Seuraa 
Viestejä2157
Liittynyt21.10.2017

Kertokaa meille vähemmän fysiikkaa opiskeille millainen oikein on kvanttiteoria ja mitä se nykyään on keksinyt ja mikä sen merkitys on maailmankatsomukselle ja miten se avartaa ymmärrystämme universumista.

Mihin sitä käytetään? Mihin asioihin se erityisesti on hyödyllinen?

Sivut

Kommentit (93)

Eusa
Seuraa 
Viestejä15183
Liittynyt16.2.2011

Auttaa aaltoilun häiriöille samoin kuin tilastomatematiikka häiriöille yleisesti. Löytyy natsaavia rakennelmia.

Hienorakennevakio suoraan vapausasteista: 1 / (1^0+2^1+3^2+5^3+1^0/2^1*3^2/5^3) = 1 / 137,036

Jyri T.
Seuraa 
Viestejä1348
Liittynyt12.11.2010

Kvanttiteoria vastaa periaatteessa siihen kysymykseen, miksi elektroni ei putoa atomin ytimeen. Periaatteessa kiertoliikkeessä (l. kiihtyvässä liikkeessä) oleva varattu hiukkanen säteilee pois energiaa ja siten elektronin pitäisi hidastua ja pudota lopulta ytimeen.

Mutta niin ei käy. Elektroni pysyy "radallaan" iloisen tietämättömänä siitä, että sen pitäisi pudota alaspäin.

Kvanttiteoria selittää asian. Energiaa voi siirtää vain tietyissä "paketeissa" eli kvanteissa. Siten elektroni pysyy "radallaan", koska se ei voi luovuttaa energiaa miten sattuu vaan sen alin mahdollinen energiataso on suurempi kuin nolla.

.

Toisaalta kvanttimekaniikka kertoo meille myös esimerkiksi sen, että kvanttimekaniikan maailmassa (l. tarpeeksi pienessä mittakaavassa) asiat eivät ole perusluonteeltaan "pistemäisiä ja yksiselitteisiä" vaan "häilyväisiä".

Esimerkiksi elektroni voi olla kahdessa eri paikassa tai muussa tilassa samaan aikaan. Sen paikka tai tila muuttuu "yksiselitteiseksi" vasta sitten, kun se vuorovaikuttaa jonkun toisen hiukkasen kanssa (esim. kun sitä mitataan jollain instrumentilla).

Myös esim. ammoniakin (NH3) typpiatomi "hyppii" edestakaisin vetyatomien muodostaman tason eri puolilla. Ilmiö tunnetaan nimellä tunneloituminen; siinä hiukkanen voi siirtyä paikasta paikkaan ilman, että se kulkee fyysisesti paikkojen välillä.

.

Kvanttimekaniikka kertoo myös maailmasta, jossa ei ole samanlaisia syy-seuraussuhteita kuin arkimaailmassa. Kvanttimekaniikan logiikka on usein arkijärjen vastaista. Esimerkiksi valo kulkee kaikkia mahdollisia reittejä pitkin samaan aikaan, vaikka meistä näyttää siltä, että se kulkisi "suoraan".

.

Kvanttimekaniikkaa ei oikein voi opiskella ilman, että opiskelee matematiikka, sillä kvanttimekaniikan kieli on puhdasta matematiikka.

Se, miten mikroskooppisesta "kvanttimekaanisesta kaaoksesta" syntyy "looginen" makroskooppinen arkimaailma, ei ole täysin tiedossa.

Kvanttimekaaniikka hallitsee hiukkasia, joiden koko on n. alle 600-800 atomia. Sitä suuremmat hiukkaset (esim. suuret molekyylit) toimivat kokonaisuutena jo makroskooppisten lakien mukaan.

Suosikkiurheilulajini on nojatuolisarkasmi.

Olli S.
Seuraa 
Viestejä2157
Liittynyt21.10.2017

Se on siis ennenkaikkea hiukkasfysiikkaa ilmeisesti. Mikromaailman asioiden selittämistä ja ymmärtämistä. Mihin sitä sitten sovelletaan? Samaan tietysti. Mutta mitä käytäntöjä siitä seuraa. Missä se on hyödyllinen? Missä sitä tarvitaan? Missä se auttaa? Enqwistin yhden kirjan luin, muttei se asiaa kovin paljon selvittänyt.

nimmarix
Seuraa 
Viestejä612
Liittynyt2.12.2017

Olli S. kirjoitti:
Se on siis ennenkaikkea hiukkasfysiikkaa ilmeisesti.  Mihin sitä sitten sovelletaan? Missä se on hyödyllinen? Missä sitä tarvitaan? Missä se auttaa?

Luetko ollenkaan muiden vastauksia?, eusahan tuossa edellä jo kertoi kaiken tarvittavan, eli;

Kvanttimekaniikka auttaa aaltoilun häiriöille ja löytyy natsaavia rakennelmia.

nimmarix
Seuraa 
Viestejä612
Liittynyt2.12.2017

Mihin sitä sitten sovelletaan?

Tutuimpia ovat ehkä nykyaikainen kemia ja elektroniikka, mitkä eivät olisi mahdollisia ilman kvanttimekaniikkaa.

Kvanttikemian avulla voidaan matemaattisesti tutkia eri yhdisteitä ja niiden synteesiä ja elektroniikasta Neutroni osaa varmaan siihen liittyvään fysiikkaan perehtyneenä kertoa tarkemmin.

NytRiitti
Seuraa 
Viestejä2857
Liittynyt12.9.2012

Filosohvilta vaihteeksi kymysys soveltamisesta. Teoria on kuvaus, miten luonto näyttäisi toimivan. Puolijohde-elektroniikka on jo vanha sovellus, uudempia ainakin kvanttisalaus ja ehkä tulevaisuudessa kvanttitietokone.

Olli S.
Seuraa 
Viestejä2157
Liittynyt21.10.2017

Kiitos. Ihan tärkeitä. Ja teoria on paremmin matemaatttisesti ymmärrettävissä. Ehkä vain siten. Sitten vielä se maailmankatsomuspuoli. Seuraako siitä jotain muuta, kuin että mikromaailmassa on erilaiset luonnonlait, ja onko sillä merkitystä makromaailman ymmärtämisessä?

Ja suhde suhteellisuusteoriaan. Ja BB- teoriaan. Mitä niistä pitäisi ja kannattaisi ymmärtää?

nimmarix
Seuraa 
Viestejä612
Liittynyt2.12.2017

Olli S. kirjoitti:
onko sillä merkitystä makromaailman ymmärtämisessä?

Ja suhde suhteellisuusteoriaan. Ja BB- teoriaan. Mitä niistä pitäisi ja kannattaisi ymmärtää?

Suhteellisuusteorian ja kvanttikenttäteorioiden yhdistäminen ei ole onnistunut tai gravitaation yhdistäminen teorioihin, koska suhteellisuusteoriassa ajatellaan aika-avaruuden kaareutuvan, mistä aiheutuisi gravitaatio, mutta vaikka kaareutuva avaruus ohjaisi liikkeessä olevia kappaleita massan suuntaan, ei ainakaan minulle hahmotu, kuinka avaruuden kaarevuus saisi paikallaan olevat kappaleet liikkumaan.

Siksi saattaa olla avaruuden täyttävä kenttä, jonka arvoa massa paikallisesti muuttaa, niin että se vuorovaikuttaa lähellä massaa enemmän aineen kanssa, kuin tyhjässä avaruudessa ja tämä vuorovaikutus saa kappaleet liikkumaan.

Tällainen voisi olla Higgsin kenttä tai sitten Higgsejä on useampi kuin yksi.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5648
Liittynyt26.3.2005

Olli kyselee silmät pyöreänä, että mihin muka tällaista kvanttimekaniikkaa oikein tarvitaan. Et tosiaan voi olla näin sokea ja vähäjärkinen. KOKO nykyinen teknologia, kaikki Ollinkin joka päivä käyttämät härpäkkeet perustuvat kvanttimekaniikkaan. Esim kaikki käyttämäsi elektroniikka. ”Pohjalla on tilaa” oli Feynmannin kuuluisa lausahdus aikoinaan ja sen voidaan symboloivan nanotekniikan valtavaa esiinmarssia.

Myös kvanttimekaniikka tottelee kiltisti luonnonlakeja. Ei niitä lakeja ole kuin yhtä ”plaatua”. Ero on vain siinä MITEN ja millä resoluutiolla katsotaan. Myös kvanttimekaniikan tulkinta ja nimenomaan tulokset monissa tapauksissa eivät vastaa meidän möhkälemaailman ilmiöitä. Möhkälemaailmamme on emergentti kuvaus syvemmästä kvanttimekaniikasta. Siksi on kvanttimekaaninen kuvaus ja möhkälemaailmakuvaus. Kvanttikenttäteoriat ovat ihmisen luomuksista myös aivan ylivoimaisesti tarkimpia (siis teorian ja havaintojen yhteensopivuus).  Esimerkkinä elektronin gyromagneettinen suhde: teoria 1,00115965214, mittaus 1,00115965218.

Kvanttimekaniikka on valtava teoreettinen tieteenala ja nanoteknologia valtava sovellusala.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5648
Liittynyt26.3.2005

Yksinkertaisesti (niinkuin lapselle): nanoteknologia on atomitason teknologiaa, joka selittyy kvanttifysiikalla (ja viime kädessä kvanttikenttäteorioilla). Makromaailma taas selittyy suhteellisuusteorialla.

Ainut paikka, missä näitä kahta pääsuuntaa on onnistuneesti voitu yhdistää on inflatorinen aikakausi. Lopullista näiden kahden teoreettista yhdistelmää ei ole (kandidaatteja useampia, tärkeimpiä säieteoriat ja silmukkapainovoimateoria). Se olisi se kuuluisa kvanttigravitaatioteoria.

Enqvistin kirjat ovat helppoa yleiskieltä asian tajuamiseksi. Myös Syksy Räsäsen yleistajuiset blogiesitykset ovat valaisevia (Ursan sivuilla).

nimmarix
Seuraa 
Viestejä612
Liittynyt2.12.2017

Lentotaidoton kirjoitti:
Olli kyselee silmät pyöreänä, että mihin muka tällaista kvanttimekaniikkaa oikein tarvitaan. Et tosiaan voi olla näin sokea ja vähäjärkinen. KOKO nykyinen teknologia, kaikki Ollinkin joka päivä käyttämät härpäkkeet perustuvat kvanttimekaniikkaan.

Kvanttimekaniikka on valtava teoreettinen tieteenala ja nanoteknologia valtava sovellusala.

On ymmärrettävää ettei kaikki tiedä mistä kvanttimekaniikassa on kysymys, ethän näytä itsekään tietävän. Kun sitten haluaa tietää tarkemmin mistä on kysymys, ei se kerro vähäjärkisyydestä, eikä sokeudesta, vaan tiedon puutteesta ja uteliaisuudesta.

Koko nykyinen teknologia ei todellakaan perustu kvanttimekaniikkaan, vaan vain osa siitä. Nanohiukkasiinkaan tai teknologiaan kvanttimekaniikka ei liity kuin osittain tai etäisesti.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5648
Liittynyt26.3.2005

nimmarix: Koko nykyinen teknologia ei todellakaan perustu kvanttimekaniikkaan, vaan vain osa siitä. Nanohiukkasiinkaan tai teknologiaan kvanttimekaniikka ei liity kuin osittain tai etäisesti.

Juu pesukoneen voi kuvailla ihan klassisella fysiikalla (paitsi jos mennään vähän syvemmälle ja kysytään, että mitä se töpseleistä pesukoneeseen tuleva sähkö viime kädessä kvanttimekaanisesti oikein on).

nimmarix
Seuraa 
Viestejä612
Liittynyt2.12.2017

Lentotaidoton kirjoitti:
nimmarix: Koko nykyinen teknologia ei todellakaan perustu kvanttimekaniikkaan, vaan vain osa siitä. Nanohiukkasiinkaan tai teknologiaan kvanttimekaniikka ei liity kuin osittain tai etäisesti.

Juu pesukoneen voi kuvailla ihan klassisella fysiikalla (paitsi jos mennään vähän syvemmälle ja kysytään, että mitä se töpseleistä pesukoneeseen tuleva sähkö viime kädessä kvanttimekaanisesti oikein on).

Jos valmistamme nanohiukkasia esimerkiksi ultraäänen avulla, onnistuu se vaikka ei olisi perehtynyt kvanttimekaniikkaan.

Ota selvää asioista, ennen kun alat yleistämään joitakin teorioita liittymään jokaiseen asiaan.

Näistä ei kuitenkaan kerrota Envistin ym. kirjoissa, enkä niitä kyllä suosittele kenellekään, joka haluaa ymmärtää asioita muutenkin kuin suppeasti ja joidenkin fyysikoiden uskomalla tavalla.

QS
Seuraa 
Viestejä4588
Liittynyt26.7.2015

Olli S. kirjoitti:
Mihin sitä käytetään? Mihin asioihin se erityisesti on hyödyllinen?

Kvanttiteorioiden avaavat ymmärryksen modernin maailman itsestäänselvyyksiin: korvissa roikkuvat kuulokeet, kädessä oleva aippouni, sylissä oleva läppäri, taskussa pyörivä usbitikku, autossa oleva navigaattori,  taivaalla lentävä lentokone, olkiluodossa pöhisevä ydinvoimala, apteekin hyllyltä saatava migreenilääke, sairaalassa huriseva mri-laite, pohjoiseen suunnistava muuttolintu, pihalla yhteyttävä lehtipuu, aivoissa jylläävä näkökeskus, auringossa saatava rusketus, evoluution mahdollistavat geenimutaatiot....you name it.

Olennaista on se, että kvanttiteorioiden viitoittamaa polkua pitkin ihminen ymmärtää asioita oikein, ja kykenee jatkokehittämään uusia ja tehokkaampia tapoja hyödyntää vaikkapa sattumalta löydettyjä ns. keksintöjä. Kemistit tai lääketeollisuuden tutkijat eivät laske kvanttimekaniikan yhtälöitä, mutta heidän työmenetelmänsä perustuvat kvanttiteorioista saatuihin suuntaviivoihin.  Ilman noita suuntaviivoja ihminen olisi täysin hukassa perinteisen mikroskoopin erottelukykyä pienemmissä kokoluokissa. Sovellutusten kehittäminen olisi arpapeliä ja täyttä sattumaa, ja kukaan ei ymmärtäisi miten niitä voi jatkokehittää ja mihin sovellutus edes perustuu.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Uusimmat

Suosituimmat