Jiří Podolský: Elektromagnetické pole namísto hmotných bodů, odkaz Faradaye a... (MFF-FJDP 9.5.2024)
Vložit
- čas přidán 13. 05. 2024
- V rámci semináře FPF (NPOZ008) opět běží v letním semestru 2024 cyklus přednášek FYZIKA JAKO DOBRODRUŽSTVÍ POZNÁNÍ.
Dvanáctá přednáška z 9. 5. 2024 je na téma:
Elektromagnetické pole namísto hmotných bodů, odkaz Faradaye a Maxwella.
Přednáší:
prof. RNDr. Jiří Podolský, CSc., DSc. (Ústav teoretické fyziky MFF UK).
Odkazy z prezentace:
Royal Institution: www.rigb.org/
Program přednášek:
utf.mff.cuni.cz/seminare/filos.pl
Poznámka:
Prvních šest přednášek tohoto semestru od prof. Cejnara nebylo zaznamenáno a jsou k dispozici ze záznamu z minulého, případně předminulého běhu:
Pavel Cejnar - Kvantový svět (MFF-FJDP 22.4.2021) • Pavel Cejnar - Kvantov...
Pavel Cejnar - Kvanta a pole (MFF-FJDP 29.4.2021) • Pavel Cejnar - Kvanta ...
Pavel Cejnar - Symetrie a interakce (MFF-FJDP 6.5.2021) • Pavel Cejnar - Symetri...
Pavel Cejnar - Šipka času (MFF-FJDP 13.5.2021) • Pavel Cejnar - Šipka č...
Pavel Cejnar - Kritické jevy (MFF FJDP 10.5.2018) • Pavel Cejnar - Kritick...
Pavel Cejnar - Chaos a komplexita (MFF-FJDP 27.5.2021) • Pavel Cejnar - Chaos a...
---
Poznámka k automaticky vloženému nevyžádanému reklamnímu obsahu na CZcams během přehrávání:
Milí a vážení přátelé, CZcams kanál LLionTV je od svého založení v roce 2013 nemonetizovaný a tedy bez jakéhokoli finančního příspěvku plynoucího od komunity CZcams např. za počet shlédnutí, nebo čas sledování. Tuto etickou zásadu vždy dodržoval a má pevnou vůli to tak nechat nadále, a to nejen z úcty k přednášejícím a účinkujícím, kteří jsou hlavními tvůrci obsahu, ale i z principu vyššího mravního. Donedávna byl takto provozovaný kanál hostován na CZcams bez přidaných reklam a když se tato zásada změnila, doufal jsem alespoň, že pokud je takto generovaný zisk připisován pouze třetí osobě, tedy správci / vlastníkovi tohoto média, bude množství nechtěně vloženého obsahu na rozumné a akceptovatelné úrovni. Žel tomu tak není a obávám se, že mezi placenými a neplacenými kanály dokonce není činěn žádný rozdíl. Zatím ani neznám žádný způsob, jak se vloženým reklamám nějakým přijatelným způsobem vyhnout nebo je alespoň redukovat na akceptovatelnou úroveň. Rozhodně nechci toto paradigma podporovat, proto ani nenabádám k předplacení služby např. CZcams Premium (179.-Kč / měsíc), která umožní sledování videí bez reklam. Pokud někoho napadá nějaké rozumné řešení, budu moc rád za každou radu, např. na e-mail uvedený v závěrečném logu LLionTV většiny videí tohoto tvůrce. - Věda a technologie
Až trochu zbytečně skvělá přednáška:-) Pan prof. Podolský nikdy nezklame! Děkuji.
Perfektní! Moc děkuji.
Další super přednáška.
Ďakujem! Skvelé!
Děkuji za krásnou přednášku. Ostatně jak vždy od pana Podolského.
Jako elektroinženýr pracující i s Maxwellovými rovnicemi celý život mě těší, že je opakovaně různými vědci a v různých epochách zdůrazňována jejich důležitost.
