Причины и следствия в физике

[Mihaylo]

realeugene в сообщении #1730547 писал(а):

Но это необратимость только вида движение-тепло, а не напряжение-ток.

Вот тут я вижу: вы некомпетентны, напряжение ВСЕГДА является причиной тока, но не наоборот. Ток без напряжения можно обеспечить только физическим переносом заряда - это явление крайне ограниченное и редкое. А напряжение из тока вообще нельзя обеспечить, обратный процесс невозможен. То, что вы тут начали говорить про термодинамику, демонстрирует ваше незнание про необратимость ВСЕХ физических процессов, а не только термодинамических. Вразумейте, перестаньте нести пургу.

Ровно также ускорение есть следствие действия силы, но не наоборот.

Ровно также сила ампера есть следствие протекания тока в магнитном поле, но не наоборот.

Огромный список физических законов - все они необратимы.

[realeugene]

Mihaylo в сообщении #1730577 писал(а):

Вот тут я вижу: вы некомпетентны, напряжение ВСЕГДА является причиной тока, но не наоборот.

Невежда в этой теме один: вы.

Жду от вас ссылки на учебники физики, из которых вы почерпнули эту пургу.

[Cos(x-pi/2)]

Mihaylo в сообщении #1730577 писал(а):

напряжение ВСЕГДА является причиной тока

Не всегда. В сверхпроводящем кольце ток может течь сколь угодно долго (т.е. столько времени, сколько не поленимся поддерживать температуру ниже критического значения), а напряжения в кольце при этом нет. Магнитное поле вокруг кольца, соответствующее току в нём, есть.

Можно и не кольцо, а сплошное сверхпроводящее тело поместить в магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, не слишком сильное (меньшее первого критического значения). В этом случае в поверхностном слое сверхпроводящего тела течёт ток, а напряжения нет.

А можно и так: через сверхпроводящую проволоку пропускаем постоянный ток (меньший критического значения) от внешнего источника тока. В этом случае падения напряжения на этой проволоке нет. Есть магнитное поле вокруг неё.

Короче говоря: постоянный ток в сверхпроводящих телах связан с окружающим магнитным полем, а напряжение не при делах. Электрическое поле в сверхпроводнике с постоянным током равно нулю, разность потенциалов равна нулю. Эта связь тока с магнитным полем даётся уравнениями Максвелла и "материальным уравнением" сверхпроводника - уравнением Лондонов. Говорить же в этих примерах, что чем порождено - ток магнитным полем или магнитное поле током, - большого смысла нет.

-- добавлено через 15 минут --

EUgeneUS в сообщении #1730562 писал(а):

Ток на (идеальном) конденсаторе опережает напряжение на $\pi / 4$

Наверное подразумевается не $\pi / 4$, а вдвое больший сдвиг фазы (на эту мысль меня навёл мой никнейм :)

[realeugene]

Эффект Холла - прямой контрпример. Но и в случае обычных цепей с законами Кирхгофа выделять причину и следствие нельзя.

[wrest]

Mihaylo в сообщении #1730577 писал(а):

Ток без напряжения можно обеспечить только физическим переносом заряда - это явление крайне ограниченное и редкое.

Почти весь создаваемый человечеством электрический ток только так и производят: механически крутят ротор электрогенератора (т.е. сила Лоренца/сила Ампера работает в обратную сторону). Электроны, запертые в проводах, вынуждены двигаться когда двигаются провода - что и есть "физический перенос заряда".
В природе, например атмосферные электроявления (молнии и иже) - следствие предварительного механического переноса заряда силой Архимеда и другими сторонними силами.

Тут как раз наоборот: в этом мире напряжение (разность потенциалов) почти всегда создаётся физическим переносом заряда, то есть током.

[ozheredov]

wrest в сообщении #1730581 писал(а):

Почти весь создаваемый человечеством электрический ток только так и производят: механически крутят ротор электрогенератора

А батарейка Дюраселл?

[Mihaylo]

wrest в сообщении #1730581 писал(а):

Почти весь создаваемый человечеством электрический ток только так и производят: механически крутят ротор электрогенератора (т.е. сила Лоренца/сила Ампера работает в обратную сторону).

Кто вам такую глупость сказал?
Обратимые электрические машины не обращают физические явления, а используют совершенно другие явления.
1. Законы Ампера/Лоренца - это основа двигательного режима.
2. Закон электромагнитной индукции Фарадея, закон Ленца (правило Ленца) - это основа генераторного режима, это другое явление, в котором всё также - ЭДС (напряжение) создаёт ток, а не наоборот. То есть в обратном явлении сохраняется причина-следствие: ток создаётся напряжением.

Электрическим машинам "повезло", что они обратимы, и, кстати, они не все хорошо обратимы - очень важно, чтобы было переменное магнитное поле...

-- добавлено через 36 минут --

realeugene в сообщении #1730580 писал(а):

Эффект Холла - прямой контрпример.

Эффект Холла - это эффект, в основе которого лежит сила Лоренца, которое сдвигает заряды. Возникает электрическое поле Холла, которое создаёт напряжение.
Тут законом Ома не пахнет. Я не понимаю, где тут обращение физического явления.

А так понятно, очень много явлений, когда что-то одно создаёт другое, а то (другое) в свою очередь создаёт первое - электромагнитные явления Максвелла, например. В них нет обращения физических явлений.

И вот теперь вернёмся к нашим току и напряжению, давлению и расходу... Есть конкретные физические явления, стоящие за этими величинами. Они необратимы! Эта особенность - направленность явлений - она противоположна в случае электромагнетизма и гидравлики, имеется лёгкая несимметрия. С чем я вас поздравляю, вы только сейчас это услышали.

Кстати, есть ли в гидравлике аналог обращённого электрического двигателя (генератора)?

[wrest]

Mihaylo в сообщении #1730584 писал(а):

То есть в обратном явлении сохраняется причина-следствие: ток создаётся напряжением.

И в генераторе и в электродвигателе за "силовую" часть (преобразование механической энергии в электрическую и обратно) отвечает сила Лоренца

Mihaylo в сообщении #1730584 писал(а):

ЭДС (напряжение) создаёт ток,

ЭДС это не напряжение, хотя и в тех же единицах вольтах. Это работа сторонних сил на единицу заряда, и в генераторе такой сторонней силой является сила Лоренца

[epros]

Забавный поток философии здесь разродился. Я знаю только один смысл понятия "физической причинности" - это когда расчётное конечное состояние системы зависит от начального воздействия. Иногда, конечно, можно решить и обратную задачу: по желаемому конечному состоянию рассчитать необходимое начальное воздействие. Но мы-то знаем, что эта задача - "обратная". А применение понятия причинности к взаимоотношениям между током и напряжением, это, по-моему, извращение.

[wrest]

Mihaylo в сообщении #1730584 писал(а):

Кстати, есть ли в гидравлике аналог обращённого электрического двигателя (генератора)?

Осевой насос: крутите ротор насоса -> пошла вода, и наоборот.

[EUgeneUS]

Cos(x-pi/2) в сообщении #1730579 писал(а):

Наверное подразумевается не $\pi / 4$, а вдвое больший сдвиг фазы (на эту мысль меня навёл мой никнейм :)

Да, конечно. Спасибо за поправку.
Думаю про четверть периода, а пишу $\pi / 4$

epros в сообщении #1730592 писал(а):

А применение понятия причинности к взаимоотношениям между током и напряжением, это, по-моему, извращение.

Об чём и речь.

-- добавлено через 3 минуты --

Mihaylo

(Оффтоп)

У меня большие сомнения в Вашей способности к обучению. На это указывает тот факт, что, получив предупреждение модератора:

Ende в сообщении #1730552 писал(а):

Полагаю, что все Ваши собеседники в этой теме знают физику как минимум не хуже Вас, так что слова про "детский сад" и указания, кому что учить, неуместны.

(надеюсь цитата модераториала $\ne$ обсуждение модераториала).
Вы после этого прямо или косвенно обвинили двух участников беседы в невежестве.

[realeugene]

Mihaylo в сообщении #1730584 писал(а):

Тут законом Ома не пахнет.

Ах, вы знаете только про закон Ома в качестве связи между током и напряжением? Никто вас за язык не тянул: закон Ома - это функциональная зависимость без памяти, в которой ток и напряжение связаны однозначно. С ним зная падение напряжения можно рассчитать протекающий ток, и зная протекающий ток можно рассчитать падение напряжения. Например, на подводящих проводах. Но часто проще записать систему уравнений исходя из двух законов Кирхгофа для напряжений и токов и решить её совместно.

А кстати, вы знаете, что в недостаточно симметричных кристаллах ток, протекающий по одному направлению, может вызывать напряжение по ортогональному? У них сопротивление в законе Ома - симметричный тензор.

Но вы так и не ответили на мой вопрос: сообщите учебники физики, из которых вы набрались этой философской пурги?

[EUgeneUS]

Вторая страница про причины и следствия в физике, а формулировку принципа причинности не привели. Исправим это.
Из англо-вики в гугло-переводе:

Цитата:

В физике причинность требует, чтобы причина события находилась в прошлом световом конусе результата и в конечном итоге сводилась к фундаментальным взаимодействиям . Аналогично, причина не может иметь следствия за пределами своего будущего светового конуса. [ 1 ] [ 2 ]

Что в англо-вики, что в аналогичной статье в ру-вики не раскрыт довольно тонкий момент: а что если одно событие находится на границе светового конуса другого события?

