Physics - Volume 1: Mechanics Chapters 1 and 2.

Großartig :) Ich werde mir diese ansehen und sehen, ob ich noch etwas finden kann, mit dem ich die Leute zu dieser Frage irritieren kann.
@marksyzm Dies ist ein wirklich interessantes Thema, das nicht nur in der klassischen Physik, sondern auch in fortgeschritteneren Themen wie Quantenmechanik, Standardmodell usw. gründlich verwendet wird. Symmetrien sind der richtige Weg, also lesen und fragen Sie so viel, wie Sie es für richtig halten. =)

Die Vorstellung, dass „kinetische Energie genutzt wird“, ist falsch.

Alles, was sich bewegt, hat diese kinetische Energie (die Sie auch als "potenzielle Trägheitsenergie" bezeichnen könnten), weil es einen Impuls hat und nur dann in eine andere Art von Energie umgewandelt wird, wenn es mit etwas anderem in Wechselwirkung tritt, wie bei einem Zusammenstoß mit einer Masse , oder zum Beispiel das Gravitationsfeld einer anderen Masse oder elektromagnetische Felder.

Eigentlich haben wir alle momentan kinetische Energie, weil wir uns zusammen mit der Erde drehen. Aber in unserem täglichen Kontext ist es sinnlos, das zu erwähnen, deshalb sagen wir, wir haben keine kinetische Energie. Es hängt also alles davon ab, welchen Trägheitsreferenzrahmen Sie wählen.

Okay, also warum bewegt es sich weiter? Nehmen wir an, es gibt andere Dinge in seinem Feld, die sich auch im selben Zustand befinden, sich aber in die entgegengesetzte Richtung bewegen und dem Ball immer ausweichen ... warum bewegen sie sich in die eine Richtung und die andere in die andere Richtung? Warum bewegen sie sich, abgesehen von der Logik hinter der Newtonschen Beobachtung?
Nun, man könnte die Masse als eine verbundene Struktur wie einen Zug betrachten, und jedes Teilchen bewegt sich vorwärts und rückwärts und drückt und zieht sich gegenseitig. Dies hat unterschiedliche Namen, je nachdem, welche Skala Sie verwenden, und da ich kein Quantenwissenschaftler bin, nenne ich es einfach Kohäsion. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem Space Shuttle und blasen eine Wasserblase oder werfen einen Wasserballon, er wird sich immer wieder dehnen und dann zusammendrücken, genau wie eine Longitudinalwelle. Das geht immer weiter, aber nach einiger Zeit wird es auf eine Quantenskala reduziert, und wir machen es uns leicht und nennen es einfach Momentum.
Wenn Sie einen Zug betrachten, hört er natürlich nach einiger Zeit auf zu vibrieren, da er seine Energie durch Reibung / Wärme aufgrund von Vibrationen usw. abgibt, aber auf Quantenebene ist das System homogener und symmetrischer (wie andere darauf hingewiesen haben). Verluste erreichen Null und das Phänomen der Erhaltung tritt auf. Aus mathematischer Sicht erreicht die Funktion einen Punkt der Stabilität, wo sie in Zyklen geht und sich auf einen bestimmten „Modus“ einpendelt, wo sie eine bestimmte Schwelle aufweist, um beeinflusst zu werden und diesen „Modus“ zu ändern.
Und warum hört diese Bewegung nicht innerhalb des Objekts auf? Gibt es da nicht eine Art Reibung oder Entropie?
Es könnte sein, dass Geodäten eine kontinuierliche Bewegung beinhalten. Obwohl ich denke, dass dies ein zu konkretes Konzept für dieses Thema sein könnte - es sei denn, Geodäten werden auch auf Quantenebene beobachtet. In Wirklichkeit gibt es immer Reibungsverluste durch seine Umgebung, aber ich glaube nicht, dass eine Kraft auf eine Masse allein die Reibung oder Entropie erhöht (wie am Beispiel einer Masse im Raum). Ich denke, um das zu verstehen, muss man die Quantentheorie verstehen - meiner Meinung nach läuft alles darauf hinaus. Alltägliche Kräfte führen also zu Schwingungen, die wiederum zu Attributsänderungen auf Quantenebene führen und damit Schwung erzeugen.

