Miten ihmeessä Maxwellin yhtälöissä voi esiintyä sellaisia käsitteitä kuin "tyhjän avaruuden läpäisykyky" "tyhjän avaruuden energiansitomiskyky"? Mistä ihmeestä ne on voitu johtaa aikana jolloin avaruuden rakenteesta ei tiedetty yhtikäs mitään? Loogisesti Maxwellin yhtälöiden olisi pitänyt tulla suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan jälkeen... jos sittenkään, sillä onko meillä tälläkään hetkellä tiedossa tyhjän avaruuden ominaisuudet kovin täydellisesti? Kertokaapa vähän näiden yhtälöiden historiasta. Wikipedia ei ollut avuksi.
Miten ihmeessä
puzzledd
17552
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 17
Vanhimmat
Ja yhtä hämmentävä asia, miten valon nopeutta on voitu mitata luotettavasti aikana jolloin kellopelit edustivat tekniikan aallonharjaa? Mittauslaitteiden pitäisi olla 3000km päässä toisistaan että ero olisi edes sadasosasekunnin luokkaa. Mikä mekaaninen laite kykenee rekisteröimään jotain sadasosasekunnissa?
Perehdy fysiikkaan, vaikkapa interferenssi-ilmiöön. Nuo sata vuotta sitten tehdyt mittaukset on kyllä selostettu populäärikirjallisuudessa. Ei kannata kehittää salaliittoteoriaa.
http://materiaalit.internetix.fi/fi/opintojaksot/5luonnontieteet/fysiikka/fysiikka4/valonnopeus
Valonnopeus
Aristotheles ja Ptolemaios olivat sitä mieltä, että valon nopeus on ääretön. Länsimaissa tämä käsitys säilyi läpi keskiajan Galilen päiviin asti 1500-luvun lopulle. Arabialaiset al-Haytham (n. 965 - 1038) ja Avicenna (980 - 1037) olivat sitä mieltä, että valon nopeus on äärellinen, mutta eivät pystyneet todistamaan sitä. Uudella ajalla Ranskalainen René Descartes (1596 - 1650) piti vielä valon nopeutta äärettömänä, mutta Italialainen Galileo Galilei (1564 - 1642), Englantilaiset Robert Boyle (1627 - 1691) ja Robert Hooke pitivät valon nopeuutta äärellisenä, mutta niin suurena, ettei sitä vonut mitata.
Kaukoputken keksiminen teki mahdolliseksi valon nopeuden mittaamisen tähtitieteellisin keinoin. Tanskalainen tähtitieteilijä ja fyysikko Ole Rømer (1644 - 1710) mittasi Jupiterin kuun Ion:nin pimennyksen ajan maan lähestyessä Jupiteria ja etääntyessä siitä. Edellisessä tapauksessa maa tuli valoa vastaan, jolloin pimennysaika jäi lyhyemmäksi kuin jälkimmäisessä tapauksessa. Tästä hän sai (1679) valon nopeudelle arvon 225 000 km/s. Vaikka tuloksessa oli lähes 30 % virhe, on tulos tärkeä, koska tällöin oli osoitettu, että valon nopeus on äärellinen.
Huomattavasti tarkemman tuloksen sai Englantilainen tähtitieteilijä James Bradley (1692 - 1762) mittaamalla kiintotähtien suuntakulman eli parallaksin muutoksen maan radan kahdessa eri kohdassa. Bradley sai (1728) valon nopeudeksi 294,995 km/s. Tässä on jo kolme oikeaa numeroa (virhe vain 1,7 %).
Ranskalainen fyysikko ja geodetikko Jean Arago (1786 - 1853) ehdotti (1838) pyorivän peilin käyttämistä valon nopeuden mittaamiseen ilmassa ja vedessä. Sokeus ja Ranskan vallankumous sotkivat suunnitelmat.
Ranskalainen fyysikko Hippolyte Fizeau (1819 - 1896) mittasi pyörivän hammasrattaan avulla valon nopeuden. Valon kuljettua Montmartressa pyörivän rattaan hammasvälistä se heijastui 8 km päässä Suresnesin kukkulalla olevasta peilistä takaisin hammasrattaaseen. Jos rattaan pyörimisnopeus oli riittävän suuri, hammas ehti valon tielle. Tästä hän voi laskea valon nopeuden (1849). Vaikka tulos 313 km/s oli heikompi, kuin Bradleyn aikaisemmin laskema tulos, oli Fizeaun koe tärkeä, koska se oli ensimmäinen yritys mitata valon nopeus maanpäällisillä järjestelyillä.
