Notice on some mistakes in the concept of Entropy in Jim Al-khalili book The World According to Physics-

No need here for introductions about the definition of entropy, the relationships it enters into, or the evaluation of the book, and I think that all this is easy to find for those who search for it in books and the internet, but the intention is to warn about a mistake made by this writer, which is a common mistake for others as well, which is to expand the concept of entropy and its relationships outside its specific field, which the concept is valid only within its limits. Entropy at its origin is a statistical concept related to systems consisting of minute parts that move in free random motion. The concept of entropy is based on the probability theory and comes to describe the overall results of the performance of such systems, and one of these results is that a system closed to itself always changes from order to chaos, it changes from agglomeration to dispersion, and from a state in which it is able to expend useful energy to a state in which it is incapable of useful work.. Etc. It is true that this concept can be generalized to many fields other than matter molecules if these fields have similar statistical systems. The incorrect thing is that these concepts and relations related to entropy cannot be applied to any phenomenon of gravity because the bodies that are attracted to each other by forces will not be free-moving and the s concepts and results that we have reached from the study of systems with free parts do not apply to them, therefore, the author's statement, for example, in p177 that that this difference is a fundamental difference is that by calculating the probabilities there is a very small probability that the gas will spontaneously compress inward without any external influence, only that it happens its randomly moving particles all moved towards one point, and this does not happen in gravity, there is no possibility that a rock will move up from the earth on its own ..

تنبيه على أخطاء في مفهوم الانتروبيا عند جيم الخليلي في كتاب الكون كما تراه الفيزياء

لا نحتاج لمقدمات عن تعريف الانتروبيا أو العلاقات التى تدخل فيها أو تقييم الكتاب و أظن أن ذلك سهل لمن يطلبه في الكتب و شبكة الانترنت لكن المقصود التنبيه على خطأ وقع فيه هذا الكاتب وهو خطأ شائع عند غيره أيضا وهو توسيع مفهوم الانتروبيا وعلاقاتها خارج مجالها المحدد الذي لا تصلح إلا داخل حدوده. الإنتروبيا في أصلها مفهوم إحصائي يتصل بالانظمة التي تتكون من أجزاء دقيقة تتحرك حركة عشوائية حرة. يأتي مفهوم الأنتروبيا المبني على نظرية الاحتمالات ليصف النتائج الكلية لأداء مثل هذه الأنظمة ومن هذه النتائج أن النظام المغلق على نفسه يتغير دائما من النظام للفوضى و أنه يتغير من التكتل الى التفرق و من الحالة التي يكون فيها قادرا على صرف طاقة مفيدة الى حالة يكون فيها عاجزا عن العمل المفيد.. الخ. وصحيح أن هذا المفهوم يممكن أن يعمم في مجالات كثيرة غير جزيئات المادة مادامت هذه المجالات لها أنظمة احصائية مشابهة. الشيء غير الصحيح هو أن هذه المفاهيم و العلاقات المتعلقة بالانتروبيا لا يمكن تطبيقها على أي ظاهرة من ظواهر الجاذبية لأن الأجسام التي تتجاذب بينها بقوى لن تكون حرة الحركة ولا تنطبق عليها نفس المفاهيم والنتائج التي توصلنا اليها من دراسة الانظمة ذات الاجزاء الحرة ولذلك فإن قول المؤلف مثلا في ص١٧٧ أن تجمع الكتل الى بعضها بسبب الجاذبية يزيد الانتروبيا لانها تفقد القدرة على القيام بعمل مفيد هو خطأ واضح ولا علاقة ولا شبه بين الشغل الذي يؤديه نظام ديناميكي حراري مثل غاز مثالي مضغوط و بين الشغل الذي يؤديه حجر ساقط الى الارض بسبب الجاذبية ومما يؤكد بأن هذا الفرق هو فرق أساسي أنه بحساب الاحتمالات يوجد احتمال ضئيل جدا أن ينضغط الغاز من تلقاء نفسه للداخل بدون اي تأثير خارجي بل فقط بأن يتصادف أن جزيئاته المتحركة عشوائيا تحركت كلها تجاه نقطة واحدة وهذا لا يحدث في الجاذيية فلا يوجد أي أحتمال أن تتحرك صخرة من تلقاء نفسها الى أعلى .. ويؤكد هذا الفرق أيضا أن ليس كل أنظمة الجاذبية تتجه الى الوضع الذي لا تكون فيه قادرة على بذل الشغل فنظام الشمس والكواكب التي تدور حولها مثلا قد يستقر في حالة غير حالة العجز التام وهي تراكم الكواكب على الشمس وهذا يختلف عن الانظمة الاحصائية التي تتجه باستمرار الى الأوضاع التي تكون فيها عاجزة عن بذل الشغل.

Two General Postulates from which Born’s Interpretation of Wave Function is Derived as a Special Case

The Born Interpretation of Ѱ(X) is that the probability density of finding a particle at point X is proportional to 〖│Ѱ(X)│ 〗^2 . As can be seen, in spite of many good and positive features, this rule lacks generality because it is related to only one special case of the relationships between the quantum system and the observer, while many evidences such as the double-slit experiment tell us that this relation is more wider than just using a detector in a point to obtain either a positive or negative result. For example, there are cases in which even the negative result obtained in one point causes the wave to collapse and a particle to appear in another point, and Born’s Interpretation has nothing to say in such cases. The absence of a general interpretation of the wave function that covers all the cases explains the inability to resolve the paradoxes of the wave-particle duality in many situations. Now, let us go straight to my proposed alternative general interpretation of the wave function which satisfies the following requirements: It covers all the cases of the relation between the quantum system and the observer. It can be used to derive Born’s Interpretation as a special case. It is testable and falsifiable. It solves the paradoxes of the wave-particle duality. It doesn’t use external concepts and doesn’t challenge fundamental hypotheses and intuitions. Let a quantum system be described by the wave function Ѱ(X), if we put a detector at the point X_1 then this may cause the wave function to collapse and a particle to exist in a point X_2.Our interpretation of the wave function is: Postulate 1 The probability density that the wave function will collapse because of interaction with the detector at the point X_1 is proportional to │Ѱ (X_1) │. Postulate 2 The Probability density that the particle produced by the wave collapse will exist at the point X_2 is proportional to │Ѱ (X_2) │. We can see that this interpretation coincides with Born’s Interpretation because if we put a detector at a point X in which the wave function is Ѱ(X) and try to find the particle at this point, then the application of our proposed postulates tell us that the probability is proportional to 〖│Ѱ(X)│ 〗^2 which is the same answer obtained from Born’s Interpretation. Satisfactions of other requirements mentioned above are clear.

UNCERTAINTY PRINCIPLE explained by a simple thought expeirement

https://vixra.org/abs/2108.0018 

Hubble tension

The universe couldn't stop laughing at the standard model and the cosmologists try to add more darkness to hide it.

ما هو مبدأ التكافؤ ؟ وكيف يقود الى النسبية العامة ؟

الذي يطلع على كثير مما يكتب عن النظرية النسبية العامة يلاحظ  تركيزا شديدا على أهمية الحقيقية التجريبية و الرياضية في نفس الوقت المعروفة بمبدأ التكافؤ في فهم النسبية العامة وهو ما يؤكده مكتشف النظرية في كل كتاباته عن النظرية مع أن صياغته لهذا المبدأ تغيرت باستمرار منذ مرحلة الاستكشاف ثم إكتمال النظرية و ظهورها ثم ردوده على التساؤلات و الانتقادات التي ظهرت فيما بعد . حيث نغيرت نظرته لاشياء أخرى مثل دور ما يعرف بمبدأ ماخ في النسبية العامة و إدخال ثابت في المعادلة التي تلخص النظرية الا أن النظرية نفسها لم تتغير  و كذلك التأكيد على أهمية دور مبدأ التكافؤ.

ان لمبدأ التكافؤ صيغ كثيرة بعضها نتائج لبعض و بعضها مكافئ لبعض و بعض هذه الصيغ لا تصح الا في  فيزياء ما قبل النسبية ومن الخطا تعميمها بعد أخذ الاعتبارات التي ادخلتها النسبية العامة لفهم ظاهرة الجاذبية.

 ان من أقدم الملاحظات المعروفة المتصلة بمبدأ التكافؤ هي  سقوط الاجسام ثقيلها و خفيفها الى الأرض بنفس الطريقة وتنسب عادة لجاليليو و قد حاول بعضهم نسبتها لهبة الله بن ملكا البغدادي  ولكن هذه الملاحظة أقدم من ذلك فقد ذكرها قبلهما الفيلسوف الروماني لوكريتوس قبل أكثر من عشرين قرنا في قصيدته الفلسفية "طبيعة الأشياء".

ويلاحظ أن  مبدأ التكافؤ هو التوطئة التقليدية لتقديم الفكرة الأساسية للنسبية العامة وهي رد ظواهر الجاذبية الى انحناء الفراغ الذي تسببه المادة بدلا عن نظرية تجاذب الكتل التي قدمها نيوتن من قبل و مع ذلك فإن الدور المحدد لمبدأ التكافؤ لا يكاد يذكر في الكتب أبدا.

توجد صيغة لمبدأ التكافؤ شائعة جدا وبخاصة في كتب تبسيط العلوم تقول أن حركة الراصد الذي يسقط سقوطا حرا في مجال جاذبية تجعل مجال الجاذبية بالنسبة له ملغيا تماما وكذلك الصيغة المكافئة لها التي تقول أن الراصد الذي يتحرك متسارعا  في الفضاء الخالي من الجاذبية تكافئ حالته الراصد غير المتسارع الموجود في مجال جاذبية . ومع  بساطة هذه الصيغة و اتفاقها الظاهري مع التجربة بحسب فيزياء نيوتن حيث تكون كل خصائص مجال الجابية  ممثلة في حركة الأجسام  إلا أن هذه الصيغة و مكافئتها لا تتفق مع النظرية النسبية نفسها التي يفترض أن يكون مبدأ التكافؤ مدخلا لها ذلك لأن مقاييس مجال الجاذبية داخل المادة في النسبية العامة وهي كميات هندسية بعضها يتأثر بحركة الراصد لكنه لا يمكن أن يتلاشى  ابدا مهما كانت حركة الراصد (المقصود الكمية المعروفة بمقدار ريتشي الممتد) ثم أن بعضها لا يتأثر أصلا بحركة الراصد (المقصود الكمية المعروفة بمقدار ريتشي القياسي)   كما ان مقياس مجال الجاذبية العام المعروف بممتد ريمان كذلك لا يمكن ان يلغى باي حالة للراصد ولهذا فإن وجود مجال الجاذبية في النسبية العامة شئ مطلق لا يمكن أن يلغى بأي حالة من حالات الراصد ولذلك تكون لمجال الجاذبية خصائص لا يمكن أكتشافها فقط بمراقبة سقوط الأجسام . إن شيوع هذه الصيغة و صدورها عن بعض قادة علماء الفيزياء في العقود الأولى التي تلت ظهور النسبية العامة مع وضوح تناقضها مع نتائج النسبية العامة أدى الى إرتباك شديد لعلماء اخرين و خاصة المعروفين بالتدقيق في الجوانب الرياضية  حتى ذهب بعضهم الى حد إنكار أن يكون لمبدأ التكافؤ أي معنى و بالتالي أي دور في النسبية العامة. يقول سينجي :

إني لم أستطع أبدا ان أفهم مبدأ التكافؤ هذا فهل هو يعني أن اثار مجال الجاذبية لا يمكن تمييزها عن اثار تسارع الراصد ؟ إن كان كذلك فهذا خطا ...إن مبدأ التكافؤ كان له دور القابلة عند ولادة النسبية العامة وأظن الان أن هذه القابلة قد رحلت و قبرت معززة و مكرمة لتواجهنا الحقائق حول الطبيعة المطلقة للفراغ[1]

