6

Разрешение парадокса

Сегодня утром наткнулся на пост об одном интересном парадоксе: http://pikabu.ru/story/a_ili_b_3939135.


Для себя я сразу подумал: "ну конечно же ответ В, как иначе". Но, когда зашёл в комменты, понял что большинство людей не принимают это мнение ни в какую. Поэтому было решено написать одно из возможных решений данной физической задачи (на мой взгляд самое простое и очевидное).


Итак, вот условие:

Разрешение парадокса Portal, Парадокс, Физика, Решение, Длиннопост

Портал движется с постоянной скоростью на куб, находящийся на неподвижной платформе. Вопрос: что произойдет с кубом, кода синий портал настигнет его.


Хочу заметить, что в задаче использована тематика серии игр Portal, определения и свойства порталов будут браться оттуда.


Решение:

1. Исходя из принципа относительности ( согласно которому все физические процессы в инерциальных системах отсчёта протекают одинаково, независимо от того, неподвижна ли система или она находится в состоянии равномерного и прямолинейного движения) и того, что портал движется с постоянной скоростью (т.е. система отсчёта связанная с ним инерциальна) выбираем систему отсчёта, связанную с синим порталом.

Разрешение парадокса Portal, Парадокс, Физика, Решение, Длиннопост

В этой системе портал будет стоять на месте, а ящик двигаться в него со скоростью V. Следовательно ящик имеет ненулевую кинетическую энергию (m*V^2)/2, где m - масса куба.


2. "Между порталами продолжает действовать закон сохранения энергии. Говоря языком дилетанта — что быстро влетает, то быстро и вылетает." - цитата из игры. Следовательно, когда ящик перейдёт во второй портал, он будет иметь энергию (m*V^2)/2, что значит, что он полетит далеко.

Разрешение парадокса Portal, Парадокс, Физика, Решение, Длиннопост

Если кто-то не согласен с моим решением, я открыт к дискуссиям, но прошу привести полноценные доводы, со ссылками на законы физики! А не всякие там рамки и поезда...


Всем спасибо за внимание.

P.S. Баянометр жаловался на какие-то документы, думаю ко мне это не относится.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
3
Автор поста оценил этот комментарий

Не понимаю, объясни гуманитарию попроще. Я стою на платформе, на меня падает потолок с аккуратной дырой по центру, почему я после этого должен полететь вверх? Ну вероятно платформу потрясет чуток, но это же не то. Да, от скорости падения потолка будет зависеть скорость прохода меня через дыру, но дальше то я останусь стоять на месте. Так и с порталом же, я окажусь на выходе, но останусь стоять на той же платформе. Где я не прав?

раскрыть ветку (13)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Смотрите, как минимум, когда вы входите в новое пространство (через портал), вы имеете какую-то скорость относительно этого пространства. Иначе вы бы в него не входили. Когда потолок упал полностью, вы всё ещё имеете эту скорость относительно пространства. Если предположить, что ничего не случится, то получится, что вы имели скорость (и энергию), а потом резко потеряли её без всякого эффекта, а это нарушение закона сохранения энергии.

раскрыть ветку (10)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Я кажется понял, что меня смущает. Что такое новое пространство? Просто мое представление о порталах строится на популистической фантастике - лист бумаги сложенный таким образом, что бы между двумя точками возник контакт, вот эти точки и будут порталами, а пространство будет едино. И отталкиваясь от этого представления я не могу понять почему появляется новое пространство, а соответственно у меня появляется скорость относительно него.

При проведении этого эксперимента с кубом при едином пространстве:

В случае если куб движется к порталу - платформа тратит энергию на удар и останавливается, куб продолжает движение пролетая сквозь портал и под трением и гравитацией начинает замедляться и падать.

Если портал движется к кубу - куб оказавшись на той стороне сохраняет свою скорость относительно пространства равной нулю и оказывается стоять на платформе, плоскость портала и платформа ударяюсь, скорость синего портала гасится.

Вроде в таком представлении все логично, проблем с передачей энергии нет?


В вашем объяснении как-то странно получается: в пространстве передвигается 1 объект - синий портал, а проходя сквозь него куб тоже начинает движение в пространстве и тут я уже не понимаю откуда энергия на это движение берется?

раскрыть ветку (8)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Просто мое представление о порталах строится на популистической фантастике - лист бумаги сложенный таким образом, что бы между двумя точками возник контакт, вот эти точки и будут порталами, а пространство будет едино.

Порталы в игре работают не совсем так, как червоточины.


NB: буду писать "ты", так как мне так привычнее. Сорян если что не так.


Упрощённо говоря — ты ждёшь, что портал просто непрерывно связывает две области пространства.

Но с порталами в игре это не так.

Почему?