Aus mathematischer Sicht möchten Sie vielleicht den Satz von Noether betrachten . Ich muss AED zustimmen, dass die Idee der kinetischen Energie in die falsche Richtung geht. In Bezug auf Noethers Theorem ist Vakuum ein Raum, in dem sich ein Punkt nicht von einem anderen unterscheidet. Wenn es also keine Kräfte und keine Referenz für Ihre bewegte Kugel gibt, befindet sie sich immer in der gleichen "Umgebung". Das ist eine Art relativistisches Denken. Aus Sicht des Balls bewegt er sich also nicht weiter, sondern bleibt in Ruhe. Dann kannst du zum Anfang zurückkommen und fragen: Warum ein ruhender Körper ruht, und die Sache wieder von vorne beginnt. Obwohl das vielleicht einfacher zu akzeptieren ist.

Ich stimme K zu - danke, dass Sie mich darüber auf dem Laufenden gehalten haben

Angenommen, eine Kiste wird in ein Vakuum geschoben. Aufgrund dieses Stoßes beginnt sich die ruhende Kiste zu bewegen. Aber in einem Vakuum gibt es keine anderen Kräfte, die der Bewegung der Kiste entgegenwirken, also wird sie sich weiter bewegen. Oder um in Energiebegriffen zu denken, sobald wir der Kiste Energie gegeben haben, gibt es keinen Mechanismus für die Energieübertragung aus der Kiste. Die Energie ist darin "gefangen".

Der Grund für alles Cruisen ist nichts anderes als die Tatsache, dass Beschleunigung eine Folge von Kraft ist. Ohne Kraft kann es keine Beschleunigung (oder Verzögerung) geben, daher bleibt die Geschwindigkeit konstant. Dies ist sehr eng mit der grundlegenden Definition von Kraft als Ursache der Änderung des linearen Impulses verbunden, der in Abwesenheit von Kraft unveränderlich konstant bleibt (auch durch die Quantenmechanik und das Noether-Prinzip bewiesen) und daher auch die Geschwindigkeit konstant ist.

Sie müssen verstehen, dass es nichts braucht, um es in Bewegung zu halten, und Ihre Frage, was es in Bewegung hält, steht daher im Widerspruch zu der Tatsache, dass es nichts braucht, um es in Bewegung zu halten. Sie können es so verstehen, dass gleichmäßige Bewegung (konstante Geschwindigkeit) und Ruhe völlig gleichwertig (und relativ) sind und daher der "natürliche" Zustand für jeden Körper sind, in dem der Körper bleibt, wenn er nicht aus diesen Zuständen gezwungen wird. Die Definition von Kraft ist untrennbar mit der Vorstellung von Trägheit verbunden, dh der Unwilligkeit, diese „natürlichen“ Zustände zu verlassen.

Ist dies dann nicht dasselbe wie eine einfache Annahme des dritten und ersten Gesetzes? Wie funktioniert das in der Stringtheorie (sorry, wenn ich das bringe, über die ich wenig weiß), wo sich Wellen von Quarks bewegen (wieder wenig Wissen), um die Bewegung aufrechtzuerhalten ... da ist sicherlich etwas beteiligt, wo sich die Dinge bewegen? Ich weiß, dass es dem Verständnis widerspricht, dass es nichts braucht, um sich weiterzubewegen, aber das enthält keine andere Erklärung als die von Anna v.

Energie ist umgekehrt proportional zur Stabilität. Wenn etwas mehr Energie als erforderlich hat, hat es weniger Stabilität als erforderlich. Dieser Mangel an Stabilität kann in Form seiner Bewegung gesehen werden.

Das einzige Problem hier ist ... warum ist Energie umgekehrt proportional zur Stabilität? Vielleicht würde Sie eine intuitive Antwort überzeugen ... das BASIC-Gesetz der Physik besagt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann. Also kann nichts Energie "gewinnen" ... also muss es diese in Form von mangelnder Stabilität in der einen oder anderen Form verlieren ...

