Was passiert, wenn Newtons 1. Bewegungsgesetz modifiziert wird?

Newtons erstes Bewegungsgesetz besagt

Ein Objekt bleibt mit der gleichen Geschwindigkeit oder Ruheposition, es sei denn, es wird eine äußere Kraft ausgeübt.

Was wäre, wenn wir ein hypothetisches Universum erschaffen würden, wo

Ein sich bewegendes Objekt neigt dazu, bei zu beschleunigen 0,001   m / s 2 in die gleiche Richtung wie seine ursprüngliche Bewegung ohne äußere Kraft. Objekte in Ruhe bleiben in Ruhe.

Mit anderen Worten, der Raum selbst übt eine Kraft auf jedes sich bewegende Objekt aus, ohne den (Raum) selbst zu beeinflussen.

Alle anderen Grundprinzipien wie Schwerkraft als Kraft, Kraft als Änderungsrate des Impulses usw. sind gleich. Alle Gesetze, die sich nicht auf dieses Gesetz stützen, sind gleich.

Kann das Universum existieren? Kann es in ähnlicher Form wie bei uns existieren? Angenommen, einige intelligente Lebensformen dieses Universums hätten unsere Technologie erhalten, welche sind die wichtigsten, die noch funktionieren (oder nicht funktionieren)?

Und schließlich, könnte ein Urknall dieses Universum erschaffen haben, und kann es sich selbst erhalten und wachsen?

Zusätzliches Q

Spielt es eine Rolle, wenn ich der Beschleunigung einen anderen Wert gebe? Oder ein negatives?

