Rickles - Fysikkfilosofi

Question 1

Hvordan ser et Aristotelian universe ut?

Answer 1

Det består av fem elementer (eter, ild, luft, vann og jord) hvor elementere har naturlig posisjoner i forhold til jorden. Dette er en teleologisk verden (beskriver fenomenene som skjer i den materielle verden), og elementene primært søker sin “naturlige tilstand”.

Question 2

Hva gjorde eteren?

Answer 2

Det var elementet som påvirket bevegelsen til himmellegemer i Aristoteliansk tekning, og var tiltenkt å være årsaken til at stjerner gikk i sirkler.

Question 3

Hvordan videreutviklet Plato og Ptolemy beskrivelsen av himmelegemer fra Aristoteliansk tekning?

Answer 3

Plato i hans Timaeus brukt sirkulær bevegelse av himmellegemer som kjernen i hans kosmologi, mens Ptolemy i hans Almagest utviklet en matematisk model som var viktig som et første steg i å beskrive den fysiske verden matematisk.

Question 4

Hva er en model i fysisk teorier?

Answer 4

En tilnærmet representasjon, og ikke en eksakt en-til-en korrespondans for hvordan ting er. Vi “sparer” fenomenet til verden som vises til oss med en slik beskrivelse.

Question 5

Hva var Aristotles beskrivelse av rom?

Answer 5

Han har et plenistisk syn som betyr at rom (universet) er sett på som alltid full (uten tomrom). Hvis rommet ikke er okkupert av vann eller materie vil det være okkupert av luft, og vice versa.

Question 6

Hvilke moderne ideer kan man si var tilstede i Aristotelian universe?

Answer 6

Ideen om termodynamikk, og spesielt kinematikk og dynamikk.

Question 7

Hva er forskjellen på en substantivalists og en relationists? Hvilken camp sitter Aristotles i?

Answer 7

En substantivalist ser på rom som en reell container, mens en relationist mener rom ikke er noe mer en relasjonen mellom gjenstander i rommet.

A: Ingen av dem! Ingen objekt, ingen grenser, ingen sted.

Question 8

Hva er Aristotles beskrivelse av tid?

Answer 8

Han relaterer det til fysiske enheter, og hvor måling av tid var relateret til bevegelse. Ingen endring = ingen tid.

Bevegelse er ontologisk (og logisk) før tid.

Question 9

Hva er tolkningsproblemet?

Answer 9

At vi kan ha mange tolkninger kompatibelt både med den samme teorien/modellen og observasjonene vi har gjort.

Question 10

Hva betyr isomorphic?

Answer 10

En-til-en beskrivelse, eller unik enhet. Tenk krystaller - hva er en polymorf struktur?

Question 11

Hvilke to deler har vi for en tolkining av en teori?

Answer 11

En syntactic del hvor den formelle strukturen og sentrale aksiomer blir fremlagt, og en semantisk del som gir den formelle strukturen mening.

Question 12

Hvordan påvirker multiplisitet i tolkning vår valg av modeller?

Answer 12

Multiplisitet sier at vi har ulike måter å fulle den semantiske delen av teorien vår, som skal si oss hvordan verden er og dette kan gi en del hodebry hvis det for eksempel er konflikter med lokalitet eller determinisme mellom to tolknininger av samme teori. Resulterer i et problem kallt “problem of underdetermination” hvor vi må velge teorier vi foretrekker for videre utvikling (ledes av symmetri og Occams racers).

Question 13

Hvilke to tolkninger kan man foreksempel ha i Einsteins generelle relativitetsteori?

Answer 13

Kurvet tid-romgeometri, eller et flat tid-rom-geometri med en utvekslingspartikkel (graviton)

Question 14

Hvorfor er det rart at fysikk fungerer i så stor grad?

Answer 14

Nettopp på grunn av multiplisitet av vår tolkning av teoriene, og dermed variasjonen i ontologien.

Question 15

Hva poengterte Eugene Wigner (1960) i artikkelen hans “The Unreasonable Effectiveness of Matematics in the Natural Sciences”?

Answer 15

At det er mystisk hvor godt matematikk fungerer for å beskrive fysiske enheter og mekanismer, og at vi ikke har en rasjonell forklaring på hvorfor.

Wigner sin tanke kom fra en samtale om naturligetall sin mystiske posisjon. Hvordan kan pi som er definert med omkretsen til en sirkel bli brukt i Gaussisk statistikk?

Question 16

Hvilke to tilnærminger har vi for utvikling av matematikk?

Answer 16

En som er fysikk avhengig (utviklet for et spesifikt fysisk teori, e.g. kalkulus, eller Neumanns Hilbert space), og fysikk uavhengig (e.g. utviklingen av komplekse tall som har bruk i kvantemekanikk og elektronikk osv.)

Question 17

Hvilke to tilnærminger kan man ha til å svare Wigners bemerkelse?

Answer 17

At valg av aksiomer og matematisk beskrivelse tilsyvende og sist kommer fra sansene (men dette faller sammen fordi sansene våre oftest lurer oss).

Question 18

Hva er en tilstand?

Answer 18

En full spesifikasjon av systemet sine egenskaper, eller verdien til alle variabler, ved et øyeblikk

Question 19

Hva er en observerbar?

Answer 19

Variablene i en teori som kan måles og gi en fysisk tolkning.

Question 20

Hva er dynamikk?

Answer 20

Reglene som påvirker oppførselen til systemet under påvirkningen av en kraft.

Question 21

Hva er de tre søylene i moderne fysikk?

Answer 21

Teorier for relativitet, kvantemekanikk og statistikfysikk.

Question 22

Hvorfor er ikke søyler en god analogi?

Answer 22

Fordi de ikke står selvstendig, men bygger heller på hverandre.

Question 23

Hva er eksempler på fysiske ting i en teori?

Answer 23

Partikler, felt, sternger, osv.

Question 24

Hva er eksempler på geometriske objekter i en teori?

Answer 24

Skalarer, vektorer, tensorer, spinorer, osv.

Question 25

Når en skal overføre en teori til den fysiske verden - hvilke ontologiske fallgruver finnes det?

Answer 25

Det ene er hierarkiet og rekkefølgen i konstruksjonen av det fysiske fenomeneter i teorien - Har det ontologisk grunnlag i virkeligheten?

Question 26

Hva innebærer i kinetikk?

Answer 26

Tilstand og obervatorene våre.

Question 27

Hva innebærer i dynamikk?

Answer 27

Fysiske krefter og vekselvirkningen som begrenser de mulige bevegelsene i kinematikken.

Question 28

I moderne fysikk, hva er sentrale elementer i kinematikken til fysiske teorier?

Answer 28

Rom, tid og bevegelse.

Question 29

Hva beskriver man som regel først av kinetikk og dynamikk?

Answer 29

Kinetikk først som beskriver en slags “bakgrunn” eller en samling av alle mulige tilstander, mens dynamikken begenser muligheten til reelle utfall.

Question 30

Hvor kommer ideen om kinetikk og dynamikk fra?

Answer 30

Aristoteles beskrivelse av “kinesis” som en mulig tilstand og dynamikken som var den faktiske tilstanden.

Question 31

Hvordan står kinetikk og dynamikk i klassisk forstand?

Answer 31

Mer eller mindre rettfrem. Kinetikk + dynamikk.

Question 32

Gi et eksempel på hvilke begrensninger som finnes i kinetikk hvis vi ekskluderer dynamikk.

Answer 32

Bevegelser i 2D eller 4D hvis vi er i et 3D rom.

Question 33

Hva er phase-space?

Answer 33

Det er tilstandsrommet i klassisk mekanikk. Hvert punkt representerer en ulik posisjon og bevegelsesmengde til systemet. Det er nytt rom som er nyttig når vi for eksempel arbeider med et komplekst system med mange partikler

Question 34

Hvordan definerer man en fysisk enhet?

Answer 34

Ved dens størrelse i en gitt tilstand, e.g., temperatur ved null Kelvin.

Question 35

I forhold til kinetikk og dynamikk, hva er forskjell mellom klassiske og kvantemekaniske teorier?

Answer 35

Kvantemekaniske har flere dynamikker, og dermed mulig utfall ettersom kollapse av bølgefunksjonen “tilfeldig”!

Question 36

Hvilken dual rolle har observatorene i klassisk mekanikk?

Answer 36

De er målelige enheter, som tilltaer oss å overføre teoriene våre til virkeligheten, gitt informasjon om tilstanden til verden.

De generer spesifikk overganger av tilstanden til systemet fra en til en annen, e.g., energiobservatoren/Hamiltonian.

Question 37

Hva er en Hermitian operatør?

Answer 37

En “self-adjoint” operatør eller med andre ord en som er lik sin egen komplekskonjugent.

En fysisk operatør må være Hermitian for at en eksperimentell måling skal gi et reelt nummer.

Question 38

Hva er et annet uttrykk for prinsipper?

Answer 38

Metalover. De skal være påstander om den fysiske verden som er de mest robuste innenfor en teori.

Question 39

Hva er to eksempler på prinsipper i spesiell relativitetsteori?

Answer 39

Alle treghesrammer/interial frames er like (sett fra en mekaniske og elektromagnetiske fysiske enheter og lover

Hastigheten til lys er konstant (i enhver og alle treghetsrammer)

Question 40

Hva er prinsipper i termodynamikk?

Answer 40

Loven skal ikke tillate opprettelse av varig bevegelses maskiner.

Question 41

Hvordan relaterer lover innenfor en teori til prinsippene?

Answer 41

Lover bygger på prinsippene innenfor en gitt teori.

Question 42

Hva vil det si om en lov er kovariant?

Answer 42

Lik under en gitt transformasjon, e.g., Lorentzian transformasjon i spesiell relativitetsteorien.

Hvis lovene er kovariante så vil systemet være invariant, og den fysiske enheten vil være bevart innad, e.g., momentum.

Question 43

Husker du det nydelige sitatet fra Steven Wright om symmetri?

Answer 43

She said, “You’re wearing two different kind of socks.” I said, “Yes, but to me they’re the same because I go by thickness.”

Question 44

Hvorfor er moderne fysikk grunnet i symmetrioperasjoner?

Answer 44

Fordi bevaring av fysiske enheter innad i systemet er i kjernen i moderne fysikk.

Question 45

Hva er symmetri i dagligdags og i gresk betyning?

Answer 45

Dagligdags: harmonisk, balansert, og velproposjonert

Gresk: Lik størrelse.

Relaterer til statiske tilstander

Question 46

Hva er symmetri i moderne sammenheng?

Answer 46

Symmetri omhandler observasjoner av noe før og etter en handling har blitt utført, og vil være en “endring-uten-endring”-transformasjon. De relaterer til en blindhet eller usensivitet

Question 47

Hva er et viktig del av en symmetrioperasjon?

Answer 47

Vi effektivt “ignorerer” noen aspekter i en situasjon og fokuserer på den relevante strukturen som er bevart.

Question 48

Hva er essensielt Gallilean symmetri?

Answer 48

Den uttrykker ideen om at uniform bevegelse er udekterbar. Bevegelseslovene er usensitive til transformasjonen mellom å bytte et par uniforme bevegende refereanserammer.

Tenk to passerende tog. Et stillestående og et i bevegelse som kun ser hverandre. Vi trenger et eksternt referansesystem for å verifisere hvem som beveger seg.

Question 49

Hva sier Galilean relativitet?

Answer 49

At bevegelseslover er uavhengig av lokasjon, tid, orientering, eller tilstanden av uniform bevegelse ved konstanthastighet.

Det går dermed ikke an å bruke lovene hans for absolutt enheter!

Question 50

Hvor mange parametere er det som beskriver måter et system kan endres uten at lovene endres?

Answer 50

Det er ti parametere i familen av transformasjonstyper i klassisk/Galilean tekning. Dette er symmetrigruppene.

Question 51

List klassifiseringen av de ti ulike parameterne i Galilean transformasjoner.

Answer 51

• Tre parametere for å beskrive romlig folflytning
• En enkel parameter for å beskrive tidsmessig forflytning
• Tre parametere for å beskrive reorienteringen
• Tre parametere for fartsendringer i de ulike retningene.

Question 52

Hvordan kan du beskrive en Galilean transformasjon matematisk?

Answer 52

(x,t) = (Ax + vt + b, t + s)

A: Matrise som tar for seg orienteringstransfmorasjonen. Ofte SO(3).
v: Fartsvektor
b: Forflytningsvektor

Question 53

Hva kaller vi et system som er lik etter en Galilean transformasjon?

Answer 53

Den har Galilean invarians.

Question 54

Hva kan vi bruke Galilean transformasjoner til?

Answer 54

“Teste” hva den absolutte bevegelsestilstanden er.

Et eksempel på slike lover er Newtonslover.

Question 55

Hva er en årsak som skaper mye debat rundt Galilean transformasjoner?

Answer 55

At man ikke kan måle absolutt posisjoner, og dermed ikke poisjonen relativt til rommet selv. Dette samme gjelder for tid og de andre parameterne.

Question 56

Hva er en generell link mellom symmetrier og uobserverbare enheter?

Answer 56

Jo mer symmetrier teorien har, jo mer uobserverbare strukturer introduserer man siden slike symmetrier ødelegger vår evne for å skjelne forskjeller mellom visse fysiske situasjoner.

Question 57

I tillegg til en uoverserbar enhet, hva med bringer en kontinuerlig symmetri?

Answer 57

En bevart enhet.

Question 58

Hva medbringer translational symmetri?

Answer 58

Bevaring av bevegelsesmengde.

Question 59

Hva medbringer tidssymmetri?

Answer 59

Bevaring av energi.

Question 60

Hva medbringer orienteringssymmetri?

Answer 60

Bevaring av angulær bevegelsesmengde.

Question 61

Hvordan klassifiserer Ismael og van Fraassen fysiske teorier?

Answer 61

I teoretiske ontologier og fysiske lover

Førstnenvte omhandler metafysiske mulighetsrom. Rommet har ulike enheter, egenskaper og relasjoner beskrevet at teorien. Rollen til lovene er å begrense denne liberale metafysiske mulighetsrommet til et fysisk mulig verden.

Question 62

Hvilke to symmetrier skiller vi mellom?

Answer 62

Symmetri proper og gauge symmetry.

Question 63

Hva sier symmetri proper?

Answer 63

At distinkte punkter relatert ved symmetri transformasjoner representerer fysiske distinkte muligheter (ulike baner presenter mulige verdener).

En-til-en

Question 64

Hva sier gauge symmetrier?

Answer 64

Den direkte linken mellom distinkte punkter og fysiske muligheter bryter sammen, og at flere ulike baner er tilsyvende og sist i samme verden.

Mange-til-en

Question 65

Hva er forskjellen på geometriske og dynamiske symmetrier?

Answer 65

Geometriske symmetrier endrer ikke hendelsen/observatoren/fenomenet, men kun dens spatiotemporal lokasjon, orientering og bevegelse. Dynamiske symmetrier, er derimot direkte formulert av de fysiske lovene og objektene og deres vekselvirkning.

Vi kan videre klassifisere slike symmetrier til interne og eksterne… Relevant for vekselvirkning i partikkelfysikk.

Question 66

Hva er forskjellen på en kontinuerlig og en diskre symmetri?

Answer 66

Avhengig av om transformasjonen kan deles opp i uendelig smådeler, eller om det er et hopp. Eksempel på kontinuerlig er spacetime symmetrier (de er også proper symmetrier), mens ekspepler på diskre er refleksjonssymmetrier (slike symmetrier er improper).

Question 67

Hva er forskjellen på lokale og globale symmetier?

Answer 67

Globale symmetrier omhandler transformasjoner som påvirker et hvert punkt i rom, men paradoksalt nok ikke hele universet, mens lokale symmetrier omhandler transformasjoner anvendt på romtidspunkt hver for seg.