Dieses Grundgesetz wurde von Beobachtungen übernommen! Also, ich schätze, wir sind wieder bei Null....?

Ich denke, der wahre Grund ist, dass, wenn Sie Ihre Geschwindigkeit ändern, alles, was früher in Ruhe war, jetzt genauso weitergehen sollte wie vor der Änderung Ihrer Geschwindigkeit.

Du kannst es Gleichgültigkeit nennen, nichts kümmert sich darum, wie du dich bewegst, es sei denn, du interagierst damit. Oder man kann es Relativität nennen.

Dies reduziert den Fall 1) von Dingen in konstanter Bewegung, die in konstanter Bewegung bleiben, auf sie müssen dies tun, weil Fall 2) Dinge in Ruhe bleiben, wenn nichts mit ihnen interagiert.

Nun, warum tun sie das? Dann können Sie die möglicherweise unbefriedigende Antwort geben, wohin sie gehen würden? Welche Richtung? Wie schnell würden sie beschleunigen oder wohin würde die Geschwindigkeit springen oder wohin würde sie sich teleportieren? Es gibt keinen Grund, etwas anderes zu tun.

Deckt es nicht ganz ab, wie es die akzeptierte Antwort der Supersymmetrie tut. Dies ist nur eine Akzeptanz dessen, wie etwas ohne Definition funktioniert.
@marksyzm Die akzeptierte Antwort war nicht "wegen Supersymmetrie" und nicht viele Physiker kümmern sich um Supersymmetrie (auf die eine oder andere Weise) und sie hat im Allgemeinen nichts mit klassischer Physik zu tun. Die akzeptierte Antwort spricht Lagrange an, was zu der Frage führt: "Warum gibt es Lagrange?" Ein Lagrange ist eine bessere Antwort auf "Was ist Momentum?" Oder warum wird es konserviert? Aber es erklärt nicht, warum ein Teilchen bei konstanter Geschwindigkeit bleibt. Das erfordert, dass es keine Interaktion gibt. Da beispielsweise ein ruhendes Myon zerfallen kann, bewegt es sich auch nicht unendlich weiter, also zeigt dies, dass ich auf die richtige Idee verweise.
Ja, Sie haben Recht - Entschuldigung, meine Gedanken waren mit einer anderen Frage durcheinander, die mehr mit der Relevanz der Richtung zu tun hatte, warum Magnete Pole haben, welcher Pol welcher ist und ob einer wirklich den anderen zieht und so auf, nicht so sehr über kontinuierliche Bewegung. Ich meinte Langrangianer. Leider gibt es keinen wirklichen Grund, einfach zu sagen "es steht nichts im Weg" - aber einige könnten sagen "es gibt keinen Grund in der Physik, nur Beobachtung" ... was mich nur schmerzt. Geodäten hingegen klingen interessant.
Ich denke, dass ich mit "Quantentunneln" (das technisch nicht mehr existiert) herausgekommen ist - Schwingungen, die durch Quantenzustände und die auf die Multidimensionen wirkenden Kräfte wirken.
@marksyzm Quantentunneling existiert. So kann die Sonne bei einer so relativ niedrigen Temperatur brennen und wie radioaktive Kerne zerfallen und viele andere Dinge passieren. Ich sage, dass sich die Dinge mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegen, wenn sie nicht bearbeitet werden, weil die Dinge in Ruhe bleiben, wenn sie nicht bearbeitet werden. Und das ist der wahre Grund. Und wenn die Dinge nicht in Ruhe bleiben, bleiben sie auch nicht in gleichförmiger Bewegung. Die Leute werden von Geodäten zu aufgeregt, die Dinge bewegen sich nicht so oft auf der Geodäte, wie die Leute gerne sagen, dass sie es tun. Und ich denke, Sie haben die Voreingenommenheit, dass die Dinge gemacht werden müssen, um in Bewegung zu bleiben.
@marksyzm Aus diesem Grund erwähne ich erneut die Verbindung zum Ruhen. Wenn Sie ein Problem damit haben, dass die Dinge in gleichmäßiger Bewegung bleiben, dann haben Sie wirklich ein Problem damit, dass die Dinge in Ruhe bleiben. Und Dinge, die in Ruhe bleiben, sind keine einfache Idee. Einige Leute glauben fälschlicherweise, dass Sie das erste Gesetz aus dem zweiten ableiten können. Es gibt Beispiele für Kräftegesetze, die dem 2. und 3. Gesetz gehorchen, bei denen jedoch Objekte ohne Kraft ruhen Einwirken auf sie kann sich nach einer zufälligen Zeitspanne spontan in eine zufällige Richtung bewegen. Und wenn ich zufällig sage, meine ich willkürlich ...
@marksyzm Und als ich zufällig sagte, meinte ich willkürlich. Denn selbst die normalerweise angenommenen Wahrscheinlichkeitsregeln funktionieren in Situationen wie Norton's Dome nicht.
"Quantentunneling existiert." Nicht annähernd so, wie die Leute denken. David Deutsch: edge.org/response-detail/25453
And I do think you have a bias that things need to be made to keep moving. Ich habe auch diese Voreingenommenheit losgelassen - schade, dass diese Frage immer noch offen ist, wirklich - ich muss das bearbeiten. Ich habe kein Problem mit Ruhe / Bewegung - die Relativitätstheorie ist in Bezug auf diesen Faktor nicht schwer zu verstehen. Es nimmt das Denken der Isolation, dh die frei fallende Feder, auf und wendet es auf alles Existierende an; daher Geodäten.
Und ich denke, meine Frage ist an dieser Stelle wirklich, wie sich die Dinge in einem "Universum" in der Relativitätstheorie mit Multiversen bewegen ... Und das ist wahrscheinlich der Punkt, an dem es den Rahmen dieser Diskussion sprengt :)
@marksyzm Ich habe noch nie jemanden getroffen, der dachte, dass das Tunneln durch einen Quantensprung funktioniert, aber ich denke, das liegt daran, dass Quantensprünge selbst ziemlich tot sind. Offensichtlich gibt es komplexe Zahlen ungleich Null, die mit Konfigurationen mit einem Teilchen innerhalb der Barriere verbunden sind, also warum sollte jemand behaupten, dass das Teilchen nie da ist? Jedenfalls weniger als anderswo. Ich habe noch nie eine solche Person getroffen. Vielleicht Journalisten? Keine Beleidigung beabsichtigt.
@marksyzm Sie müssen Ihre Frage nicht bearbeiten, um Ihre aktuellen Ansichten widerzuspiegeln. Ich wollte eine bessere Antwort für Personen, die Ihre Ansicht noch teilen. Und doch sprichst du immer noch davon, dich gerade jetzt zu bewegen, als wäre es magisch anders als Ruhe. Ich kann also immer noch nicht sagen, ob Sie meiner Antwort folgen.
Ich habe nicht gesagt, dass es einen Unterschied zwischen Bewegung und Ruhe gibt (es gibt keinen). Der Artikel, den ich hervorgehoben habe, war das Trennen des Arguments, bei dem Leute in derselben Konversation auf Tunneling und Sprünge verweisen, wie Sie erwähnt haben. Ich habe gefragt, wie das neben anderen bewegenden Dingen in einem ganzheitlichen Universum funktioniert. Ich folge der Theorie von David Deutsch, dass es zwischen all diesen Multiversen keinen Raum gibt und daher ein Objekt existiert, das sich frei in einem sogenannten Vakuum bewegt, aber ich möchte meinen Geist ein wenig öffnen. Ich weiß, wie die wissenschaftliche Gemeinschaft einen guten Spott genießt, also nichts für ungut :D
Warum bleibt der Impuls erhalten (oder besser gesagt, warum bewegt sich ein Objekt unendlich weiter)?
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