1) Yksi esimerkki on se, että klassisen sähkömagnetismin mukaan sähkömagneettisen säteilyn (eli valon) nopeus on sama kaikille havaitsijoille, mikä on ristiriidassa klassisen mekaniikan lakien kanssa. (Tämän ongelman ratkaisuksi keksittiin eetteri.) Toinen olisi se, että klassisen fysiikan mukaan mustan kappaleen säteilyn energia olisi ääretön pienillä aallonpituuksilla.

Klassisessa fysiikassa atomeja ei voi myöskään olla olemassa. (Tätä voi tietysti pitää ristiriitana havaintojen kanssa eikä sisäisenä ongelmana - koska fysiikka kuvaa havaintoja, ei voi vetää selvää rajaa näiden kahden välille.) Kiihtyvässä liikkeessä (kuten ympyräradalla) olevat hiukkaset lähettävät nimittäin sähkömagneettista säteilyä, joten elektronien pitäisi säteillä energiansa pois ja pudota protoneihin hyvin nopeasti.

2) Arkisten esineiden suuri koko ja vuorovaikutus ympäristön kanssa selittää sen, miksi kvanttiefektit ovat pieniä. Ne eivät kuitenkaan ymmärtääkseni riitä tekemään kappaleiden tilasta määrättyjä - tai jos riittävät, ei tiedetä miten.

Koska tämäntyyppiset aihealueet kiinnostavat minua, olen iloinen että tässä tarjoutuu tilaisuus tarkentaviin kysymyksiin.

1) Kirjoitit: “Klassinen fysiikka sen sijaan on hyvin paradoksaalinen: se on ristiriidassa sekä itsensä että havaintojen kanssa - siksi se korvattiinkin modernilla fysiikalla”.

Mikä on tämä klassisen fysiikan sisäinen ristiriitaisuus?

2) Mittausaihetta tässä jo sivuttiinkin, esitän kuitenkin kysymyksen hieman toiselta kannalta:

Voidaanko ajatella, että hiukkaset “mittaavat” vuorovaikutusten kautta jatkuvasti toisiaan, ja siksi makrotason objektit ovat ikäänkuin määrätyssä tilassa (”mitattuina”) koko ajan? Ja siitä syystä esim. naapurin kissa ei muutu siirry kuuhun tai muutu vaikkapa mansikkajugurtiksi tuosta vaan, vaan makro-objekteilla siis ikäänkuin todella on määrätty tila ja paikka.

Kiitos mielenkiinnosta. En tunne kvanttikaaosta.

Kaikki paljon tutkitut yhtenäisteoriat (kuten säieteoria) ovat epädeterministisiä. Yrityksiä deterministisiksi teorioiksi on tehty, mutta ne eivät ole päässeet alkua pidemmälle.

Tiedustelen, että oletko mahdollisesti seuraillut kvanttikaaoksena tunnettua tutkimusalaa?

Hyvä maininta muuten tuosta mittaajan erityisasemasta. Minua on suuresti häirinnyt monissa populaareissa kvanttimekaniikan kuvauksissa esiintyvä kuvaus havaitsijan/mittaajan vaikutuksesta järjestelmään, joista on saanut sen kuvan että tietoinen havainnoija l. ihminen on se vuorovaikuttaja joka lopulta määrittää systeemin tilan. Tämä on tietysti aivan naurettava ajatus.

Katso alkuun vaikkapa laittamani linkit Bellin epäyhtälöstä. Populaarikirjojen suhteen olen huono neuvomaan, kun en ole niitä juuri lukenut - kenties voisit kokeilla Enqvistin teosta “Olemisen porteilla”.

Kvanttimekaniikka on kausaalinen teoria, eli syyt eivät koskaan tule ennen seurauksia. Epädeterminismi on eri asia: se tarkoittaa sitä, että on seurauksia, joilla ei ole mitään syytä.

Lopullista totuutta determinismistä ei tietenkään tiede voi tarjota: on periaatteessa mahdollista, että kvanttimekaniikan taustalla olisikin joku deterministinen teoria. Mutta sellainen teoria olisi muissa suhteissa hyvin vieras arkijärjelle.

Tämä on aina kiehtonut ja häirinnyt minua pitkään. Haluaisin ymmärtää minkälaiset havainnot ja/tai päättelyketjut tarkalleen johtavat tähän lopputulokseen.

Pystyn kyllä uskomaan, että edes teoriassa meidän ei ole mahdollista täydellisesti selvittää kvanttitason syy-seuraus-suhteita, mutta eihän se vielä tarkoita sitä, etteivätkö ne olisi olemassa?

Ja vaikka tuo kausaliteetti menisikin kvanttitasolla nurin niskoin, niin että seuraukset tapahtuisivat ennen syytä, tai että meillä olisi seurauksia ilman syitä (tai päinvastoin), niin eikö se vain tarkoita sitä, että emme ymmärrä näitä asioita tarpeeksi hyvin?

Ehkä aika liikkuu paikallisesti omituiseen suuntaan, ehkä koemme partikkelin vaihtoa toisten ulottuvuuksien kanssa… Miten aito, determinismin lyttäävä satunnaisuus voidaan oikein varmistaa?

Mittaustekniikasta en osaa kertoa, kokeita on tehty eri hiukkasilla, ja mitattu ainakin valon polarisaatiota on mitattu elektronin spinin sijaan - idea on sama, mutta polarisaatiota on helpompi mitata. En tiedä, millaisia laitteita modernissa laboratoriossa käytetään polarisaation mittaamiseen.

Perinteisesti kvanttimekaniikasta puhuttaessa on ollut tapana kiinnittää huomiota mittaukseen, eli sellaiseen vuorovaikutukseen, jossa tutkittavasta systeemistä saadaan selville jotain informaatiota. Tämä asettaa mittaajan erityiseen asemaan, ja vaikuttaa ihmiskeskeiseltä. Nykynäkökulmasta puhutaan ennemmin siitä, miten vuorovaikutus ympäristön kanssa häiritsee systeemiä.

Mainitsemasi häiriöt ympäristöstä ovatkin yksi syy siihen, miksi kvanttimekaaniset efektit eivät ole yleensä arkiskaalalla merkittäviä, ja niiden näkemiseksi pitää tutkia hyvin eristettyjä systeemejä. Mutta en ole varma, onko kokonaan ymmärretty, miksi arki-ilmiöt käyttäytyvät klassisen fysiikan mukaisesti - tämä on alue, josta en tiedä paljoa.

Asia muuten tulee mielenkiintoisella tavalla vastaan kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn kohdalla. Inflaatioskenaarion mukaan mikroaaltotaustan epätasaisuudet ovat syntyneet kvanttivärähtelyistä, joille voidaan ennustaa vain todennäköisyysjakauma. Mikä sitten on tapahtuma, jossa mikroaaltotausta on siirtynyt määrättömästä tilasta määrättyyn tilaan? Vaikka hyväksyisi sen, että elektronin spinillä ei ole tiettyä tilaa ennen mittausta, tuntuu vaikealta ymmärtää mitä tämä tarkoittaa maailmankaikkeuden kohdalla. Käsittääkseni tämä asia ei ole vielä täysin selvä.

Eli pystytkö avaamaan hieman tarkemmin tuota mittauksen käsitettä atomistisessa kontekstissa, erityisesti asia kiinnostaisi noin mittaustekniikan kannalta mutta oletan että et kenties ole oikea henkilö vastaamaan siihen.