Přeci je však tvrzení, že nic z toho (internet, bezdrátová komunikace, mobily, …) by neexistovalo bez těchto rovnic, přehnané. Je dozajista příjemné, a nad míru užitečné, se unášet krásou precizně a elegantně formulované teorie, ale lidstvo mnohokráte prokázalo, že je schopno rozvíjet technologie, ke kterým ještě nemá fundamentální teorie. Stejně i v tomto případě lidé začali experimentovat a využívat drátovou (i bezdrátovou) technologií bez znalosti Maxwellových rovnic nebo dokonce i Faradayových experimentů. Asi by nám trvalo násobně déle se propracovat k pokročilým technologiím bez znalosti Maxwellovy teorie, ale to je asi stejná spekulace jo jako tvrzení, že bez Maxwella by nic z toho, co máme, dnes neexistovalo.
chapu co chcete rict (samozřejmě je to co by kdyby, což historici neradi, z dobrých důvodů), ale v případě elektromagnetických vln tedy matematicky řečeno vlnových řešení Maxwellových rovnic s nenulovým členem s posuvným proudem máme před sebou ukázkový příklad toho, kdy teoretická úvaha - žádné pozorování přímé či nepřímé - otevřelo dveře a motivovalo Hertze pro hledání elmag vln a Marconi a všechno další šlo daleko za základním výzkumem. Tedy neni pravda, ze by neznal Marconi Hertze, prave naopak a Hertzovy pokusy byly primym overenim Maxwellovy hypotezy. To je něco, co není vůbec zřejmé (konečně nikoho z experimentátorů nenapadlo sledovat korelace mezi jiskristi, proc by to delali, takhle se věda z dobrých důvodů nedělá) a intuitivní - no řekněme že to co prezentuje Jiří o siločarách a jejich kmitání by mohlo vyvolat nějakou intuici, ale od prime mechanicke intuice dostat i jen tu nejjednodussi harmonickou vlnu je dost daleko, je to dano vztahem vektoru E a B jak to dnes popisujeme. Dá se říci, že čím dále jdeme (myslím ted na kvantovku eo ipso kvantovou teorii pole) tím méně jsou klíčové posuvy a postupy které následně technika využije intuitivní - dá se říct, že fyzika dává jazyk, bez kterého bychom si ani nepredstavili co je možné (a co naopak není, kolik je pořád hledačů perpetua mobile - ale bez solidní znalosti fyziky, kdo chápe proč se zachovává energie a co to vlastně znamená?). Jistě, technické myšlení je svérázné a vynalézavé a v rámci své domény dokáže ledacos - ale mnohokrát se ukázalo, že je variací ve velice různých podmínkách, neumí se jako baron Prášil samo vytáhnout za vlasy nad bažinu. Kdzž se bavíme o Maxwellovi jde o něco opravdu kvalitativně nového. Skutečně změny paradigmatu jak se říká, to prostě technickým myšlením orientovaným na praktické aplikace nejde vyrobit. A pro nás už je těžko představitelné, jak obrovský skok to byl. Nakonec uvědomme si, že je v historii zajímavě vidět, a řada lidí nad tím spekuluje, že jinak velmi vyspělá antická civilizace která se dotkla empiricky mnoha jevů a měla relativně pokročilou matematiku, nedokázala udělat pojmovou syntézu - z níž by pak mohly vzejít otázky, které dokázali položit Kepler, Galileo a Newton a otevřeli dveře mimo jiné k aplikované mechanice. Jazyk, modely a to, čemu dnes říkáme teorie, jsou základní nástroje pro zkoumání světa - což nemusí být jasné, pokud nemá člověk zkušenost. Tady je vidět, jak modelově zafunguje nový jazyk - Maxwell v roce 1864 dává v Treatise směr pro všechny po něm, předlohu pro celou třídu úspěšných teorií. Zdaleka nejde jen o to, že předvídá nějaké radiové vlny které pak v Prusku objeví a zkoumají Helmholtz a Hertz a ukazuje, že mají stejnou podstatu jako viditelné světlo. Jde taky např. o to, že permeabilita a permitivita vakua jsou parametry spojené jednoduchým