Epätarkkuusperiaate vain mittaustekninen ongelma, ei muuta

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Heisenbergin epätarkkuusperiaate kuuluu olennaisena osana kvanttiteorian nykytulkintaan. Mutta mistä Heisenberg lähti liikkeelle ja mitä epätarkkuusperiaate oikeastaan ja vain tarkoittaa ? Heisenberg lähti liikkeelle siitä, että koska kukaan ei voi suoraan nähdä elektronien liikeratoja atomissa, rajoitutaan suureisiin, joita voi mitata.
Hänkään ei itse asiassa aluksi väittänyt, etteikö elektroneja hiukkasina olisi olemassa sallituilla radoillaan.
Niinpä hänen ehdotuksestaan ryhdyttiin mittaamaan sellaista, mitä pystyttiin mittaamaan eli kvanttitilojen energioita, joita elektronit liikkuessaan eri nopeuksilla muodostavat. Kvanttitila sisältää siis yhtä aikaa sekä hiukkasen paikan että nopeuden.

Epätarkkuusperiaate on siis ehdottomasti ymmärrettävä vain mittausteknisenä ongelmana, eikä suinkaan siten, että luonto perimmältään noudattaisi jotakin tällaista epämääräisyyttä, todennäköisyyksiä tai sattumia. Systeemillä on siis mitattavissa oleva energia eri kvanttitiloissa, jotka tilat kuitenkin pohjautuvat mm. elektronien tarkkoihin liikkeisiin todellisina hiukkasina näissä kvanttitiloissa.

Sittemmin Heisenberg ja Pauli edelleen kehittivät kvanttiteoriaa ns. kvanttikenttäteorian suuntaan, jossa hiukkaset ja kentät määritellään syvemmän todellisuuden tasoiksi, kvanttikenttien ilmentymiksi. Nykyisin tämä käsittääkseni sinällään hienon ja arvokkaan kvanttifysiikan virheellinen tulkinta on lähes yksimielisesti hyväksytty oikeaksi perusfysiikan esitystavaksi ( vaikkakin mm. Hawkingin mukaan tästä kiistellään yhä ja mm. Einstein ei sitä koskaan hyväksynyt ).
Hiukkasia ei siis ole enää olemassakaan, vaan ainoastaan joukko erilaisia kenttiä. Mm. elektronit ovat tässä teoriassa elektronikentän kvantteja, neutriinot neutriinokentän kvantteja jne.

Tämän tarinan opetus on siinä, kuinka syvälle ”väärille poluille” voidaankaan harhautua sinänsä vilpittömän realistisesta ja jopa oikeasta alkulähtökohdasta ( elektronin mittaustekninen ongelma ) huolimatta, mikäli kokonaisnäkemyksestä uupuu jokin ratkaiseva ”palanen”, kuten tässä tapauksessa dualistisuuden ( hiukkas- ja aaltoluonne ) todellisen fysikaalisen rakenteen ja dynamiikan ymmärrys sekä materian perimmäisen olemuksen ja luonteen ymmärrys.

Jotkut arvostetut teoreetikot ovat kylläkin viime aikoina alkaneet epäillä kvanttikenttäteorian asemaa ja ovat valmiit sanomaan, että se ei ole kirkossa kuulutettu. Joudummeko sittenkin palaamaan mekanistisemman maailmankuvan vanhaan hiukkasten ja kenttien dualismiin, mutta rakenteiltaan ja dynamiikaltaan erilaisin selitysmallein. Tällöin yllättäen kuvaan tulisi uudelleen mm. Einsteinin esittämä alkuperäinen ajatus kosmologisen vakion tasapainottamasta painovoimakentästä (Utele-teorian dynaaminen gravitaatioeetteri) myös kvanttifysiikan osalta. Gravitaation saaminen kvanttikenttäteorian kuvailun piiriin on nimittäin osoittautunut vaikeaksi, luullakseni mahdottomaksi.
Myös aalto/hiukkas –dualismin selittäminen uudella syvällisemmällä fysiikalla avaa mahdollisuuden ottaa askeleita taaksepäin ja lähteä etenemään toista polkua kuin mitä aikoinaan ilmeisesti virheellisesti lähdettiin kulkemaan.

