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Richard Feynman — Quanto possiamo sapere?

Apriamo i nostri occhi, vediamo il mondo, scorgiamo modelli. Noi teorizzare, formalizzare; usiamo e la razionalità e la matematica per capire e descrivere tutto. Quanto possiamo davvero sapere, anche se?

Per illustrare ciò che intendo, mi permetta di usare un'analogia. Vorrei avere l'immaginazione a venire con esso, ma è stato Richard Feynman che ha fatto. Era, a proposito, abbastanza eccentrico per confrontare Fisica con il sesso.

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Light Time viaggio Effetti e caratteristiche cosmologiche

Questo articolo inedito è un sequel al mio precedente carta (anche postato qui come “Sono Radio Fonti e Gamma Ray Bursts Luminal Bracci?“). Questa versione blog contiene l'astratto, introduzione e conclusioni. La versione completa dell'articolo è disponibile in formato PDF.

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Astratto

Effetti in tempo di viaggio della luce (LTT) sono una manifestazione ottica della velocità finita della luce. Essi possono anche essere considerati i vincoli percettivi al quadro conoscitivo dello spazio e del tempo. Sulla base di questa interpretazione degli effetti LTT, abbiamo recentemente presentato un nuovo modello ipotetico per la variazione spaziale e temporale dello spettro di Gamma Ray Bursts (GRB) e sorgenti radio. In questo articolo, prendiamo l'analisi oltre e dimostrare che gli effetti LTT possono fornire un buon quadro per descrivere tali caratteristiche cosmologiche come l'osservazione redshift di un universo in espansione, e la radiazione di fondo cosmico a microonde. L'unificazione di questi fenomeni apparentemente distinti a molto diverse scale di lunghezza e temporali, insieme con la sua semplicità concettuale, possono essere considerati come indicatori della curiosa utilità di questo quadro, se non la sua validità.

Introduzione

La velocità finita della luce gioca un ruolo importante nel modo in cui percepiamo la distanza e la velocità. Questo fatto difficilmente dovrebbe essere una sorpresa, perché sappiamo che le cose non sono come li vediamo. Il sole che vediamo, per esempio, è già otto minuti vecchio per il momento vediamo. Questo ritardo è banale; se vogliamo sapere cosa sta succedendo al sole adesso, tutto quello che dobbiamo fare è aspettare per otto minuti. Noi, ciò nonostante, dovere “corretto” per questa distorsione nella nostra percezione a causa della velocità finita della luce prima che possiamo fidarci di ciò che vediamo.

Ciò che sorprende (e raramente evidenziato) è che quando si tratta di rilevamento del movimento, Non siamo in grado di back-calcolare nello stesso modo prendiamo il ritardo nel vedere il sole. Se vediamo un corpo celeste si muove ad una improbabile alta velocità, Non siamo in grado di capire quanto velocemente e in quale direzione è “davvero” muoversi senza fare ulteriori ipotesi. Un modo di gestire questa difficoltà è quella di attribuire gli distorsioni nella nostra percezione del movimento per le proprietà fondamentali dell'arena della fisica — spazio e tempo. Un altro corso di azione è quello di accettare la disconnessione tra la nostra percezione e il sottostante “realtà” e trattare con esso in qualche modo.

Esplorando la seconda opzione, assumiamo una realtà sottostante che dà origine alla nostra immagine percepita. Abbiamo modellare ulteriormente questa realtà sottostante come obbedendo meccanica classica, ed elaborare la nostra immagine percepita attraverso l'apparato di percezione. In altre parole, noi non attribuiamo le manifestazioni della velocità finita della luce alle proprietà della realtà sottostante. Invece, lavoriamo la nostra immagine percepita che questo modello predice e verificare se le proprietà che facciamo osserviamo possono provenire da questo vincolo percettivo.

Spazio, gli oggetti in esso, e il loro moto sono, nell'insieme, il prodotto della percezione ottica. Si tende a dare per scontato che la percezione deriva dalla realtà come si percepisce che. In questo articolo, prendiamo la posizione che ciò che percepiamo è un quadro incompleto o distorto di una realtà sottostante. Ulteriormente, stiamo provando la meccanica classica per la realtà sottostante (per il quale usiamo termini come assoluta, la realtà noumenica o fisica) che provoca la nostra percezione per vedere se si adatta con la nostra immagine percepita (che possiamo fare riferimento a realtà come rilevato o fenomenico).

Si noti che non stiamo implicando che le manifestazioni di percezione sono mere illusioni. Essi non sono; sono davvero parte della nostra realtà rilevato perché la realtà è un risultato finale di percezione. Questa intuizione può essere dietro celebre frase di Goethe, “Illusione ottica è verità ottica.”

Abbiamo applicato questa linea di pensiero di un problema di fisica di recente. Abbiamo esaminato l'evoluzione spettrale di un GRB e ci è sembrato molto simile a quello di un boom sonico. Usando questo fatto, abbiamo presentato un modello per GRB come la nostra percezione di un “luminale” boom, con la consapevolezza che essa è la nostra immagine percepita della realtà che obbedisce invarianza di Lorentz e il nostro modello per la realtà sottostante (provocando l'immagine percepita) può violare la fisica relativistica. L'accordo sorprendente tra il modello e le caratteristiche osservate, tuttavia, esteso oltre GRB a sorgenti radio simmetrici, che possono anche essere considerate come effetti percettivi di bracci luminali ipotetici.

In questo articolo, guardiamo altre implicazioni del modello. Si comincia con le somiglianze tra il tempo di viaggio della luce (LTT) effetti e la trasformazione di coordinate in Relatività Speciale (SR). Queste somiglianze sono affatto sorprendente perché SR è derivata in parte basata sugli effetti LTT. Abbiamo poi proponiamo una interpretazione di SR come una formalizzazione di effetti LTT e studiamo alcuni fenomeni cosmologici osservati alla luce di questa interpretazione.

Analogie tra Light Time viaggio Effetti e SR

La relatività ristretta cerca trasformazione di coordinate lineare tra sistemi di coordinate in moto rispetto ad ogni altro. Possiamo rintracciare l'origine di linearità di un assunto nascosto sulla natura dello spazio e del tempo incorporato in SR, come affermato da Einstein: “In primo luogo è evidente che le equazioni devono essere lineari a causa delle proprietà di omogeneità che attribuiamo allo spazio e tempo.” A causa di questa ipotesi di linearità, la derivazione originale delle equazioni di trasformazione ignora l'asimmetria tra avvicinamento e allontana gli oggetti. Entrambi gli oggetti che si avvicinano e si allontanano possono essere descritti da due sistemi di coordinate che sono sempre allontanarsi l'una dall'altra. Per esempio, se un sistema K è mobile rispetto ad un altro sistema k lungo l'asse X positivo k, poi un oggetto a riposo in K ad un positivo x è sfuggente mentre un altro oggetto a negativo x Si avvicina un osservatore all'origine della k.

La trasformazione di coordinate in carta originale di Einstein è derivato, in parte, una manifestazione del tempo di viaggio della luce (LTT) effetti e la conseguenza di imporre la costanza della velocità della luce in tutti i sistemi inerziali. Questo è più evidente nel primo esperimento pensiero, dove osservatori in movimento con una bacchetta di trovare i loro orologi non sincronizzati a causa della differenza nei tempi di percorrenza della luce lungo la lunghezza dell'asta. Tuttavia, nella attuale interpretazione di SR, la trasformazione delle coordinate è considerata una proprietà fondamentale di spazio e tempo.

Una difficoltà che deriva da questa interpretazione SR è che la definizione della velocità relativa tra i due sistemi inerziali diventa ambiguo. Se è la velocità del movimento telaio misurata dall'osservatore, quindi il moto superluminale osservata in getti radio a partire dalla regione centrale diventa una violazione della SR. Se è una velocità che dobbiamo dedurre considerando effetti LT, allora dobbiamo utilizzare l'ipotesi ad hoc in più che superluminality è vietato. Queste difficoltà suggeriscono che può essere meglio distinguere gli effetti del tempo di viaggio della luce dal resto della SR.

In questa sezione, considereremo spazio e tempo come una parte del modello cognitivo creata dal cervello, e sostengono che la relatività speciale si applica al modello cognitivo. La realtà assoluta (di cui la SR-come lo spazio-tempo è la nostra percezione) non deve obbedire alle restrizioni di SR. In particolare, oggetti non sono limitate a velocità subluminal, ma essi possono apparire a noi come se fossero limitate alle velocità subluminal nella nostra percezione dello spazio e del tempo. Se noi distinguere gli effetti LTT dal resto della SR, siamo in grado di capire una vasta gamma di fenomeni, come vedremo in questo articolo.

A differenza di SR, considerazioni basate sugli effetti LTT producono intrinsecamente diverso insieme di leggi di trasformazione per gli oggetti che si avvicinano un osservatore e quelli allontanarsi da lui. Più in generale, la trasformazione dipende dall'angolo tra la velocità dell'oggetto e la linea dell'osservatore di vista. Poiché le equazioni di trasformazione sulla base di effetti LTT trattano i avvicina e allontana gli oggetti asimmetricamente, essi forniscono una soluzione naturale per il paradosso dei gemelli, per esempio.

Conclusioni

Poiché lo spazio e il tempo sono parte di una realtà creata su input della luce ai nostri occhi, alcune delle loro proprietà sono manifestazioni di effetti LTT, soprattutto sulla nostra percezione del movimento. L'assoluto, realtà fisica presumibilmente generare gli ingressi di luce non deve obbedire alle proprietà che attribuiamo al nostro spazio e il tempo percepito.

Abbiamo dimostrato che gli effetti LTT sono qualitativamente identici a quelli di SR, rilevando che SR considera solo i frame di riferimento allontanarsi l'una dall'altra. Questa somiglianza non è sorprendente perché la trasformazione di coordinate nel SR è derivata basata in parte sugli effetti LTT, e in parte dal presupposto che la luce viaggia alla stessa velocità rispetto a tutti i sistemi inerziali. In trattandolo come una manifestazione di LTT, non ci rivolgiamo la motivazione primaria di SR, che è una formulazione covariante delle equazioni di Maxwell. Può essere possibile distinguere la covarianza di elettrodinamica dalla trasformazione di coordinate, anche se non viene tentata in questo articolo.

A differenza di SR, Effetti LTT sono asimmetrici. Questa asimmetria fornisce una risoluzione al paradosso dei gemelli e una interpretazione delle violazioni di causalità assunti associati superluminality. Inoltre, la percezione di superluminality è modulata da effetti LTT, e spiega gamma ray burst e getti simmetrici. Come abbiamo mostrato in questo articolo, percezione del movimento superluminale detiene anche una spiegazione per i fenomeni cosmologici, come l'espansione della radiazione di fondo cosmico a microonde dell'universo e. Effetti LTT devono essere considerati come un vincolo fondamentale nella nostra percezione, e di conseguenza in fisica, piuttosto che come una spiegazione conveniente per fenomeni isolato.

Dato che la nostra percezione è filtrata attraverso gli effetti LTT, dobbiamo deconvolute loro dalla nostra realtà percepita, al fine di comprendere la natura della assoluta, realtà fisica. Questo deconvoluzione, tuttavia, Risultati in più soluzioni. Così, l'assoluto, la realtà fisica è al di là della nostra portata, e qualsiasi assunto proprietà della realtà assoluta possono essere convalidate solo attraverso quanto bene la risultante percepita la realtà è d'accordo con le nostre osservazioni. In questo articolo, abbiamo ipotizzato che la realtà sottostante obbedisce nostri intuitivamente ovvi meccanica classica e chiesto la questione di come una tale realtà sarebbe percepito quando filtrata attraverso gli effetti del tempo di viaggio della luce. Abbiamo dimostrato che questo particolare trattamento potrebbe spiegare certa astrofisica e cosmologica fenomeni che osserviamo.

La trasformazione di coordinate in SR può essere visto come una ridefinizione dello spazio e del tempo (o, più in generale, realtà) per ospitare le distorsioni della nostra percezione del movimento a causa di effetti in tempo di viaggio della luce. Si può essere tentati di sostenere che SR applica al “reale” spazio e tempo, non la nostra percezione. Questa linea di ragionamento pone la domanda, ciò che è reale? La realtà è solo un modello cognitivo creata nel nostro cervello a partire dai nostri input sensoriali, input visivi essendo il più significativo. Spazio stesso è una parte di questo modello cognitivo. Le proprietà dello spazio sono una mappatura dei vincoli della nostra percezione.

La scelta di accettare la nostra percezione come una vera immagine della realtà e ridefinire lo spazio e il tempo come descritto nella relatività speciale anzi equivale a una scelta filosofica. L'alternativa presentata in questo articolo è ispirato dalla vista in neuroscienza moderna che la realtà è un modello cognitivo del cervello sulla base di nostri input sensoriali. Adottando questa alternativa ci riduce a indovinare la natura della realtà assoluta e confrontando la sua proiezione previsto alla nostra percezione reale. Si può semplificare e chiarire alcune teorie della fisica e spiegare alcuni fenomeni sconcertanti nel nostro universo. Tuttavia, questa opzione è ancora un'altra posizione filosofica contro la realtà assoluta inconoscibile.