Пусть $S_0$ - некое событие, с которым свяжем начало отсчета в пространстве Минковского.
А $S_1$ - другое событие, которое лежит на границе светового конуса прошлого события $S_0$, но не в его вершине. То есть:
1. $s^2 = c(\Delta t)^2 - (\Delta \mathbf{x})^2 = 0$ ($S_1$ лежит на границе светового конуса $S_0$)
2. $\Delta t = t_{S_0} - t_{S_1} > 0$ ($S_1$ лежит на границе светового конуса прошлого $S_0$)

В рамках СТО легко видеть, что для любой ИСО будет выполняться $\Delta t' = t'_{S_0} - t'_{S_1} > 0$
Насколько понимаю, это же будет выполняться и для любой СО в рамках ОТО. Но выкладки в рамках ОТО привести не готов

Тогда принцип причинности можно переформулировать так:
Принцип причинности требует, чтобы причина ($S_1$) события ($S_0$) находилась в прошлом ($t_{S_0} - t_{S_1} > 0$) в любой системе отсчета

Тогда, с границей светового конуса всё становится кристально прозрачно. И остаётся только одна выделенная точка - собственно вершина светового конуса.

Но что означает "событие $S_1$ лежит в вершине светового конуса события $S_0$"?
А это означает, что $S_1$ и $S_0$ - совпадают, по сути это одно и тоже событие.
Это уже какгбэ намекает, что рассуждать о причинности для совпадающих событий ($(\Delta t)^2 = 0, (\Delta \mathbf{x})^2=0$) - бессмысленно. Можно, конечно, завернуть, что событие само для себя является и причиной, и следствием

Некоторая путаница (которая ярко проявилась в данной теме) возникает в моделях, в которых можно измерить и-или рассчитать разные физические величины в одной и той же точке в одно и то же время - например, упоминавшиеся выше второй закон Ньютона и закон Ома (применительно к цепям с сосредоточенными параметрами). Но легко понять, что и тут эти рассуждения бессмыслены.

-- добавлено через 9 минут --

Отдельно имеет смысл отметить, что все эти пляски вокруг определения принципа причинности никак не связаны с тем каким образом, каким процессом связаны события $S_1$ и $S_0$. Этот процесс может быть как обратимым, так и необратимым - это в контексте причинно-следственной связи не играет никакой роли.

И про правило Джоуля-Ленца.
Правило Джоуля-Ленца говорит лишь одно - энергия из электрической цепи утекает. И всё.
Она может утекать в тепло, тогда процесс необратим. А может, например, "утекать" через двигатель в механическую энергию, тогда (если можно пренебречь потерями на диссипацию) процесс обратим.

-- добавлено через 26 минут --

С психологической точки зрения иллюзия, что "напряжение есть причина тока" понятна.
Привычная для человека среда - воздух - хороший изолятор. В такой среде может существовать идеальный ненагруженный источник напряжения, но не может существовать идеальный ненагруженный источник тока.
Поэтому привычные нам (человекам) источники электрической энергии, что бытовая электросеть, что батарейки с аккумуляторами, хорошо приближаются источниками напряжения, а не источниками тока.
Далее следует бытовой опыт: чтобы через лампочку, чайник или плитку потёк ток, их нужно подключить к источнику электроэнергии, а эти источники - источники напряжения.

Так причиной того, что через тэн чайника течет какой-то ток, и что на тэне есть какое-то падение напряжения, является то, что чайник воткнули в розетку и нажали выключатель.
А иллюзия остаётся иллюзией.

[warlock66613]

Mihaylo в сообщении #1730584 писал(а):

Есть конкретные физические явления, стоящие за этими величинами. Они необратимы!

Вас ведь уже просили сказать, где вы почерпнули эту чушь.

Принципы причинности, когда они сформулированы в полезном для физики виде, не требуют наличия причин, следствий и причинно-следственной связи. Они из другой оперы.

[wrest]

EUgeneUS в сообщении #1730597 писал(а):

С психологической точки зрения иллюзия, что "напряжение есть причина тока" понятна.

Ну да, это просто удобный способ рассуждать. Если принять, что сила является причиной ускорения массы -- это даёт возможность привычного рассуждения (толкнул с силой -> подвинулось).
У меня это ломается например в самолёте, когда он взлетает я думаю, что сила, с которой меня прижимает к креслу -- это следствие ускоренного движения самолёта.

А вот когда говорят, например, про третий закон Ньютона, что силы всегда возникают парами, или "сила действия равна силе противодействия" - тут "бытовая логика" часто ломается. Удобнее думать, что сила действия является причиной возникновения силы противодействия. Ну типа лошадь тянет телегу вперёд (причина), а телега тянет лошадь назад - в ответ (следствие).