Beschleunigt das Universum nicht bereits ?
@Frostfyre Zunächst einmal beschleunigen wir (umstritten) aus dem Zentrum des Universums. Und zweitens beschleunigt sich der Raum selbst, zusammen mit der Materie darin. Was ich meine ist, dass jedes Objekt auf dem Bewegungspfad einer Beschleunigung ausgesetzt ist , die den Raum selbst nicht beeinflusst .
Ich weiß nicht, wie ich die mathematischen Gleichungen in SE bearbeiten soll, aber möchten Sie den Ausdruck in m/s^2 anstelle von m^2/s ändern?
Ich möchte darauf hinweisen, dass nichts im Universum jemals wirklich ruht, sondern nur in Bezug auf etwas anderes. Jemand sitzt auf einem Stuhl, aber auf einem Planeten, der einen Stern umkreist. Sie sind also in Bezug auf den Stern in Bewegung und in Bezug auf den Planeten in Ruhe.
Aus welcher Richtung kommt die Beschleunigung? Wenn die 0,001 m / s ^ 2 aus allen Richtungen angewendet werden, hebt sich das nicht auf? Wird diese Beschleunigung auch nach oben / unten oder einfach in die Richtung angewendet, in die Sie bereits fahren?
@ Zwölfter In die Richtung, in die Sie bereits reisen.
@Mikey Danke für den Hinweis. Bearbeitet.
Nach welcher unserer Technologien fragen Sie? Welches sind die „wichtigsten“? Ihre letzte Frage: "Könnte ein Urknall dieses Universum erschaffen haben, und kann es sich selbst erhalten und wachsen?" scheint von "Kann es in einer ähnlichen Form wie bei uns existieren?" abgedeckt zu sein, oder gibt es etwas anderes, worüber Sie dort zu fragen versuchen?
Würde Ihre Beschleunigung nicht die Zeit eliminieren oder zumindest stark verkürzen, in der ein Himmelsobjekt ein anderes umkreist? Da die Anziehungskraft der Schwerkraft auf die zentrale Masse unveränderlich ist, bleibt das umkreisende Objekt, wenn es ständig beschleunigt, nur so lange gefangen, bis es die Fluchtgeschwindigkeit seiner Primärmasse erreicht. Ebenso würde eine negative Beschleunigung langfristige Umlaufbahnen unmöglich machen.
Wenn wir davon ausgehen, dass das Universum 13,8 Milliarden Jahre alt ist, würde dies bedeuten, dass sich jedes Objekt, das sich vom Urknall bewegt hat, jetzt mit seiner Anfangsgeschwindigkeit von + 13,8 Milliarden * 0,001 m / s fortbewegt ... nein? Die Impulserhaltung wird irgendwie aus dem Fenster geworfen und dieses Universum gewinnt Energie mit der Rate aller Materie im Universum * diese Beschleunigung / Sekunde.
Das sind eine Menge Fragen, die man in den Körper eines Menschen stopfen muss ...
Ich habe das falsch gemacht ... 13,8 Milliarden Jahre sind ein paar Billiarden Sekunden, was bedeutet, dass sich jedes Objekt, das sich vom Urknall bewegt, mit mehrfacher Lichtgeschwindigkeit bewegen würde. Eine Änderung dieser Frage, um Kraft anstelle einer konstanten Beschleunigung zu verwenden ... dies würde schließlich bedeuten, dass ein Objekt, dessen Masse zunimmt, wenn es sich der Lichtgeschwindigkeit nähert, es daran hindern würde, Geschwindigkeiten über c zu erreichen. Zugegeben, die meisten Objekte würden noch einige Milliarden Jahre in die Geschichte dieses fiktiven Universums mit über 99% der Lichtgeschwindigkeit reisen.
Obwohl ich dankbar bin, dass Sie meine Antwort akzeptiert haben, hätten Sie ein oder zwei Tage warten sollen, bevor Sie eine Antwort akzeptieren. Dadurch können die Leute in der Community sehen und abstimmen, sodass Sie insgesamt eine bessere Antwort erhalten.
Es gibt keine "Richtung, in die Sie bereits reisen", eine Person, die zu Fuß geht, geht aus der Perspektive eines an ihr vorbeifahrenden Autos zurück, nach vorne, wenn eine Person auf einer Bank sitzt und relativ zu sich selbst stillsteht. Da die kinetische Energie mv zum Quadrat ist und die Geschwindigkeit vom Bezugssystem abhängt, könnte ein solches Universum keine Energieerhaltung haben. Es gibt keine wirkliche Möglichkeit, dies in Einklang zu bringen.
@JohnMeacham Reibung zum Beispiel wirkt immer in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung. Was ist falsch, wenn man eine hypothetische Kraft definiert, die in Bewegungsrichtung wirkt?
Nein, Reibung ist symmetrisch, etwas über einen Tisch zu schieben, zieht das Etwas genau so stark zurück, wie es den Tisch nach vorne zieht. nur die Tatsache, dass der Tisch mehr Haftreibung mit dem Boden hat, verhindert, dass er sich auch bewegt. Die äußere Kraft, wenn es um Newton-Gesetze geht, ist das andere, gegen das Sie gleiten. Wie in, Reibung sind die gleichen EM-Kräfte, die dazu führen, dass Objekte voneinander abprallen und sich in Bezug auf physikalische Gesetze nicht anders verhalten.
@John Ich weiß nicht viel über Physik, also habe ich einiges von dem, was du gesagt hast, nicht verstanden. Könntest du es bitte einfach erklären?
@ghosts_in_the_code - In der modernen Physik gibt es keinen "absoluten Raum" , was bedeutet, dass es keine objektive physikalische Tatsache darüber gibt, ob sich etwas "bewegt" oder "ruht". Sie können nur definieren, wie sich ein Objekt relativ zu einem anderen Objekt bewegt . Aber da Sie die Physik sowieso modifizieren, steht es Ihnen frei, es zu einem Teil Ihrer Frage zu machen, dass die Gesetze der Physik modifiziert wurden, sodass es eine absolute Definition von "in Ruhe" gibt.

Antworten (4)

Dies ist nur eine Spekulation über ein Universum, in dem Objekte mit Masse dazu neigen, zu beschleunigen .001 m s 2 in jedem Bezugsrahmen außer seinem eigenen. ( Sie bewegen sich nie in Ihrem eigenen Referenzrahmen!) Um mit dem „Short Answer“-Format von Stack Exchange (kurz im Vergleich zu Peer-Review-Veröffentlichungen) zu bleiben, werde ich nicht alle hier gemachten Behauptungen rechtfertigen.

Ein solches Universum würde:

  • Sei viel heißer. Da die Temperatur proportional zur durchschnittlichen Geschwindigkeit einer Gruppe von Teilchen ist und diese Geschwindigkeit immer zunimmt, steigt die durchschnittliche Temperatur.
  • Dank der starken Kernkraft ist es sehr wahrscheinlich, dass sich irgendwann Atome bilden. Dann sollten diese Atome auseinanderfallen, da die kinetische Energie immer größer wird.
  • Als Erweiterung des vorherigen Punktes bilden sich Protonen und Neutronen möglicherweise nicht oder sind nicht so stabil wie hier, da die Quarks in ihnen möglicherweise zu viel Energie haben, um ihre Assoziation miteinander aufrechtzuerhalten.
  • Ihr Universum hätte nicht die universelle Geschwindigkeitsbegrenzung von c . Sofern nicht auch Photonen (die masselos sind) mit dieser Geschwindigkeit beschleunigt werden, "bricht" dies die Physik, wie wir sie kennen.

Ich werde hier aufhören. Es erscheint dein Universum, in dem sich alles beschleunigt .001 m s 2 wäre nur ein Plasma aus fundamentalen Teilchen, die mit unglaublichen Geschwindigkeiten herumhüpfen, die in unserem Universum physikalisch unmöglich sind. Als junges Universum wäre es interessant, aber es würde schnell zu diesem supertödlichen Plasma-Vers werden.

Ich sollte auch hinzufügen, dass jeder Wert der inhärenten Beschleunigung, abgesehen von 0, irgendwann zu einem bestimmten Zeitpunkt in diesem Universum resultieren wird . Sie hätten lediglich mehr oder weniger Zeit, bevor Sie diesen Endzustand erreichen.

Könnte ein „Urknall“ dieses Universum erschaffen haben? Ja, ich denke schon; Wir haben in der modernen Physik keinen Hinweis darauf, warum Naturkonstanten so sind, wie sie sind. Es liegt an Ihnen, das herauszufinden.

Scheint, als ob der Plasma-Vers auch ein Vakuum nahe wäre, da sich Partikel immer schneller und schneller in zufällige Richtungen bewegen würden, wodurch die "Ränder" des Universums (der Raum, in dem es Partikel gibt) sich ausdehnen und ausdehnen und ausdehnen würden, ohne keine neue Masse hinzuzufügen. Dichte = Masse / Volumen, und da sich das Volumen weiter ausdehnt, nimmt die Dichte weiter ab.
@BrettFromLA Das ist eigentlich ein weit verbreitetes Missverständnis über die Expansion des Universums. Materie, die sich weiter auseinander bewegt, indem sie sich herumschleudert, erweitert nicht die Größe eines Universums. Die Raumzeit selbst muss sich ausdehnen; dies wird deutlicher, wenn Sie an ein Universum denken, das keinen Rand hat; Wenn Sie einen Weg gehen, werden Sie schließlich dorthin zurückkehren, wo Sie sind. Es könnte immer noch hauptsächlich Vakuum sein, aber nicht aus den von Ihnen genannten Gründen.
Your universe would not have the universal speed limit of c.Es gibt keinen Grund, warum c nicht die universelle Geschwindigkeitsbegrenzung sein kann. Es gibt keine Obergrenze für die Temperatur; Das Universum würde einfach mit allem enden, was sich einer zunehmenden Zahl von 9s nähert (z. B. 0,99999c usw.).
Ich bin mir nicht sicher, ob ein solches Universum immer als Plasma enden wird. Wenn die Expansion des Universums gut mit der ständig steigenden Temperatur synchronisiert ist, könnten Sie am Ende sogar ein Universum haben, das über einen beliebigen Zeitraum völlig stabil war.