vzorcem s rychlostí šíření té spočtené vlny, tedy mimo jiné světla. Později se ukáže, že rychlost světla je mezní rychlostí šíření signálu a je intimně spojená s kauzální strukturou prostoročasu a ještě později to, že všechny částice s nulovou klidovou rychlostí zprostředkující tzv. interakce se šíří touto limitní rychlostí. To je něco, co se ukáže až když napíšeme teorii jako celek a začneme zkoumat jednotlivá řešení. Zároveň nám otevírá cestu k dalším idejím, jak to Jiří velmi stručně nastinuje. Ten vztah mezi základní fyzikou a engineeringem, technologiemi na ni zalozenemi je velmi zajimavy - zajímavý příklad budiž slavný příklad projektu Manattan, který je naprosto unikátním příkladem toho, kdy od základního fyzikálního objevu k testu funkčního zařízení (The Gadget) uplynulo 6 a půl roku. Něco takového se nestalo do té ani od té doby. Docela pěkný dokument se svědectvími takových lidí jako byl Hans Bethe, který sám aplikoval tehdy novou kvantovou mechaniku na první modely atomového jádra a v Los Alamos byl hlavou teoretické divize (později se hodně podílel na vyzkumu termonukleárních procesů v jádru hvězd, viz. Betheho cyklus) ukazuje, jak liché je předpokládat, že by se dala nějaká taková technologie vytvořit bez pojmové revoluce kvantové mechaniky. czcams.com/video/xwpgmEvlRpM/video.htmlsi=9WmsgIfuVUBm40V1. To pro ilustraci toho jak zásadní je mít ty správné pojmy a jejich vztahy když vstupujeme do nového světa. A to rozhodně Maxwell a elektromagnetické vlny jsou, takový vstup.
Můžete uvést příklad, kdy v praxi potřebujete počítat Maxwellovy rovnice?
@hmmh-qq Jistě, třeba výpočet tvaru a teploty el. oblouku a plasmy vznikající v jistících a ochranných prvcích; v poslední době zejména v DC obvodech (400 až 1000 V). Samozřejmě nehledáme analytická řešení, ale provádíme numerické modelování (například i v nástroji, který se jmenuje příznačně Maxwell). Bez Maxwellových rovnic by dnešní elektrická zařízení nefungovala tak dobře, nebo by nám jejich vývoj trval mnohem déle. Ale jak výše, i zde spekuluji, že i bez jejich znalosti by dozajista velká část elektrotechniky a komunikace existovaly.
To jsou jen matematické modely, které se snaží realitu nějak popsat, ale prakticky využívané přístroje byly navrhovány a zkonstruovány při testování a zkoušení ve skutečných podmínkách. Ještě před Maxwellem vědci Georg Ohm a Michael Faraday značně k poznání přispěli. Faraday vytvořil svůj stroj na výrobu el. energie bez potřeby znát Maxwellovy rovnice a toto platí dodnes.
👍Skveleeee!😄
moc se mi líbí tyto historické exkurze pana profesora , vpodstatě i ve fyzice platí..."kdo nezná vlastní historii...atd"
Magnetismus vzniká jako jednosměrný tok energie, proto nemůže existovat magnetický monopól, energie vždy musí na jedné straně přitékat a na druhé straně odtékat. Tento tok dokáže strhávat elektrony, čímž se dostávají do pohybu a vznikne elektřina. Co to ale je energie, co to v prostředí teče, to věda ještě nedokázala odhalit, ale dokáže pozorovat jen důsledky energie na hmotu.
Maxwellovy rovnice s pomocí vektorů jen popisují pohyb a vlastnosti náboje v prostředí a ve výzkumu elektroniky jsou nepoužitelné, ale využívá se ohmův zákon a požadovaný výsledek nastává při testování obvodu.
Vcelku dobrá úvaha, jen "se dostávají do pohybu a vznikne elektřina" může být pro někoho nesrozumitelné. Nahradil bych "je indukován el. proud a napětí".
Funkční mechanismus EM působení lze pochopit i bez znalosti rovnic, ale na druhou stranu nalezení správného matematického popisu těchto jevů je geniální počin.