Luin jostain, että Newtonin mekaniikan mukaan maailma olisi täysin ennalta määrätty. Mutta kvanttimekaniikan mukaan maailma ei välttämättä olisikaan ennalta määrätty. Sitä taidettiin kutsua sellaiseksi kuin 'epätarkkuusperiaatteeksi'.
Voisiko joku asiaa paremmin tutkinut selittää, mistä tässä on oikein kysymys ja mihin näkemyserot perustuvat. Vai olenko kenties ymmärtänyt jotain väärin?
Voisiko joku asiaa paremmin tutkinut selittää, mistä tässä on oikein kysymys ja mihin näkemyserot perustuvat. Vai olenko kenties ymmärtänyt jotain väärin?
Vastaukset 18
Vanhimmat
ymmärsit.
Mekanistinen Newton/Laplace kuoli viimeistään Heisenbergin teorioiden myötä. Maailman pienimpien perusrakenteiden käyttäytyminen ei ole tarkasti ennustettavissa.
Makromaailmassa Newtonin lait pätevät hyvin pitkälle suurella tarkkuudella. Erittäin suuret nopeudet tai painovoimakentät aiheuttavat pientä poikkeamaa. Tietokoneesi joidenkin komponenttien rajapinnat taas toimivat kvanttifysiikan tilastollisuuden mukaan. Kukaan ei tiedä, mikä elektroni läpäisee piirin ja mikä ei.
Miksi maailman pienimpien perusrakenteiden käyttäytyminen ei ole ennustettavissa? Mihin se perustuu?
Kun samanlaiseen kappaleeseen vaikuttavat samanlaiset voimat, käyttäytyy se aina samalla tavalla. Miksi tämä ei päde kvanttifysiikassa?
paikkaa ja liikettä ei voida todentaa samaan aikaan hiukkasfysiikassa. Jos paikka tunnetaan tarkasti, liiketietoa ei voida saada ja päin vastoin. W Heisenberg osoitti, ettei tämä johdu mittaustemme epätarkkuudesta ja karkeudesta, vaan tämä on luonnon perusominaisuus. Itse Iso Albert ei halunnut hyväksyä väitettä ja kolmikko Einstein, Podolsky, Rosen kirjoitti kuuluisan EPR artikkelin (-30 luvulla?) palauttaakseen tarkan syyn ja seurauksen. Johtopäätökset osoitettiin kokeellisesti vääräksi vasta -70 luvulla Aspectin kokeessa, jonka teorian Bell hahmotteli -64 ja joka samalla paljasti jotain täysin odottamatonta, mullistavaa ja järjen vastaista....
Tämä arkijärjen vastainen lokaalisuuden murtuminen on todettu sen jälkeen useasti testein.
Taidat olla nuorehko? Alas lueskelemaan tieteen historiaa. Palkitseva harrastus. Parasta scifiä.
Ei sen puoleen; suosittelen myös hyvän scifin ja fantasian lukemista. Ei ajatus luudu. Kunhan erottaa reaalin ja fantasian.
Miten jonkun mittaamisen epätarkkuus voi olla luonnon perusominaisuus? Kuulostaa absurdilta, anteeksi vaan. Ja juu, olen nuorehko ja en sentähden vielä kaikkea ymmärrä... Jos tietää tarkasti toisen, ei voi tietää toista ---- mutta tällähän on merkitystä vain jollekin havaitsijalle joka tällaisia asioita mittaa. Miten se liittyy siihen, miten luonto pohjimmiltaan toimii. Täytyyhän kappaleella olla jokin tarkka paikka ja tarkka liikemäärä, huolimatta siitä pystytäänkö niitä havaitsemaan eli ei! Nyt en ymmärrä...
>Täytyyhän kappaleella olla jokin tarkka paikka ja tarkka liikemäärä, huolimatta siitä pystytäänkö niitä havaitsemaan
>eli ei!
Jospa tuolla atomien kokoluokassa, tai vielä pienemmissä kuvioissa ei olekaan enää "kappaleita".
hyvässä seurassa ymmärtämättömyytesi kanssa. :-) Intuitiota ei kannata käyttää kvanttimekaniikan miettimisessä. Toinen vastaaja sanoi että "kappale" saattaisi olla väärä sana kun puhutaan elektroneista, protoneista jne. Voisin itse lisätä tähän, että samaa voisi sanoa "paikasta" ja "liikemäärästä". Vaikka näihin käytetään tuttuja sanoja ja määritelmät muistuttavat niitä, joita käytetään esim. Newtonin mekaniikassa, ei ole mitään syytä olettaa että nämä asiat käyttäytyisivät samaan tapaan myös atomitasolla.
Fysiikasta täytyy sanoa sen verran, että teoriat joita käytetään kuvaamaan maailmaa ovat täysin ihmisten arvaamia. Samoin niiden tulkinnat. Kvanttimekaniikalla pystyy ennustamaan kokeiden tulokset aina oikein (jossakin pätevyysalueessa). Voi olla että tulkinnassa on jotain vikaa, tai matematiikka ei välttämättä ole täydellinen kuvaus (ainakin painovoiman kvanttiteoria puuttuu edelleen), mutta kyllä vähitellen ihmisten täytyy alkaa uskomaan, että kvanttiteorioissa on jotain oikein, kyllä ne sen verran hyvin toimivat.
Alkeishiukkaset, joita epämääräisyys koskee, eivät enää ole "kappaleita", vaan ovat samaan aikaan partikkeleja ja aaltopaketteja, aaltofunktioita, säteilyenergiaa... Meninköhän liian pitkälle???? Aalto-hiukkas dualismi taitanee olla virallien termi.
Ongelma on siinä, että luonnon perusrakenteissa intuitiomme ja filosofiamme antama tieto on todettu olevan aina väärin...Richard Faynmania hyvin vapaasti siteeraten.
"Darvinistinen älymme" on muokkautunut makromaailman ilmiöiden ohjaamana. Syvissä rakenteissaan luonto ei suostu noudattamaan "talonpoikaisjärkeämme", mutta kvanttifysiikan teorioiden mukainen matiikka enustaa ilmiöitä mittaustarkkuudella (11 merkitsevää numeroa) Jos ei näin olisi, en näpyttelisi "tietämystäni HEH" verkossa käyttäen kvanttifysiikkaan pohjautuvia koneita.
Itse diletanttina joudun toimimaan arkijärjen varassa. Matiikka ja fysiikan osaaminen ei riitä. Vanhana kähmynä haltsaan vielä elektroniputket. Triodi voidaan vielä ymmärtää elektronimötkylöiden liikkeenä hehkukatodilta anodille ja siihen väliin hila ohjaamaan liikennettä. Tetrodi, heptodi tai pentodi olivat vai pientä skrumeluuria.
Schotky-Barrier (kirjoitusasu?) trankkua ei enää sillä selitetty. Tietsikkasi toimii sen takia, että hituosa elektroneista ilmestyykin energiavallin väärälle puolelle. Mekanistisessa maailmassa potentiaalivalli olisi ylittämätön. Kvanttimaailmassa on tilastollinen mahdollisuus. Ja konheet toimii.
Minä olen diletantti. Ammattilaiset ovat selittäneet asian paljon paremmin.
Kvanttifysiikasta ja sen sovellutuksesta elektroniikkaan voisin suositella seuraavaa:
Richard Turton: "Kvantitipiste" WSOY
ISBN 951-884-208-6 (tällä koodilla löytyy jokaisesta kirjastosta ja oikeasta kirjakaupasta)
Etsipä käsiisi ja lue Richard Feynmanin "QED", Kvanttielektrodynamiikka. Kirjan julkaisun jälkeen on tapahtunut aiheen tutkimisessa paljon, mutta yhtä helpostiymmärrettävän kirjan kvanttielektrodynamiikan "älyttömyyksistä" tekemiseen ei tavallinen tieteilijä yksinkertaisesti pysty, siihen tarvittiin neroa.
Mitään "näkemyseroa" ei ole. Newtonilla ja Laplacella ei ollut aavistustakaan mekaanisen fysiikan taustalla vaikuttavista ilmiöistä. He laskivat systeemit siten kuin he itse pystyivät havaitsemaan, mittaamaan ja laskemaan. 99,999 prosentissa kaikessa fysiikan käytännön laskennassa autoista ohjuksiin on murkuloiden mukaan laskeminen aivan riittävän tarkkaa.
mutta kaiken ennustaminen on mahdotonta. Noin se tarkkaan ottaen menee.
Jos olisi olemassa riittävän iso tietokone (valitettavasti ei koskaan ole), niin voisi kaiken maailmankaikkeudessa simuloida mikäli malli olisi tarpeeksi tarkka. Kone osaisi antaa täysin tarkan ennusteen tulevaisuudesta. Riippumatta siitä ajatellaanko millä tavalla tahansa.
Epätarkkuusperiaate johtuu juuri ennustuksen rajoittuneisuudesta. Jos malli olisi tarpeeksi tarkka, niin epätarkkuudenkin toimiminen ja lopputulos olisi aina ennustettavissa.
Epätarkkuus siis on seurausta kyvyttömyydestä ennustaa satunnaisuutta.
Sorruit kehäpäätelmään. Vaikka ei se mitään, olet ns. hyvässä seurassa,
fyysikot pitävät mikromaailman ennustamattomuuta todellisena luonnon perusominaisuutena; ei mallien tai mittausten epätarkuudesta johtuvana.
Tuo usko on juuri sitä, uskontojen jäänteistä tieteessä. Tosiasia on, ettemme pysty ennustamaan edes uraani-232:n yksittäisen atomin puoliintumishetkeä. Meillä ei (tietääkseni) ole edes aavistusta mikä sen määrittää tai laukaisee.
''Toinen vastaaja sanoi että "kappale" saattaisi olla väärä sana kun puhutaan elektroneista, protoneista jne. Voisin itse lisätä tähän, että samaa voisi sanoa "paikasta" ja "liikemäärästä". Vaikka näihin käytetään tuttuja sanoja ja määritelmät muistuttavat niitä, joita käytetään esim. Newtonin mekaniikassa, ei ole mitään syytä olettaa että nämä asiat käyttäytyisivät samaan tapaan myös atomitasolla.''
Mihin koko kvanttifysiikka itseasiassa perustuu? Eikä kukaan vieläkään oikein selittänyt, miten mittauksen epätarkkuus voi olla luonnon perusominaisuus... Jotkut täällä tosin näyttävät olevan sitä mieltä, että epätarkkuusperiaate onkin vain ihmisen mittauksen rajoittuneisuutta tai matematiikan rajoittuneisuutta. Ja sekin kuulostaa paradoksaaliselta, että isommissa kappaleissa vaikuttaa täydellinen syy-seuraus suhde, mutta sitten pienimpien rakenneosasten tasolla hiukkaset liikkuvat vain todennäköisyyksiin perustuen.
''Voi hyvin sanoa, ettei kukaan ymmärrä kvanttimekaniikkaa.'' - Richard Feynman. No ei nähtävästi maallikko ainakaan...
Toki siihen isoonkin murkulaan pätevät kaikki kvanttimekaniikan säännöt ihan sellaisinaan. Siinä vaan on niin paljon alkeishiukkasia, että ne keskimäärin toimivat mekanistisen fysiikan lakien mukaisesti, mikäli niitä mekaniikan lakien mukaisilla mittausvälineillä seurattaisiin.
Jos ao. mötikkää seurattaisiin atomitarkkuuksilla, se kokonaisuutena ja jokainen sen atomi/molekyyli osoittautuisi aivan yhtä ennalta arvaamattomaksi kuin yksinäinen hiukkanenkin.
Jos Mike Tyson lyö nyrkillä Tom Jonesia leukaan, Tom Jonesin leuan murtuminen on biljoonien alkeishiukkasten sähkömagneettisen vuorovaikutuksen tulos. Se ei johdu siitä että Mike löi sitä turpaan. Mitään kausaliteettia - siinä mielessä miten sana käsitetään - ei ole olemassakaan.
Maailma toimii syy-seuraussuhteisesti eli alkuehdot määräävät tulevat tapahtumat, siksi maailma on ennalta määrätty. Kvantti-ilmiöiden kausaaleja lainalaisuuksia ei vielä tunneta väärän todellisuustulkinnan takia, joten puhutaan heikosta determinismistä jossa satumalla on jokin osa. Puhdasta sattumaa fysiikassa ei kuitenkaan ole, sehän romuttaisi koko tieteen joka perustuu nimenomaan toistettavuuteen, tilastollisuuteen ym. syy-seuraussuhteisuuteen eli deterministiseen kausalismiin, jossa syyt aheuttavat seuraukset ja kausaaliketjut tuottavat tapahtumt. Heikompi determinismi ei ole siis saareke determinismin ja puhtaan sattuman keskellä, vaan se on determinismin osa. Kun kaikkia syitä ei tunneta, saadaan vain tilastollisia tuloksia.
Ulottuvuudet ovat kvantittuneet, koko fysiikka on kvantittunut. Tästä syystä vaikkapa suunnat ovat kvantittuneet. Tämä taas on syy sille että ns. "kvanttilomittuneiden" hiukkasten mittaustulosten välillä on korrelaatioita. Ne siis eivät ole oikeasti lomittuneet tai vaikuta toisiinsa (kaukovaikutus) vaan niiden välillä ei ole vapausasteita niin paljon kuin kvantittumaton jatkuva avaruuskäsitys antaa olettaa. Ja koska me determinoituina havaitsijoina olemme mittalaitteinemme saman järjestelmän kvantittuneita osia, emme havaitse heti tätä kaikkien fysiikan suureiden kvantittumista. Esim. hiukkasen spin ei voi olla mihin suuntaan tahansa, samoin valon polarisaatiotaso ei voi olla muihin hiukkasiin nähden mihin suuntaan tahansa, vaan avaruuden kvantittuminen rajaa vapausasteet eli mahdolliset suunnat suhteessa toiseen hiukkaseen. Tietenkin tästä syystä näyttää siltä että mitattavien hiukkasten välillä olisi yhteispeliä, vaikka sitä ei ole. On vain rajatumpi avaruus, jossa ei ole ääretöntä määrää eri tiloja, paikkoja, tai suuntia vaan määrätty määrä vapausasteita.