Fazit: Du machst alles kaputt .

Ich habe gelesen, dass die Gesetze der Physik als Nicht-Gesetze angesehen werden können, und die Gesetzlosigkeit führt natürlich zu Newtons Gesetzen. Das heißt, es fehlt an Sonderfällen und Besonderheiten . Was bleibt und ist in sich stimmig?

Newtons erstes Gesetz, wie es in modernen Formulierungen verstanden wird, besagt, dass es so etwas wie einen Trägheitsreferenzrahmen gibt, in dem ein ungestörtes Objekt in einer gleichmäßigen linearen Bewegung bleibt. Wenn das Universum keine Ursprungskoordinate hat, sind keine absoluten Positionen möglich, da kein Gesetz positionsabhängig sein kann . Ebenso sind alle Richtungen gleich.

Es existiert nur eine relative (nicht absolute) Bewegung, weil es keinen absoluten Bezug gibt.

Um eine Regel aufzustellen, wie Sie fragen, die sich auf absolute Ruhe bezieht, muss es im Raum selbst ein absolutes Koordinatensystem geben, einen Ort, der ohne Rücksicht auf irgendetwas im Raum identifiziert werden kann.

Sie hätten keine allgemeine Relativitätstheorie. Es muss also wie das Modell von Galelleo sein und hat auch eine absolute Weltzeit.

Die Beschleunigung fügt ständig Energie hinzu, die unbegrenzt wächst. Energie wird nicht berücksichtigt. Aber ist Energieerhaltung nicht eine Folge davon, dass die Physik zu jeder Zeit gleich funktioniert? Wir ändern die Regeln nicht, also dürfen die zugrunde liegenden Prinzipien von Noethers Theorm nicht gelten. Das heißt, die Gesetze können nicht nach dem Prinzip der kleinsten Wirkung formuliert werden. Es gibt kein (nützliches) Konzept wie potentielle Energie, keinen Hamilton-Operator und keine Möglichkeit, die Regeln unter Verwendung eines streng lokalen infinitesimalen Raumabschnitts um ein Teilchen auszudrücken. Gesetze müssen mit weltumspannendem Staatswissen ausgelegt werden.

Es wären im Wesentlichen Spielfiguren, die von außen kontrolliert werden, nicht Gesetze, die innerhalb des Universums existieren und die Interpretation übernehmen.

Nicht elegant.

Es würde nicht im gleichen Sinne wie bei uns existieren. Es könnte eine Simulation in einem größeren Universum sein, das in sich geschlossene Regeln hat.

Wie andere angemerkt haben, würde alles immer schneller werden und es würden sich keine Strukturen bilden. Aber ich weise darauf hin, dass es sich ohne spezielle Relativitätstheorie und mit getrenntem Raum und Zeit klassisch verhalten wird, keine schwarzen Löcher bilden oder sich Asymptoten nähern wird.

Sie würden auch keine Paarbildung und Annialisierung als erforderliches Ergebnis von Symmetrien erhalten. Was existiert, hat natürlich keine Zerfallspfade, da dies aufgrund der Erzeugung oder Vernichtung von Vakuumpaaren geschieht . Es wird keinen Quantenspin haben , da dieser (einer der Triumphe der Physik) natürlich in den Bewegungsgleichungen erscheint, da die Raumzeit eine Sache ist. Das ist es, was Materie dazu bringt, sich wie festes Zeug zu verhalten. Warum ist ein Ziegel fest und kann andere Ziegel nicht durchdringen? Nicht von irgendwelchen Regeln, die zu diesem Zweck eingeführt wurden (Gesetzlosigkeit!), sondern als unvermeidliche Folge einer Kaskade entstehender Eigenschaften, wenn Sie die Details ausarbeiten, keine "besonderen" Regeln zu haben.

Alles in diesem Universum muss direkt programmiert werden, denn es ist nicht alles aus der primitivsten Symmetrie der Raumzeit geschnürt. Viel Glück dabei, dass alles ohne Widersprüche und Fehler zusammenpasst.

Weitere Informationen zum wichtigsten Bruchpunkt finden Sie in Feynmans Messenger Lectures . Es ist in Buchform und die Live-Präsentation ist auf YouTube ! Er spricht über verschiedene Wege, dieselbe Regel zu formulieren, und der dritte Weg führt "geringste Aktion" ein. Das stellt sich als Schlüssel zum Königreich heraus.

Keine Energieeinsparung zu haben impliziert, dass das "Aktionsprinzip" keine Möglichkeit ist, die Gesetze in Ihrem vorgeschlagenen Universum zu formulieren.

Willst du damit sagen, dass es nicht möglich ist?
Es ist nicht möglich, die Gesetze eines solchen Universums so zu formulieren, dass es uns den Reichtum und die Eleganz verleiht, die wir in unserem gefunden haben. Um einen Einblick zu bekommen, warum das mehr als nur praktisch ist, sehen Sie sich an, wie der große Geist des 20. Jahrhunderts es in The Character of Physical Law berührt .

Sie möchten etwas über Emmy Noether und das Noethersche Gesetz lesen . Dieses Gesetz besagt, dass es für jede Symmetrie eine Erhaltungsgröße gibt. Wenn beispielsweise ein System bezüglich Drehungen um einen Punkt symmetrisch ist, dann muss der Drehimpuls um diesen Punkt konstant sein und muss bei allen Wechselwirkungen erhalten bleiben.

Die hier relevante Symmetrie ist die Symmetrie bezüglich Translationen im Raum. Wenn an einem Ort im Raum nichts Besonderes im Vergleich zu einem anderen ist, muss der Impuls erhalten bleiben. Dies ist ein mathematisches Phänomen, keine empirische Beobachtung.

Kurz gesagt, nein, ein solches Universum kann nicht existieren. Die beschleunigenden Objekte würden keinen Impuls erhalten. Es wäre mathematisch unmöglich, konsistente Bewegungsgleichungen für Objekte in einem solchen Universum aufzustellen.

Alles würde Lichtgeschwindigkeit erreichen und gleichzeitig zu unendlicher Masse und damit unendlicher Schwerkraft anwachsen, wodurch alle Materie zu einem einzigen gigantischen schwarzen Loch zusammenbrechen würde. (Die Schwerkraft würde die von Ihnen vorgeschlagene neue Beschleunigung überholen.)

Ohne relative (nur) Bewegung erhalten Sie keine spezielle Relativitätstheorie. Alles ist anders .
Interessant und ein wenig jenseits meiner derzeitigen Wissensbasis. Wenn es also auch die vom OP vorgeschlagene Beschleunigung gäbe, würde die Masse nicht mit der Geschwindigkeit zunehmen?
Richtig, @BrettFromLA. Das ist eine zwingende Folge der Symmetrie . Wenn Sie die Symmetrie nicht haben, brauchen Sie nicht all diese Arbeit, damit es konsistent funktioniert. Übrigens wird uns die Erzeugung und Vernichtung von Teilchen-Antiteilchen-Paaren aufgrund der Raum-Zeit-Symmetrie aufgezwungen, also bekommen wir das auch nicht. Auch kein Quantenspin und das bewirkt, dass Materie hart und fest ist . Es ist alles miteinander verwoben, nicht ad hoc, sondern muss zusammenpassen. Blasen Sie das alles weg, wenn Sie die erste Stufe entfernen.
Macht Sinn, @JDługosz! Basierend auf unserem Chat werde ich die Antwort von PipperChip zu einem „Plasma-Vers“ oben kommentieren.
Ich habe die Punkte auch zu meiner Antwort hinzugefügt. Vielleicht kann ich Asimov kanalisieren und einen Aufsatz über die Dominoreihe hinter Newton's First schreiben.
Was passiert, wenn Newtons 1. Bewegungsgesetz modifiziert wird?
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