Fizeau toteutti yhdessä ranskalaisen fyysikon Léon Foucaultin (1919 - 1868) kanssa Aragon suunnitelman valon nopeuden mittamiseksi pyörivällä peilillä. He rakensivat mittauslaitteiston Montmartren ja Surenesin kukkuloitten välille. Toiselle kiinteän peilin ja toiselle pyörivän peilin. Peilien väli oli 8 km. Valon heijastuttua pyörivästä peilistä se kulki 16 km ennenkuin se palasi takaisin pyörivään peiliin. Sinä aikana peilin suunta oli muuttunut ja heijastuneen valon siinta oli eri kuin pysähtyneellä peilillä. Tästä he voivat laskea valon nopeuden. Vuonna 1862 he saivat valon nopeudeksi 297 000 km/s. He mittasivat valon nopeutta myös vedessä ja osoittivat, että valo etenee vedessä hitaammin kuin ilmassa.
Amerikkalainen fyysikko Albert A. Michelson mittasi valon nopeuden myös pyörivillä peileillä, mutta systeemi oli kehitelty edelleen Foucautin laitteesta. Tässä oli useita pieniä tasopeilejä säännöllisen särmiön pinnalla. Ensimmäinen mittaus oli vuonna 1878, jolloin hän sai tulokseksi 300 000 km/s. Yhdessä Simon Newcombin kanssa hän paranteli mittausjärjestelyä koko lopun elämäänsä. Pyörivässä systeemissä oli lopulta 32 peiliä. Vuonna 1923 tulos oli 299 798 km/s.
Amerikkalainen W. C. Anderson käytti mittauksessa moduloitua valonsädettä (valon voimakkuus vaihteli tunnetulla taajuudella) ja puoliläpäisevää peiliä. Peili jakoi säteen kahtia, jotka kulkivat eri pituiset matkat ennen yhtymistään. Interferenssin vaikutuksesta valot joko vaimenivat tai voimistuivat. Tällä menetelmällä saatiin nopeudeksi 299 776 km/s.
Myöhemmin on lasertekniikalla parannettu arvoa moneen otteeseen.
Valon kuviteltiin tarvitsevan etenemiseensä väliainetta. Ajateltiin, että avaruuden täyttää aine, jota kutsuttiin eetteriksi. Tämä ajatus oli jo antiikin ajalla mm. Aristoteelellä. Michelson tuli kuuluisaksi erityisesti amerikkalaisen kemistin Edward W. Morleyn kanssa suorittamastaa kokeesta, jossa yrittivät mitata valon nopeutta eri suunnista. Koska maa liikkuu, pitäisi tulos olla erilainen eri suunnissa, mutta tulos oli negatiivinen. Minkäänlaista eroa ei eri suunnista tulleiden valon nopeuksien välillä ei ollut. Michelson sai tästä negatiivisesta tuloksesta Nobellin fysiikan palkinnon. Tulos osoitti eetteriteorian vääräksi.
Helpotetaan tiedon etsintää kertomalla, että valon nopeudelle laskettiin käyttökelpoisen tarkka arvo jo vuonna 1726.
Entisajan fiksut eivät olleet tyhmiä ollenkaan. ; )
http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/measure_c.html
Populäärikirjallisuudesta 90% on paskaa, koejärjestelyiden teknisistä yksityiskohdista todetaan "need not concern us here", käsketään uskomaan irralliseen ja perustelemattomaan väittämään, ja siirrytään käsittelemään jotain suhteellisuusteorian suhdetta juutalaiseen mystiikkaan.
Noissa pyörivissä peileissä hämäräksi jää, miten niiden nopeudet on voitu tietää tarkkaan. Jos oletetaan että niitä pyörittää vaikka sähkömoottori, niin voidaanko pyörimisnopeus tietää suoraan moottoriin syötetystä sähköstä? Miten on voitu olla varmoja siitä, että tämä sääntö jatkaa pätemistä myös sitten, kun silmällä ei enää voi laskea kierroksia, vaikka se sen alapuolella pätisikin luotettavasti?
Jos ei pysty mittaamaan nopeasti pyörivää pyörää, voihan siihen tehdä vaikkaa vaihteisto eli ratasvälitys. Hammasrattaat toimivat ehdottoman matemaattisen säännönmukaisesti. Voidaan laskea vaikka hampaiden lukumäärän perusteella välityssuhteet. Näin voidaan mitata hitaammin pyörivän rattaan nopeus. Nopeamman rattaan,joka pyörittää peiliä, nopeus voidaan laskea suoraan vaihteiston välityssuhteesta.
http://fi.wikipedia.org/wiki/Hammaspyörä
Täällä on yksi laite, jolla on mitattu peilin pyörimisnopeutta.
"The Clock-Driven Timing Wheel Foucault Used in 1862 to Determine the Speed of the Spinning Mirror Stroboscopically"
http://66south.com/Foucault/files/timing-wheel-1862.jpg
http://66south.com/Foucault/
Näyttää myös peilin pyöritys tapahtuvan paineilmalla?