Viisaita sanoja.

Sivut

Kommentit (40)

Vierailija

Meidän pitää ymmärtää miten esimerkiksi elektronin käytös voidaan kuvata kaksoisrakokokeessa siten että elektroni on samalla hiukkanen ja aalto. Tämä tarkoittaa ettei elektroni ole pistemäinen, mutta sillä on tästä huolimatta tarkka paikka koko ajan siirtymien välissä. Jos elektroni ei ole pistemäinen vaan vaikkapa säikeistä koostuva, sitä ei voida rajata pisteeseen, mutta sillä voi olla silti tarkka paikka josta sen löytää koko ajan.

..ratkaisu: ELEKTRONI JA MUUT KVANTIT OVAT JONKIN RAKENTEEN AALTOILUA.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä4706
Liittynyt26.3.2005

Heh Heh. Kuka tahansa kadunmies tietämätä fysiikasta pätkääkään olisi prikulleen samaa mieltä.

On pojalla vielä pitkä tie kvanttifysiikan sisäistämisessä. Löpinää ilman yhtäkään (tieteellistä) perustelua.

Ei sinänsä ihmeellistä. Keskustelupalstoilla viikottaista vakiokamaa. Suuri kvanttikusetus tyyliin.

Vierailija

Richard Feynman on kerran sanonut, ettei "kukaan ymmärrä kvanttimekaniikkaa". Tämä kommentti sopii myös Tiedehenkilölle, jolta menevät kvanttiteoria, kvanttimekaniikka ja kvanttikenttäteoria onnellisesti sekaisin.

Luonnontieteiden tehtävä on kuvailla havaittavaa/mitattavaa todellisuutta, joten Heisenbergin epätarkkuusperiaate ei ole mikään "mittaustekninen ongelma" vaan se pureutuu syvälle fysiikan perusolemukseen. Kuten Bohr aikoinaan sanoi: "fysiikan tehtävänä ei ole kuvailla sitä, minkälainen luonto on, vaan sitä, mitä me voimme luonnosta sanoa".

Vierailija
tintti
Richard Feynman on kerran sanonut, ettei "kukaan ymmärrä kvanttimekaniikkaa". Tämä kommentti sopii myös Tiedehenkilölle, jolta menevät kvanttiteoria, kvanttimekaniikka ja kvanttikenttäteoria onnellisesti sekaisin.

Luonnontieteiden tehtävä on kuvailla havaittavaa/mitattavaa todellisuutta, joten Heisenbergin epätarkkuusperiaate ei ole mikään "mittaustekninen ongelma" vaan se pureutuu syvälle fysiikan perusolemukseen. Kuten Bohr aikoinaan sanoi: "fysiikan tehtävänä ei ole kuvailla sitä, minkälainen luonto on, vaan sitä, mitä me voimme luonnosta sanoa".

Siitä mitä kysymyksiä osaamme luonnolle esittää, määrää mitä vastauksia saamme. Jos luonto kuvataan indeterministiseksi, miten pirussa löytäisimme deterministisiä vastauksia? Emme voi sanoa luonnosta sellaista jota emme osaa edes siltä kysyä.

Kvanttiteoria on selviö, sillä energia ym. suureet ovat epäjatkuvia. Sen sijaan kvanttimekaniikan filosofinen todennäköisyystulkinta on pelkkä tulkinta. Asiat saattavat näyttää tilastollisilta, vaikka taustalla olisi kausaali determinismi, koska emme ymmärrä perusasioita täysin, vaikkapa ulottuvuuksia, ei pistemäisiä perushiukkasia jne. Näin koetulokset näyttävät vaativan indeterminismin taustalle vaikka oikealla teorialla maailma olisi kuvattavissa deterministisesti niin että vaikkapa kaksoisrakokokeen tulokset täyttyvät.

Miten elektroni atomin ympärillä voidaan löytää reaalihiukkasena, vaikka se sellaisena olisikin, jos teoriat eivät tälläistä mahdollisuutta edes sisällä? Miten indeterminismiin uskovat fyysikot voivat löytää mahdollisen deterministisen teorian, jos sellaista ei pidetä mahdollisena?
Miten hiukkasen liikemäärä ja paikka voidaan samanaikaisesti laskea, vaikka ne voitaisiin saada, kun teoria ei mahdollista tätä? Teoria asettaa rajoitteita, joita teorian mukaan orjallisesti toimiva ja ajatteleva fyysikko ei voi ohittaa. Kun ajatukset on sementoitu tai kanonisoitu, uuden oivaltaminen vaikeutuu huomattavasti.

Vaikka kvanttimekaniikka on indeterministinen teoria, kvanttifysiikka ei sitä väkisin ole.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä4706
Liittynyt26.3.2005

No onko jälleen palattava kuuluisaan EPR-kokeeseen ja Bellin epäyhtälön rikkoutumiseen joka ikisessä kokeessa? Koe, joka ei sataprosenttisesti todista kvanttifysiikan tulkinnan puolesta, mutta antaa sille erittäin hyvän tuen. Joka tapauksessa EPR-koe täydellisesti tyrmää ns klassiset piilomuuttujat, eli käytännössä determinismin.

Aihe, jota joku haluaa aina säännöllisesti jauhaa, kun ei edellisestä keskustelusta ole mitään ymmärtänyt. Sentähden suosittelin pikkuisen kvanttifysiikan opiskelua. Edes perusteiden.

On viime kädessä kysymys ns lokaalisuudesta, jota Einstein edusti ja joka on satoja ja tuhansia kertoja lyöty lyttyyn tiedemiesten puolelta. Tämä tintin referoima lause oli nimenomaan sanottu Einsteinille - hänen pudottuaan kärryiltä jo kauan sitten.

Tiedehenkilö on hieman naiivi kommenteissaan. Tietysti tieteen kehitys on kulkenut niin, että ensin on haettu determinististä selitystä fysiikalle. Luonto (kokeet) on kuitenkin selvästi antanut ymmärtää olevansa ei-deterministinen. Ei siis johdu teoriasta ja sen tulkinnasta, vaan luonnosta itsestään.

Vierailija

eikös tutkimuksissa käytettyjen hiukkasten tai aaltojen aallonpituus aseta rajat mittauksille siten että aallonpituutta pienempiä yksityiskohtia ei voi edes teoriassa havaita. Voisiko tällä olla myös jotain mittausteknisiä seurauksia epätarkkuusperiaatteen tulkintaan. jostain muistelien joskus lukeneeni jotain tämän tapaista...pitääpä hieroa muistinystyröitä

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä4706
Liittynyt26.3.2005
hudum
eikös tutkimuksissa käytettyjen hiukkasten tai aaltojen aallonpituus aseta rajat mittauksille siten että aallonpituutta pienempiä yksityiskohtia ei voi edes teoriassa havaita. Voisiko tällä olla myös jotain mittausteknisiä seurauksia epätarkkuusperiaatteen tulkintaan. jostain muistelien joskus lukeneeni jotain tämän tapaista...pitääpä hieroa muistinystyröitä

Tällä ei ole mitään tekemistä Heisenbergin epämääräisyysperiaatteen kanssa. Tai selvemmin se oli yksi aiemmista "teknisistä" syistä selittää tilanne.

Vierailija

Noniin. Tämäpä on minun ensimmäinen "vakavampi" kannanotto kvanttimekaniikkaan.

Kvanttimekaniikan matematiikan syvemmästä olemuksesta en ymmärrettävästi kovin paljoa tiedä, mutta filosofista taustaa on tullut mietittyä tovi jos toinenkin. Joten heitänpä "vakavaa skeidaa" tähän väliin.

Tiedehenkilö
...Niinpä hänen ehdotuksestaan ryhdyttiin mittaamaan sellaista, mitä pystyttiin mittaamaan eli kvanttitilojen energioita, joita elektronit liikkuessaan eri nopeuksilla muodostavat. Kvanttitila sisältää siis yhtä aikaa sekä hiukkasen paikan että nopeuden.



Hänen (Heisenberg) ehdotuksestaan? Mitä oli ennen tehty ja mitä tehdään nykyään? Mitataan mitä voidaan.

Tiedehenkilö
...Jotkut arvostetut teoreetikot ovat kylläkin viime aikoina alkaneet epäillä kvanttikenttäteorian asemaa ja ovat valmiit sanomaan, että se ei ole kirkossa kuulutettu. Joudummeko sittenkin palaamaan mekanistisemman maailmankuvan vanhaan hiukkasten ja kenttien dualismiin...



Kuten minä? (heh)

Duaalisuushan on jännä homma. De Broglien aalto-hiukkas-dualismi, Raamatun hyvä-paha dualismi. En oikein hoksaa missä klassisesti on kenttien dualismi?

Hyvän oikeutuksen De Broglielle ja kvanttimekaaniselle dualismille antaa sumea logiikka. Sumea logiikka toimii. Kvanttimekaaninen dualismi ei ole absoluuttista joko/tai-systeemiä (muulloinkun tapahtuma mitataan jolloin se realisoituu yksittäiseksi on/off-tapahtumaksi).

Itseasiassa sumea logiikka menee paljon pidemmälle mitä kvanttimekaniikka. Se kyseenalaistaa tulkinnamme mittauksista ja todellisuudesta. Sumea logiikka antaa vastaukseksi "noin" tai "sinnepäin" ja kyseenalaistaa filosofiallaan koko olemassaolomme. Joko/tai ei päde edes makroskooppisessa maailmassa. Todennäköisyys (joka saa eri muodon sumeassa logiikassa) sensijaan toimii.

Epämääräisyys toimii täydellisesti sumeassa logiikassa - ja sitäkautta meidän jokapäiväisessä elämässä. Tulkinta on vieläkin jyrkempi: Ei ole dualismia, on vain kaikenlaista sekamelskaa jossa ei ole senkummemmin syytä tai seurausta.''

Ymmärrän matemaatikkojen nousevan raivon kun he lukivat edellisen kappaleen. Absoluuttisuus on aikamoista harhaa joka pätee vain tietyissä viitekehyksissä.

Tiedehenkilö
...
Myös aalto/hiukkas –dualismin selittäminen uudella syvällisemmällä fysiikalla avaa mahdollisuuden ottaa askeleita taaksepäin ja lähteä etenemään toista polkua kuin mitä aikoinaan ilmeisesti virheellisesti lähdettiin kulkemaan.

Ja mikähän on tämä uusi syvällisempi tapa? Itse henkilökohtaisesti toivoisin että tällainen deterministinen tapa löydettäisiin. Se tekisi opiskelun paljon helpommaksi.

Kvantittuminen onkin sitten se "syvä juttu". Ja miten Shöringerin yhtälö muodostetaan ja mitkä sen ratkaisut ovat.

Näissä peruslaskuissa Frobeniuksen menetelmää käytetään surutta ja ne antavat oikean ratkaisun. Mutta en kertakaikkiaan mahda itselleni mitään että minusta ne tuntuvat keinotekoisilta. Pakolla väännetyiltä ratkaisuilta toisen asteen diffiksille. En ymmärrettävästi anna vaihtoehtoisia ratkaisuja koska niitä ei ole (paitsi yksidimensioisen "hiukkanen-laatikossa" probleemassa).

Sensijaan että alkaisin kyseenalaistamaan koko kvanttimekaniikan, yritän ymmärtää sitä. Filosofialtaan se on aivan järkeenkäypää (vrt.sumea logiikka), mutta matemaattiset keinot mitä sen formuloimiseen käytetään ovat aikalailla epämääräisiä otaksumia - ainakin näin kvanttimekaniikkaan juuri tutustuneelle.

Ja näin "syvän filosofian" ja "loma-kaljojen" lomassa heitän loppukevennyksen:

Tietokone. Ah ja voi. Olisiko sitä ilman kvanttimekaniikan soveltamista todellisuuteen?

Oma vastaus: Ei. Joten kvanttimekaniikka toimii joten se on hyvä teoria.

ps. Kumma homma kun näitä viestejä kirjoittaa niin päityy. Jotain syvällistä tässä täytyy olla. Pitäisköhän painua Siriukseen...

Vierailija

No mennään näin päikkäröissään syville vesille.

Tossa virhefunktio-ketjussa aprikoin joskohan tuollaista voisi olla. Ja ketjun lukeneet ja viimeisen pdf:n lukeneet tietävät että homma ei toimi ihan noin suoraan. Ja todellakin tiedän että tuollaiset yritykset kyseenalaistaa systeemiä johtavat hullujenhuoneelle. Mutta hauskaa. Idea on se että pitää miettiä että mitä vittua tässä hommataan. Ja mistä nuo meidän "lait" tulevat". Laitostiede ei ole tylsää, se on järkyttävän vaikeaa (siksikai se kotitarvefilosofien mielestä on tylsää). Ja varmaan voi näyttää siltä että laitostiede on tapoihinsa juuttunut kun tavat ovat niin perkeleen vaikeita muuttaa. Tavan tallaaja voi muuttaa elämäntapaansa mutta fysiikan&matematiikan perinteitä ei niin vain muutetakaan.

Idean lyöminen käytäntöön on aivan järkyttävän vaikeaa. Yksittäistapauksissa se voi toimia mutta saada se toimimaan yleisesti erottaa jyvät akanoista.

Einstein ja kvanttimekaniikan hemmot ovat jyviä. Aivan järkyttäviä neroja - mutta eivät kyseenalaistamattomia.

Edellisessä viestissä mainitsin että voin formuloida 1-dimensioisen laatikko hiukkasessa tapauksen ensimmäisen asteen diffiksellä.

Pdf:iä kirjoittelen ihan harjoituksen vuoksi joten pakko kai se on pienimuotoinen mielipide esittää kvanttimekaniikasta ihan matemaattisesti.

Elikkäs runttaan pienimuotoisen kyseenalaistamiseni kvanttimekaniikan formulointiin tässä tulevalla viikolla.

Älkää ottako vakavasti, en minäkään. Mutta mitä tiede on ilman kysymyksiä? Vittuun nuo filosofit, mä nakkaan täyttä tavaraa ja otan kaljaa. Nojoo.

Tiedepalstan keskustelut ovat ilman Latexia pelkkää filosofiaa. Kauniita sanoja.

ps. Ja takuuvarmasti pdf:n ensimmäisissä virkkeissä/lauseissa on seuraava kommentti:"This paper is not approved by any author."

Mut pitää nyt treenata tota dokumentin kirjoittamista kun aikaa on. (Aikaa ja aikaa... ja nukkuakin pitäs).

Vierailija

Ja päissään.

En rohkene sensuroinnin uhan ollessa yllä sanomaan mitä tekee Cosmic-Fairyltä mieli. Ei ainakaan astianpesukonetta.

Olenhan sentään mies ja joululomalla.

-------------------------------------------------------------------------------------

Edit. Teki mieli poistaa tämä viesti. Kaavoihin olen kangistunut:Mitään en poista jos se aiheuttaa morkkista... tai jotain. Toki pyydän anteeksi herkkähipiäisiltä.

Vierailija
Lentotaidoton
hudum
eikös tutkimuksissa käytettyjen hiukkasten tai aaltojen aallonpituus aseta rajat mittauksille siten että aallonpituutta pienempiä yksityiskohtia ei voi edes teoriassa havaita. Voisiko tällä olla myös jotain mittausteknisiä seurauksia epätarkkuusperiaatteen tulkintaan. jostain muistelien joskus lukeneeni jotain tämän tapaista...pitääpä hieroa muistinystyröitä



Tällä ei ole mitään tekemistä Heisenbergin epämääräisyysperiaatteen kanssa. Tai selvemmin se oli yksi aiemmista "teknisistä" syistä selittää tilanne.

Kiitti vastauksestasi! Onko tuo "tekninen" selitys sittemmin korvattu uudella ja paremmalla selityksellä? Taisi muuten olla Ajan lyhyt historia, jossa epetarkkuusperiaatteesta puhuttiin em. tavalla,mutta saatan kyllä muistaa väärin?

Vierailija
hudum

Kiitti vastauksestasi! Onko tuo "tekninen" selitys sittemmin korvattu uudella ja paremmalla selityksellä? Taisi muuten olla Ajan lyhyt historia, jossa epetarkkuusperiaatteesta puhuttiin em. tavalla,mutta saatan kyllä muistaa väärin?

Käsittääkseni Lentotaidoton tietää hommasta. Hän on väitellyt täällä asiasta pitempään kuin Jeesus. (Toki voi olla että Lentotaidottoman kanssa ollaan erimieltä, mutta siihen en puutu).

"Teknisen" selityksen sijaan annan ihan maalaisjärkisen selityksen epämääräisyydestä.

Aamulla kun heräät (päivällä, hirveässä krapulassa) ja pistät kahvinkeittimen päälle. Synnytät kausaalin tapahtuman. Mutta senjälkeen kun menet kuselle, et vaikuta tapahtumaan mitenkään.

Cernissä sama homma. Hemmo pistää hiukkaskiihdyttimen päälle ja menee kuselle.

Ei koetulos ole enää kiinni tarkkailijasta. Tarkkailija on kusella. De Broglie kummittelee silti.

Ajat autolla ja katsot ikkunasta:näet paikan. Katsot mittaria:näet nopeuden.

Olet katsomassa autoa ulkopuolelta, näet auton. Nopeuteen tarvitset kaksi tapahtumaa. Mikähän paikka on näiden kahden tapahtuman välillä?

Epämääräisyyshän liittyy juuri kahden suureen yhtäaikaiseen mittaamiseen. Ja mittaaminen liittyy aina johonkin toiseen mittaan. (Muuten tämä toinen mitta olisi irrallinen). Ei minun tietääkseni ole sellaista fysikaalista suuretta jolla ei olisi verrannollisuuskerrointa toiseen.

Jos mittaat energiaa, tiedät liikemäärän mutta et paikkaa. Tiedät nopeuden mutta et paikkaa. Jos tiedät paikan, et tiedä energiaa. Mutta jos mittaa kaljapullon toki tiedät että se on juotu, menen juomaan lisää...

---------------------------------------------------------------------------------

edit:Asiavirheistä en vastaa enää tähän aikaan illasta. Pitäis lopettaa tämä "vakavamielinen" asianvääntö. Mutta ah, minkäs teet kun viinapiru iskee...

Three Doors Down:Kryptonite

Vierailija

Jos joku kerkesi päityneitä kirjoituksiani lukemaan, deletoin ne.

Mutta ihan aikuisten oikeasti nakkaan tossa kohta väännön joka kalvaa mieltäni kuin puukko spitaalisen sydämmessä.

Joutavanpäiväistä jorinaa mutta pakko sanoa. Tulee ens viikolla.

edit. Voi vittu saatana. Tressiä pukkaa.. Iso suu, tyhmä pää.

----------------------------------------------------------------------------------

Edit: En sitten deletoinutkaan. Mutta näin selvinpäin harmittaa noi jorinat.
Pahoittelen jos olen loukannut kanssakeskustelijoita.

Ja tuosta väännöstä. Kaipa sitä saa jonkinlaisen aikaiseksi mutta eriasia on se että onko siinä mitään järkeä. Mutta kun on kerta luvattu niin pakkokait se on esittää "systeemi". Saa sitten hävetä silmät päästään (Noh. Ei kai tämän enempää voi hävettää. Eduskuntaan pitäisi tehdä lakiehdotus: Näppäinlukko päityneille kirjoittajille.)

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat