Woher kommt Bewegung? [abgeschlossen]

Physik ist die Disziplin, die Naturphänomene untersucht und mathematische Modelle findet, die zu den Messungen und Beobachtungen passen und auch das zukünftige Verhalten des untersuchten Systems vorhersagen.

Die Mathematik ist eine Disziplin, die Zahlen mit ausgefeilten Methoden untersucht, sie hat Axiome und Theoreme und kann Aussagen beweisen oder absolut widerlegen. Um die Mathematik für Naturbeobachtungen zu verwenden, sollte es Aussagen geben, Postulate oder Gesetze genannt, die Beobachtungen mit mathematischen Formeln verbinden, man kann sie sich als "physikalische Axiome" vorstellen.

Das Verhalten bewegter Objekte, der Begriff der Kräfte etc. haben die drei postulierten Bewegungsgesetze von Newton , aus denen sich die elegante mathematische Theorie der klassischen Mechanik entwickelt.

Also die Antwort auf

Woher kommt also letztendlich die Bewegung?

ist: aus Beobachtungen, die wir axiomatisch als "Bewegung" definieren. Wir beobachten Bewegung und haben sie mit der klassischen Mechanik mathematisch beschrieben .

Ein Ansatz, um dieser Frage nachzugehen, besteht darin, den Gleiter in Conways Spiel des Lebens zu studieren .

Woher „kommt“ seine Bewegung? Es ist ein direktes und leicht verifizierbares Ergebnis der Regeln seines Universums. Ich empfehle Ihnen dringend, sich ein paar Minuten mit Millimeterpapier zu nehmen, um sein Verhalten selbst zu überprüfen.

Es ist wirklich wichtig zu sehen, dass Bewegung weder ein Gesetz des Game of Life-Universums noch Geschwindigkeit eine grundlegende Eigenschaft von Wesen in diesem Universum ist. Sie entstehen aus den sehr einfachen Regeln, die das Game of Life-Universum bestimmen.

Man kann sich fragen, sind aufeinanderfolgende Generationen dieser Ansammlung von Punkten wirklich Teil derselben Entität? Einige der Punkte, aus denen es besteht, verschwinden, und einige neue Punkte erscheinen aus dem Nichts. Aber denken Sie an den menschlichen Körper. Unsere Zellen sterben ständig und werden ersetzt. Unsere Körper bestehen größtenteils aus Wasser, und jedes beliebige Molekül könnte vor einem Tag außerhalb unseres Körpers gewesen sein. Dennoch betrachten wir einen Menschen als Wesen.

Beachten Sie, dass es in Conways Spiel des Lebens andere bekannte Muster gibt, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortbewegen (bekannt als Raumschiffe ). Es ist möglich, dass bestimmte Kollisionen ein langsames Raumschiff in ein schnelles verwandeln oder umgekehrt.

Dies kann uns eine gewisse Intuition dafür geben, was Kräfte sind. Wenn eine Entität eine Kraft auf eine andere ausübt, verändert sie eine innere Eigenschaft oder Konfiguration der anderen Entität, und diese Entität bewegt sich dann mit einer anderen Geschwindigkeit (gemäß den Regeln des Universums).

Der Vollständigkeit halber sollte ich sagen, dass unser Universum nicht denselben Regeln folgt wie Conways Spiel des Lebens. Aber hoffentlich habe ich gezeigt, wie Bewegung in einem System entstehen kann, das sich nach festen Regeln entwickelt.

Auf einer grundlegenden Ebene beschreiben aktuelle Modelle der Physik eine Kraft als den Austausch von (virtuellen) Bosonen . Dies ist nur ein Modell, aber hier ist das allgemeine Wesentliche auf einer sehr grundlegenden Ebene:

Es gibt verschiedene Arten von Grundkräften: stark, elektroschwach (elektromagnetisch + schwach) und gravitativ. Hinzu kommt das Higgs-Boson.

• Die starke Kraft wird durch Gluonen vermittelt
• Die elektromagnetische Kraft wird durch Photonen vermittelt
• Die schwache Kraft wird durch die vermittelt$W^+$,$W^-$und$Z^0$Bosonen
• Gravitationskraft wird durch die Gravitation vermittelt, die nicht wirklich entdeckt wurde, aber angenommen wird

In diesem Fall verleiht das Higgs den schwachen Bosonen Masse durch den Prozess, der als Symmetriebrechung bekannt ist.

Das „Standardmodell“ der Quantenfeldtheorie (QFT) beschreibt, wie diese (mit Ausnahme des Gravitons) miteinander und mit den anderen Elementarteilchen (Fermionen) wechselwirken. Beschreiben eines "Objekts" als eine Art verschränkte Wellenfunktion der kleineren Objekte in einem größeren Hilbert-Raum:

Um die Erklärung zu vereinfachen, nehmen Sie an, dass es nur zwei Objekte im Universum gibt, die (um die elektromagnetische Wechselwirkung zu „erklären“) beide eine Nettoladung mit einer vernachlässigbaren Masse haben und weit genug voneinander entfernt sind, dass die anderen Wechselwirkungen eine vernachlässigbare Wahrscheinlichkeit haben relativ zu einer elektromagnetischen Wechselwirkung. Nehmen wir auch an, dass sie irgendwie in regelmäßigen Abständen beobachtet werden (so dass diese Objekte tatsächlich eine definierte Position haben, wenn auch mit einer gewissen Unsicherheit) und dass irgendwann,$t_0$, sie sind stationär.

Was dann passiert, ist, dass diese Objekte "ein virtuelles Photon austauschen" (oder eine andere gültige QED-Wechselwirkung haben), was wirklich bedeutet, dass die durch QED gegebene Mathematik die richtigen Lösungen für die Wahrscheinlichkeiten, Stärken usw. von Wechselwirkungen liefert (wirklich, das ist Das Einkochen in die Physik ist nur ein Modell - siehe die Antwort von Anna v ...). Was durch diese Mathematik beschrieben zu werden scheint, ist, dass eines der Objekte ein Photon mit einem gewissen Impuls aussendet und so nach dem „Gesetz“ der Erhaltung des Energie-Impulses eine Impulsänderung erfährt. Dieses Photon interagiert mit dem anderen Objekt (wird von diesem absorbiert), das daher auch eine Impulsänderung erfährt. Mit anderen Worten: Die Objekte bewegen sich jetzt relativ zueinander! Nachdem ich das alles gesagt habe, muss ich betonen:„Virtuelle Bosonen austauschen“ ist eigentlich eine physikalische Abkürzung für „das Ergebnis, nach dem Sie suchen, wird durch Ausführen der relevanten mathematischen Störungsexpansion in QFT erzielt“. Da dies für Alltagsgegenstände schwierig (sprich: praktisch unmöglich) ist, verwenden wir stattdessen einfach die klassische Physik. Was für Alltagsgegenstände gut genug ist.

Die anderen Interaktionen funktionieren nach dem gleichen Prinzip, aber es gibt Unterschiede (Stärke der Interaktion, Entfernung, über die die Interaktion realistischerweise stattfinden wird usw.) und eine Lockerung der oben genannten Annahmen bedeutet, dass auch andere Interaktionen einbezogen werden müssen ...

Allerdings müssen wir die Schwerkraft noch einbeziehen. Es genügt zu sagen, dass der Weg (und damit die „Bewegung“) eines Teilchens durch eine Weltlinie beschrieben wird , die in Abwesenheit anderer Kräfte eine Geodäte ist

Ich habe das alles oben geschrieben, da dies hoffentlich das ist, wonach Sie suchen, und Ihre Neugier befriedigen wird, aber was wichtig ist, ist:

1. Das Energie-Impuls-Erhaltungsgesetz bedeutet, dass, wenn zwei oder mehr Objekte interagieren (so dass sie nicht miteinander im Gleichgewicht sind), sie eine Impulsänderung erfahren, die entweder als Bewegung, Massenänderung oder eine Mischung beobachtet wird der beiden. Sobald ein Objekt begonnen hat, sich relativ zu einem anderen Objekt zu bewegen und mit nichts mehr interagiert und sich seine Masse/Energie nicht ändert, bleibt es bei dieser Geschwindigkeit

2. All dies ist ein Modell, das zu einer Beobachtung passt. Siehe auch hier die Antwort von Anna v

3. Ob es an einem Zusammenbruch der Wellenfunktion, Dekohärenz oder einer Reihe anderer Möglichkeiten liegt oder nicht, hängt davon ab, welche Interpretation der Quantenmechanik Sie verwenden, die alle die gleichen experimentellen Ergebnisse liefern (zumindest die gültigen ohnehin).

Die Bewegung kommt von Push oder Pull. Ein Stoß oder Zug kommt von einer der Kräfte. Zum Beispiel tritt ein Schub auf, wenn zwei Dinge/Felder nicht am selben Punkt der Raumzeit koexistieren können und eines (oder beide) von ihnen verschoben wird. Die Verschiebung ist die Bewegung. Die Kräfte bestimmen, wie sich die Dinge verhalten. Bewegung ist eines der Verhaltensweisen, die durch Kräfte verursacht/gesteuert werden.