"Foucault's Spinning Mirror that He Used in 1862 for the First Accurate Laboratory Measurement of the Speed of Light and Distance to the Sun"
http://66south.com/Foucault/files/spinning-mirror-1862.jpg
sivulta:
http://66south.com/Foucault/
Kukaan ei ilmeisesti osaa vastata aloitusviestin kysymyksiin? Miten voidaan käyttää yhtälössä "tyhjän avaruuden ominaisuuksia" jos ei tiedetä tyhjän avaruuden ominaisuuksista yhtikäs mitään? Olen lukenut populaarikirjallisuutta jossa käsitellään Newtonin ja Maxwellin teorioiden välistä konfliktia joka johti suhteellisuusteoriaan, mutta niissä koko aihe sivuutetaan, tyyliin "Maxwell laski näin ja sillä sipuli". Tuo valon nopeuden mittaaminen oli täysin sekundaarinen kysymys (siksi se oli vasta toisessa viestissä, duh).
En tosin tiedä olisiko fysiikan lukemisesta lukiossa ollut paljonkaan hyötyä tässä, eipä sielläkään ollut tapana juurikaan käsitellä sitä, MITEN eri kuuluisat tutkijat ovat teorioihinsa päätyneet. Miten voikaan olla niin että kaikista oleellisimmat asiat unohdetaan mainita sekä koulukirjoissa että populäärikirjoissa ja pitäisi kaivaa jostain netin syövereistä?
>
Ja jos tällä tieteenhistorialla täytettäisiin fysiikan opetussuunnitelmaa, niin kymmenenkään tuntia viikossa ei olisi riittävästi fysiikkaa.
Järki käteen nyt saatana !
>
Se ei ole oleellisin asia, pölkkypää. Tuollaisten teorioiden johtaminen ja historiaan tutustuminen veisi jokaisen teorian osalta jo ainakin vuoden fysiikan tunnit.
Voi vittu, miten idiootteja täällä ihmiset ovat (onneksi ei tietysti ihan kaikki).
No miksi sitten historia niminen oppiaine on olemassa? Eihän niitäkään tietoja mitä siellä käsitellään tarvita tämän päivän ymmärtämiseen.
Ja mainitsepa tosiaan yksikin huippufyysikko joka ei ole ollut hyvin perehtynyt häntä edeltäneiden nerojen ajatustyöhön?
Pikavilkaisulla tässä kaikki, mitä lukion historian opetussuunnitelma edellyttää oppilaan tietävän tieteestä:
• ymmärtää tieteen ja taiteen saavutusten merkityksen ihmisen maailmankuvan muokkaajana • tiede uskonnon haastajana
http://opspro.peda.net/keuruu/viewer.php3?DB=keuruunlukio&mode=2&document_id=28
Koska tieteenhistoriaa ei millään ehditä opettamaan fysiikan kursseillakaan, niin se on vähän voivoi. Tieteen saavutuksiin perehtyminen jää siten syventäviin jatko-opintoihin.
"• ymmärtää tieteen ja taiteen saavutusten merkityksen ihmisen maailmankuvan muokkaajana •"
No mitäköhän tuohon nyt sanoisi. Tietysti niillä jotain vaikutusta on ollut, mutta erittelyssä menisikin puoli vuotta.
Ja tässähän on juuri oikein hyvä esimerkki siitä mitä tarkoitin: vaikka ihmiset tietäisivät että ihmisten maailmankuvat ovat muokkautuneet menneisyydessä juuria myöten useita kertoja, ja että myös tiede on tuottanut tuhoisia aatteita kuten rotuoppi, se ei auta heitä kyseenalaistamaan oman kulttuurinsa vaikutusta heihin tässä ja nyt. Suurin osa elää kuin keskiajan taikauskoiset tai rotuoppiuskovat sata vuotta sitten. Siispä näiden historiallisten asioiden ei voida sanoa vaikuttavan nykyaikaan siinä määrin, että nykyajan ymmärtämiselle olisi niiden tuntemus välttämätöntä. Toisin olisi, jos joka kerta kun joku esittää vähemmän kuin optimaalisen järkevän idean saisi kuulla "ah, mutta muistapa mitä tapahtui kun se ja se porukka silloin uskoi tällaista ja tuollaista". Mutta tällaista kuulee vain nettipalstoilla, ei koskaan eduskunnan kyselytunneilla tai työpaikkojen kahvihuoneissa.
Tälle ei varmaan ole tehtävissä mitään, edes vaikka aatehistoriaa lisättäisiin runsaalla kädellä.
Mutta kyllä sitä tieteenhistoriaa saataisiin hyvin mahdutettua opetussuunnitelmaan kun jätettäisiin sotahistoria ja poliittinen historia pois. Niillä kun ei tee kukaan yhtään mitään.
Noh. hypernero Gauss ali silloin tällöin toillinkin meita tälläisiä tollojakin yläbuolella, siksipä Maxwellin yhtälöryhmät roottoreineen on vielä uusi suuri asia outoine lävistykeenkin.