Kvanttimekaniikan erilaisia tulkintoja
Kvanttimekaniikka on vaikea laji!
Yhä vaikeammaksi menee. Ohessa kvanttimekaniikan kehitykseen osallistuneita tunnetuimpia fyysikoita. Miten he kukin tulkitsivat kvanttimekaniikkaa? Ohessa luettelon omainen selvitys, joka ei suoranaisesti noudata kronologista aikajärjestystä. Lukemista riittää, sillä kvanttimekaniikka on vaikea laji!
Albert Einstein
Albert Einsteinin suhde kvanttimekaniikkaan oli monimutkainen ja erittäin vaikutusvaltainen fysiikan historiassa. Hän ei ollut tyytyväinen siihen, miten kvanttimekaniikka kuvasi fyysisiä ilmiöitä, erityisesti sen epätarkkuusperiaatetta ja sattumanvaraisuuden käsitettä. Hän esitti useita kriittisiä ajatuksia kvanttimekaniikasta ja pyrki kehittämään laajemman teorian, joka olisi deterministinen ja yhtenäinen.
Tässä muutamia Einsteinin tärkeitä panoksia kvanttimekaniikan tulkintaan:
- Epätarkkuusperiaate: Kvanttimekaniikka esitti epätarkkuusperiaatteen, joka tarkoittaa, että tietyn hiukkasen tarkkaa paikkaa ja liikemäärää ei voi mitata täsmällisesti samanaikaisesti. Einstein oli tätä vastaan ja piti tätä epätarkkuutta merkkinä siitä, että kvanttimekaniikka oli epätäydellinen teoria.
- Valaiseva ajatuskoe: Einstein esitti kuuluisan ajatuskokeen yhdessä kollegojensa Podolsky ja Rosenin kanssa, tunnettu nimellä EPR-paradoksi (Einstein-Podolsky-Rosen). Tässä ajatuskokeessa he esittivät, että jos kaksi hiukkasta oli ollut vuorovaikutuksessa toistensa kanssa aikaisemmin, niiden tilat voivat olla yhteydessä toisiinsa niin, että niiden mittaustulokset ovat korreloituja, mikä näytti rikkovan kvanttimekaniikan ennustamaa epätarkkuusperiaatetta.
- Kritiikki probabilismia vastaan: Einstein pyrki osoittamaan, että kvanttimekaniikka ei tarjoa täydellistä kuvaa fyysisestä maailmasta ja että se oli vain tilastollinen ennuste, ei täysi kuvaus todellisuudesta. Hän halusi löytää deterministisen ja lokalistisen (paikallisen) teorian, joka selittäisi kaiken.
Einsteinin näkemykset kvanttimekaniikasta eivät kuitenkaan voittaneet aikansa fysiikassa. Kokeelliset havainnot ja muut fyysikot, kuten Niels Bohr, pitivät kiinni kvanttimekaniikan periaatteista, ja niitä on myöhemmin tuettu monilla kokeellisilla tuloksilla. Silti Einsteinin kritiikki ja ajatuskokeet ovat edelleen tärkeitä fysiikan filosofian ja kvanttimekaniikan tulkinnan historiassa.
Nils Bohr
Niels Bohr oli yksi kvanttimekaniikan keskeisistä kehittäjistä ja hänellä oli merkittävä vaikutus sen tulkintaan. Bohr kehitti oman tulkintansa kvanttimekaniikasta, joka tunnetaan nimellä ”Kööpenhaminan tulkinta”. Tämä tulkinta muotoiltiin 1920-luvulla ja se pyrki selittämään kvanttimekaniikan epätavalliset ilmiöt ja paradoksit.
Kööpenhaminan tulkinnan keskeiset piirteet ovat seuraavat:
- Aaltoliike ja hiukkasominaisuudet: Bohr korosti, että kvanttimekaniikka yhdistää aaltoliikkeen ja hiukkasominaisuudet. Hiukkaset, kuten elektronit, voivat käyttäytyä sekä aaltoina että hiukkasina tietyissä kokeellisissa tilanteissa.
- Epätarkkuusperiaate: Bohr hyväksyi epätarkkuusperiaatteen, joka tarkoittaa, että tietyn hiukkasen paikkaa ja liikemäärää ei voi mitata täsmällisesti samanaikaisesti. Hän näki tämän periaatteen perusluonteisena osana kvanttimekaniikkaa.
- Kvanttisuperpositio: Kööpenhaminan tulkinnassa korostettiin, että kvanttimekaniikassa hiukkaset voivat olla superpositiossa eli ne voivat olla monessa eri tilassa samanaikaisesti ennen havaitsemista. Tätä ilmiötä kuvataan aaltotoiminnan ja todennäköisyysaaltotilanteiden kautta.
- Mittausongelma: Bohr esitti ajatuksen, että kvanttimekaniikkaan liittyy perustavanlaatuinen mittausongelma. Kun hiukkanen mitataan, sen tila ”romuttuu” yhdeksi määrätyksi tulokseksi, ja se ei ole enää superpositiossa. Tämä mittausprosessi oli epätarkkuusperiaatteen ja aaltoliikkeen yhteensovittamisen keskeinen kysymys.
- Kvanttimekaniikan tilojen tulkinta: Bohr korosti, että kvanttimekaniikan tilat ovat matemaattisia malleja, jotka antavat ennusteita mittauksista. Nämä tilat eivät välttämättä vastaa todellisuutta, vaan ne tarjoavat vain ennusteita siitä, mitä mittauksissa voidaan odottaa.
Kööpenhaminan tulkinta herätti paljon keskustelua ja kritiikkiä, mutta se tuli vallitsevaksi kvanttimekaniikan tulkinnaksi 1900-luvun alkupuolella. Monet fyysikot hyväksyivät sen, koska se antoi tarkkoja ennusteita ja oli yhdenmukainen monien kokeellisten tulosten kanssa. Kuitenkin tulkintakysymykset ja keskustelut kvanttimekaniikan filosofiasta jatkuvat edelleen tänä päivänä.
Max Planck
Max Planckilla ei ollut suoraa roolia kvanttimekaniikan synnyssä, mutta hänellä oli merkittävä vaikutus sen kehitykseen. Planck oli kvanttimekaniikan edelläkävijä, ja hän oli ensimmäinen, joka esitti kvanttiteorian vuonna 1900 yrittäessään selittää mustan kappaleen säteilykäyttäytymistä.
Tässä on joitakin tapoja, joilla Max Planckin työt ja ajatukset liittyivät kvanttimekaniikkaan:
- Energian kvantisointi: Planck esitti, että sähkömagneettisen säteilyn (kuten valon) energia ei voisi olla jatkuvaa, vaan se oli kvantoitava, ja energia tuli pakotettujen diskreettien arvojen, ns. kvanttien kautta. Tämä oli merkittävä askel kohti kvanttimekaniikan kehitystä ja loi perustan tulevalle kvanttifysiikalle.
Planckin kvanttisuhde: Planck kehitti kvanttisuhteen, joka kuvaa energian ja taajuuden välistä suhdetta kvantittuneessa säteilyssä. Tämä suhde on edelleen keskeinen käsite kvanttimekaniikassa ja se liittyy kvanttiyksiköihin, kuten Planckin vakioon.
- Aalto-hiukkasdualismi: Vaikka Planck ei suoraan kehittänyt aalto-hiukkasdualismia, hänen työnsä energian kvantisoinnista oli yksi alkupisteistä, jotka myöhemmin johtivat ajatukseen, että sähkömagneettinen säteily voi sekä ilmentää aalto- että hiukkasominaisuuksia, mikä oli keskeinen osa kvanttimekaniikan kehitystä.
Vaikka Planck ei itse ollut mukana kvanttimekaniikan myöhäisempien vaiheiden kehittämisessä, hänen työnsä avasi tien tärkeille kvanttimekaniikan edeltäjille, kuten Niels Bohrille, Werner Heisenbergille ja Erwin Schrödingerille, jotka jatkoivat kvanttifysiikan kehittämistä ja tulkintaa.
Werner Heisenberg
Werner Heisenberg oli yksi kvanttimekaniikan perustajista ja hänellä oli merkittävä vaikutus sen tulkintaan. Hänen keskeinen panoksensa oli epätarkkuusperiaate (Uncertainty Principle), joka oli keskeinen osa hänen tulkintaansa kvanttimekaniikasta.
Tässä on joitakin keskeisiä näkökohtia Heisenbergin tulkinnasta:
- Epätarkkuusperiaate: Heisenbergin epätarkkuusperiaate on yksi kvanttimekaniikan tärkeimmistä periaatteista. Se määrittelee, että on olemassa perustavanlaatuinen rajallisuus, kuinka tarkasti voimme tietää hiukkasen paikan (x) ja liikemäärän (p) samanaikaisesti. Tämä periaate tarkoittaa, että mitä tarkemmin tiedämme hiukkasen paikan, sitä epätarkemmin tiedämme sen liikemäärän ja päinvastoin. Epätarkkuusperiaate johtuu siitä, että mittaus vaikuttaa mitattavan suureen arvoon.
- Matriisimekaniikka: Heisenberg oli yksi matriisimekaniikan kehittäjistä, joka oli yksi ensimmäisistä matemaattisista muodoista, joihin kvanttimekaniikkaa muotoiltiin. Matriisimekaniikkaa käytettiin laskemaan ja ennustamaan hiukkasten käyttäytymistä kvanttimekaniikassa. Heisenbergin ja muiden fysiikkojen avulla tämä teoria tarjosi kehyksen, jonka avulla voitiin selittää atomien ja alkeishiukkasten ilmiöitä.
- Kvanttimekaniikan tulkinnan filosofia: Heisenbergin tulkinnassa kvanttimekaniikasta hän painotti kvanttimekaniikan tilojen ja matemaattisten formalismien käyttöä ennustusten tekemiseen, mutta hän ei pyrkinyt syventymään filosofisiin kysymyksiin siitä, mitä kvanttimekaniikka todella tarkoittaa fyysisessä todellisuudessa. Hänelle tärkeintä oli antaa tarkkoja ennusteita mittauksista.
Heisenbergin tulkinta korosti matemaattisen formalismin ja ennusteiden tärkeyttä kvanttimekaniikassa, ja se oli yksi tavoista, joilla fyysikot pyrkivät käsittelemään kvanttimekaniikan outoja piirteitä, kuten epätarkkuusperiaatetta. Hänen työnsä auttoi vakiinnuttamaan kvanttimekaniikan aseman ja tekemään siitä hyväksytyimmän teorian mikroskooppisessa maailmassa.
Erwin Schrödinger
Erwin Schrödinger oli toinen kvanttimekaniikan perustajista, ja hän kehitti yhden kvanttimekaniikan muotoilun, joka tunnetaan nimellä Schrödingerin aaltomekaniikka (Schrödinger’s wave mechanics). Schrödinger pyrki tarjoamaan toisen matemaattisen kehyksen kvanttimekaniikalle verrattuna Werner Heisenbergin matriisimekaniikkaan. Schrödingerin tulkinta kvanttimekaniikasta korosti aalto-funktioiden roolia ja tulkintaa hiukkasen tilasta.
Tässä on joitakin keskeisiä näkökohtia Schrödingerin tulkinnasta:
- Aalto-funktiot: Schrödingerin tulkinta perustui aalto-funktioihin (tunnetaan myös kvanttimekaanisina aaltofunktioina), jotka kuvastavat hiukkasen tilaa kvanttimekaniikassa. Nämä aalto-funktiot ovat aaltomaisia matemaattisia funktioita, jotka kertovat, kuinka suuri todennäköisyys on löytää hiukkanen tietyssä paikassa ja tietyssä energiatilassa.
- Aalto-funktioiden evoluutio: Schrödingerin aaltomekaniikka kuvaili aalto-funktioiden aikakehitystä Schrödingerin aikariippuvan yhtälön avulla. Tämä yhtälö määrittää, kuinka aalto-funktio muuttuu ajan myötä ja miten se kuvastaa hiukkasen käyttäytymistä.
- Aalto-funktioiden tulkinta: Schrödingerin tulkinnassa aalto-funktiot eivät edustaneet vain mahdollisia mittauksen tuloksia, kuten Heisenbergin tulkinnassa, vaan ne kuvastivat myös hiukkasen todellista tilaa. Hän uskoi, että aalto-funktiot kuvaavat fyysistä todellisuutta tarkasti.
- Schrödingerin kissa: Eräs Schrödingerin kuuluisimmista ajatuskokeista on ”Schrödingerin kissa”. Tässä ajatuskokeessa hän kuvitteli, että kissa oli samanaikaisesti elossa ja kuollut, kunnes tehtiin havainto. Tämä ajatuskoe on tarkoitettu havainnollistamaan kvanttimekaniikan outoja piirteitä, kuten superpositiota, joka on keskeinen osa aalto-funktioiden tulkintaa.
Schrödingerin aaltomekaniikkaa pidetään edelleen tärkeänä kvanttimekaniikan muotoiluna, ja se on yksi tavoista, joilla kvanttimekaniikkaa opetetaan ja sovelletaan edelleen fysiikassa. Schrödingerin tulkinta korostaa aalto-funktioiden roolia ja pyrkii tarjoamaan kuvaavan tavan ymmärtää kvanttimekaniikan mikroskooppista maailmaa.
Louis de Broglie
Louis de Broglie oli ranskalainen fyysikko, joka teki merkittävän panoksen kvanttimekaniikan kehitykseen esittämällä de Broglien aallonpituusteorian. Hänen tulkintansa kvanttimekaniikasta liittyi erityisesti aalto-hiukkasdualismiin, eli ajatukseen siitä, että hiukkaset voivat käyttäytyä sekä aaltoina että hiukkasina.
Tässä on joitakin keskeisiä näkökohtia de Broglien tulkinnasta:
- De Broglien aallonpituusteoria: Louis de Broglie esitti vuonna 1924, että kaikilla hiukkasilla, ei vain valon fotoneilla, on liikkeessään liittyvä aalto-aspekti. Hän ehdotti, että aallonpituus (λ) liittyy hiukkasen liikemäärään (p) ja sen energian kvanttisuuteen seuraavalla tavalla: λ = h / p, missä ”h” on Planckin vakio. Tämä teoria tarjosi perustan aalto-hiukkasdualismin yleistämiselle ja oli tärkeä askel kvanttimekaniikan kehityksessä.
- Aalto-hiukkasdualismi: De Broglie korosti, että kaikki hiukkaset, kuten elektronit, protonit ja neutronit, voivat ilmentää sekä aalto- että hiukkasominaisuuksia eri tilanteissa. Tämä dualistinen luonne oli keskeinen osa kvanttimekaniikan uutta tulkintaa, joka haastoi klassisen fysiikan perinteiset näkemykset.
- De Broglien aallonpituus ja kvanttimekaniikka: De Broglien aallonpituusteoria oli yhteensopiva Werner Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen kanssa. Aallonpituuden ja liikemäärän epävarmuuden välinen suhde tuli keskeiseksi kvanttimekaniikan käsitteeksi.
- Kvanttimekaniikan aaltomekaniikka: De Broglien aallonpituusteoria oli myös yksi perustavista ideoista, jotka auttoivat muodostamaan Schrödingerin aaltomekaniikkaa. Schrödingerin aaltomekaniikka käytti aalto-funktioita kuvaamaan hiukkasten tiloja ja kehitystä ajan suhteen, mikä oli keskeinen askel kohti täydellistä kvanttimekaniikan matemaattista formalismia.
Louis de Broglie’n työ avasi tien aalto-hiukkasdualismin ymmärtämiselle ja kvanttimekaniikan tulkinnalle. Hänen ajatuksensa aallonpituusteoriasta ja liikemäärän ja energian kvantisaatiosta auttoivat luomaan uuden näkemyksen siitä, miten hiukkaset ja aallot voivat vuorovaikuttaa mikroskooppisessa maailmassa.
Max Born
Max Born oli saksalainen fyysikko, joka teki merkittävän panoksen kvanttimekaniikan kehitykseen. Hänellä oli erityisen tärkeä rooli kvanttimekaniikan tulkinnassa, erityisesti aaltofunktion tulkinnassa ja kvanttiteorian matemaattisessa formalismissa.
Tässä on joitakin keskeisiä näkökohtia Max Bornin tulkinnasta kvanttimekaniikasta:
- Aaltofunktion tulkinta: Max Born tunnetaan erityisesti aaltofunktion tulkinnasta, joka liittyy aaltomekaniikkaan. Hän ehdotti, että aaltofunktio (tunnetaan myös kvanttimekaanisena aaltofunktiona) kuvaa hiukkasen tilaa, mutta sen itseisarvo (eli aallon amplitudi) antaa todennäköisyyden löytää hiukkanen tietyssä paikassa ja tietyssä energiatilassa mittauksen yhteydessä. Tämä tulkinta liitti kvanttimekaniikan todennäköisyyskäsitykseen ja toi mukanaan käsitteen aaltomekaanisesta tilasta.
- Tilat ja superpositio: Bornin tulkinnassa kvanttimekaniikassa hiukkaset voivat olla superpositiossa, mikä tarkoittaa, että ne voivat olla monessa eri tilassa samanaikaisesti, kunnes niitä mitataan. Aaltofunktio kuvastaa näitä erilaisia mahdollisia tiloja ja niiden painotettuja todennäköisyyksiä.
- Kvanttikentät ja todennäköisyysaalto: Bornin työssä huomioitiin myös kvanttikentät, kuten sähkömagneettinen aalto, ja niiden kuvailu aaltomekaniikan perusteella. Hän esitti, että sähkömagneettiset aallot voivat liittyä aaltofunktioihin, joissa kvanttikenttien energia jakautuu eri taajuuksille ja amplitudi kuvastaa todennäköisyyksiä.
- Todennäköisyyksien tulkinta: Bornin tulkinta korosti, että kvanttimekaniikka tarjoaa ennusteita todennäköisyyksistä, ei tarkkoja ennusteita hiukkasen tilasta ennen mittauksia. Tämä teki kvanttimekaniikasta ennustavan teorian, joka antoi hyvin tarkkoja tuloksia mikroskooppisten järjestelmien käyttäytymisestä.
Max Bornin työ aaltofunktion tulkinnassa ja kvanttimekaniikan todennäköisyyskäsityksessä oli merkittävä edistysaskel kvanttifysiikan ymmärtämisessä. Hänen panoksensa auttoi luomaan perustan kvanttimekaniikan matemaattiselle formalismille ja sen soveltamiselle moniin kokeellisiin tilanteisiin ja sovelluksiin.
Wolfgang Pauli
Wolfgang Pauli oli itävaltalainen fyysikko, joka teki useita merkittäviä panoksia kvanttimekaniikkaan ja oli keskeinen hahmo sen kehityksessä. Hänellä oli erityinen rooli elektronikonfiguraation ja eksklusioperiaatteen kehittämisessä sekä spinin ennustamisessa ja ymmärtämisessä. Paulin tulkinta kvanttimekaniikasta keskittyi pääasiassa kvanttikenttiin ja elektronien järjestäytymiseen.
Tässä on joitakin keskeisiä näkökohtia Wolfgang Paulin tulkinnasta kvanttimekaniikasta:
- Eksklusioperiaate: Pauli muotoili eksklusioperiaatteen, joka tunnetaan myös Paulin kieltoprinsiippinä. Tämä periaate määrittelee, että kahdella saman tyyppisellä fermionilla (kuten elektroneilla) ei voi olla täsmälleen samat kvanttiluvut samassa kvanttijärjestelmässä. Tämä selittää, miksi elektronit täyttävät energiatasot ja atomiorbitaalit yksi kerrallaan ja miksi atomien elektronikonfiguraatiot ovat erilaisia.
- Spin: Pauli oli myös ensimmäinen, joka ehdotti spinin käsitettä, joka on ominaisuus, joka liittyy elektroniin ja muille hiukkasille ja joka selittää magneettisen momentin. Spin on kvanttimekaaninen ominaisuus, joka ei ole vertailukelpoinen klassisten liikemäärien kanssa.
- Paulin eksklusioperiaate ja kvanttimekaniikka: Paulin eksklusioperiaate oli tärkeä kvanttimekaniikan sovelluksissa, erityisesti atomien rakenteen ymmärtämisessä. Se selitti, miksi elektronit jakautuvat atomiorbitaaleihin tietyllä tavalla ja miksi atomien spektriviivat ovat diskreettejä.
- Kvanttikentät: Pauli oli myös kiinnostunut kvanttikentistä ja teki merkittäviä panoksia niiden teoriaan ja ymmärtämiseen. Hän osallistui kvanttikenttien kvanttielektrodynamiikan kehittämiseen.
Wolfgang Pauli oli keskeinen hahmo kvanttimekaniikan kehityksessä ja hänen työnsä atomien rakenteen ja eksklusioperiaatteen parissa auttoivat luomaan perustan moderneille atomi- ja molekyylikielikuvalle sekä kvanttimekaniikan soveltamiselle moniin fyysisiin järjestelmiin.
Paul Dirac
Paul Dirac oli englantilainen fyysikko, joka teki erittäin merkittäviä panoksia kvanttimekaniikan kehitykseen. Hänen tulkintansa kvanttimekaniikasta keskittyi erityisesti kvanttikenttiin, relativistiseen kvanttimekaniikkaan ja Diracin yhtälöön.
Tässä on joitakin keskeisiä näkökohtia Paul Diracin tulkinnasta:
- Diracin yhtälö: Diracin ehkä tunnetuin panos kvanttimekaniikkaan on Diracin yhtälö. Hän kehitti tämän yhtälön vuonna 1928, ja se on kvanttimekaniikan perustavaa laatua oleva yhtälö, joka kuvaa elektronin liikettä sähkömagneettisissa kentissä ja ottaa huomioon erityisen suhteellisuusteorian vaikutukset. Diracin yhtälö on tärkeä relativistinen laajennus Schrödingerin yhtälölle.
- Antielektronin ennustaminen: Diracin yhtälö ennusti olemassaolon niin kutsutulle antielektronille, jota myöhemmin kutsuttiin positroniksi. Tämä ennuste oli merkittävämpiä saavutuksia teoreettisessa fysiikassa ja se johti antimateriaalin käsitteen kehittymiseen.
- Aalto-funktion tulkinta: Diracilla oli pitkäaikainen kiinnostus kvanttimekaniikan filosofisiin tulkintoihin. Hän tuki Bornin ja Heisenbergin esittämää tulkintaa, jossa aaltofunktio ei kuvaakaan hiukkasen tilaa, vaan ennustaa mittauksen tuloksia. Tämä tulkinta oli linjassa kvanttimekaniikan käytännön sovellusten kanssa, joissa aaltofunktio toimi matemaattisena ennustetyökaluna.
- Kvanttikentät: Dirac teki myös merkittäviä panoksia kvanttikenttien teoriaan, erityisesti kvanttielektrodynamiikkaan, joka kuvaa sähkömagnetismia kvanttimekaanisena teoriana. Hän oli yksi ensimmäisistä, jotka sovelsivat kvanttimekaniikkaa sähkömagneettisen vuorovaikutuksen selittämiseen.
Paul Dirac oli yksi kvanttimekaniikan suurista teoreetikoista, ja hänen työnsä avasi tien relativistisen kvanttimekaniikan kehittymiselle ja johti moniin tärkeisiin kehityksiin hiukkasfysiikassa ja kvanttikenttien teoriassa. Hänen työnsä vaikutus ulottuu monille fysiikan alueille, ja hänet tunnustetaan laajalti yhtenä 1900-luvun fysiikan suurista neroista.
Richard Feynman
Richard Feynman oli amerikkalainen fyysikko, joka teki merkittäviä panoksia kvanttimekaniikan tulkintaan ja sen kehittämiseen. Hänen lähestymistapansa kvanttimekaniikkaan oli hyvin omaperäinen ja tunnetaan Feynmanin polkuintegraalimenetelmänä sekä Feynmanin diagrammeina.
Tässä on joitakin keskeisiä näkökohtia Richard Feynmanin tulkinnasta kvanttimekaniikasta:
- Polkuintegraalimenetelmä: Feynman kehitti polkuintegraalimenetelmän, joka on vaihtoehtoinen tapa käsitellä kvanttimekaniikkaa verrattuna perinteiseen aaltomekaniikkaan tai matriisimekaniikkaan. Polkuintegraalimenetelmä perustuu siihen, että hiukkanen kulkee kaikkia mahdollisia reittejä paikasta A paikkaan B ja laskee kaikki nämä reitit yhteen. Tämä menetelmä tarjoaa elegantin tavan laskea kvanttimekaanisia suureita, kuten hiukkasen liikkumisen todennäköisyyksiä ja amplitudit.
- Feynmanin diagrammit: Feynmanin diagrammit ovat graafisia esityksiä hiukkasten vuorovaikutuksista kvanttimekaniikan teoriassa. Ne tarjoavat visuaalisen tavan kuvata ja laskea hiukkasten vuorovaikutuksia, kuten hajoamisia ja törmäyksiä. Näitä diagrammeja käytetään laajasti hiukkasfysiikassa ja kvanttifysiikan teorioissa.
- Feynmanin summaatioperiaate: Feynman esitti summaatioperiaatteen, joka perustuu polkuintegraalimenetelmään. Tämä periaate kertoo, kuinka kaikki mahdolliset kvanttimekaaniset reitit tai polut ovat osa yhtälöä, ja nämä polut summautuvat lopulta antamaan kvanttimekaaniset amplitudit.
- Ei-perinteinen tulkinta: Feynman oli tunnettu siitä, että hän vältti perinteistä kvanttimekaniikan tulkintaa ja filosofisia kysymyksiä sen takana. Hän oli enemmän kiinnostunut tulosten laskemisesta ja soveltamisesta kuin siitä, mitä kvanttimekaniikan ”todellisuus” tarkoittaa. Hänen ”Älä kysy, tule ja katso” -asenteensa heijastui hänen tieteelliseen lähestymistapaansa.
Richard Feynmanin lähestymistapa kvanttimekaniikkaan oli mielestäni erittäin innovatiivinen ja käytännöllinen. Hänen panoksensa kvanttimekaniikan matemaattiseen formalismiin ja sen soveltamiseen oli merkittävä ja on vaikuttanut monilla tieteenaloilla, mukaan lukien hiukkasfysiikka ja kvanttikenttien teoria.
Jos näistä saisi valita, käytännön läheisin olisi Richard Feynman, joka on ehkä henkilökohtainen suosikkini. Mutta edelleen askarruttaa, miten Einstein ja myöhemmin Dirac tulkitsivat kvanttimekaniikkaa, koska Diracin yhtälö ottaa huomioon Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian vaikutukset.
Feynman oli mukana mm. avaruussukula Challagerin tuhoutumista tutkineessa komissiossa (Rogers Commission).
Seli seli komission johtoon asetettu William P. Rogers antoi tarkoituksellisesti jo heti alusta asti ymmärtää ettei laitteesta, joka koostuu yli 2 miljoonasta komponentista, voida löytää yksittäistä komponenttia jonka voitaisiin varmuudella osoittaa olevan onnettomuuden aiheuttaja, johon Feynman vastasi tyyliin: That's pure nonsense.
Ilmoita asiaton viesti
Kyllä, tämä pitää paikkansa.
Ilmoita asiaton viesti
Voihan olla täysin väärässä tämän asian suhteen: ”Max Planckilla ei ollut suoraa roolia kvanttimekaniikan synnyssä, mutta hänellä oli merkittävä vaikutus sen kehitykseen.”
Olen tästä asiasta täysin päinvastaista mieltä: Planckilla oli ratkaiseva rooli kvanttimekaniikan syntyyn, jonka hän ”keksi” johtaessaan kuuluisan yhtälönsä, että elektromagneettinen säteily esiintyy paketteina, joista hän käytti nimitystä kvantti eikä jatkuva virtana. Samassa yhtälössä hän esitti Planckin vakion, joka on myös kvanttiteorian perusteita.
Ilmoita asiaton viesti
No et kyllä ihan täysin väärässä ole. Kun tarkastelee Max Planckin historiaa ja panosta vähän tarkemmin, hänellä oli ratkaiseva rooli kvanttimekaniikan kehityksessä.
Vuonna 1900 Planck julkaisi kuuluisan artikkelin, jossa hän esitti Planckin säteilylaiksi tunnetun yhtälön. Tässä yhteydessä hän osoitti, että elektromagneettinen säteily ei voi olla jatkuvaa virtaa, kuten klassinen fysiikka ennusti, vaan sen energia esiintyy diskreetteinä paketteina tai kvantteina. Tämä oli merkittävä käännekohta fysiikassa, ja se avasi tien kvanttimekaniikan synnille.
Planckin säteilylaki oli ensimmäinen askel kohti kvanttiteorian kehittämistä, ja siinä Planck esitteli Planckin vakion, joka on tärkeä kvanttiteorian perusta. Planckin vakio on luonnollinen vakio, joka liittyy energiaan, taajuuteen ja kvanttien ominaisuuksiin. Se on mukana monissa kvanttiteorian yhtälöissä ja on keskeinen osa kvanttifysiikkaa.
Mutta se miksi puhuin fotonien jatkuvasta virrasta, se pitää sisällään diskreetit kvantit.
Myöhemmin Einstein sovelsi Planckin kvantti-käsitettä erittäin merkittävällä tavalla fysiikan alalla. Vuonna 1905, samana vuonna, kun hän julkaisi kuuluisat artikkelinsa erityisestä suhteellisuusteoriasta ja valon fotokvantti-ilmiöstä, Einstein käytti Planckin kvantti-ajatusta selittääkseen valon käyttäytymisen.
Einstein esitti, että valo koostuu diskreeteistä energiaelementeistä, joita hän kutsui ”fotoneiksi”. Hän ehdotti, että valo voi vuorovaikuttaa aineen kanssa näiden fotoneiden välityksellä, ja tämä selitti muun muassa valon aiheuttaman valosähköisen ilmiön, jossa aineesta irtoaa elektroneja valon vaikutuksesta. Tämä teoria valon fotoneista oli ratkaisevan tärkeä kvanttiteorian kehityksessä ja osoittautui myös kokeellisesti oikeaksi.
Ilmoita asiaton viesti
Abrahan Pais totesi yhdessa kirjassaan, että Max Planck ”stumbelled on
quantum mechanics on 1900”. Tästä saa sellä sellasen käsityksen, että
Planck löysi tämäan physiikan haaran vahingossa?
Ilmoita asiaton viesti
Sinivirran käsitys on yhtenevä kemisti G N Lewisin kanssa, joka on kuitenkin hylätty.
”Fotonin alkuperäinen nimi oli Einsteinin tekstissä valokvantti (das Lichtquant). Nykyinen termi ’fotoni’ tulee kreikan kielen valoa tarkoittavasta sanasta φῶς. Sen otti käyttöön 1926 kemisti Gilbert Newton Lewis, joka julkaisi spekulatiivisen teorian, jonka mukaan fotonit olivat tuhoutumattomia ja niitä ei ollut mahdollista luoda. Lewisin teoriaa ei hyväksytty, ja se oli ristiriidassa havaintojen kanssa, mutta uusi termi otettiin lähes välittömästi käyttöön.”
https://fi.wikipedia.org/wiki/Fotoni
Aivan turha on Sinivirran yrittää vääntää käsitystään Einsteinin, Planckin tai Bohrin näkemyksiin.
Ilmoita asiaton viesti
Kun esittää argumentteja, ne tulisi ilmaista oikein. Ja kun yleensä argumentoit, niissä on jatkuvasti täysin aiheetonta kritiikkiä ja henkilöön menevää herjaamista. Olen tästä useita kertoja sinulle sanonut, mutta se sama herjaaminen vain jatkuu. Kun todellista kvanttimekaniikan historiaa lukeneena, pitäisin sinuna pienempää meteliä.
Albert Einstein oli yksi ensimmäisistä, joka esitti fotonin käsitteen valon kvantittumisen yhteydessä vuonna 1905.
Gilbert Lewisin työt kvanttimekaniikan parissa myöhemmin 1920-luvulla vaikuttivat termiin ”fotoni” ja sen käsitteeseen. Fotonin käsite on sittemmin ollut keskeinen osa kvanttimekaniikan teoriaa ja on edelleen tärkeä käsite fysiikan ja valon tutkimuksessa.
Tässä ei ole kysymys siitä, kuka tuli ensin ja kuka viimeiseksi, vaan kysymys on
"Kvanttimekaniikan erilaisista tulkinnoista"
, ja miten sinä tulkitset minun käsityksiäni kvanttimekaniikasta, ne ovat täysin vääriä.Ilmoita asiaton viesti
Et siis väitäkään enää, että fotonit ei häviä? Jos ne ei häviä, ei niitä voi syntyäkään.
Se, että nimitetäänkö fotoniksi vai kvantiksi, on epäoleellista.
Lisäksi näytät olevan erimielinen joskus fanittamasi Kari Enqvistin kanssa.
”Auringon ytimessä syntyvien fotonien energia on hyvin suuri. Se on ihmisille vaarallista gammasäteilyä. Mutta lukuisten törmäilyjen seurauksena pintaan nouseva fotoni on matkalla menettänyt niin paljon energiaa, että sen aallonpituus on venynyt näkyvän valon alueelle.”
https://www.duodecimlehti.fi/duo95365
Ilmoita asiaton viesti
Tähän voisi lyhyesti kommentoida seuraavasti Sen sijaan että käyt täällä jatkuvasti nokittelemassa, opettele ensin ne klassisen fysiikan alkeet ja siirry sen jälkeen vasta kvanttimekaniikkaan. Sillähän siitä selviät, jos selviät.
Ilmoita asiaton viesti
Kyllähän sinä saat pitää kiinni kvanttimekaniikan käsityksistäsi, mutta valitettavasti ne johtavat vääriin tuloksiin esimerkiksi kasvihuoneilmiön suhteen.
Ilmoita asiaton viesti
Juurihan sanoin. Että sen sijaan että käyt täällä jatkuvasti nokittelemassa, opettele ensin ne klassisen fysiikan alkeet ja siirry sen jälkeen vasta kvanttimekaniikkaan. Sillähän siitä selviät, jos selviät. Vasta tämän jälkeen voit sitten esittää niitä väittämiäsi kasvihuoneilmiöstä.
Ilmoita asiaton viesti
Luulet itsestä niin paljon, vaikka esität myötäänsä virheellisiä väittämiä.
Luulisi tulevan asia selväksi, kun vain yksin olet väittämiesi takana ja täällä ainakin viisi väittää olevasi väärässä ja kaikki kovan luokan asiantuntijoita.
Ilmoita asiaton viesti
Voisitko kenties nimetä mainitsemasi viisi kovan luokan asiantuntijaa?
Ilmoita asiaton viesti
Albert Einstein, Nils Bohr, Max Planck, Erwin Schrödinger ja Max Born … jne!
Ilmoita asiaton viesti
Mistä olet saanut päähäsi, että olisin eri mieltä näiden kyseisten herrojen kvanttimekaanisista tulkinnoista?
Ilmoita asiaton viesti
Tämä on helppoa. Fotoni ei voi kulkea ympyrärataa, joten sen on pysähdyttävä, jolloin sen liikemassa katoaa.
Ei nämä herrat ole päätyneet mihinkään muuhun lopputulemaan.
Sinivirta pakottaa fotonin kiertämään atomin ympäri. Really!?
Ilmoita asiaton viesti
Richard Feynman, joka on ehkä suosikkini, ei kyllä tulkinnut kvanttimekaniikkaa niin, että fotoni kiertäisi ympyrää. Kyllä se on ihan Keskisen oma tulkinta. Eli luettelon jatkeeksi voidaan lisätä Keskisen kvanttimekaaninen tulkinta ”fotonit leikkivät karusellia keskenään”.
Ilmoita asiaton viesti
Miten ihmeessä tässä globaalissa ilmastokeskustelussa on ajauduttu mikromaailman kvanttifysiikkaan? Vaikka yksittäisten partikkelien ja fotonien energia onkin kvantittunutta, niin niitä on niin valtava määrä, että energiaa ja massaa voidaan mallittamisessa käyttää jatkuvina suureina. Kvanttifysiikka ei tuo mitään uutta ilmastonmuutoskeskusteluun!
Ilmoita asiaton viesti
Ei tässä blogissa käsitellä globaalia ilmastoa, vaan kyse on kvanttimekaniikan erilaisista tulkinnoista. Johan se lukee tuolla otsikossa. Ja siinä olen samaa mieltä, ettei kvanttifysiikka tuo mitään uutta ilmastonmuutoskeskusteluun. Mutta niinkuin näkyy, jotkut sekoittavat puurot ja vellit keskenään ja alkavat kommentoimaan kasvihuoneilmiöstä, mikä ei ole tämän blogin aihe.
Ilmoita asiaton viesti
Asiaa seuranneena voin sanoa, että kaikki alkoi Aron Hunga Tonga blogista, jossa Sinivirta totesi mm.
”Ollillalle. Maan emittoimat ja ilmakehästä maahan takaisin emittoituvat fotonit eivät lopu kesken. Fotonivirta on jatkuva niin kauan kuin auringosta riittää energiaa. Vai oletko Ollila sitä mieltä, että maa jostain tuntemattomasta syystä ”jemmaa” niitä fotoneja johonkin käsittämättömään ”mustaan aukkoon”, mistä meillä muilla ei ole harmainta aavistustakaan, ja sylkee ne vain tarvittaessa ulos jossakin sopivassa tilanteessa, niinkuin sinun LBL-laskelmasi niin osoittavat, tai sitten eivät ollenkaan? Ilmeisesti olemme siirtymässä johonkin aivan uuteen fysikaaliseen ilmiöön, jota voisimme kutsua nimellä ”fotonikato”?”
Sen jälkeen ovat Ketunlenkit olleet käytössä.
Ilmoita asiaton viesti
Ensin täällä esitetään tulkinta, kuinka fotonit leikkivät karusellia keskenään, ja nyt Ketunlenkit. Milloin Horsehead Nebula?
Ilmoita asiaton viesti
Ollila on esittänyt, että CO2’n absorboima fotoni häviää muuttuen CO2- molekyylin energiaksi, mikä taasen muuttuu ilmakehän lämmöksi.
Tämähän on se ”kasvihuoneilmiö”.
Sinivirta on esittänyt yleiseen Fotonikato-teorian, joka ei ole saanut kannatusta.
Tarkennus kommenttiini ”Sen jälkeen ovat Ketunlenkit olleet käytössä”.
Pitäisi olla ”Sen jälkeen ovat olleet Sinivirran Ketunlenkit käytössä”.
———————-
Feynman “Science is the belief in the ignorance of experts”.
Voisi kääntää: Tiede on uskomus asiantuntijoiden tietämättömyydestä.
Ilmoita asiaton viesti
Höpöjä. Minä en ole esittänyt mitään ”fotonikatoteoriaa”, sillä ei sellaista ole olemassakaan. Tässä sen näkee miten näitä asioita ymmärretään tai halutaan, että ne ymmärretään toisin. Olen edelleen Feynmanin tulkinnan vankkumaton kannattaja.
Ilmoita asiaton viesti
Aho’s blog caused a huge photon disaster, the invisible lights went out for at least a few microseconds 😵💫
Ilmoita asiaton viesti
🤣
Ilmoita asiaton viesti
Aho!?
Ilmoita asiaton viesti
Kvanttimekaniikka on tosiaan vaikea laji!
Tässä vähän erilainen tulkinta:
Lähtökohtana on vapaan neutronin epästabiilisuus. Vapaa neutroni jakautuu protoniksi + elektroniksi ja elektronin antineutriinoksi alle 15 minuutissa. Elektroni ei voi pudota protoniin käytännössä edes klassillisessa mielessä. Klassillinen malli on väärin näiltä osin. Elektroni liikkuu siis ainoastaan ytimen läheisyydessä putoamatta ytimeen.
Klassillisesti tätä liikettä voidaan kuvata epälineaarisella tavallisella differentiaaliyhtälöllä. Esimerkiksi yksi epälineaarisuus tulee epälineaarisesta voimatermistä ~ 1/r^2. Joten et voi odottaa saavasi säteilyä spektrianalysaattoriisi, jossa näkyisi yksi siniaaltopiikki. Sen sijaan mittaat monimutkaisemman epälineaarisen, mahdollisesti jaksollisen atomista tulevan signaalin. Tutkimalla tätä epälineaarista jaksollista signaalia spektrianalysaattorissa näkyy spektrissä useita piikkejä yhden sijaan.
Aalto-hiukkasdualismi:
Schrödinger löysi osittaisdifferentiaaliyhtälön, joka antaa saman spektrin, kuin vastaavan epälineaarisen tavallisen differentiaaliyhtälön antama spektri spektrianalysaattorilla mitattuna.
Ilmoita asiaton viesti