لكن لم يكن من السهل على كثير من الفيزيائيين التضحية بهذا المبدأ دون المقاومة المعتادة لترك المبادئ التي أعتبرت هامة وبخاصة إذا ارتبطت تاريخيا  بنظرية راسخة مثل النسبية العامة فبذلت محاولات كثيرة لإنقاذه وكان بعضها غير موفق مثل التي تحتفظ بالمبدا كما هو ولكن تحصر مجال تطبيقه في الأماكن التي يكون فيها مجال الجاذبية غير متغير ولكن الخطا في هذه المحاولة أن انتظام مجال الجاذبية يرتبط بشدته وهذا واضح حتى بالنظر للموضوع من وجهة نظر قوانين نيوتن فمجال الجاذبية الذي تسببه كتلة ما يقترب من الانتظام حيث نبتعد من الكتلة المسببة له والذي يؤدي أيضا الى نقصانه بحيث لا ينتظم مجال الجاذبية انتظاما تاما الا اذا انعدم تماما وهذا يعني ان مبدا التكافؤ بهذا القيد المضاف اليه لانقاذه لا يصح الا في انعدام مجال الجاذبية حيث لا نحتاج له ومع ذلك مازالت هذه الطريقة لتصحيح مبدأ التكافؤ الى يومنا هذا تتسرب الى الكتابات العلمية و حتى المتخصصة منها . ثم ظهر اتجاه اخر صحيح لانقاذ المبدأ لكن مع التضحية ببعض قوته وهو صياغة مبدأ التكافؤ كما يلي: عندما يسقط الراصد سقوطا حرا في مجال جاذبية فان مجال الجاذبية لا يلغى كله لكن خصائصه التي تتحكم في تحديد مسارات الأجسام الحرة تلغى ( المقصود هو الكمية المعروفة برمز كريستوفل وهو كمية نسبيية تتأثر بحالة الراصد ولكنها ليست ممتدا)  وفي ذلك يقول اينشتين في رسالة إلى صديق له:

إن قاعدة التكافؤ لا تقول إن مجال الجاذبية يمكن توليده بتسارع انظمة الإسناد فهي فقط تؤكد أن خواص الفراغ الفيزيائي كما تظهر نفسها في الانظمة المتسارعة تمثل حالة خاصة من مجال الجاذبية {2}.

لحسن الحظ فإن هذا النقص في قوة هذه الصيغة لمبدأ  التكافؤ لا يلغي الدور الهام له في التمهيد للنسبية العامة و ذلك لأن سقوط الأجسام الحرة بنفس الطريقة والذي هو نتيجة لهذه الصيغة هو الذي يتيح التفسير الهندسي لظاهرة الجاذبية لأنه اذا كانت حركة الأجسام في مجال الجاذبية تعتمد على خصائصها فهذا سليغي الفكرة الأساسية للنظرية وهي أن المادة تؤثر في الخواص الهندسية للفراغ التي تتحدد تبعا لها المسارات التي تتبعها الأجسام الحرة . وبهذا تكون قاعدة التكافؤ هي حقيقة بدونها لا يمكن ان تصح الفكرة الاساسية للنسبية العامة ولكنها لا تقود منطقيا الى النسبية العامة كما يتصور البعض و يمكن بلغة المنطق ان نقول أن النسبية العامة تقود الى مبدأ التكافؤ وليس العكس ولكن التسلسل التاريخي لأكتشاف النظريات العلمية لا يساير التسلسل المنطقي بالضرورة فكثير من النظريات لابد أن تكتشف وتفهم بهذه الطريقة المعكوسة.

ان موقع قاعدة التكافؤ في النظرية النسبية كنتيجة منطقية لها ومدخل تعليمي جيد لتقديمها يعتبر من أهم النواحي التي تفوقت فيها النسبية العامة على معالجة نيوتن لموضوع الجاذبية لأن ظاهرة سقوط جميع الأجسام جميعا بنفس الطريقة في فيزياء نيوتن ومع أنها لا تتعارض مع اي مبدا الا أنها تقف منطقيا بمعزل عن قانون التجاذب الكتلي الذي وضعه نيوتن فلا يوجد أي تفسير في فيزياء نيوتن لهذه الظاهرة ولا يمكن طبعا أن يكون تساوي الكتلة التثاقلية(الكتلة التي تدخل في قانون التجاب) والكتلة القصورية (الكتلة التي تدخل في القانون الثاني للحركة) هو التفسير لأنه يحتاج كذلك لتفسير.

( الكاتب سيقبل وينشر اي تعليق او تساؤل او نقد بناء او هدام بشرط ان لا يخرج عن الموضوع ) 
 

---

[1] J L Synge, Relativity; the General Theory

[2] Einstein and the History of General Relativity, Eds. D. Howard and J. Satchel

The Covariant Energy Conservation Law in General Relativity

Reconsideration of overlooked considerations about the Equivalence Principle leads to Covariant Energy-Momentum conservation law in General Theory of Relativity. Here:http://vixra.org/abs/1902.0