Представь любое непрерывное векторное поле. Например, поле силы тяжести или поле ускорений свободного падения (оно мало того, что непрерывно, так и ещё в интересующем нас приближении — константно) (см. картинку)


Теперь представь, что у нас два портала — один "смотрит" вправо, второй — вниз. (см. другую картинку)


Если бы порталы просто связывали пространство, т.е. влияли на топологию, но не законы физики, разумно было бы ожидать, что непрерывные векторные поля оставались бы непрерывными.


Но если рассматривать окрестность "порталов" по обе стороны, видно, что при переходе через портал рассматриваемое поле БЫСТРО, РЕШИТЕЛЬНО поворачивается на 90°.


Непрерывностью тут и не пахнет. Переход через портал в игре — это всё-таки не плавный переход "через дверь".


В этом плане, порталы в игре хотя и выглядят "дверьми", но ведут себя скорее как этакие телепортаторы.


Как бы могли работать порталы меняющие геометрию пространства мне представить довольно сложно (даже если предположить, что два портала не создаются пушкой, а, допустим, всегда вот так вот висели в пространстве и просто есть).

Иллюстрация к комментарию
Иллюстрация к комментарию
0
Автор поста оценил этот комментарий

Хорошо, если вам нравится аналогия червоточины и сложенного листа, объясните мне, что происходит, когда вы одну точку листа оставляете неподвижной, а вторую перемещаете. Как вы это представите?

раскрыть ветку (6)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Не совсем так я это понимаю, перемещается не точка портала, обе точки статичны и находятся вплотную друг к другу, движется пространство вокруг каждой точки. Ну грубо говоря, представляю я это так: если я стою у статичной стороны, то могу наблюдать через червоточину движение пространства по ту сторону червоточины, взаимодействовать с этим пространством. Если по другую, то я наблюдаю движение самого прохода. Если я со статичной стороны просуну руку в портал то тогда пространство будет сдвигаться относительно моей руки. Для визуализации можно представить как на ручку накалываем сначала нижний левый угол листа, а потом верхний левый - состояние до передвижения портала, после чего перемещаем портал из верхнего левого в верхний правый и повторно прокалываем лист уже в другой точке - получаем состояние после движения. Не знаю как корректно сказать, грубо говоря: в пространстве эксперимента точка портала осталась той же, но изменились точки пространства листа. Карандаш в момент передвижения портала имел скорость относительно себя равной нулю, при этом пространство листа имело скорость относительно карандаша отличную от нуля. 

раскрыть ветку (5)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Вот, я это и хотел услышать, то есть вы признаете, что не смотря на то что это одно и тоже пространство, часть его может двигаться относительно другой части? Поправьте меня, если я не прав.


Более того, вы уже даже сказали, что

Если я со статичной стороны просуну руку в портал то тогда пространство будет сдвигаться относительно моей руки.

То есть, вы понимаете, что если объект проходит через движущийся портал, то он будет двигаться относительно всего пространства в которое входит. Хоть вы и говорите, что только со статичной стороны.


Представьте, что вы стоите на движущейся части пространства и естественно двигаетесь вместе с ним, тут вы видите, как в нем на вас надвигается портал (в пространство которое стоит относительно вас). Далее он мгновенно перемещает вас так, что ваша скорость остаётся равна скорости движущегося пространства, но вы уже находитесь в неподвижном пространстве, а это значит, что вы имеете относительно него скорость движущегося.


Это получилось немного сложно, но вот очень схожий пример:

Вы стоите на земле, а на вас едет некая платформа, обладающая скоростью, когда она вас настигает, вы просто подпрыгиваете вверх (не вперед, а именно вверх). Пока вы будете находится в воздухе неподвижно, платформа пройдет какое-то расстояние, и когда вы приземлитесь на неё и посмотрите назад, то увидите, что вы пролетели неплохой такой путь, относительно этой платформы.

раскрыть ветку (4)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Согласен, если представить движение относительно статичной части не только внешней формы пространства, но и всего, что эту форму наполняет, что собственно и логично с точки зрения трехмерного пространства, тогда действительно так и будет. Но, вероятно я не прав утверждая, что движется все пространство, а пространство является трехмерным, ведь в таком случае возникает либо искажение пространства, либо появление лишней энергии. Сейчас попробую сообразить: если мы представим комнату со статичным порталом на одной из стен, а на другой стене портал, который движется, то из комнаты изменение пространства этой комнаты увидеть будет нельзя, а единственным движущимся объектом будет портал, однако по факту форма пространства будет изменяться так, что бы внешняя граница того места на котором находится статичный портал всегда была присоединена к внешней границы того места где сейчас находится движущийся портал. Находясь около статичного портала, мы будем двигаться относительно границ пространства, а не самого пространства в котором находимся. Получается, если пространство и форма пространства различаются, то выход(сама телепортация) из портала в пространство будет происходить со скоростью меня относительно формы пространства, а движение в пространстве, после выхода из портала со скоростью движения относительно пространства. Следовательно, движения будут выглядеть так:

1) Если я вхожу в статичный портал и выхожу из статичного портала, то моя скорость относительно формы и скорость относительно пространства равны и я выйду из портала с той же скоростью, сохранив инерцию движения. 

2) Если портал наезжает на меня сам, то я выйду с другой стороны портала с той скорость, с которой он на меня наехал(скорость формы пространства относительно меня) сохранив при этом свою скорость относительно пространства равной нулю. 

3) Что забавно, если я буду пытаться зайти в статичный портал при том, что выход из него движется в том же направлении в котором я должен выйти, то мне нужно превысить скорость движения формы пространства относительно пространства иначе движущийся портал будет поглощать меня назад к статичному в пространстве порталу. 

Кстати, если мы не в вакууме, то объекты попав в портал действительно будут двигаться под действием того вещества(газы, жидкости, другие объекты и тд), которые попали в портал при его движении, вероятно даже, что при достижении какой-то скорости портала попасть в него будет сложно, так как давление со статичной стороны будет значительно выше, чем со стороны движущегося портала, а попав объект со статичной стороны будет просто "сдувать". 

То есть, вы понимаете, что если объект проходит через движущийся портал, то он будет двигаться относительно всего пространства в которое входит.

Да, объект будет двигаться, со статичной стороны портала относительно формы, а с другой относительно пространства. Но при этом движении энергию объекту портал не сообщает, оно полностью происходит за счет движения формы пространства, мы же не набираем скорость для перемещения между 2 точками портала? Нет, мы просто проходим путь равный нулю, который должен быть равен всему отрезку между порталами. Объект же не может из неоткуда получить энергию на самостоятельное движение в пространстве?

раскрыть ветку (3)
2
Автор поста оценил этот комментарий
Если пространство движется, а объект стоит, то объект имеет энергию относительно этого пространства. Выходит что энергию дает не портал, а как бы движующееся пространство дает ему энергию (выражаюсь так специально, раз уж все отказываются верить в то, что энергия - относительное понятие).
раскрыть ветку (2)
0
Автор поста оценил этот комментарий
А вот об этом я действительно не подумал, а как пространство может давать энергию на движение?
раскрыть ветку (1)
0
Автор поста оценил этот комментарий

Вы правы, при переходе из статичного в движущийся портал скорость у объекта появится должна, ведь во время перехода он вместе с порталом начинает двигаться по пространству, как вы правильно заметили я это действительно говорил, но сам же запутался в своих мыслях. Но я все равно не понимаю, почему в случае с переходом из динамического портала в статичный у объекта должна появится скорость, если он ни в один момент времени относительно ни одной точки пространства не двигался, а двигался только относительно "формы" пространства и при переходе через портал эта скорость сохранилась - "поглотивший" его портал с точно той же скорость продолжает движение?

Автор поста оценил этот комментарий

я так же с вами не согласен, конечно на звание физика теоретика не претендую, но пример с потолком и дырой довольно точен - если воспринимать портал как дыру в пространстве, без какого либо искажения по каким бы то ни было осям внутри самого портала, то пример с потолком и дырой почти идеален, да, относительно поверхности портала вы движетесь(если поставить точку начала координат на эту поверхность), но мы не в вакууме находимся поэтому, в нашем случае, мы не можем отбрасывать гравитацию земли, а значит и точку отсчета объективно мы изменить не можем. если внутри портала есть какие то, к примеру, гравитационные искажения, то это на наш объект конечно повлияет, но как мы не знаем, потому что не знаем их характер. и третье, объект не переходит в новое пространство, в нашем случае. в конце концов попробуйте вырезать в листе бумаги отверстие, подобрать небольшой объект, меньший отверстия и положив его на стол резко накрыть листом с отверстием, если всё так, как вы говорите, объект если не воткнется в потолок, то точно до него долетит. в реальности же его просто малость колыхнет потоком воздуха выходящим сквозь отверстие вверх.

0
Автор поста оценил этот комментарий

Твое лицо и камень. Если камень со скоростью 20 км\ч прилетит в твое неподвижное лицо тебе будет больно. Если твое лицо прилетит в неподвижный камень со скоростью 10 км\ч тебе будет также больно. Это короткое и примитивное объяснения принципа относительности для гуманитария. В обоих случаях вы будете сближаться друг с другом со скоростью 20 км\ч. Поэтому относительно портала у тебя будет какая-то скорость, поэтому же у тебя будет инерция, поэтому тебя вышвернет из второго портала с силой, пропорциональной скорости движения платформы.

Автор поста оценил этот комментарий
ТС считает что портал взаимодействует с вами, а он не взаимодействует. Это дыра в пространстве.
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку