Seuraa 
Viestejä7584

Mikä mahtaa olla nykytieteen käsitys siitä, mistä aine (materia) on peräisin ja miksi se on sellaista kun on? Einsteinin mukaan aine on energiaa ja toisinpäin, mutta joku lienee syynä hiukkasrakenteelle (tai rakenteelle, joka voidaan kuvata hiukkasina) ja siitä seuraavalle kemialle. Esim. orgaanisessa kemiassa on olennaisen tärkeää, että hiili-vety-sidoksia voi muodostua monella tavalla, mikä johtaa loppumattomaan hiilivetyjen ketjuihin. Ilman tällaista piirrettä elämää tuskin olisi olemassa. Onko materian koostumus ollut aikojen alusta sama, vai onko siinä havaittu jotain evoluutiota?

Sivut

Kommentit (42)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä31323

Aineen rakenne ja kemia seuraavat kvanttimekaniikasta, mutta kvanttimekaniikka on lopulta kasa oletuksia, joiden on vain havaittu kuvaavan maailmamme toimintaa parhaiten. Perimmäistä totuutta tuskin voi koskaan tietää, koska se perimmäisin tunnettu taso on väkisinkin vain oletus, jonka on havaittu toimivan. Kuitenkaan koskaan ei voi tietää, ettei sen takana ole jotain uutta fysiikkaa, jota ei vain ole vielä havaittu.

Luonnonlaeissa ei ole havaittu ajallisia tai paikallisia muutoksia supertarkoilla spektroskooppisilla mittauksilla eikä myöskään kauas avaruuteen katsomalla. Siksi oletetaan, että ne ovat muuttumattomia, mutta kuten tieteessä on tapana, sen oletuksen paikkansa pitävyyttä tutkitaan koko ajan kokeellisesti ja teoreettisesti.

ekavekara
Seuraa 
Viestejä7584

Neutroni kirjoitti:

Luonnonlaeissa ei ole havaittu ajallisia tai paikallisia muutoksia supertarkoilla spektroskooppisilla mittauksilla eikä myöskään kauas avaruuteen katsomalla. Siksi oletetaan, että ne ovat muuttumattomia, mutta kuten tieteessä on tapana, sen oletuksen paikkansa pitävyyttä tutkitaan koko ajan kokeellisesti ja teoreettisesti.

Tällainen käsitys itsellänikin. Siksi onkin melko mielenkiintoinen asia, että kun elävä maailma ja tavallaan tähtiavaruuskin (tähdet, planeetat) on ajassa kehittynyt, niin pohjalla on hiukkastason fysiikka, joka on ajallisesti muuttumaton. Oletus on siis, että se on ollut aikojen alusta vakio, mutta mistä tuo järjestelmällisyys tulee? Miksi jalokaasut ovat melko reagoimattomia, mutta hiili taas ei?

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Neutroni
Seuraa 
Viestejä31323

ekavekara kirjoitti:
Tällainen käsitys itsellänikin. Siksi onkin melko mielenkiintoinen asia, että kun elävä maailma ja tavallaan tähtiavaruuskin (tähdet, planeetat) on ajassa kehittynyt, niin pohjalla on hiukkastason fysiikka, joka on ajallisesti muuttumaton. Oletus on siis, että se on ollut aikojen alusta vakio, mutta mistä tuo järjestelmällisyys tulee? Miksi jalokaasut ovat melko reagoimattomia, mutta hiili taas ei?

Tuo on vähän vaikea kysymys vastattavaksi muuten kuin että se on luonnonlaeista seuraava asia. Hyvin monimutkaisten ratkaisujen syntyminen yksinkertaisilla ehdoilla on sinänsä tavallinen asia matematiikassa. Suurin osa epälineaarisia systeemejä on alkuarvoherkkiä ja taipuvaisia luomaan hyvin monimutkaisia ilmiöitä. Nesteen virtaukset, fraktaalit ja niin edelleen ovat esimerkkejä.

En oikein usko niihin selityksiin, että jos joku luonnonvakio olisi prosentin eri suuri, maailmankaikkeudessa ei olisi elämää. Nykyisenlaista ei varmasti olisi, mutta en näe syytä olettaa, että vaihtoehtoisessa systeemissä ei olisi omaa vastaavaa kompleksisuutta.

Vapaa radikaali
Seuraa 
Viestejä1833

Mielestäni melko mukava ja helppotajuinen popularisointi aiheesta on hiukkasfyysikko Sean Carrollin kirja The Particle At The End Of The Universe (jonka rikollisen typerä käännösnimi suomeksi on Maailmanlopun hiukkanen). Kirja on kuvaus Higgsin bosonin etsimisestä ja löytämisestä, mutta samalla siinä  tulee selvitetyksi melko paljon siitä, mitä tiedetään aineen luonteesta hiukkastasolla. Suosittelen.

Gentlemen, start polishing your tin foil hats!

ekavekara
Seuraa 
Viestejä7584

Neutroni kirjoitti:
Suurin osa epälineaarisia systeemejä on alkuarvoherkkiä ja taipuvaisia luomaan hyvin monimutkaisia ilmiöitä. Nesteen virtaukset, fraktaalit ja niin edelleen ovat esimerkkejä.

Fraktaalisuus tai kaoottisuus (turbulenttisuus) ei kuitenkaan ole ihan sama kuin vaikka elektronikuoren "epäjatkuvuus". Jos atomilla on kuusi elektronia (hiili) tai kahdeksan (happi) niin atomi on herkkä muodotamaan molekyylejä toisten atomien kanssa. Kun tuo luku sitten kasvaa kymmeneen (Neon), puhutaan jalokaasusta, joka ei reagoi juurikaan. Kun mennään kahteentoista (Magnesium) ollaan taas herkästi regoivassa aineessa. Toki tässäkin jaksollisessa järjestelmässä on jotain jaksollisuutta, mutta oudon epäjatkuva se silti on.

Ihmetykseni on toki varsin filosofinen, mutta olisi kiinnostavaa tietää enemmän, miten tällainen epäjatkuva järjestelmä on syntynyt. Onko se sattuman tulosta vai onko se jotenkin matemaattisesti palautettavissa hyvin yksinkertaisin peruslähtökohtiin, joiden syntymä sitten on ollut sattumaa.

apassi
Seuraa 
Viestejä975

ekavekara kirjoitti:
Onko se sattuman tulosta vai onko se jotenkin matemaattisesti palautettavissa hyvin yksinkertaisin peruslähtökohtiin, joiden syntymä sitten on ollut sattumaa. 

Mä olen itse miettinyt tuota niin, että materian olemus sellaisena kuin me olemme sen havainneet, sattuma, mutta ainoa mahdollisuus, sellaisessa maailmankaikkeudessa kuin me elämme. Jos on olemassa rinnakkaismaailmankaikkeuksia, niin siellä voi olla erinlaiset pelisäännöt.

Tavallaan surullista, että ollaan yhden kortin varassa tässä tylsässä todellisuudessa, kuten Neutroni on tätä joskus kuvaillut, mutta toisaalta, ainoa vaihtoehto.

Vierailija

Sehän on aika ilmeinen juttu että kuorille kannattaa jättää tyhjiä paikkoja energian minimoimiseksi koska elektronien välinen repulsio. Mutta se taas että energia minimoituu juuri silloin kun uloimmalla kuorella 8 elektronia, ei olekaan niin ilmeinen juttu. Ehkä numeerisesti ratkaisemalla pystyy osoitamaan että näin käy.

Tai voihan sitä leikkiä sellaista leikkiä että d-orbitaali "kalliimpi" kuin p ja f vielä näitä 2 kalliimpi. Tiedä sitten kuinka pitkälle sellaisella approksimaatiolla pääsisi.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä31323

ekavekara kirjoitti:
Fraktaalisuus tai kaoottisuus (turbulenttisuus) ei kuitenkaan ole ihan sama kuin vaikka elektronikuoren "epäjatkuvuus". Jos atomilla on kuusi elektronia (hiili) tai kahdeksan (happi) niin atomi on herkkä muodotamaan molekyylejä toisten atomien kanssa. Kun tuo luku sitten kasvaa kymmeneen (Neon), puhutaan jalokaasusta, joka ei reagoi juurikaan. Kun mennään kahteentoista (Magnesium) ollaan taas herkästi regoivassa aineessa. Toki tässäkin jaksollisessa järjestelmässä on jotain jaksollisuutta, mutta oudon epäjatkuva se silti on.

No jos haluat ymmärtää elektronirakenteita, suosittelen konsultoimaan fysikaalisen kemian oppikirjaa. Elektronitilat ratkeavat Schrödingerin yhtälöstä. Vetyatomin tapauksessa ne voidaan ratkaista eksplisiittisesti ja monimutkaisemmissa tapauksissa homma menee äkkiä supertietokonepuuhasteluksi. Jaksollinen järjestelmä seuraa siitä, että elektronitilat ovat tietyllä tavalla degenertoituneita (useita tiloja samalla energialla).

Lainaus:
Onko se sattuman tulosta vai onko se jotenkin matemaattisesti palautettavissa hyvin yksinkertaisin peruslähtökohtiin, joiden syntymä sitten on ollut sattumaa.

Scrödingerin yhtälö ja Paulin kieltosääntö johtavat yksikäsitteisesti jaksolliseen järjestelmään ja havaittavaan kemiaan. Sitä taas emme voi tietää miksi maailma noudattaa tuollaisia yhtälöitä.  Sattuma, mitä se sitten tällaisessa yhteydessä tarkoittaakaan, ei ole sen mielekkäämpi oletus kuin se, että havaitut luonnonlait seuraavat väistämättä jostain perustavamman tason lainalaisuuksista. Näitä asioita ei voi ratkoa päättelemällä tyhjästä, niin kuin eräät itse oppineet filosofit väittävät.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä31323

ksuomala kirjoitti:
Sehän on aika ilmeinen juttu että kuorille kannattaa jättää tyhjiä paikkoja energian minimoimiseksi koska elektronien välinen repulsio. Mutta se taas että energia minimoituu juuri silloin kun uloimmalla kuorella 8 elektronia, ei olekaan niin ilmeinen juttu. Ehkä numeerisesti ratkaisemalla pystyy osoitamaan että näin käy.

No ilmeisyydet, kuten varausten hylkiminen tai puoleensa veto, kannattaa heittää tässä asiassa romukoppaan heti kättelyssä. Jos tuntuu, että joku asia on ilmeinen, voi olla varma että se on väärin ymmärretyn populaarikirjallisuuden aikaansaama harha.

Vaihtovuorovaikutus on määräävämpi voima. Se on täysin kvanttimekaaninen asia, joka on ollut minulle aina vain "shut up and calculate" -hommia.

Lainaus:
Tai voihan sitä leikkiä sellaista leikkiä että d-orbitaali "kalliimpi" kuin p ja f vielä näitä 2 kalliimpi. Tiedä sitten kuinka pitkälle sellaisella approksimaatiolla pääsisi.

Kyllä nuo tilat aika kauniin järjestelmällisesti täyttyvät, vaikka muutama poikkeama linjasta löytyykin. Tilat voi laskea, mutta ei siinä kovin kummallista atomia tarvita kun laskut huutavat supertietokonetta.

Vierailija

Neutroni kirjoitti:
ksuomala kirjoitti:
Sehän on aika ilmeinen juttu että kuorille kannattaa jättää tyhjiä paikkoja energian minimoimiseksi koska elektronien välinen repulsio. Mutta se taas että energia minimoituu juuri silloin kun uloimmalla kuorella 8 elektronia, ei olekaan niin ilmeinen juttu. Ehkä numeerisesti ratkaisemalla pystyy osoitamaan että näin käy.

No ilmeisyydet, kuten varausten hylkiminen tai puoleensa veto, kannattaa heittää tässä asiassa romukoppaan heti kättelyssä. Jos tuntuu, että joku asia on ilmeinen, voi olla varma että se on väärin ymmärretyn populaarikirjallisuuden aikaansaama harha.

Vaihtovuorovaikutus on määräävämpi voima. Se on täysin kvanttimekaaninen asia, joka on ollut minulle aina vain "shut up and calculate" -hommia.

Lainaus:
Tai voihan sitä leikkiä sellaista leikkiä että d-orbitaali "kalliimpi" kuin p ja f vielä näitä 2 kalliimpi. Tiedä sitten kuinka pitkälle sellaisella approksimaatiolla pääsisi.

Kyllä nuo tilat aika kauniin järjestelmällisesti täyttyvät, vaikka muutama poikkeama linjasta löytyykin. Tilat voi laskea, mutta ei siinä kovin kummallista atomia tarvita kun laskut huutavat supertietokonetta.

Ilmeinen asia siinä mielessä että mitä enemmän elektroneja, sitä enemmän termejä siinä Schrödingerin potentiaaliosuudessa. Ei täällä missään peruskoulussa olla.

Vierailija

Joskus on vähän kiinnostanut että miten niinku oikeasti noita monen elektronin atomeja lasketaan numeerisesti. Tiheysfunktionaalit taisivat olla se juttu mikä on kätevämpi tässä asiassa noin niinkuin Schrödeen verrattuna niin että mahdetaanko jälkimmäistä tapaa käyttää kovinkaan paljon?

Käyttäjä4499
Seuraa 
Viestejä5901

ekavekara kirjoitti:
Mikä mahtaa olla nykytieteen käsitys siitä, mistä aine (materia) on peräisin ja miksi se on sellaista kun on? Einsteinin mukaan aine on energiaa ja toisinpäin, mutta joku lienee syynä hiukkasrakenteelle (tai rakenteelle, joka voidaan kuvata hiukkasina) ja siitä seuraavalle kemialle. Esim. orgaanisessa kemiassa on olennaisen tärkeää, että hiili-vety-sidoksia voi muodostua monella tavalla, mikä johtaa loppumattomaan hiilivetyjen ketjuihin. Ilman tällaista piirrettä elämää tuskin olisi olemassa. Onko materian koostumus ollut aikojen alusta sama, vai onko siinä havaittu jotain evoluutiota?

Käsitystä ei tietääkseni ole. Sen takia vastausta ei varmaankaan ole myöskään jälkimmäisiin kysymyksiisi. Hyviä kysymyksiä kuitenkin!

käyttäjä-3779
Seuraa 
Viestejä1782

Mieleen tulee, että kun hiukkaset ajatellaan kentiksi, näiden kenttien konfiguraatiot esim. atomin tai atomiyhdelmien tapauksessa ovat paljon monimutkaisempia kuin mittaukset antavat ajatella. Schrödingerin yhtälö toistaiseksi selittämättömällä tavalla antaa arvot atomin elektronirakenteen mitattaville asioille, mutta ei puhu mitään jäljelle jäävistä kenttäkonfiguraation osista, jotka myös ovat atomin rakenteen tekijöitä (ellei sitten tieto niistä sisälly yhtälön matematiikkaan kuten pi:hin, e:hen, i:hin ym. ja näiden relaatioihin).  Konfiguraatioiden (siis atomin) pysyvyyden voisi ehkä kuvitella johtuvan konfiguraation omaamasta energiaminimistä (vrt. pienimmän vaikutuksen periaate).  Varman ajatuksissani ei ole mitään järkeä, mutta muutakaan ei tullut mieleen pohtiessa ilmiön perimmäisiä syitä.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat