Avaruus.fi - keskustelualue

Jos maailmankaikkeus syntyi alkuräjähdyksessä niin kuin oletetaan, niin MIHIN se silloin syntyi ??  :-\

LainaaJos maailmankaikkeus syntyi alkuräjähdyksessä niin kuin oletetaan

Minusta teorin mukaan alkuräjähdyksen alkutila on singulariteetti (tai hyvin pieni tila) jonka alkuhetkistä ajan syntymän jälkeen ei tiedetä muuta kuin että siinä oli jo kaikki ainekset. Teorian kattama alku on kymmenen potenssiin miinus kolmenkymmenenviiden sekunnin hujakoilla sitä ennen tapahtuneista ei osata sanoa mutta hypoteesejä on useitakin.

Vaikka malleja multiversumumeista on olemassa, niin tukevammalla maaperällä ollaan kun pysytellään edes jollain tavalla puolella jota havainnot tukee.

Teoria myös kertoo maailmankaikkeudella olevan äärellisen koon, mutta se on silti rajaton: Voimme lähteä mihin suuntaa tahansa tulematta koskaan rajalle, jossa se loppuisi. Tämä siis koskee makrokosmosta.

Mikrokosmoksesta emme tiedä kuinka pieniä rakenteita maailmankaikkeudessa on. Plankin vakio on kymmenen potenssiin miinus 35 metriä (pienin jotenkin käsiteltävissä oleva mitta) ja säieteoria olettaa ulottuvuuksia jotka ovat tätä kokoa pienempiä ja säikeet saattavat olla lyhyempiä.

JV

Uskon, että maailmankaikkeus on syntynyt juuri multiversumin kaltaisessa paikassa, jossa on materiaa universumin syntymiseen ja joka on ollut aina ja tällä tarkoitan huomattavan paljon kauemmin kuin ihminen pystyy millään tavalla ymmärtämään. Siellä olisi syntynyt miljardeja universumeja jotka ovat jo olleet niin kauan olemassa että ovat tuhoutuneet tai fuusioituneet toisiin universumeihin ja jokin ylijäämämateria synnyttäisi uusia universumeja.

Mystiikkaan taipuvaisilla ihmisillä on tarve uskoa. Ei se kuitenakaan ole välttämätöntä.

Meidän käsitys maailmankaikkeudesta on melkosen suppea. Kuitenkin sen verran olemme saaneet selville, että materiaksi kutsuttu substanssi ei ole ainoa jota maailmankaikkeudessa on.

JV

Moni on varmaan miettinyt myös sitä että mitä siinä paikassa, jos big bang tapahtui, on tällä hetkellä? Onko siinä "iso kuoppa", eli lähtikö siitä vain tavaraa pysyvästijoka suuntaan, vai jäikö paineen vaikutuksesta tavaraa myös paikalleen, pysyykö se paikka paikallaan vai kulkeeko se vetovoimien vaikutuksesta pois alkuperäisestä pisteestään, voiko sitä paikkaa edes pitää jonkinlaisena kiintopisteenä "kaiken kartalle"? Ja missä se paikka todellakin on meistä katsottuna? Aijai, pikkujoulujen jälkeen ei pitäisi vaivata päätään tällaiselle, muutenkin koskee...

Kari

Lainaus käyttäjältä: Cosmic Storm - 14.12.2007, 19:25:35
Jos maailmankaikkeus syntyi alkuräjähdyksessä niin kuin oletetaan, niin MIHIN se silloin syntyi ??  :-\

Tähän kysymykseen ei ole vastausta tieteen puitteissa. Syynä se, että tieteellinen tieto pohjautuu empiirisiin havaintoihin ja toistaiseksi ei noin varhaisten aikojen vaikutuksia ole voitu havaita.

Kuten jo mainuttu, Big bang -teoriassa ajan ja avaruuden alkuarvona on singulariteetti, t=0, jota aikaisempia aikoja teoria ei kuvaa. Alkusingulariteettia ei ole kokeellisesti testattu, vaan teoria tuottaa havaintoja vastaavia ennustetaita vasta hieman myöhemmästä ajasta alkaen (~Planckin aika).

Alkusingulariteetille ei ole tarvetta, jos oletetaan muuten sopivat alkuarvot ~Planckin ajasta alkaen. Käytännössä alkuräjähdysteoria perustuu siihen oletukseen, että laajeneva maailmankaikkeus oli joskus hyvin kuuma, tiheä ja pieni. Teorian laajeminen on avaruuden sisäinen ominaisuus, paikkakoordinaattien skaalausta. Tämän takia avaruuden sanotaan laajenevan "ei minnekään".

Todellisuudessa avaruus voi laajeta "jonnekin", mutta tämä on tieteen kannalta spekulointia, niin kauan kun siitä ei aiheudu mitään havaittavaa meille. Samaan tapaan kuin 2-ulotteiset oliot laajenevan ilmapallon pinnalla eivät voi havaita 3-ulotteista avaruutta, jossa ilmapallo laajenee, emme me voi havaita mahdollista 4- tai useampiulotteista avaruutta, jossa 3-ulotteinen avaruutemme laajenisi.

Lainaus käyttäjältä: GaryP - 16.12.2007, 13:53:50
Moni on varmaan miettinyt myös sitä että mitä siinä paikassa, jos big bang tapahtui, on tällä hetkellä? Onko siinä "iso kuoppa", eli lähtikö siitä vain tavaraa pysyvästijoka suuntaan, vai jäikö paineen vaikutuksesta tavaraa myös paikalleen, pysyykö se paikka paikallaan vai kulkeeko se vetovoimien vaikutuksesta pois alkuperäisestä pisteestään, voiko sitä paikkaa edes pitää jonkinlaisena kiintopisteenä "kaiken kartalle"? Ja missä se paikka todellakin on meistä katsottuna?

Alkuräjähdysteorian avaruus ei laajene räjähdyspaineen vaikutuksesta. Räjähdyspaine ei myöskään voi aiheuttaa kiihtyvää laajenemista itse kosauksen jälkeen :)

LainaaAlkuräjähdysteorian avaruus ei laajene räjähdyspaineen vaikutuksesta.

Siitä johtuen ei myöskään ole mitää keskipistettä, johon nähden laajeneminen tapahtuisi (kuten räjähdyksessä on). Avaruus laajenee kaikkialta samalla tavoin (jos ihan tarkkoja ollaan, ei ihan), tästä johtuu pakonopeus joka havaitaan kaukaisissa galakseissa katsoi mihin suuntaan tahansa.

Jos alkuräjähdys olisi räjähdys, sillä olisi keskipiste ja havaintojemme mukaan Aurinkokunta olisi räjähdyksen keskus. Onkos Scientologit muuten käyttäneet tällaista todistelua mihinkään.

JV

Olen eri mieltä kaikista teorioista joissa aika syntyy . Eräässä teoriassa alkuvoimien törmäys aiheutti suljetun tila-avaruuden jolloin aika syntyi ??? . Eihän aika voi syntyä,aika on ikuista .Esimerkiksi ennen alkuräjähdystä ei ollut muka mitään ,ei aikaa ,ei paikkaa ,ei mitään ,olihan ,nimittäin " aika ennen alkuräjähdystä " . Sitä voisi funtsia . :)

Lainaus käyttäjältä: Reijo Teränen - 16.12.2007, 18:31:55Esimerkiksi ennen alkuräjähdystä ei ollut muka mitään ,ei aikaa ,ei paikkaa ,ei mitään ,olihan ,nimittäin " aika ennen alkuräjähdystä " . Sitä voisi funtsia . :)

Sanotaan, että ennen alkuräjähdystä ei ollut mm. ulottuvuuksia, joista aika on se neljäs. Vasta kun tapahtui alkuräjähdys, syntyi aika (sekä pituus, leveys, syvyys ja kenties ne muutkin mahdolliset ulottuvuudet). Tämän oletuksen perusteella "ennen alkuräjähdystä" ei ole kauhean mielekäs sanonta..

Lainaus käyttäjältä: Reijo Teränen - 16.12.2007, 18:31:55
Olen eri mieltä kaikista teorioista joissa aika syntyy . Eräässä teoriassa alkuvoimien törmäys aiheutti suljetun tila-avaruuden jolloin aika syntyi ??? . Eihän aika voi syntyä,aika on ikuista .Esimerkiksi ennen alkuräjähdystä ei ollut muka mitään ,ei aikaa ,ei paikkaa ,ei mitään ,olihan ,nimittäin " aika ennen alkuräjähdystä " . Sitä voisi funtsia . :)

Kannattaa rakentaa oma maailmankatsomuksensa kuten itselle parhaalta tuntuu. Tieteellisiä teorioita voi kritisoida myös filosofisesta näkökulmasta, kuten tässä teet. Tieteen vastausta näin filosofiseen kysymykseen ei kuitenkaan kannata ihan heti odottaa! Luonnotiede ei selitä meille kaikkea kaikesta, eikä anna lopullisia vastauksia kysymykseen todellisuuden rakenteesta. Fysiikka kyllä kuvaa tieteen puitteissa tarkasti suunnilleen kaikki ihmisen arkipäivän ilmiöistä, ja paljon pidemmällekin, mutta aina voi esittää yhden miksi-kysymyksen pidemmälle, johon ei ole vielä vastausta..

Vähän toistoa: alkuräjähdysteorian singulariteettia (ajan alkua) ei tarvitse sisällyttää tieteelliseen kuvaamme maailmankaikkeudesta. Riittävän kuuma, pieni ja tiheä ovat riittävät alkuehdot.

edit: Seuraavan sukupolven miksi-kysymys on: Miten näihin alkuehtoihin päädyttiin? Mitä oli ennen suurta kosausta (tai vastaavasti mitä mustien aukkojen singulariteet oikeasti ovat)? Braanit, stringit, supergravitaatio yms. ovat kuumia juttuja tällä alalla.

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 16.12.2007, 21:44:11
Tuo on aika laaja "noin" (10^8).
BB teoria tuottaa ennusteita ajasta 10^8* Plankin aika =n.10^-35sek.

Joo myönnetään, vähän turhan monta kertaluokkaa sivussa jopa teoreetikon likiarvoksi. 10^-35 s on ihan hyvä lähtöaika Big bang:lle, mutta sekin on vain heitto, koska inflaation yksityiskohdat ovat vielä selvittämättä. Vielä vähän konservatiivisempi arvo on 10^-32 s, josta alkaa jo nykyään kokeellisestikin testattu sähköheikon voiman aikakausi[1].

LainaaSiinä kohtaa sähköheikkovoima eroaa vahvasta voimasta ja inflaatio alkaa. Sitä ennen kaikki on yhtä mössöä eikä ole tietoa missä kohtaa massa tulee peliin. Sillä on laajenemista hillitsevä vaikutus joten se ei ole saanut olla pelissä liian aikaisin, muutoinhan olisi koko alkuräjähdys pitänyt peruuttaa. Antoiko kenties inflaatio massalle etumatkaa kilpajuoksussa gravitaation kanssa? Löytyykö aiheesta tuoreempaa tietoa?

Gravitaatio on eronnut muista voimista jo Planckin skaalassa, joten se on sähköheikon aineen aikana jo huomattavasti muita vuorovaikutuksia voimattomampi, eikä näin ollen vaikuta peliin. Yleisesti ottaen inflaatio sijoitetaan standardimallin oletetun ensimmäisen symmetriarikon (vahva- ja sähköheikkovoima eroavat) jälkeen, ennen toista symmetriarikkoa (sähkö- ja heikkovoima erilleen). Myös aineen ja antiaineen epäsymmetria pitää sijoittaa johonkin tälle aikavälille.

Nykyään korkean energian fysiikkaa ollaan parhaimmillaan testattu kokeellisesti yli teraelektronivoltin suuruusluokassa hiukkaskiihdyttimissä. 1 TeV vastaa lämpötilana 10^16 kelviniä, joka vastaa maailmankaikkeuden ikää 10^-12 s[2].

Pari kätevää aiheeseen liittyvää referenssiä:

[1]: http://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_the_Big_Bang
[2]: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/timlin.html

LainaaEihän aika voi syntyä,aika on ikuista

Abstraktiona aika voi olla ikuista ja sama kaikille, mutta Einstein kyseenalaisti tämän tyyppisen aikakäsityksen ja syntyi suhteellisuusteoria.

Mehän saamme ajan ja etäisyyden käsityksen jo syntymälahjana, mutta ne eivät ole ollenkaan niin triviaaleja asioita kuin me olemme tottuneet niitä pitämään eläessämme mikro- ja makrokosmoksen välissä.

Kun jatellaan aikaa, jossa emme voi siirtyä taaksepäin tai eteenpäin kuin muistoissamme, niin se on kuin heijastus. Onkin esitetty aika-ulottuvuuden näkyvänkin meille vain projektiona. Elämme kuin ne veijarit luolan perällä, jotka eivät olleet koskaan nähneet maailmaa kuin luolan perällä olevana varjona.

Mustassa aukossa aika ja etäisyys käyttäytyvät todella omituisesti (teorian mukaan); Tuppaavat vaihtamaan paikkaa.

JV

TA lehdessä 6/2007 julkaistiin kosmologi Martin Bojowaldin teoreettinen spekulointi ajasta ennen alkuräjähdystä. Mielenkiintoani herätti käsitys, jossa ensimmäinen universumi yhden tai useamman romahtamisen ja alkuräjähdyksen kautta olisi muodostanut nykyisen mailmamme .Teoriaa nimitetään Silmukkakvanttigravitaatioteoriaksi ( hirveä nimi ).Se olettaa  että aika ja tila eivät ole tasaisesti jatkuvia,vaan ne koostuisivat äärimmäisen pienistä palasista. Mielenkiintoinen juttu sinänsä .  :)

Mikähän voima se tämän "Ison pamauksen" aiheutti ja mikä voima vieläpä kiihdyttää tätä laajenemista edelleen. Ns. pimeä energiahan on kuitenkin hieman spekulatiivinen selitys laajenemisen kiihtymiselle. Alkupamauksen aikaansaamiseen tarvittavan energian on joka tapauksessa täytynyt olla aivan suunnaton, koska koko maailmankaikkeuden paikallaan oleva materia on siirtynyt liiketilaan. Ei kait se maailmankaikkeuden venyminenkään aivan itsestään voi tapahtua.

Toiseksi sanotaan, että aika ja avaruus syntyivät vasta Isossa pamauksessa. Miten pamauksen syntyminen on tällöin ylipäänsä voinut tapahtua, koska syyn ja seurauksen esiintymisen ehdoton ehto on ajan olemassaolo. Ilman aikaa ei voi esiintyä syytä, joka pamauksen aiheuttaa, koska syy edeltää aina vaikutusta. Ettei tässä vain joidenkin mielessä liikkuisi yliluonnollisten elementtien mukanaolo. Näin uskoisin olevan ainakin niiden pappismiesten kohdalla, jotka Isoa pamausta kannattavat.

Vielä hieman ihmetyttää, että miten se koko maailmankaikkeuden massa on voinut mahtua äärettömän pieneen pisteeseen. Ongelmallista tämä on erityisesti silloin, jos oletetaan maailmankaikkeus äärettömäksi.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 17.12.2007, 20:45:18Ilman aikaa ei voi esiintyä syytä, joka pamauksen aiheuttaa, koska syy edeltää aina vaikutusta.

Kvanttimekaniikan jonkun jutun mukaan materiaa voi syntyä sattumalta ja tyhjästä. En tosin mene lyömään päätäni pantiksi tuon lauseen todenperäisyydelle, saatan puhua palturiakin. :)

LainaaVielä hieman ihmetyttää, että miten se koko maailmankaikkeuden massa on voinut mahtua äärettömän pieneen pisteeseen. Ongelmallista tämä on erityisesti silloin, jos oletetaan maailmankaikkeus äärettömäksi.

E = mc². Jos nyt tästä aletaan kutistaa tätä maailmankaikkeutta äärettömän pieneen pisteeseen, hiukkaset alkavat yhdistyä ja muuttua energiaksi (valmis atomiydin painaa vähemmän kuin protonit ja neutronit erikseen). Näin saadaan tavara mahtumaan pieneenkin pisteeseen ja samalla saadaan huisit määrät energiaa. Ken tietää, ehkä tämä tällainen "alkuatomi" tai vastaava tila on niin epävakaa, että se ottaa ja poksahtaa ja leviää hajalle. Eiväthän raskaat alkuaineetkaan ole järin pysyviä vaan hyvin epävakaita.

On oikeastaan aika hauska ruveta repostelemaan teorioita, joihin ei enään kovin vahvasti usko, vaikka joskus niitä on kovinkin innostuneesti lueskellut. Nämä nyt ehkä ovat hieman "Havukka-ahon ajattelijan" kysymyksiä, koska en ole luonnontieteilijä, mutta vastaavanlaisia kysymyksiä voi olla monella muullakin. Ja toisaalta ristiriidat vaikuttavat kyllä aika ilmeisiltä.

Lainaus käyttäjältä: Jorma Kim - 17.12.2007, 22:00:11
Kvanttimekaniikan jonkun jutun mukaan materiaa voi syntyä sattumalta ja tyhjästä. En tosin mene lyömään päätäni pantiksi tuon lauseen todenperäisyydelle, saatan puhua palturiakin. :)

Kvanttimekaniikka on ilmeisesti oikein tulkittuna tuottanut järkeviäkin tuloksia, mutta tämä ei kyllä ilmeisesti kuulu niihin. Samaa voisi sanoa esim. kuuluisasta Kööpenhaminan tulkinnasta. Aika pitkä ja vahva tieteen kokemus sanoo yksiselitteisesti, että tyhjästä ei voi syntyä ainetta. Ainoastaan jumalan sanan on tulkittu uskovaisten piirissä olevan niin vahva, että se voi tyhjästä luoda jotain ja tämäkinhän tiedetään saduksi. Jos joitain tällaiseen viittaavia tutkimustuloksia on saatu, uskon, että kyse on tutkimustulosten virhetulkinnoista samalla tavoin kuin aaltofunktiota ja sen romahdusta tulkitaan mielestäni väärin huonon teorian ja onnettoman filosofian vuoksi.

Lainaus käyttäjältä: Jorma Kim - 17.12.2007, 22:00:11
E = mc². Jos nyt tästä aletaan kutistaa tätä maailmankaikkeutta äärettömän pieneen pisteeseen, hiukkaset alkavat yhdistyä ja muuttua energiaksi (valmis atomiydin painaa vähemmän kuin protonit ja neutronit erikseen). Näin saadaan tavara mahtumaan pieneenkin pisteeseen ja samalla saadaan huisit määrät energiaa. Ken tietää, ehkä tämä tällainen "alkuatomi" tai vastaava tila on niin epävakaa, että se ottaa ja poksahtaa ja leviää hajalle. Eiväthän raskaat alkuaineetkaan ole järin pysyviä vaan hyvin epävakaita.

Mitähän viittaus kaavaan E=mc^2 tarkoittaa tässä yhteydessä?  Neutronitähdissähän aine puristuu jo atomeja murskaavalle tasolle neutronipuuroksi, mutta näidenkin tähtien läpimitta on muistaakseni siinä 10-20 km ja niihin mahtuu vain jonkin verran meidän aurinkoa enemmän materiaa. En muista myöskään kuulleeni väitettävän, että mustat aukot olisivat vain äärettömän pieniä pisteitä ja niillähän on myös tapahtumahorisontti ympärillään. Niiden muodostumiseen riittää puolestaan n. kolminkertainen auringon massa, jolloin ne saavat kaikki mustien aukkojen ominaisuudet. Toisaalta mustien aukkojen olemassaolohan on pystytty päättelemään vain niiden vaikutuksista ympäröivään avaruuteen.
Niinpä meillä ei ole tutkittavana yhtään ainoata avaruuden objektia, joka olisi tällaisessa äärettömän tiheän pisteen tilassa, joten kaikki sellaista koskevat johtopäätökset ovat puhdasta teoretisointia ja spekulointia. En siis usko ilman todella seikkaperäisiä ja luotettavia laskelmia hiukkaakaan siihen, että koko maailmankaikkeuden materia voisi mahtua äärettömän pieneen pisteeseen.

Missähän tilassa tällainen piste sitten olisi? Jos kaava E=mc^2 viittaa siihen, että tämä piste olisikin puhdasta energiaa, vaikkapa säteilyä, niin mistä ihmeestä syntyisi se gravitaatio, joka pisteen muodostaa. Eivätkö samaiset teoreetikot väitä, että fotoneilla ei ole massaa, joten koko pistettä ei voisi olla olemassa gravitaation puutteen vuoksi. Maailmankaikkeuden materiahan tuskin voi millään ehdoilla puristua niin pieneen tilaan. Samalla tavoin tuntuu hieman omituiselta, että hypoteettisella pimeällä energialla olisikin yllättäen massa. Todennäköisemmältä selitykseltä tiettyihin havaintoihin voisikin olla esim. se, että gravitaatiolait kaipaisivat uudelleenmuotoilua, jolloin ei tarvitsisi tehdä hypoteettisia oletuksia pimeästä energiasta.

Oletetaan sitten, että tällainen alkuatomi olisi kuitenkin jollain käsittämättömällä tavalla muotoutunut. Kuinka tämä alkuatomi voisi olla epävakaa, sillä aikaahan teorian mukaan ei ole, jolloin ei ole mitään ajan peräkkäisiä pisteitä, joiden välillä alkuatomin tila voisi vaihdella. Tämä pistehän olisi siis täysin vakaa.

Sitten lopuksi vielä yksi ihmettelyn aihe. On oletettu, että riippuu maailmankaikkeuden massan kokonaismäärästä, jatkuuko laajeneminen vai kääntyykö se supistumiseksi. Eikös kuitenkin gravitaatio heikkene etäisyyden kasvaessa kääntäen verrannollisesti etäisyyden neliöön. Miten tämä heikkenevä gravitaatiovaikutus pystyisi voimiaan menettäneenä kääntämäänkin laajenemisen supistumiseksi, kun ilmeisesti ei ole olemassa kunnon teoriaa siitä, minkälaiset voimat oletettua laajenemista ylläpitävät. Olisi hauska tietää ne tarkemmat laskelmat, joilla tällaisiinkin johtopäätöksiin on päädytty?

Tässä siis muutama päätäni hieman vaivannut kysymys.

Kiitti silmieni raottamisesta, Tuoli. En ole aiemmin tuota E = mc² -juttua pohtinutkaan tuolta kannalta - olin vain lukenut sen jostakin maailmankaikkeuden syntyä käsittelevässä kirjassa ja se kuulosti varsin loogiselta jutulta, joten omaksuin sen heti. Neutronitähdet eivät tulleet mieleen millään tavoin, saati mustat aukot tapahtumahorisontteineen.

Yritän avata taas vähän fysiikan ihmeellisyyksiä :)

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 19.12.2007, 22:21:19
Kvanttimekaniikka on ilmeisesti oikein tulkittuna tuottanut järkeviäkin tuloksia, mutta tämä ei kyllä ilmeisesti kuulu niihin. Samaa voisi sanoa esim. kuuluisasta Kööpenhaminan tulkinnasta.

Moderni kvanttifysiikka (=kvanttimekaniikka naitettuna erityisen suhteellisuusteorian kanssa) on tuottanut ainoastaan havaintojen kanssa yhteensopivia tuloksia. Pienintäkään yhteensopimattomuutta ei ole havaittu virherajojen puitteissa.

Se yksi ja ainoa välttämätön tulkinta (oikeastaan enemmänkin hypoteesi) kvanttimekaniikassa, joka joudutaan tekemään, ja mitä kukaan ei oikeasti ymmärrä, on aaltofunktion itseisarvon neliön tulkitseminen todennäköisyysjakaumaksi. Matemaattisesti hyvin yksinkertainen homma. Köpis ja mordenimmat tulkinnat liittyvät siihen mitä tuo neliö oikeastaan _tarkoittaa_, mutta ne ovat toissijaisia kun teorialla ennustetaan havaintojen tuloksia.

Lainaa
Aika pitkä ja vahva tieteen kokemus sanoo yksiselitteisesti, että tyhjästä ei voi syntyä ainetta.

Anteeksi nyt, mutta ei sano :)

Kyseessä on jälleen puhtaasti matemaattinen ennuste, jota on varmistettu havainnoin. Kvanttimekaniikka ennustaa ettei edes paraskaan tyhjiö ole tyhjä. Tämä aiheutuu siitä, että kvanttimekaaninen tyhjiö, nollatila, välttämättä kuplii hieman nollapiste-energiaa. Täydellistä tyhjiötä ei tietysti voida tehdä, mutta sama kupliminen näkyy ja on mitattavissa epätäydellisessäkin tyhjiössä. Mikään muu teoria ei selitä yhtä tarkasti tyhjiön kuplimista, kuin kvanttimekaaninen nollapiste-energia. Ennusteisiin kuuluu mm. Casimir-efekti ja Lambin siirtymä:

http://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_fluctuation#Manifestations

Lainaa
Jos joitain tällaiseen viittaavia tutkimustuloksia on saatu, uskon, että kyse on tutkimustulosten virhetulkinnoista samalla tavoin kuin aaltofunktiota ja sen romahdusta tulkitaan mielestäni väärin huonon teorian ja onnettoman filosofian vuoksi.

Aaltofunktion romahduksen käsitettä ei tarvita teorian ennusteita ja havaintoja vertaillessa. Tarvitaan ainoastaan todennäköisyystulkinta aaltofunktion itseisarvon neliöstä. Tässä verrataan siis 100 % matemaattista tulosta mittauksiin, eikä tilaa jää muulle kuin laskuvirheen tai mittausvirheen tekemiselle. Toisaalta laskut ja mittaukset on toistettu niin monta kertaa, että ne eivät voi olla virheellisiä. Sovelluskohteita on myös jo todella paljon, eikä oikein mikään eletroninen laite voisi toimia, jos kvanttifysiikka olisi ristiriidassa fysikaalisen maailman kanssa.

On kokonaan toinen asia, jos ei halua "hyväksyä" teoriaa filosofisten hankaluuksien takia. Mitä ikinä sitten hyväksyminen tarkoittaakaan. Tieteellisesti arvioiden kvanttifysiikka on paikkansa ansainnut luonnonilmiöiden kuvaajana, ja sitä kautta sillä on paikka maailmakuvassamme.

Lainaa
Niinpä meillä ei ole tutkittavana yhtään ainoata avaruuden objektia, joka olisi tällaisessa äärettömän tiheän pisteen tilassa, joten kaikki sellaista koskevat johtopäätökset ovat puhdasta teoretisointia ja spekulointia. En siis usko ilman todella seikkaperäisiä ja luotettavia laskelmia hiukkaakaan siihen, että koko maailmankaikkeuden materia voisi mahtua äärettömän pieneen pisteeseen.

Tämä on hyvä pointti (sivuttu jo ekassa viestissäni). Ääretön tiheys on tässä yleisen suhteellisuusteorian singulariteetti. Piste jossa teoria menee rikki. Kovin moni nykyteoreetikko ei usko, että suhteellisuusteoria on hyvä kuvaus luonnosta mustan aukon keskipisteeseen tai maailmakaikkeuden alkuun asti. Tarvitaan jotain laajennoksia, koska näissä tilanteissa molemmat, yleinen suhtellisuusteoria ja kvanttifysiikka täytyy ottaa huomioon tasa-arvoisesti.

Lainaa
Todennäköisemmältä selitykseltä tiettyihin havaintoihin voisikin olla esim. se, että gravitaatiolait kaipaisivat uudelleenmuotoilua, jolloin ei tarvitsisi tehdä hypoteettisia oletuksia pimeästä energiasta.

Yksinkertaisin selitys on yleensä se, mitä kannattaa tutkia enemmän. Tässä tapauksessa yksinkertaisin selitys, pimeä energia, ei ole ratkaissut hommaa ainakaan vielä. Sen takia gravitaation laajennoksia tutkitaan.

Lainaa
Sitten lopuksi vielä yksi ihmettelyn aihe. On oletettu, että riippuu maailmankaikkeuden massan kokonaismäärästä, jatkuuko laajeneminen vai kääntyykö se supistumiseksi. Eikös kuitenkin gravitaatio heikkene etäisyyden kasvaessa kääntäen verrannollisesti etäisyyden neliöön. Miten tämä heikkenevä gravitaatiovaikutus pystyisi voimiaan menettäneenä kääntämäänkin laajenemisen supistumiseksi, kun ilmeisesti ei ole olemassa kunnon teoriaa siitä, minkälaiset voimat oletettua laajenemista ylläpitävät. Olisi hauska tietää ne tarkemmat laskelmat, joilla tällaisiinkin johtopäätöksiin on päädytty?

Maailmankaikkeuden kriittinen massa, omega, on johdettu suhteellisuusteoriasta tietyillä oletuksilla (homogenia+isotropia) ilman kiihtyvää laajenemista. Omega liittyy siihen, että yleinen suhteellisuusteoria ennustaa ikuisesti laajenevan, tai jossain vaiheessa luhistuvan maailmakaikkeuden, ja omega rajaa nämä kaksi tapausta toisistaan (luhistuminen: omega < 1). Staattinen tilanne ei ole mahdollinen ilman muutoksia teoriaan, ja tämä oli kosmologisen vakion alkuperäinen käyttötarkoitus Einsteinilla. Kiihtyvän laajenemisen takia kuvio menee kuitenkin monimutkaisemmaksi, eikä omega < 1 enään välttämättä riitä pysäyttämään laajemista.

LainaaKovin moni nykyteoreetikko ei usko, että suhteellisuusteoria on hyvä kuvaus luonnosta mustan aukon keskipisteeseen tai maailmakaikkeuden alkuun asti.

Toisaalta kuinka moni fyysikko uskoo kvanttimekaniikkaan, joka käsittelee elektroneja, kvarkkeja, bosoneita ja mitä niitä on, kuin ne olisivat pisteitä. Aaltohiukkas-dualismi kertoo vain niitä pitävän käsitellä välillä kuin pistettä ja välillä kuin aaltoa. Siis mitä - minkälainen malli tuo on. Tietyusti käytännöllinen, koska se kuvaa testitulosten mukaan maailmaa hyvin.
Mutta ei se kerro mikä se on, joka esiintyy sekä pisteenä että aaltona.

JV

Lainaus käyttäjältä: jaava - 20.12.2007, 11:46:20
Toisaalta kuinka moni fyysikko uskoo kvanttimekaniikkaan, joka käsittelee elektroneja, kvarkkeja, bosoneita ja mitä niitä on, kuin ne olisivat pisteitä.

Oikeastaan hiukkasfysiikka ei käsittele hiukkasia pisteinä, vaan kyse on enemmänkin jatkuvista kentistä, koska tarkimmat teoriat ovat kvanttikenttäteorioita. Laskuissa esiintyy elektronikenttiä, bosonikenttiä, jne. Fysiikan kuva maailman rakenteesta on näin ollen lähempänä jatkumoa, kuin diskreettiä pistekuvaa. Tätä filosofista aihetta sivuttiin pari viikkoa sitten hidufyssan nobelisti Wilczekin esitelmässä Kumpulassa.

Voi tietysti olla niin,että oma maailmankaikkeutemme aikoineen ja paikkoineen on vain osa suurempaa multiversumia. silloin ajan hetkella T = 0 on merkitystä vain vain meille oman kosmisen kuplamme napanuoran katkaisuhetkenä . Itse multiversumi  porskuttaa omaa aikaansa kenties ikuisena ja aina olemassa olleena. EV. Hyvää Joulua.

Kiitos perusteellisesta yrityksestä avata fysiikan ihmeellisyyksiä. En kuitenkaan vielä koe olevani täysin valaistunut, joten täytyy hieman jatkaa näiden asioiden pohdiskelua.

Lainaus käyttäjältä: Ricke - 20.12.2007, 02:12:59
Se yksi ja ainoa välttämätön tulkinta (oikeastaan enemmänkin hypoteesi) kvanttimekaniikassa, joka joudutaan tekemään, ja mitä kukaan ei oikeasti ymmärrä, on aaltofunktion itseisarvon neliön tulkitseminen todennäköisyysjakaumaksi. Matemaattisesti hyvin yksinkertainen homma. Köpis ja mordenimmat tulkinnat liittyvät siihen mitä tuo neliö oikeastaan _tarkoittaa_, mutta ne ovat toissijaisia kun teorialla ennustetaan havaintojen tuloksia.

Itse asiassa tässä sitaatissa ja myös myöhemmin Ricken vastauksessa oleva teksti antaa ymmärtää, että kvanttifysiikan tulkinta aaltofunktiosta ja sen romahduksesta viime kädessä vastaisikin sitä tulkintaa, jonka itsekin hyväksyn. Olen siis ymmärtänyt aaltofunktion järkeväksi tulkinnaksi sen, että se kuvaisi nimenomaan todennäköisyysjakaumaa ja sillä saataisiin siitä johtuen aivan oikeita mittaustuloksia. Romahduksessa ei puolestaan tapahtuisi mitään ihmeellisyyksiä, vaan siinä yksinkertaisesti havaittaisiin vaikkapa hiukkasen sijainti tai tila, josta on etukäteen tiedetty vain aaltofunktion antama todennäköinen sijainti tai tila. Jos tulkinta todella olisi näin, niin silloin tilanne minunkin mielestäni olisi ok.

Kuitenkin, kun olen lukenut eri yhteyksissä Kööpenhaminan tulkinnasta, on siihen mielestäni liitetty erilaisia irrationaalisia sisältöjä. Saamani käsityksen mukaan aaltofunktiota ei ole tulkittu pelkästään todennäköisyysjakaumaksi, vaan siihen on kytketty oletus, että se sellaisenaan kuvaisi todellisuuden rakennetta sinänsä, mikä merkitsisi sitä, että hiukkaset olisivat todellisuudessa aaltofunktion määrittelemällä tavalla useammassa paikassa tai useammassa tilassa yhtä aikaa. Aaltofunktion romahtaminen merkitsisi puolestaan sitä, että kun havaitsija havaitsee esim. hiukkasen sijainnin, niin hän ikäänkuin tällä pelkällä havainnollaan vaikuttaisi reaaliseen todellisuuteen ja asettaisi hiukkasen tähän tiettyyn paikkaan sulkien hiukkasen ulottuvilta muut mahdolliset sijainnit. Tällaiset tulkinnat ovat niitä, joihin viittasin puheilla huonosta teoriasta ja onnettomasta filosofiasta. En siis väitä sitä, etteikö kvanttifysiikalla voitaisi saada oikeita mittaustuloksia tai vastusta kvanttifysiikkaa sellaisina tulkintoina kuin ymmärtääkseni Ricke edellä esittää, vaan näitä mielestäni irrationaalisia tulkintoja.

Voi tietysti olla, että olen ymmärtänyt tämän Kööpenhaminan tulkinnan väärin, mutta siihen ei kuitenkaan viittaa esim. se, että luin joku aika sitten jostain uutisen, että kansainvälisessä tiedelehdessä (muistaakseni New Scientist) jotkut tutkijat olisivat esittäneet, että tähtitieteilijöiden pelkät havainnot avaruudesta romahduttaisivat maailmankaikkeuden aaltofunktioita rajoittaen näin maailmankaikkeuden erilaisia kehitysmahdollisuuksia ja mahdollisesti lyhentäisivät siten maailmankaikkeuden ikää. Uskomatonta, että joku ns. tiedelehti voi tällaista julkaista. Todellisuudessahan maailmankaikkeuden kehitykselle on aivan merkityksetöntä, onko koko ihmislajia edes olemassa.

Lainaus käyttäjältä: Ricke - 20.12.2007, 02:12:59
Kyseessä on jälleen puhtaasti matemaattinen ennuste, jota on varmistettu havainnoin. Kvanttimekaniikka ennustaa ettei edes paraskaan tyhjiö ole tyhjä. Tämä aiheutuu siitä, että kvanttimekaaninen tyhjiö, nollatila, välttämättä kuplii hieman nollapiste-energiaa. Täydellistä tyhjiötä ei tietysti voida tehdä, mutta sama kupliminen näkyy ja on mitattavissa epätäydellisessäkin tyhjiössä. Mikään muu teoria ei selitä yhtä tarkasti tyhjiön kuplimista, kuin kvanttimekaaninen nollapiste-energia. Ennusteisiin kuuluu mm. Casimir-efekti ja Lambin siirtymä:

Tässä kohdassa täytyy ehkä hieman täsmentää käyttämiäni käsitteitä. Kun puhuin siitä, että tieteen ja historian kokemuksen mukaan jonkin luominen tyhjästä olisi delegoitava satuolennoille, kuten jumala ja velhot, tarkoitin tyhjällä siis todella tyhjää eli tilaa, jossa ei ole yhtään mitään. Nyt kuitenkin Ricken sitaatin mukaan kvanttifyysikoiden käsityksen mukaan tilaa, jossa ei ole yhtään mitään, ei ole edes olemassa. Tämä oli minulle kyllä uutta. Jos asia on näin ja se vastaa todellisuutta, niin itse asiassa kvanttifyysikoiden käsitys ei olekaan niin pahasti ristiriidassa oman käsitykseni kanssa, koska tyhjässä silloin olisi jotain, josta siis voisi myös jotain syntyä. Tuohon nollapiste-kuplintaan en nyt yritäkään ottaa mitään kantaa, koska en asiaa juuri ollenkaan tunne.

Lainaus käyttäjältä: Ricke - 20.12.2007, 02:12:59
Maailmankaikkeuden kriittinen massa, omega, on johdettu suhteellisuusteoriasta tietyillä oletuksilla (homogenia+isotropia) ilman kiihtyvää laajenemista. Omega liittyy siihen, että yleinen suhteellisuusteoria ennustaa ikuisesti laajenevan, tai jossain vaiheessa luhistuvan maailmakaikkeuden, ja omega rajaa nämä kaksi tapausta toisistaan (luhistuminen: omega < 1). Staattinen tilanne ei ole mahdollinen ilman muutoksia teoriaan, ja tämä oli kosmologisen vakion alkuperäinen käyttötarkoitus Einsteinilla. Kiihtyvän laajenemisen takia kuvio menee kuitenkin monimutkaisemmaksi, eikä omega < 1 enään välttämättä riitä pysäyttämään laajemista.

Tämä omegan arvo puolestaan ei kerro minulle oikeastaan yhtään mitään. Sitä voitaneen kuitenkin pitää jonkin teoreettisen mallin yhtenä parametrina, joka kuvaa mallin tiettyjä ominaisuuksia. Omallakin alallani käytetään malleja, mutta niiden tulkinnassa pyritään myös siihen, että pystytään kuvaamaan myös se mekanismi, jonka kautta parametrin esittämä vaikutus toimii. Tämä laajenemis-, supistumisproblematiikka on lukemissani teksteissä esitetty myös sillä tavoin, että riippuu maailmankaikkeuden kokonaismassasta, riittääkö gravitaatio pysäyttämään laajenemisen. Tässä mielessä ei omegan arvo kerro ainakaan minulle, miksi etäisyyksien kasvaessa heikkenevä gravitaatio pystyy pysäyttämään laajenemisen. Heikkeneekö siis jokin laajenemista aiheuttava voima vielä enemmän? Omegan arvo ei myöskään kerro minulle sitä, miten maailmankaikkeuden kaikki massa mahtuisi äärettömän pieneen pisteeseen.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 21.12.2007, 23:14:41
Romahduksessa ei puolestaan tapahtuisi mitään ihmeellisyyksiä, vaan siinä yksinkertaisesti havaittaisiin vaikkapa hiukkasen sijainti tai tila, josta on etukäteen tiedetty vain aaltofunktion antama todennäköinen sijainti tai tila. Jos tulkinta todella olisi näin, niin silloin tilanne minunkin mielestäni olisi ok.

Käytännön kannalta homma on juuri näin. Tiedettä markkinoidaan suurelle yleisölle niillä aiheilla, mistä voi kirjoittaa paljon myyviä populaarikirjoja :) Aiheiden painotukset eivät ole lähellekään samat mitä itse tieteen sisällä. Oikeasti kvanttimekaniikka on suureksi osaksi vapaa tulkinnoista (niihin ei esim. törmää yliopiston kvanttimekaniikan kursseilla nimeksikään), eivätkä vastaavasti suhteellisuusteorian singulariteetit koske kuin pientä osaa tutkimuksesta.

Kvanttimekaniikan "pihvi" on sen kyky ennustaa luonnonilmiöitä matemaattisesti. Tämä on se oleellisin asia, mikä tiedevalistuksen pitäisi suurelle yleisölle välittää. Mahdollisena jälkiruokana tarjoiltavat tulkinnat eivät vaikuta teorian kvantitatiivisiin ennusteisiin. Tulkinnat ovat kvanttimekaniikan pimeä puoli, fysiikan sisäistä filosofiaa, jolla tiedemiehet spekuloivat. Tavoitteena on päästä kurkistamaan aaltofunktion taakse.

Lainaa
Kuitenkin, kun olen lukenut eri yhteyksissä Kööpenhaminan tulkinnasta, on siihen mielestäni liitetty erilaisia irrationaalisia sisältöjä.

En osaa avata todellisia motiiveja Köpiksen ja muidekaan tulkintojen kohdalla, mutta tässä onkin mielestäni tärkempää suuri kuva. Tulkintoja tehdään, koska haluamme ymmärtää kvanttimekaniikkaa. Emme hyväksy sitä, että konservatiivinen todennäköisyystulkinta olisi syvällisin ymmärrys teoriasta. Tärkeä viime aikoina tutkittu kvanttimekaniikan ilmiö on dekoherenssi (http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence), joka selittää fysikaalisin argumentein aaltofunktion romahdusta. Aika näyttää löytyykö loppujen lopuksi konsensusta.

Lainaa
Voi tietysti olla, että olen ymmärtänyt tämän Kööpenhaminan tulkinnan väärin, mutta siihen ei kuitenkaan viittaa esim. se, että luin joku aika sitten jostain uutisen, että kansainvälisessä tiedelehdessä (muistaakseni New Scientist) jotkut tutkijat olisivat esittäneet, että tähtitieteilijöiden pelkät havainnot avaruudesta romahduttaisivat maailmankaikkeuden aaltofunktioita rajoittaen näin maailmankaikkeuden erilaisia kehitysmahdollisuuksia ja mahdollisesti lyhentäisivät siten maailmankaikkeuden ikää. Uskomatonta, että joku ns. tiedelehti voi tällaista julkaista.

Tavallaan ymmärrän kritiikkisi hyvin. Kyseissä tutkimuksessa ollaan tekemisissä kvanttifysiikan spekulatiivisen puolen kanssa, ja siihen vielä päälle popularisointi, niin lopputulos on varmasti jotain hyvin hämmentävää. Tämmöiset tutkimukset saavat mielestäni ihan kohtuuttomasti julkisuutta.

Lainaa
Tämä omegan arvo puolestaan ei kerro minulle oikeastaan yhtään mitään. Sitä voitaneen kuitenkin pitää jonkin teoreettisen mallin yhtenä parametrina, joka kuvaa mallin tiettyjä ominaisuuksia. Omallakin alallani käytetään malleja, mutta niiden tulkinnassa pyritään myös siihen, että pystytään kuvaamaan myös se mekanismi, jonka kautta parametrin esittämä vaikutus toimii.

Se on juurikin mallin parametri, ja malli on yleinen suhteellisuusteoria ilman pimeää energiaa. Omega vaikuttaa siten, että se erottaa toisistaan kolme erilaista mallin ratkaisua, kolme erilaista maailmankaikkeutta. Parametrin tarkka vaikutusmekanismi on nähtävissä Friedmannin yhtälöissä.

Lainaa
Tämä laajenemis-, supistumisproblematiikka on lukemissani teksteissä esitetty myös sillä tavoin, että riippuu maailmankaikkeuden kokonaismassasta, riittääkö gravitaatio pysäyttämään laajenemisen. Tässä mielessä ei omegan arvo kerro ainakaan minulle, miksi etäisyyksien kasvaessa heikkenevä gravitaatio pystyy pysäyttämään laajenemisen.

Vaikka gravitaatio heikkenee etäisyyden kasvaessa, se tekee työtä koko ajan ja syö laajenemiselta energiaa. Tästä johtuen laajeneminen hidastuu. Tilanne on analoginen pakonopeuden kanssa: painovoimakentästä pakenevalla kappaleella on oltava riittävästi liike-energiaa, muuten pako pysähtyy ja kappale palaa takaisin. Vastaavasti maailmankaikkeudessa pitää olla riittävästi ainetta gravitaation aikaansaamiseksi, että laajeneminen voi pysähtyä.

Omega < 1: gravitaatio ei kykene pysäyttämään laajenemista, koska laajenemisessa on enemmän energiaa kuin gravitaatio ehtii tehdä työtä sitä vastaan.

Omega = 1: gravitaatio ehtii tehdä juuri saman verran työtä ajan lähetyessä ääretöntä, kun laajenemisessa on energiaa. Laajeneminen pysähtyy ajan lähetyessä ääretöntä.

Omega > 1: gravitaatio ehtii tehdä riittävästi työtä äärellisessä ajassa laajenemisen pysäyttämiseksi.

kuva (http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Universes.GIF)

Lainaa
Heikkeneekö siis jokin laajenemista aiheuttava voima vielä enemmän?

Laajenemista ei aiheuta voima, vaan se on mallissa avaruuden geometrinen ominaisuus. Geometria puolestaa määräytyy aineesta. Omega-päättely ei toimi jos/kun jokin tuntematon voima vaikuttaa (kiihdyttävästi) laajenemiseen.

Näiden asioiden puimiseen saisi varmasti kulumaan vaikka koko ensi vuoden, jos rupeaisi jokaista kohtaa oikein perusteellisesti käsittelemään. Keskusteluhan on kuitenkin joka tapauksessa ollut jo monella tapaa valaiseva ja antoisa.

Kuitenkin vielä pari kommenttia. En tuon koherenssin osalta oikein saanut selvää, tarkoittaako superpositio sitä, että systeemin jokainen hiukkanen erikseen on superpositiossa vai sitä, että, jos huomioidaan systeemin kaikki hiukkaset, ne yhdessä muodostavat superpositiossa olevan järjestelmän. Jos kysymys on ensimmäisestä vaihtoehdosta, niin koherenssi-teoria vaikuttaisi Kööpenhaminan tulkinnan uudelleenlämmittelyltä hieman kehittyneemmässä muodossa. Jos kysymys on jälkimmäisestä vaihtoehdosta, vaikuttaisi teoria rationaalisemmalta.

Joka tapauksessa mielestäni havaitseminen ei vielä ole vuorovaikutuksessa olemista havaittavan järjestelmän kanssa. Esim. jos tähtitieteilijä havaitsee kaukoputkella jotain kaukaista avaruuden kohdetta, ei hän ole millään fyysisellä tavalla vuorovaikutuksessa sen kanssa. Hän vain vastaanottaa sieltä tulevia valonsäteitä, eikä voi mitenkään vaikuttaa havaitsemansa järjestelmän tilaan. Jos muuta oletetaan, kysymys on irrationaalisen mystiikan tuomisesta tieteen piiriin, koska silloin oletetaan, että pelkkä katse voisi jotenkin mystisellä, fyysisten mekanisminen ulkopuolella olevalla tavalla vaikuttamaan kaukaiseen kohteeseen.

Lisäksi siihen nollapiste-kuplintaan pitäisi tutustua hieman paremmin, sillä termistä jäi mieleeni kytemään epäilys siitä, että siinä sittenkin oletettaisiin tilasta, jossa ei ole yhtään mitään, syntyvän jotain, mikä katoaisi sitten jälleen olemattomuuteen.

Eipä sitten tällä kertaa muuta, kuin hauskaa uutta vuotta. Varmasti asioihin palaillaan jatkossakin aina, kun jaksaa innostua.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 25.12.2007, 21:30:36
Näiden asioiden puimiseen saisi varmasti kulumaan vaikka koko ensi vuoden, jos rupeaisi jokaista kohtaa oikein perusteellisesti käsittelemään.

Vuosi tuskin edes riittäisi, koska tyypillisesti teoreettisen fysiikan opinnot vievät viitisen vuotta :D Yleistajuisten vastausten antaminen on usein #¤%&#! vaikeaa, mutta toisaalta myös antoisaa. Aina kannattaa mielestäni kysyä, ja kysyä lisää, jos ei ole tyytyväinen vastaukseen. Mahdollisimman yksityiskohtaiset kysymykset helpottavat ymmärtämistä.

Lainaa
En tuon koherenssin osalta oikein saanut selvää, tarkoittaako superpositio sitä, että systeemin jokainen hiukkanen erikseen on superpositiossa vai sitä, että, jos huomioidaan systeemin kaikki hiukkaset, ne yhdessä muodostavat superpositiossa olevan järjestelmän.

Koska en itse ole oikein kvanttimekaanikko, niin alla Enqvistin aihetta sivuava artikkeli (dekoherenssi selitetään yleistajuisesti ~puolessa välissä schröden kissan yhteydessä). Toivottavasti se selventää hommaa.

http://www.tsv.fi/ttapaht/987/enqvist.htm

(kyseinen artikkeli aiheutti muuten kovasanaista keskustelua (http://www.helsinki.fi/~enqvist/emergenssi.html) suomalaisten fyysikoiden ja filosofien välillä vuosituhannen vaihteessa)

Lainaa
Joka tapauksessa mielestäni havaitseminen ei vielä ole vuorovaikutuksessa olemista havaittavan järjestelmän kanssa. Esim. jos tähtitieteilijä havaitsee kaukoputkella jotain kaukaista avaruuden kohdetta, ei hän ole millään fyysisellä tavalla vuorovaikutuksessa sen kanssa. Hän vain vastaanottaa sieltä tulevia valonsäteitä, eikä voi mitenkään vaikuttaa havaitsemansa järjestelmän tilaan. Jos muuta oletetaan, kysymys on irrationaalisen mystiikan tuomisesta tieteen piiriin, koska silloin oletetaan, että pelkkä katse voisi jotenkin mystisellä, fyysisten mekanisminen ulkopuolella olevalla tavalla vaikuttamaan kaukaiseen kohteeseen.

New Scientist:lla on lähtenyt mopo käsistä kyseiseen paperiin liittyvää lööppiä laatiessa. Alkuperäinen tutkimus (http://arxiv.org/abs/0711.1821) ei väitä että havainnot vaikuttaisivat mitenkään maailmankaikkeuteen. Paperi spekuloi sillä, mitä voidaan päätellä siitä, että voimme havaita pimeän energian olemassaolon. Tutkijat ehdottavat että metastabiili (valetyhjiön päälle rakentuva) maailmankaikkeus voi olla kvanttimekanisessa late decay -vaiheessa, jos voimme sen sisältä käsin havaita pimeän energian.

Paperi kyllä sohaisi muurahaispesää, sillä moni on ottanut siihen kantaa. Kirjoittaja mm. muutti hieman epäselvää sanamuotoa paperista heränneen kohun takia:

http://www.physicsforums.com/showpost.php?p=1516658&postcount=11
http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=621#comment-31045

#  Lawrence Krauss Says:
November 24th, 2007 at 7:56 pm

Hi.. I wanted to chime in with an apology of sorts regarding the confusion in the press regarding our work. Our paper was in fact about late-decaying false vacuum decay and its possible cosmological implications. Needless to say, the explosion of press interest, prompted by the final two sentences of the paper, misrepresented the work, which was not intended to imply causality, but rather to ask the question of whether by cosmological measurements we constrain the nature of the quantum state in which we find ourselves, inferring perhaps that we are not in the late-decaying tail. However, I do take responsibility in part for the flood, as I was undoubtedly glib in talking to the new scientist reporter who read the paper on the arxiv. I have learned that one must be extra careful in order not to cause such misrepresentations in the press, and I should know better. In any case, the last two sentences of the paper have been revised so that it should be clear to the press that causality will not be implied. mea culpa

Blogia aiheesta:

http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?p=621
http://science.slashdot.org/article.pl?sid=07/11/23/190234

Lainaa
Lisäksi siihen nollapiste-kuplintaan pitäisi tutustua hieman paremmin, sillä termistä jäi mieleeni kytemään epäilys siitä, että siinä sittenkin oletettaisiin tilasta, jossa ei ole yhtään mitään, syntyvän jotain, mikä katoaisi sitten jälleen olemattomuuteen.

Juu, palaillaan asiaan vuoden vaihteen jälkeen, jos siltä tuntuu :)

Näyttää systeemi taas toimivan joustavasti IE:lläkin, joten en mitenkään malta olla nostamatta esiin näin herkullisen sekavaa selvennystä, jonka toinen New Scientist:n artikkelin kirjoittaja on tehnyt. Löysin ns. selvennyksen Ricke:n edellisessä viestissään antamasta linkistä:

http://www.physicsforums.com/showpost.php?p=1516658&postcount=11

LainaaI have decided that indeed the final two sentences of the paper left the incorrect impression that causality was somehow involved. The purpose of these comments was to refer to work I have been discussing with Alan Guth related to this paper.. namely to what extent cosmological observations made today constrain the nature of the wavefunction and our quantum state in a way that may imply we are not in the late-decaying phase.. This is what I should have said, rather than leaving the incorrect impression that somehow actually making the measurement has a causal effect.. it does not.. it merely constrains our quantum state.. The new version of the paper with the last two sentences changed removes this ambiguity I hope, for all future journalists who look at it.

L. Krauss

Vahvensin tulkinnan kannalta strategisen lauseen. Tosin edellinenkään lause ei ole erikoisen selkeä. Joka tapauksessa, jos yritän vapaamuotoisesti tulkita, mitä hän lauseensa eri osissa sanoo, niin lauseen alussa hän ilmaisee aika selkeästi, että hänen tarkoituksensa on korjata väärinkäsitys siitä, että he olettaisivat tähtitieteellisillä havainnoilla olevan kausaalista vaikutusta, mutta sitten hän mielensä sopukoissa ilmeisesti tulee hieman epäröiväksi, eikä kykenekään enään ilmaisemaan selvästi sitä, mihin tätä kausaalista vaikutusta ei ole. Tämän epävarmuuden ilmentymänä on, että sen jälkeen hän pisteiden ympäröimänä ikäänkuin yrittää toistaa kesken jättämänsä ajatuksen ..it does not.., mutta ei nytkään pääse ajatuksessa eteenpäin.

Sitten hän toteaakin yllättäen, että se havainnointi vain rajoittaa meidän aaltofunktiotamme (tai kvanttitilaamme), mikä siis merkitsee, että maailmankaikkeuden kehitysmahdollisuudet supistuvat sittenkin ja maailmankaikkeuden ikä saattaisikin lyhentyä havainnoinnin vaikutuksesta. Tämä ei nyt kirjoittajan logiikan mukaan tapahtuisi kuitenkaan meidän tavallisten tallaajien kausaalisen logiikan mukaan, vaan joitain mystisen kvanttifysiikan tulkinnan mukaista ei-kausaalista tietä aaltofunktion romahtamisen kautta.

Siis kirjoittaja ensin pyrkii näennäisesti kieltämään kausaalisen vaikutuksen olemassaolon, mutta ei sitäkään pysty loppuun saakka tekemään. Sitten hän lauseen lopussa ikäänkuin kieltää kieltämisensä ja tulee tulokseen, että havainnoiniti sittenkin vaikuttaa maailmankaikkeuden kohtaloon, vaikka se ei tapahdukaan välttämättä kausaalista tietä. Onhan tunnettua, että mystisillä kvanttifysiikan tulkinnoilla usein juuri kiistetään kausaliteetin merkitys.

Johtopäätöksenä voisi todeta, että ainakin tämän selitysyrityksen mukaan näyttäisi siltä, että kvanttifysiikka on tällä hetkellä sotkeutunut aika perin juurin näihin mystisiin tulkintoihin. En tiedä, voiko toivoa muuta kuin, että rationaalinen ajattelu ja tulkinta voittaisi lisää alaa kvanttifysiikan piirissä. Onhan kvanttifysiikalla saavutettu esim. hyviä kuvauksia hiukkasten todennäköisestä käyttäytymisestä.

Kaikkihan voivat kuitenkin tehdä oman tulkintansa lainatusta lauseesta.

Voi kääk :)

Kysymyksessä oleva tieteellinen artikkeli on julkaistu ainoastaan preprinttinä (http://arxiv.org/abs/0711.1821) alkuperäisten kirjoittajien toimesta. New Scientist puolestaan on tieteen populaarilehti, joka on tarkoitushakuisesti tulkinnut ko. tutkimusta ja tehnyt siitä raflaavan lööpin. Lööppi ei perustu tutkimuksen sisältöön, vaan paperin johtopäätösten pariin huolimattomasti kirjoitettuun lauseeseen. Tämä lööppi aiheutti mediamylläkän, jota Krauss on pahoitellut ja korjannut nuo lauseet.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 28.12.2007, 22:33:47
Vahvensin tulkinnan kannalta strategisen lauseen. Tosin edellinenkään lause ei ole erikoisen selkeä.
...
Kaikkihan voivat kuitenkin tehdä oman tulkintansa lainatusta lauseesta.

En suosittele nettikirjoittelujen tulkintaa tieteellisessä kontekstissa jo pelkästään sen takia, että itseasiassa ei ole mitään vakuuksia kuka kirjoittelija edes on. Kaikista kirjoituksista voi tehdä meheviä tulkintoja, mutta tieteellisessä tekstissä on olemassa perustyyli, jota suurin osa tiedeyhteisöstä osaa tulkita yksiselitteisesti. Koska kysymyksessä oleva tieteellinen työ on kaikkien saatavilla yllä mainitussa osoitteessa, suosittelen siihen perehtymistä, jos tutkimus ja sen tulkinnat todella kiinnostavat.

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 28.12.2007, 22:49:21
Kyllähän R.Feinmann, teoksessaan QED, kertoo että fotoni kulkee kaikkia mahdollisia reittejä kunnes silmä sen vangitsee.

Tässä oikeastaan kiteytyy osuvasti se, mitä itse kutsun niin sanotusti kvanttifysiikan mystiseksi tulkinnaksi. Minun käsitykseni mukaan rationaalinen tulkinta on sitä, että kvanttifysiikka kuvaa onnistuneesti hiukkasen kaikkia mahdollisia reittejä, mutta faktisesti se kulkee vain yhtä reittiä. Jos taas ajattelemme suurta määrää hiukkasia, niin ne yhdessä täyttävät nämä kaikki mahdolliset reitit, mutta kukin niistä erikseen kulkee siis vain yhtä reittiä.

Samoin ajattelen, että aaltofunktio yleensä kuvaa hiukkasen mahdollista sijaintia tai tilaa, mutta yksi hiukkanen on kullakin hetkellä vain yhdessä sijainnissa tai tilassa, eikä kaikissa mahdollisissa sijainneissa yhtä aikaa. Jos hiukkanen sijaitsisi kaikissa paikoissa yhtä aikaa, ei siitä olisi mielestäni mahdollista saada yhtään diskreettiä mittaustulosta, koska sillä ei mitään diskreettiä sijaintia olisi. Näitä mittaustuloksia on kuitenkin saatu ja ne seuraavat aaltofunktion antamaa todennäköisyysjakaumaa, siis aaltofunktiota vain todennäköisyysjakaumana. Jos taas ajattelemme suurta joukkoa hiukkasia, niin ne yhdessä täyttävät hiukkasten kaikki mahdolliset sijainnit ja tilat. Tämän kaltaista ajattelua kutsun kvanttifysikan rationaaliseksi tulkinnaksi.

Edellinen sitaatti kuitenkin paljastaa, että kvanttifysiikka on kuitenkin aika perusteellisesti eri linjoilla, koska jossain ilmeisesti arvostetussa teoksessa esitetään tällainen minun mielestäni irrationaalinen tulkinta.

Tämä vain selventääkseni hiukan palstalla esittämiäni höpinöitä. Näillä pulinoilla tuskin kuitenkaan on mitään merkitystä ko. tieteenalan ulkopuolisen henkilön esittämänä, mutta tämähän onkin keskustelupalsta.

Lainaamutta faktisesti se kulkee vain yhtä reittiä.

Mitä tarkoitetaan reitillä - peräkkäisten ajanhetkien sijaintien muodostamaa käyrääkö.

Jos elektroni kulkee vain yhtä reittiä:
Ajatellaan kaksoisrakokoetta elektroneilla (Google: double slit diffraction electron), joka muodostaa kauniin diffraktiokuvion detektorille. Miten on selitettävissä se, että kun lähetetään yksittäisiä elektroneja vaikka nyt elektroni per sekuntti (joten peräkkäiset elektronit ei voi interferoida keskenään), niin tuo interferenssikuvio on aivan samanlainen, minimeineen ja maksimeineen. Tietääkö kukin elektroni jotenkin kieltäytyä osumasta minimin kohtaan?

JV

Lainaus käyttäjältä: Ricke - 29.12.2007, 00:05:43
Voi kääk :)

Sanos muuta. Tietysti olisi asiallista pyrkiä aina tietojen alkulähteille, mutta omat kommenttini kirjoitin joka tapauksessa hyvässä uskossa siihen, että Krauss:n nimeä allekirjoituksena tuskin kukaan rohkenisi käyttää jollain fysiikkaan liittyvällä palstalla. Siis jos juttu on Krauss:n itsensä kirjoittama, pitäytyisin kuitenkin tulkinnassani. Tosiasia ilmeisesti on kuitenkin se, että kirjoittajat ovat korjanneet kahta viimeistä lausetta väärinkäsitysten välttämiseksi, ellei sekin ole tiedostusvälineiden vääristämä tieto.

Kuitenkin noudatin neuvoasi ja luin läpi ko. artikkelin ja yritin ymmärtää siitä niin paljon kuin mahdollista minun taustallani. Ensinnä huomasin, että heti linkin etusivulla oli lause, joka vaikutti hieman arveluttavalta. Ellei se sitten ole se New Scientist:n lööppi. Sitaatti:

Lainaa
Several interesting open questions are raised, including whether observing the cosmological configuration of a metastable universe can constrain its inferred lifetime.

Samansisältöinen ajatus on kyllä myös artikkelin ensimmäisen kappaleen (Introduction) lopussa.

Kävin sen jälkeen mahdollisimman huolellisesti läpi jatkon mallikehitelmät ja yritin löytää niistä mahdollisia viittauksia havainnoinnin vaikutuksiin. Niitä ei kuitenkaan löytynyt, vaan kaikki käytetyt muuttujat olivat jonkinlaisia reaalimuuttujia, mikäli oikein ymmärsin. Oli muuten hämmästyttävää, kuinka ulkoisesti samankaltaisia malleja omallakin alallani käytetään, vaikka sisällöt ja ala ovat aivan toiset. Käytetyt mallit sinänsä eivät ilmeisestikään oikeuta julkisuudessa olleisiin kohutulkintoihin.

Toiseksi viimeisen kappaleen lopussa on kuitenkin viittaus käsitteseen "anthropic arguments". En löytänyt sanakirjoistani suoraa käännöstä sanalle "anthropic", mutta samakantaiset sanathan viittaavat ihmiskeskeiseen tai -lähtöiseen. Tässä siis voisi olla kysymys joistain ihmistä jollain tavoin kosmokseen liittävistä selitysmalleista, ehkä havainnoinnista, mutta asiaa ei sen tarkemmin puida, joten se jää ainakin minulta kunnolla ymmärtämättä.

Sitten ne koko artikkelin kaksi viimeistä lausetta, joita tekijät ainakin joidenkin tietojen mukaan ovat muokanneet. On aivan totta, että ne eivät ainakaan enään viittaa siihen, että havainnot vaikuttaisivat maailmankaikkeuteen. Ne antavat siis vain ymmärtää, että havainnoilla hankitut tiedot kosmoksesta voivat vaikuttaa meidän käsityksiimme kosmoksen kohtaloista. Tämän tulkinnan voin minäkin mukisematta hyväksyä.

Toisaalta sanotaan, ettei savua ilman tulta ja voi olla, että jos on totta, että tekijät ovat korjanneet kahta viimeistä lausetta, on niissä voinut olla jotain, mikä olisi saattanut oikeuttaakin kohuun. Onhan artikkelin alussa kuitenkin edelleen esitetty parissa kohtaa hieman monitulkintainen ajatus.

Sitten vielä vastausyritys Jaavan esittämään kysymykseen:

Lainaa
Miten on selitettävissä se, että kun lähetetään yksittäisiä elektroneja vaikka nyt elektroni per sekuntti (joten peräkkäiset elektronit ei voi interferoida keskenään), niin tuo interferenssikuvio on aivan samanlainen, minimeineen ja maksimeineen. Tietääkö kukin elektroni jotenkin kieltäytyä osumasta minimin kohtaan?

Itse ymmärtäisin asian niin, että tämä tilanne vastaa suuren elektronijoukon tilannetta, jossa elektronit yhdessä täyttävät kaikki kvanttiteorian aivan oikein ennustamat elektronien noudattamat todennäköiset radat. Vaikka elektronit lähetettäisiin peräkkäin, ne suuntautuvat satunnaisesti todennäköisyysjakauman mukaisille radoille ja tästä syystä minimit ja maksimit osuvat todennäköisyysjakauman mukaisiin kohtiin, vaikka elektronit eivät toisistaan mitään voi tietääkään.

Selitystä sille, miksi hiukkaset noudattavat satunnaisuutta ja sen perusteella laskettua todennäköisyysjakaumaa, en ainakaan minä pysty antamaan. Saadut mittaustulokset kuitenkin selittyvät mielestäni luontevimmin juuri tämän todennäköisyystulkinnan mukaan. Tässä kysymyksessä on aivan riittävästi "mystiikkaa" ilman, että sitä tarvitsee lisätä oletuksilla yhtä aikaa monessa paikassa ja monessa tilassa olevalla hiukkasella.

Modedit:heitin vähän tyhjää pois viestin lopusta

Nyt mennään jo ohi ketjun aiheen, mutta ei kai se niin tarkkaa ole..

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 30.12.2007, 01:47:55
Toisaalta sanotaan, ettei savua ilman tulta ja voi olla, että jos on totta, että tekijät ovat korjanneet kahta viimeistä lausetta, on niissä voinut olla jotain, mikä olisi saattanut oikeuttaakin kohuun. Onhan artikkelin alussa kuitenkin edelleen esitetty parissa kohtaa hieman monitulkintainen ajatus.

Tieteellisiin artikkeleihin kirjoitetaan tarkoituksella spekulatiivista sisältöä. Sen tarkoituksena on toimia keppinä, jolla kokeillaan jäätä aikaisemmin tuntemattomalla tai huonosti tunnetulla alueella. Aika näyttää mitkä spekulaatiot saavat vahvistusta. Eli samankaltaisia lööppejä saadaan varmuudella tulevaisuudessakin, joten pitäkää varanne miten suhtaudutte lukemaanne tieteen keltaisessa lehdistössä :)

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 28.12.2007, 22:49:21
Kyllähän R.Feinmann, teoksessaan QED, kertoo että fotoni kulkee kaikkia mahdollisia reittejä kunnes silmä sen vangitsee.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 29.12.2007, 00:29:10
Tässä oikeastaan kiteytyy osuvasti se, mitä itse kutsun niin sanotusti kvanttifysiikan mystiseksi tulkinnaksi. Minun käsitykseni mukaan rationaalinen tulkinta on sitä, että kvanttifysiikka kuvaa onnistuneesti hiukkasen kaikkia mahdollisia reittejä, mutta faktisesti se kulkee vain yhtä reittiä. Jos taas ajattelemme suurta määrää hiukkasia, niin ne yhdessä täyttävät nämä kaikki mahdolliset reitit, mutta kukin niistä erikseen kulkee siis vain yhtä reittiä.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 30.12.2007, 01:47:55
Selitystä sille, miksi hiukkaset noudattavat satunnaisuutta ja sen perusteella laskettua todennäköisyysjakaumaa, en ainakaan minä pysty antamaan.

Kun fyysikko sanoo hiukkasen kulkevan kaikkia mahdollisia reittejä kahden eri pisteen välillä, hän tarkoittaa itseasiassa seuraavaa: polkuintegraalien muodossa ilmaistussa kvanttimekaniikkassa summataan hiukkasen kaikki mahdolliset reitit pisteiden välillä. Polkuintegraaleilla siis lasketaan kvanttimekaniikaa. Menetelmä pohjautuu pienimmän vaikutuksen periaatteeseen, jolla on keskeinen rooli modernissa fysiikassa.

Parhaimmillaan QED:n ennustuksia on testattu 12 desimaalin tarkkuudella, eikä eroa havaintoihin ole löydetty. Jokaisen täytyy itse päättää riittääkö tämä tarkkuus kertomaan sen, että luonnossa fotonit todella liikkuisivat kaikkia mahdollisia reittejä kahden eri pisteen välillä. Tulkinnoilla filosofointi voi olla kivaa, mutta on muistettava mistä itseasiassa on kyse: matemaattisista teorioista, joilla kuvataan luontoa.

Kuinkahan lähellä tämä on maaimankaikkeuden syntyä. No ehkä hieman liittyy sen ymmärtämiseen ainakin :D

Rakotesti elektroneilla

LainaaItse ymmärtäisin asian niin, että tämä tilanne vastaa suuren elektronijoukon tilannetta, jossa elektronit yhdessä täyttävät kaikki kvanttiteorian aivan oikein ennustamat elektronien noudattamat todennäköiset radat. Vaikka elektronit lähetettäisiin peräkkäin, ne suuntautuvat satunnaisesti todennäköisyysjakauman mukaisille radoille ja tästä syystä minimit ja maksimit osuvat todennäköisyysjakauman mukaisiin kohtiin, vaikka elektronit eivät toisistaan mitään voi tietääkään.

Yhden elektronin tapauksessa todennäköiset radat siis huomioivat minimit ja maksimit, eli jakaumasta tulee kellokäyrämäinen jossa on summautuneena aaltoja. Kahden elektronin tapauksessa, jotka kohtaavat minimissä ja vuorovaikuttavat, jakauman on oltava mieluumminkin vain kellokäyrämäinen, siis ilman aaltoja. Eli tässä osataan jo ennustaa tulevaako .. hmm
Vai onko niin että minimeihin ei vaan mene (jakauman takia) yhtään elekronia. Tällöin vain maksimeissa voi tapahtua vuorovaikutustako.

Fotonit

Koe on myös helposti tehtävissä fotoneilla. Tarvitaan vain kaksi polaroivaa suodinta, LASER ja hyvä CCD-kamera (joka toimii fotonilaskurina), sekä rakomaski(t). Säädetään LASER-säteen intensiteettiä (polaroivien suodinten keskinäinen asento), kunnes saadaan fotoneita läpi luokkaa yksi per sekunti. Ja odotellaan tuloksia. Tiedämme siis montako fotonia on ammuttu ja montako fotonia detektoitu ja missä CCD-kaivossa. Lisäksi saamme kauniin diffraktion aiheuttaman interferenssikuvion CCD:ltä

Perinteisesti minimit ja maksimit selitetään fotoneilla syntyväksi vaihesiirrolla: Minimissä seon 180 (destruktiivinen interferenssi) ja maksimissa 0 (konstruktiivinen interferenssi). Lisäksi viitataan fotonin kykenevän interferoimaan itsensä kanssa, esimerkiksi harvakseltaan ammuttujen fotonien tapauksessa.
Miten tähän selitykseen ympätään se, että minimeihin ei edes fotoneita tule, koska todennäköisyysjakauma on sellainen (kuten ymmärrän sinun esittävän).

Testi onko kyseessä itseinterferenssi vai todennäköisyysjakauma
(amutaan fotoneita harvakseltaan rakoon, jonka läpäistyään ne menevät kahden seuraavan rinnakkaisen raon kautta ja osuvat CCD:lle)
1) Todennäöisyysjakauma: Jos todennäköisyysjakauma määrää minimit ja maksimit, niin ammuttaessa harvakseltaan fotoneita rakoon, tulisi CCD:n kaivoissa detektoida yhtä monta fotonia kuin on ammuttukin, koska minimieihin ei osu yhtään ja loput detektoidaan.
2) Itseinterferenssi: Jos fotoneita ei voida detektoida CCD:llä, koska ne interferoivat itsensä kanssa minimeissä, niin vain keskelle maksimia osuneet fotonit detektoidaan kaikki. Joten ammutuista fotoneista vain osa detektoidaan CCD-kaivoissa.

Mietityttää 1

Mietin tässä kuinka tuo edellinen toimii yhden raon testissä. Jos fotoneita tulee paljon (säteellä on intensiteettiä kunnolla), niin syntyy interferenssikuvio jossa minimeitä ja maksimeita. Jos fotoneita ammutaan yksitellen, pitäisi interferenssikuvion syntyä edelleenkin.

Mietityttää 2

Jos kaksoisrakotestissä asetetaan rinnakkain olevat raot ensimmäisessä raossa syntyneiden minimien kohdalle, niin meneekä CCD:lle yhtään fotonia.

JV

PS. Olisi mukava saada joku havainnollinen (naiivi) selitys itseinterferenssille. Miten olla itsensä kanssa vaihesiirrossa ja muuttua näkymättömäksi ;D

Pientä ajatuskoetta vielä kehiin:

Kun yhdistetään kahden (tai useammankin) teleskoopin kuvat (interferometria), saadaan tulokseksi kuva, joka vastaa resoluutioltaan teleskoopin kuvaa jonka apertuuri on eo. teleskooppien välimatka. Teleskoopit voivat sijaita avaruudessa esimerkiki 1AU etäisyydellä toisistaan. Koska interferenssikuvion minimit määräytyy pelkästään valon aallonpituuden ja apertuurin perusteella, on tuollaisessa interferometrissä minimeiden välimatka todella pieni.

Jos nyt lähetetään kumpaankin teleskooppiin (tai järjestelmän kaikkiin), vuorotellen, fotoni kerrallaan, pistemäisen kohteen valoa, niin onko tuloksena interferenssikuvio yhtä kuin koko järjestelmän interferenssikuvio. Jos on, niin mistä se fotoni tietää mitään siitä toisesta (tai niistä muista interferometrijärjestelmään kuuluvista) teleskoopeista? Kuinka se osaa kohdatessaan teleskoopin järjestää todennäköisyyskäyränsä vastamaan interferometrijärjestelmää, tai kuinka se osaa interferoida itsensä kanssa järjestelmän määräämällä tavalla.

JV

Lainaus käyttäjältä: jaava - 30.12.2007, 11:48:43
Rakotesti elektroneilla

Yhden elektronin tapauksessa todennäköiset radat siis huomioivat minimit ja maksimit, eli jakaumasta tulee kellokäyrämäinen jossa on summautuneena aaltoja. Kahden elektronin tapauksessa, jotka kohtaavat minimissä ja vuorovaikuttavat, jakauman on oltava mieluumminkin vain kellokäyrämäinen, siis ilman aaltoja. Eli tässä osataan jo ennustaa tulevaako .. hmm
Vai onko niin että minimeihin ei vaan mene (jakauman takia) yhtään elekronia. Tällöin vain maksimeissa voi tapahtua vuorovaikutustako.

.......................

Miten tähän selitykseen ympätään se, että minimeihin ei edes fotoneita tule, koska todennäköisyysjakauma on sellainen (kuten ymmärrän sinun esittävän).

Testi onko kyseessä itseinterferenssi vai todennäköisyysjakauma
(amutaan fotoneita harvakseltaan rakoon, jonka läpäistyään ne menevät kahden seuraavan rinnakkaisen raon kautta ja osuvat CCD:lle)
1) Todennäöisyysjakauma: Jos todennäköisyysjakauma määrää minimit ja maksimit, niin ammuttaessa harvakseltaan fotoneita rakoon, tulisi CCD:n kaivoissa detektoida yhtä monta fotonia kuin on ammuttukin, koska minimieihin ei osu yhtään ja loput detektoidaan.
2) Itseinterferenssi: Jos fotoneita ei voida detektoida CCD:llä, koska ne interferoivat itsensä kanssa minimeissä, niin vain keskelle maksimia osuneet fotonit detektoidaan kaikki. Joten ammutuista fotoneista vain osa detektoidaan CCD-kaivoissa.

Mietityttää 1

Mietin tässä kuinka tuo edellinen toimii yhden raon testissä. Jos fotoneita tulee paljon (säteellä on intensiteettiä kunnolla), niin syntyy interferenssikuvio jossa minimeitä ja maksimeita. Jos fotoneita ammutaan yksitellen, pitäisi interferenssikuvion syntyä edelleenkin.

Mietityttää 2

Jos kaksoisrakotestissä asetetaan rinnakkain olevat raot ensimmäisessä raossa syntyneiden minimien kohdalle, niin meneekä CCD:lle yhtään fotonia.

JV

PS. Olisi mukava saada joku havainnollinen (naiivi) selitys itseinterferenssille. Miten olla itsensä kanssa vaihesiirrossa ja muuttua näkymättömäksi ;D

Sinänsä hyvä, että joku pystyy suunnittelemaan ja ehkä toteuttamaankin joitain koejärjestelyjä asian tiimoilta. Itse en siihen pysty, koska tulen kuitenkin alan ulkopuolelta ja oma kriittinen asenteeni kvanttifysiikkaan lähtee kyllä yleisemmistä filosofisista rationaalisuuden kriteereistä eikä koejärjestelyistä, joita en osaisi edes toteuttaa.

Katsoin Teemalta todella mainion dokumentin Galileista, joka kokeellisesti vähitellen pystyi hyvin vakuuttavasti kumoamaan katolisen kirkon dogmaattiset opit luonnosta. Itse olen omine arvosteluineni hiukan tämän katolisen kirkon asemassa siinä mielessä, että kritiikkini lähtee luonnontieteen ulkopuolisista lähtökohdista eikä erilaisista kokeista. Tosin minun jauhoni ovat siinä mielessä puhtaammat kuin kirkolla, että käsitykseni juontuvat kuitenkin yleensä tieteen traditioista ja olen valmis myöntämään virheeni, jos ne riittävän vakuuttavasti todetaan.

Joka tapauksessa tajusin aika nopeasti, että edellisessä viestissä esittämäni  oletus ei voi olla riittävä selittämään interferenssikuviota. Lähtökohtaa pidän kuitenkin edelleen hyvänä siinä mielessä, että vaikka elektronit lähetettäisiin peräkkäin, niin ne eivät lähde samalle radalle, vaan kaikille mahdollisille todennäköisyysjakauman mukaisille radoille. Siis kukin elektroni jollekin radalle.

Perinteisestihän interferenssikuviota on ymmärtääkseni selitetty rakokokeessa olettamalla, että yhtäaikaa rakoon tulevat useat hiukkaset vuorovaikuttavat toistensa kanssa. Tämä kuitenkin herätti mielessäni kysymyksen, että miksi tämä interferenssi havaitaan tällaisena lähinnä vain näissä rakokokeissa. Eikö sen pitäisi olla kaikkialla hyvin havaittavissa oleva ilmiö. Tietoni alasta eivät tosin ole niin laajat, että tietäisin varmasti, että sitä ei myös muulloin tässä muodossa havaittaisi, vaikka olenkin asiaan törmännyt lähinnä tämän rakokokeen yhteydessä. En ole esim. varma, onko kaukoputkien interferometriassa kyse samasta ilmiöstä, sillä siinähän ei synny interferenssikuviota, vaan kokonainen kuva kohteesta.

Lisäksi tämä itseinferenssi on minulle aika vieras käsite, eikä tunnu välttämättä loogiselta. Niinpä mielessäni syntyi tällainen maallikon ajatus, ehkäpä juuri hieman naivi selitysmahdollisuus, jonka mukaan interferenssikuvion syntymisen kannalta ratkaisevaa olisikin itse rako, eikä hiukkasten välinen vuorovaikutus. Siis se piste, johon hiukkanen varjostimella päätyy, määräytyisikin vuorovaikutuksesta raon, eikä toisten hiukkasten kanssa. Toivon, että ajatus otettaisiin vakavasti, sillä se selittäisi erinomaisesti sen, miksi peräkkäinkin lähetetyt elektronit muodostavat interferenssikuvion, vaikka niillä ei ole ollut mahdollisuutta vuorovaikuttaa muiden hiukkasten kanssa. Niiden osuminen tiettyihin pisteisiin johtuisi siis vuorovaikutuksesta raon kanssa.

Tiedämmehän yleisesti, että jonkin aineen pinta on erilaisissa vuorovaikutuksissa lähiympäristönsä kanssa. On olemassa kaikenlaisia koheesiovoimia, sähköistä vuorovaikutusta, magneettista vuorovaikutusta, jopa heikkoa gravitaatiota ymv. ja lisäksi voi myös olla vuorovaikutuksia, joita emme vielä tunne. Jos ajattelemme konkreettisesti peräkkäin lähetettyjä elektroneja, niin kukin niistä lähestyy rakolevyä rataansa. Todennäköisyysjakauma määrää, millä  radoilla levyä lähestyisi eniten hiukkasia. Osa hiukkasista törmää levyyn, osa niistä läpäisee raon aivan reunojen läheltä, osa taas aivan raon keskeltä jne.. Tämä raon läpäisypisteen sijainti määräisi sen, mihin kohtaan varjostimella hiukkanen päätyy, jolloin interferenssikuvion syntymiseen ei tarvittaisi vuorovaikutusta muiden hiukkasten kanssa eikä minkäänlaista tulevaisuuden ennustamista siitä, mihin pyrkiä, siis hiukkaselta. Tosin hiukkaset elottomana aineena eivät yleensä voi mitään tietääkään sen kummemmin etu- kuin jälkikäteen. Ne vain noudattavat luonnonlakeja.

Toivottavasti ajatukseen suhtaudutaan vakavasti, vaikka se onkin maallikon esittämä, sillä se selittäisi aika monta asiaa erityisesti peräkkäin lähetettyjen hiukkasten tapauksessa. Lisäksi asiaa voitaisiin ehkä testata erilaisilla koejärjestetyiilä, esim. muuttamalla raon leveyttä tmv., mitä joku nerokas koeasetelmien kehittelijä voisi keksiä. Jos tulokset selittyisivät paremmin tällä periaatteella kuin hiukkasten välisellä vuorovaikutuksella, asiahan olisi pihvi. Ja täytyy myös muistaa, että hiukkasten väliseen vuorovaikutukseen perustuva malli ei selitä nytkään peräkkäin lähetettyjen hiukkasten tapausta muuta kuin olettamalla mielestäni irrationaalisesti, että yksi hiukkanen kulkee jakautuneena kaikille mahdollisille radoille.

Tässä nyt olisi yksi Jaavan toivoma ns. naivi selitysmalli, jota kuitenkin lienee mahdollista testata.

ps. Epäilen hiukan voiko kokeita esim. fotoneilla ja elektroneilla rinnastaa toisiinsa, ne ovat kuitenkin aika erilaisia. Esim. elektronin massa tunnetaan jo, mutta toistaiseksi fotoni ainakin oletetaan massattomaksi.

Lainaaps. Epäilen hiukan voiko kokeita esim. fotoneilla ja elektroneilla rinnastaa toisiinsa, ne ovat kuitenkin aika erilaisia. Esim. elektronin massa tunnetaan jo, mutta toistaiseksi fotoni ainakin oletetaan massattomaksi.

Jonkunlaisen interaktiivisen mallin noista on juku kehitellyt:
http://phys.educ.ksu.edu/vqm/html/singleslit.html (http://phys.educ.ksu.edu/vqm/html/singleslit.html)

LainaaTämä kuitenkin herätti mielessäni kysymyksen, että miksi tämä interferenssi havaitaan tällaisena lähinnä vain näissä rakokokeissa.

Kaukoputken kollimointi tähtitestillä perustuu nimenomaan difraktiota suraavaan interferenssiin. Putkeen vaan pistetään riittävästi vahvistusta että kuviot tulee tähden reunalla näkyviin.

LainaaEn ole esim. varma, onko kaukoputkien interferometriassa kyse samasta ilmiöstä, sillä siinähän ei synny interferenssikuviota, vaan kokonainen kuva kohteesta.

Kyllä siinä vaikuttaa ihan sama diffraktio ja siitä seuraava interferenssi kuin yhdessäkin kaukoputkessa. Interferometrissä niiden mitta vaan määräytyy järjestelmän mittojen mukaan.

LainaaLisäksi tämä itseinferenssi on minulle aika vieras käsite, eikä tunnu välttämättä loogiselta. Niinpä mielessäni syntyi tällainen maallikon ajatus, ehkäpä juuri hieman naivi selitysmahdollisuus, jonka mukaan interferenssikuvion syntymisen kannalta ratkaisevaa olisikin itse rako, eikä hiukkasten välinen vuorovaikutus.

Itseinterferenssi saattaa olla mun omasta sanageneraattorista, en muista olenko sitä tavannut. Tarkoitan sillä kuitenkin hiukkasen kykyä interferoida itsensä kanssa, mikä puolestaan ei ole minun ajatus.
Difraktio eli valon taipuminen raon kohdalla tai aukossa (esim kaukoputken apertuuri) aiheuttaa interferenssiä. Tästä on ollut keskustelua, onko difraktio nimen omaan fotonin ja materian välisen vuorovaikutuksen tulosta, vai voiko sitä esiintyä myös kentän vaikutuksesta. Esim LASER-säde diffraktoituu eli taipuu (säteestä ulospäin), koska siinä kulkee niin paljon fotoneita lähekkäin ja sitten laidalla hyvin nopeasti tiheys laskee nollaan. Jos kysymyksessä on aaltorintama, niin materian vaikutus näkyy rintaman taipumisena. Fysikaaliset/matemaattiset mallit nojaavat kuitenkin tuohon rakolähtöisyyteen (aaltorintama taipuu kohdatessaan esteen) - täytyy tietää jotain raosta, rakoon tulevista fotoneista ja siitä kuinka ne matkaavat kohteeseen, sekä siitä kuinka ne detektoidaan kohteessa. Ja lopputuloksena saadaan melkein poikkeuksetta matemaattinen härpäke, jota ei voi kuin ihmetellä. Ei ratkea analyyttisesti eikä mikään tietokone kykene numeerisesti laskemaan.

LainaaKaitzu kirjoitti:
Tämä koejärjestely ei anna muuta tietoa yksittäisen fotonin käyttäytymisestä kuin että mihin se suurin piirtein päätyi ja milloin. Ko. fotonin lähtöhetkestä sen enempää kuin reitistäkään ei ole tietoa.

Tuolla kokeella oli tarkoitus vain saada kauniita kuvioita ja katsoa, onko interferenssi lähtöisin todennäköisyyskäyrästä, jossa on aaltoja vaiko itseinterferenssistä (mitä se sitten lieneekään).

Edelleen mietin tuota edellisessä viestissäni esittämääni interferometriä. Kuinka voi fotoni, joka iskeytyy sen yhteen kaukoputkeen, olla tietoinen 1AU:n päässä olevasta järjestelmän toisesta kaukoputkesta (sieltä kestää ainakin valolta tulla minuuttikaupalla kertomaan mitään järjestelmäparametreja ... jos fotoni sattuisi olemaan niistä kiinnostunut) ja järjestää detektorille lopulta interferenssikuvion, joka vastaa em. putkien välistä etäisyyttä. Tuo putkien välinen etäisyyshän nimenomaan määrää minimien etäisyyden toisistaan. Ja kääntäen verrannollisesti.

JV

Interferometrin rakenteesta parempi sanallinen selitys:

Se on kuin isosta kaukoputken peilistä otettaisiin palasia ja sijoitettaisiin niille paikoille, jossa itse peilissäkin olisivat olleet. Peilinpalasista saatava valo yhdistetään sensorille tullessa siten että niiden kulkema matka vastaa matkaa jonka ne olisivat isossakin kaukoputkessa kulkeneet.
Jos noita ison peilin sirpaleita on kaksi tai enemmän, ainoa ero alkuperäiseen isopeiliseen kaukoputkeen nähden on vain valonkeräyskyky. Joka sirpaleista kootussa interferometrissä vastaa sirpaleiden pita-alaa. Resoluutio on sama.

Eräs selitys diffraktiosta:

Jos pelkästään riittävän läheltä materiaa/estettä kulkevat fotonit diffraktoituu (esimerkiki alle fotonin aallonpituuden etäisyydeltä), tulee ongelma selittää diffraktiokuvion fotonimäärät. Esimerkiksi pistemäisen tähden diffraktiokuvion keskustan maksimi, airy-disk, vastaa noin 70% koko kuvion valosta. Luulisihan tähden valon jakaantuvan tasaisesti tullessaan pääpeilille, jolloin jos pelkästään peilin reuna kykenisi kääntämään alle aallonpituuden päähän osuvia fotoneita diffraktoivasti, niin ei saada kasaan 30% fotoneista (ja osa keskustan maksimiinkin osuvista on diffraktoitunut melkoisesti).

Eli diffraktion tulee tapahtua suuremmalla alueella apertuurista.

Seuraava selitys:

Diffraktio johtuu aaltorintaman epäjatkuvuuskohdasta (peilin tai raon reunassa syntyvässä). Reunan epäjatkuva kohta vaikuttaa viereisiin fotoneihin, ja lopulta koko aaltorintama peilin aluueelta diffraktoituu. Tällöin diffraktio tapahtuu millä tahansa valonsäteellä, jonka aaltorintamassa on epäjatkuvuuskohta. Onko jopa niin, että mikä tahansa aaltorintama diffraktoituu jos se ei ole suora. Tai suoruus on liian kova vaade, saattaa riittää että aaltorintaman käyryys ei ole vakio.
Miten sitten selität kokeen yksittäisillä fotoneilla tehtynä. Tarpeeksi monta fotonia peräjälkeen muodostaa saman diffraktiokuvion (kykenemättä vaikuttamaan toisiinsa), kuin valonsädekin.

Ihmettelyä:

Onko yksittäisellä fotonilla jonkinlainen kuvitteellinen aaltorintama, joka häiiriintyessään aiheuttaa fotonin diffraktion. Kuvitteellinen aaltorintama, jonka vaikutusetäisyys on paljon suurempi käytetyn valon aallonpituutta. Jonka vaikutusetäisyys interferometrissä voisi olla kilometrejä. Tai enemmänkin.

Radiotaajuuksillahan on tehty interferometrisia mittauksia, joissa antennien etäisyys on ollut maapallon halkaisija (jos muistan oikein). Optisella alueella on kokeiltu ainakin kymmenien jos ei satojen metrien etäisyyttä. Interferometrian on havaittu toimivan.

Vai liittyykö tähän jokin fysikaalinen ulottuvuus, jota ihminen ei vielä tunne.

Mun käsityksen mukaan nämä ilmiöt on ainakin esitettävissä tarkasti matemaattisilla malleilla, vaikkei yleistä ratkaisua niille olekaan. Ja vaikka ei oikein osata selittää kaikkia mallin piirteitä: Ovatko ne oikeita ilmiöitä vai pelkästään malliin kuuluvana virtuaaliilmiönä.

Mietiskelee,
JV

PS. Paras keskutelu on saada ihmisten mielipiteet esiin ja kehittyä siltä pohjalta uudeksi, tarkemmaksi ja paremmaksi keskusteluksi. Yhden ihmisen henskelien paukuttelu ta huuhaan tuputtaminen ei o mistään kotosin.

En tunne kaukoputkien toimintaa juuri ollenkaan, koska havaitsevaa tähtitiedettä en ole harrastanut muuta kuin prismakiikareilla, eikä diffraktiokäsitekään ole sen kummemmin tuttu. Kuitenkin saattaisi olla, että jos havaintoja tehdään kaukoputkilla tai toisaalta tehdään rakokoe, niin mekanismit eivät kuitenkaan ole täysin samat. Ainakaan en ole rakokokeen yhteydessä törmännyt diffraktion käsitteeseen, vaan vain interferenssiin, joten aivan samoista asioista ei liene kysymys, vaikkakin diffraktiosta seurannee interferenssikuvio käytettäessä useampia kaukoputkia.

Joka tapauksessa Jaavan alkuperäisestä kysymyksestä siitä, miten eri kaukoputkiin tulevat fotonit voivat tietää toistensa tilat niin, että ne voivat muodostaa interferenssikuvion, tuli mieleeni, että ne fotonithan tulevat putkiin eri kulmista. Sinänsähän ne kantavat mukanaan kaiken informaation, mitä valo voi mukanaan tuoda samasta kohteesta, vaikkakin hiukan eri näkökulmasta. Asetelmastahan muodostuu kolmio, jonka yhtenä kärkenä on havaittava kohde ja muina kärkinä kaukoputket.

Uskoisinkin, että se lisäinformaatio, mikä interferenssikuvion muodostumiseen tarvitaan, sisältyy yksinkertaisesti tähän eri putkiin tulevien fotonien erilaisiin tulokulmiin, joten mitään suoraa vuorovaikutusta fotonien välillä ei tarvita. Sitä, miten tämä tarkkaan ottaen toimii, en kuitenkaan osaa ruveta teoretisoimaan, vaan tarkemman selityksen löytämiseen tarvitaan kyllä fyysikon koulutuksen saaneita iihmisiä. Nämä eri tulokulmat ovat kuitenkin ainoa merkittävä tulevien fotonien välinen ero, jonka minä pystyin keksimään ja joka voisi sisältää tarvittavan informaation.

Lisäksi putkien välinen etäisyys, joka on ratkaiseva tekijä kuvion muodostumisessa, on suoraan verrannollinen fotonien tulokulmiin ja niiden kertomaan muodostuvan kolmion muotoon.

Lainaatuli mieleeni, että ne fotonithan tulevat putkiin eri kulmista.

Jos fotonit tulee 100 valovuoden etäisyydeltä kaukoputkiin, joiden välinen etäisyys on tuo 1AU, niin eikö fotonit matkusta käytännössä aivan rinnatusten, yhdensuuntaisia ratoja pitkin.

Jos 1AU tuntuu pitkältä (lähimpien tähtien etäisyyksiä on mitattu kulmaeroon perusteuen), niin toimii tuo interferometri 1m etäisyydelläkin. Enkä usko fotonien kommunikointikyvyn yltävän siihenkään. Joka tapauksessa kulmaero on varmasti niin pieni, ettei fotoneista ole sen mittaajaksi. Tai kaukoputkesta, kaikki muut virheet peittävät ne kyllä allensa kirkkaasti.

JV

Lainaus käyttäjältä: jaava - 04.01.2008, 21:20:39
Jos 1AU tuntuu pitkältä (lähimpien tähtien etäisyyksiä on mitattu kulmaeroon perusteuen), niin toimii tuo interferometri 1m etäisyydelläkin. Enkä usko fotonien kommunikointikyvyn yltävän siihenkään. Joka tapauksessa kulmaero on varmasti niin pieni, ettei fotoneista ole sen mittaajaksi. Tai kaukoputkesta, kaikki muut virheet peittävät ne kyllä allensa kirkkaasti.

Kvanttifysiikkahan toimii äärimmäisen pienten mittaustarkkuuksien alueella, kuten Ricke on monta kertaa korostanut, joten riippumatta siitä, kuinka kaukaa fotonit lähtevät ja kuinka lähellä toisiaan kaukoputket sijaitsevat tulevat fotonit absoluuttisesti ottaen eri kulmista. Oli tämä ero sitten mitattavissa vaikka vasta 11 desimaalin tarkkuudella. Tämä tulokulmien ero on myös vakio, vaikka muut häiritsevät tekijät voivatkin vaihdella satunnaisesti.

Oletukseni perusidea onkin siinä, että tämä tulokulmien ero sinänsä sisältää kaiken tarvittavan informaation, jotta tietynlainen kuvio syntyy luonnonlakien, esim. optiikan ymv. vaikutuksesta, eikä minkäänlaista fotonien keskeistä "kommunikaatiota" tarvita ollenkaan olipa putkien etäisyys 1 AU tai 1 m. Siis syntyvä kuvio on vain seuraus siitä, missä kulmassa fotonit tulevat. Lopputulos syntyy siellä, missä fotonit kohtaavat.

Tätä teoriaa minun on turha yrittää todistaa mitenkään muuten kuin loogisen päättelyn avulla, sillä minulla ei ole minkaanlaista pääsyä observatorioihin tai laboratorioihin, joissa sitä voitaisiin testata. Tämä on kuitenkin se loogisimmalta tuntuva selitys, joka näin harrastelijan mielessä syntyi kaukoputki-interferometrian soveltamisesta.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 30.12.2007, 16:43:12
Tiedämmehän yleisesti, että jonkin aineen pinta on erilaisissa vuorovaikutuksissa lähiympäristönsä kanssa. On olemassa kaikenlaisia koheesiovoimia, sähköistä vuorovaikutusta, magneettista vuorovaikutusta, jopa heikkoa gravitaatiota ymv. ja lisäksi voi myös olla vuorovaikutuksia, joita emme vielä tunne. Jos ajattelemme konkreettisesti peräkkäin lähetettyjä elektroneja, niin kukin niistä lähestyy rakolevyä rataansa. Todennäköisyysjakauma määrää, millä  radoilla levyä lähestyisi eniten hiukkasia. Osa hiukkasista törmää levyyn, osa niistä läpäisee raon aivan reunojen läheltä, osa taas aivan raon keskeltä jne.. Tämä raon läpäisypisteen sijainti määräisi sen, mihin kohtaan varjostimella hiukkanen päätyy, jolloin interferenssikuvion syntymiseen ei tarvittaisi vuorovaikutusta muiden hiukkasten kanssa eikä minkäänlaista tulevaisuuden ennustamista siitä, mihin pyrkiä, siis hiukkaselta. Tosin hiukkaset elottomana aineena eivät yleensä voi mitään tietääkään sen kummemmin etu- kuin jälkikäteen. Ne vain noudattavat luonnonlakeja.

Jos interferenssikuvion syntyminen  olisi riippuvainen ainoastaan läpäisypisteen sijainnista, silloin yhden raon pitäisi riittää tuottamaan interferenssi ? Eli mikä merkitys kaksoisrako kokeessa on toisella raolla - sillä jonka läpi hiukkanen ei kulkenut?

Kaksoisrako kokeen mysteeri (ainakin mun kaltaiselle tavikselle) piilee siinä että elektroni tai fotoni "tietää" onko molemmat raot auki, vai pelkästään toinen raoista.

Jos ammutaa yksittäisiä elektroneja vaikka 1kpl/s  kaksoisrako koelaitteen rakojen läpi, syntyy pitkällä aikavalotuksella interferenssikuvio.
Jos elektroneja ammutaan samaan tahtiin ja kaksoisraosta on aina jompi kumpi suljettuna - katoaa interferenssikuvio . Voisi olettaa että tässä tapauksessa keskimäärin puolet elektroneista (jotka normaalisi läpäisee kaksoisraon)  yrittää tukitun raon kautta - eikä koskaan pääse perille fluorisoivaan levyyn tuikahduksia aiheuttamaan. Toinen onnekkaampi puolisko joukosta sen sijaan pääsee puikahtamaan ja tuikahtamaan. Tarvittaisiin vain 2x valotusaika ja kuvion pitäisi olla sama - mutta kun ei kuulemma ole interferenssi katoaa..
Jos harvennetaan elektronien ampumistahtia vaikka 1kpl/min ja pidenetään valotusaikaa 60x  tulos on sama, ja samalla voi olla melko varma, että interferenssi ei johdu hiukkasten keskinäisestä vuorovaikutuksesta.
http://fi.wikipedia.org/wiki/Youngin_kaksoisrakokoe
http://fi.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6%C3%B6penhaminan_tulkinta
Katso myös :
http://fi.wikipedia.org/wiki/Youngin_kaksoisrakokoe#Shahriar_Afsharin_koe

LainaaKvanttifysiikkahan toimii äärimmäisen pienten mittaustarkkuuksien alueella, kuten Ricke on monta kertaa korostanut, joten riippumatta siitä, kuinka kaukaa fotonit lähtevät ja kuinka lähellä toisiaan kaukoputket sijaitsevat tulevat fotonit absoluuttisesti ottaen eri kulmista. Oli tämä ero sitten mitattavissa vaikka vasta 11 desimaalin tarkkuudella. Tämä tulokulmien ero on myös vakio, vaikka muut häiritsevät tekijät voivatkin vaihdella satunnaisesti.

Jos valon aallonpituus on luokkaa 400nm, niin miten voi puhua äärettömän tarkoista kulmaeroista kun paikan tarkkus on jotain tuon 400nm sisällä. Perustuuhan kvanttimekaniikka nimenomaan sille ajatukselle että jos paikka tiedetään tarkasti niin liikemäärää (pitää sisällään kulmatiedon) ei voida tietää äärettömän tarkasti (Heisenbergin epätarkkuusperiaate). Ja erityisen suuri vaikutus sillä on juuri tässä mittakaavassa.

LainaaJos interferenssikuvion syntyminen  olisi riippuvainen ainoastaan läpäisypisteen sijainnista, silloin yhden raon pitäisi riittää tuottamaan interferenssi

Jos valo on koherenttia (tulee kaukana olevasta pistemäisestä lähteestä tai LASER:sta) ja monokromaattista (siinä on vaan yhtä aallonpituutta) tai sitten ammutaan paljon peräkkäisiä fotoneita jotka eivät kykene keskenään vuorovaikuttamaan.
Ja jos raon leveys on alle aallonpituuden, sekä etäisyys raosta ilmaisimelle on pitkä:

Interferenssikuvio syntyy yhdessä rossa. Nimittäin jos ilmaisin on esimerkiksi tasomainen. Jos ilmaisn on kaareva siten että raon keskeltä säteittäin mitattuna ilmaisimen pinnalle on fotonilla yhtä pitkä matka kulkea, ei interferenssiä (minimeineen ja maksimimeineen) synny, vaan tasainen viiva (tai millainen se rako ja valonsäde sitten on. Pistemäisestä aukosta puolipallosensorille valaistuu koko puolipallo tasaisesti. Tai no ei ihan siellä laidoilla).

Interferenssikuvio syntyy missä tahansa valon aaltorintaman törmäyksessä materiaan, jolloin aaltorintama vääristyy. Selvimmin jos materia muodostaa äärettömän ohuen reunan kuten vaikka partakoneen terä.

Huom. Huonevalossa ei synny kunnon diffraktiota koska säteilijät eivät ole yleensä pistemäisiä ja niitä on monta.

JV

 Eli mikä merkitys kaksoisrako kokeessa on toisella raolla - sillä jonka läpi hiukkanen ei kulkenut, ja jota ilman interferenssikuvio "romahtaa"?

Kaksoisrakokokeessa nähdään interferenssi, joka on ominainen kahdelle toisiaan interferoivalle säteelle. Kun toinen raoista on suljettu, interferenssikuvio on sellainen kuin syntyy yhdestä raosta.

Noille on johdettu matemaattiset mallitkin ja lausekkeet eroavat oleellisesti toisistaan.

Lainaus käyttäjältä: jaava - 05.01.2008, 21:21:49
Kaksoisrakokokeessa nähdään interferenssi, joka on ominainen kahdelle toisiaan interferoivalle säteelle. Kun toinen raoista on suljettu, interferenssikuvio on sellainen kuin syntyy yhdestä raosta.
Noille on johdettu matemaattiset mallitkin ja lausekkeet eroavat oleellisesti toisistaan.

Matikkani rajoittuu yhteen-,vähennys-,kerto- ja jakolaskuun.. joudun spekuloimaan ihan ammattikoulupohjaltaa..

Et nähtävästi ymmärtänyt ihmettelyni pointtia:
Näin olen asian ymmärtänyt:
Interferenssikuvion synnyn edellytyksenä  on että fotonilla on mahdollisuus kulkea "molempien rakojen kautta yhtäaikaa". Eli kahdesta raosta - matkalla kojeen läpi fluorisoivalle pinnalle -  fotoni käyttää vain toista, ja tämän käyttämättömän reitin tukkiminen estää  interferenssikuvion synnyn ?
Fotoni käyttäytyy kuin aaltorintama joka pääsee kahdesta aukosta tyynenpuolelle muodostaen kaksi erillistä kaarevaa aaltorintamaa. Aaltorintamien kohdatessa aallot voimistavat tai kumoavat toisiaan.. Yksittäinen fotoni kulkiessaan kojeen rakojen läpi on kuin yksittäinen aalto joka menee molemmista raoista yhtäaikaa, toisen raon tukkiminen estää  interferenssin synnyn.
Eli kulkeeko yksittäinen fotoni molempien rakojen kautta yhtä aikaa?

Toinen mitä lukemastani olen yrittänyt saada selville:
Fotonilla tai hiukkasella ei ole tarkkaa paikka -pistettä - missä se on, on vain olemassa todennäköisyyskenttä (alue) jossa voidaan tietyllä todennäköisyydellä ko. hiukkasen olettaa lymyilevän. Mitä suurempi alue varataan hiukkasen mahdolliseksi olinpaikaiksi sitä suuremmalla todennäköisyydellä hiukkanen siinä on? Kuinkahan  iso säde on varattava jotta voidaan jonkun elektronin tai fotonin sanoa olevan tuossa 100% varmuudella? Fotonille joka kulkee 300 000km/sek joutuu huonolla mittaustarkuudella varaamaan kilometrejä pitkän janan...?

LainaaMatikkani rajoittuu yhteen-,vähennys-,kerto- ja jakolaskuun.. joudun spekuloimaan ihan ammattikoulupohjaltaa..

Tässä ei näytä matemaatinkan syvällisemmätkään opiskelut paljon auttavan. Maailmalla on kirjoitettu kirjoja joissa jaetaan väärää tietoa diffraktiosta. Puhumattakaan web-sivuista. Onneksi mihinkään ei tarvitse uskoa oman ymmärryksen jatkeeksi. Omien ajatusten selvittelyä tämä minullekin on.

LainaaEt nähtävästi ymmärtänyt ihmettelyni pointtia:
Näin olen asian ymmärtänyt:
Interferenssikuvion synnyn edellytyksenä  on että fotonilla on mahdollisuus kulkea "molempien rakojen kautta yhtäaikaa". Eli kahdesta raosta - matkalla kojeen läpi fluorisoivalle pinnalle -  fotoni käyttää vain toista, ja tämän käyttämättömän reitin tukkiminen estää  interferenssikuvion synnyn ?
Fotoni käyttäytyy kuin aaltorintama joka pääsee kahdesta aukosta tyynenpuolelle muodostaen kaksi erillistä kaarevaa aaltorintamaa. Aaltorintamien kohdatessa aallot voimistavat tai kumoavat toisiaan.. Yksittäinen fotoni kulkiessaan kojeen rakojen läpi on kuin yksittäinen aalto joka menee molemmista raoista yhtäaikaa, toisen raon tukkiminen estää  interferenssin synnyn.
Eli kulkeeko yksittäinen fotoni molempien rakojen kautta yhtä aikaa?

Mitään sellaista vastausta, jossa ei spekuloida fotonin ominaisuuksilla, en ole nähnyt. Tuota tilannetta kun ei voi mitata. Asiasta voidaan saada välillisiä mittaushavaintoja korkeintaan fotonin lähtöhetkestä ja sen perilletulosta. Mitä fotonin matkalla tapahtuu on arvailujen varassa. Jos sitä yrittää mitata matkallaan, koko koe muuttaa luonnettaan. Näin olen asian ymärtänyt lukemastani.

Spekulointia: Nyt kun ihminen ei vielä tunne mikrokosmoksen (päästiin lähemmäs alkuperäistä aihetta) rakennetta kunnolla, voidaan ajatella sieltä löytyvän jotain, jonka avulla voisi mitata fotonia sen matkallakin. Epätarkkuusperiaatteen katoamiseen tämä ei kuitenkaan johtaisi. Tosin liikemäärää ja paikkaa voisi olla ehkä vaikea soveltaa niissä mittakaavoissa. Tarvittaisiin ehkä uusia suureita ja jopa tarkempi selitys Heisenbergin periaatteelle.

LainaaToinen mitä lukemastani olen yrittänyt saada selville:
Fotonilla tai hiukkasella ei ole tarkkaa paikka -pistettä - missä se on, on vain olemassa todennäköisyyskenttä (alue) jossa voidaan tietyllä todennäköisyydellä ko. hiukkasen olettaa lymyilevän. Mitä suurempi alue varataan hiukkasen mahdolliseksi olinpaikaiksi sitä suuremmalla todennäköisyydellä hiukkanen siinä on? Kuinkahan  iso säde on varattava jotta voidaan jonkun elektronin tai fotonin sanoa olevan tuossa 100% varmuudella? Fotonille joka kulkee 300 000km/sek joutuu huonolla mittaustarkuudella varaamaan kilometrejä pitkän janan...?

Tuolla keskustelun alkupäässä todettiin nykyään hiukkasten (pistemäisen kohteen) sijasta suosittavan kvanttikenttää - mitään varsinaista pistemäistä hiukkasta ei siis olisikaan. Tosin teoreettisen fysiikan saralla etsitään kuumeisesti malleja joiden selitysvoima riittäisi kattamaan koko tunnetun fysiikan ja jopa kertomaan perusvakioiden juuret.
Spekulaatiota: Eniten pinnalla ollut selitysmalli on M-teoria uusine käpertyneine ulottuvuuksineen, jossa pistemäisten kohteiden sijasta säikeet värähtelee. Kun pistemäinen hiukkanen voi liikkua todennäköisyyskenttänsä alueella vain x, y ja z suuntiin, niin säikeellä on mahdollisuus olla sekä värähtelyenergiaa että kiertoenergiaa. Mutta mitä tarkoittaa sitten säikeen paikka. Ja voiko kiertoenergian mitata äärettömän tarkasti.
Vai onko säikeet liian yksinkertainen ja meidän todellisuudessa kiinni oleva mallinnusyritys. Onko sittenkin kvanttikenttä, jolla on ominaisuuksia, parasta mihin ihminen pystyy. Saako kvanttikenttien pohjalta kehitettyä jonkinlaisen kaikenteorian.

Mittaustarkkuus on erillinen ongelma, ja liittyy meidän teknologiaan ja rajoittuu epätarkkuusperiaatteeseen.

LainaaMitä suurempi alue varataan hiukkasen mahdolliseksi olinpaikaiksi sitä suuremmalla todennäköisyydellä hiukkanen siinä on?

Jos lempifotoni on kateissa, niin auttaako siinä muu kuin lähteä haravoimaan koko universumia ;D

JV

Kyllähän sitä kvanttimekaniikkaa on yritetty ( ja yritetään) redusoida jostain vielä alemmasta mekaniikasta. Yritykset eivät vain ole onnisuneet.
Ainakin kvanttimekaniikka toimii ( sanoi kylmäfyysikkopoikani. Itsellä ei  kyvyt ja tiedot riitä arvioimaan lausuntoa). Mutta kun on kyetty rakentamaan muutaman kubitin kvanttitietokoneita, niin on helppo uskoa, että luonto on semmoinen kuin on. Meille outo. Jos minun ymmärrykseni ei siihen riitä, niin on sitten riittämättä. Eihän sitä kaksoisrakokoetta tai esim. tunneloitumista voi rajoittuneella järjellä ymmärtääkään. Kovalla matematiikalla ne saadaan hallintaan, mutta todellisuushan ei ole matematiikkaa. Vai onko sittenkin vain matematiikkaa? Olemme perimmäisten kysymysten äärellä. Ja loppujen lopuksi: Newtonin mekaniikka on täsmälleen yhtä ihmeellistä ja sen kanonisoidut (Lagrange & Hamilton) muodot vielä  ihmeellisempiä.

Olli

Ajattelin esittää vielä muutaman haja-ajatuksen tähänkin ketjuun, koska taisin jättää vastaamatta minulle osoitettuun kysymykseen. Tosin ei minulla vieläkään ole selvää vastausta. Joka tapauksessa suljin suuni, kun huomasin, että en tiedä edes diffraktion ja interferenssin eroa, enkä ollut sen paremmin tutustunut näihin rakokokeisiinkaan. Kävin nyt kuitenkin hieman googlettamassa ja kävi ilmi, että diffraktiolla tarkoitetaan valon taipumista sen kohdatessa jonkin fyysisen esteen, kuten esim. tämän raon ja interferenssillä puolestaan tarkoitetaan sitä, että aaltorintamien kohdatessa alltojen huippujen sattuessa kohdakkain aalto voimistuu ja päinvastoin. Jos ymmärsin asiat oikein.

Niinpä se ajatus, jonka esitin yhdessä aiemmassa viestissäni, että rako itse vaikuttaisi tutkittavaan ilmiöön, ei todellakaan ole uusi, vaan on tämän diffraktion muodossa kuulunut koko ajan teoriaan. Itsehän tarkastelin tilannetta kuitenkin lähinnä fotonin näkökulmasta, kun perinteisesti on katsottu asiaa aaltoteorian näkökulmasta. Rakokokeista löysin oikeastaan vain tämän Youngin klassisen kokeen, jonka kuvauksissa esiteltiin sitä, mitä erilaiset asetelmat tuottivat lopputulokseksi.

Yksi kysymys tässä valoaaltojen interferenssissä jäi kuitenkin hieman vaivaamaan mieltä. Jos ajattelemme ensin veden aaltoliikettä ja aaltorintamien kohdatessa syntyvää interferenssikuviota, jossa aaltojen huiput vahvistavat toisiaan ja aaltojen pohjat heikentävät, niin silloin lienee selvää, että maan painovoimakentässä vesiaallon huipun ja pohjan välillä on potentiaaliero, jolloin huiput kohdatessaan voimistavat toisiaan. Mutta miten ihmeessä tällaista potentiaalieroa voi esiintyä valoaalloilla, jotka kiitävät läpi painottoman avaruuden ja kohtaavat maapallon esim. kohtisuoraan maan pintaa vastaan. Eikös esim. jonkin gammasäteilyn energia ole koko ajan sama sen törmätessä johonkin kohteeseen. En ainakaan tiedä, että tämä energia jotenkin vaihtelisi sen mukaan missä aallon vaiheessa fotonit törmäävät kohteeseensa. Siis mielestäni on hieman kyseenalaista, voidaanko puhua ollenkaan aallon huipusta ja pohjasta valoaaltojen suhteen, koska tietääkseni fotonin energia ei muutu sen mukaan, missä aallon kohdassa se mitataan. Näillä harrastelijan tiedoilla en siis pysty näkemään perusteltua syytä siihen, että valoaallon toinen äärireunä nimettäisiin huipuksi ja toinen pohjaksi. Eikös lisäksi teoriassa fotoni ole massaton, jolloin edes painovoimakenttä ei tuottaisi potentiaalieroja niillekään valoaalloilla, jotka liikkuvat maapallon pinnan suuntaisesti.

Edellä siis kysymyksiä, joita oletettu valoaaltojen interferenssi minussa synnytti. Kuitenkin muistaakseni Timppa esitti kysymyksen siitä, miksi interferenssiä ei esiinny yhden raon tapauksessa, jos ajatukseni siitä, että interferenssi syntyisikin fotonin ja raon vuorovaikutuksen seurauksena, pitäisi paikkansa. Taisi olla Jaava, joka mainitsi, että interferenssiä voi esiintyä myös yhden raon tapauksessa joidenkin koejärjestelyjen puitteissa, mutta löysin netistä vain tämän Youngin klassisen kokeen, joten voin vain toivoa, että Jaavan mainitsema asia pitäisi paikkansa. En ole vieläkään löytänyt mitään selkeää vastausta Timpan kysymykseen, mutta ajattelin, että yksi mahdollinen selitysmalli voisi olla se, että raon vaikutuksella fotoniin voisi olla jotain systematiikkaa siten, että yhden raon tapauksessakaan fotonit eivät kuitenkaan kohtaisi varjostinta aivan tasaisesti, vaan niiden jakautumassa voisi olla pientä vaihtelua, vaikka sitä ei olisi helppo havaita. Sopivalla etäisyydellä toisistaan olevien kahden raon tapauksessa tämä voisi johtaa siihen, että joillain varjostimen alueilla eri raoista tulevat fotonit osuisivat päällekkäin ja toisilla alueilla rinnakkain, mikä synnyttäisi interferenssikuvion.

Edelläoleva on tietysti vain spekulaatiota, kun sitä ei ole mitenkään systemaattisesti kokeilla tutkittu, mutta ei minusta tämä valon aaltoliikkeeseenkään perustuva interferenssin selitys aivan valmis ole, ennen kuin pystytään järkevästi selittämään, miksi jokin valoaallon vaihe nimetään pohjaksi ja toinen huipuksi, kun fotonin energia ei mitenkään muutu valoaallon edetessä. Ehkä jotkut viisaammat osaavat vastata tyhjentävästi näihinkin kysymyksiin.

LainaaMutta miten ihmeessä tällaista potentiaalieroa voi esiintyä valoaalloilla, jotka kiitävät läpi painottoman avaruuden ja kohtaavat maapallon esim. kohtisuoraan maan pintaa vastaan.

Vesiaaltojen potentiaali on valoaalloilla toisen voimakentän muodossa: Söhkömagneettisen.

LainaaEikös esim. jonkin gammasäteilyn energia ole koko ajan sama sen törmätessä johonkin kohteeseen. En ainakaan tiedä, että tämä energia jotenkin vaihtelisi sen mukaan missä aallon vaiheessa fotonit törmäävät kohteeseensa.

Sähkömagneettisen säteilyn energia on suoraan verrannollinen sen taajuuteen. Siis se energia joka on sitoutunut värähtelyyn. Säteilyn liikkeestä syntyy sitten oma energiansa: Kvantit voivat pyöriä, johon sisältyy energiaa ja niillä on myös nopeus, johon sisältyy energiaa (fotonilla on oltava massa kun niiden rata mittausten mukaan taipuu painovoimakentässä). Vai onko niin että itse avaruus on kaareva.

Sähkömagneettisen säteilyn taajuudessa kiinni oleva energia vaihtaa jakson aikana muotoaan sähköisestä magneettiseen. Parhaillaan energia on kokonaan sähkökentässä ja 180 asteen/puolen värähdysjakson jälkeen kokonaan magneettikentässä.

Interferenssin kohdalla, kun puhutaan kuinka huiput vahvistavat toisiaan, on ehkä selkeämpää puhua superpositioperiaatteesta: Kahden kentän kohdatessa niiden aallot voidaan laskea yhteen vektoreina.

Yhden raon tapauksessa sensorille muodostuu interferenssikuvio jos rako ei ole liian kapea. Kun lasketaan etäisyys raon kummastakin laidasta sensorin eri pisteisiin, saadaan etäisyyksiä joissa samaan aikaan sensorille osuvien fotonien on oltava vaihesiirrossa -> siis ne interferoivat.
Yllä oleva on minusta pässinlihaa, mutta kuinka sitten fotoni joka saapuu ypöyksin sensorille kykenee myös aivan kuin interferoimaan jonkun kanssa jota ei ole. Nimittäiin kun yksinäisiä fotoneita saapuu sensorille riittävästi, lopputuluksena on interferenssikuvio. *rapii päätään kiihkeästi*

JV

Vedessä etenevän aallon energia pysyy kutakuinkin vakiona, välillä se on potentiaalienergiana ja välillä liike-energiana. Kitkan johdosta se sitten aikanaan muuttuu lämmöksi ja häviää avaruuteen fotoneina eli sähkömagneettisena energiana.

Fotonin edetessä energia on välillä sahkökenttänä ja välillä magneettikenttänä aina neljännesaallon välein, puolen aallon välein kenttien napaisuudet vaihtuvat ja sama meno jatkuu. Fotoni on kuin pieni nelitahtimoottori, ei kuitenkaan pörise.

Kaizu

Joo, kiitosta vaan Jaavalle ja Kaitsulle kommenteista. Kuitenkin tämä valoaaltojen interferenssi hieman rappaa edelleen mieltäni. Vesiaaltojen yhteydessä se on helposti miellettävissä, sillä kun kaksi aallonhuippua kohtaa, niin niiden yhteenlaskettu energia nostaa potentiaalienergiaa ja siten aallonkorkeutta. Mutta miten se tapahtuu valoaaltojen yhteydessä ja miten varjostimella näkyvän kohdan kirkkaus voi kasvaa?

Kuten Jaavankin esityksestä käy ilmi, niin valoaallolla on tietty energia, joka on suhteessa valon taajuuteen. Kun valoaaltojen ns. huippujen kohdatessa sanotaan tapahtuvan interferenssi, niin merkitseekö se sitä, että silloin tämän yhdistyneen aallon taajuus pienenee ja sitä tietä energia kasvaa. Onko mitään kokeellista näyttöä siitä, että tuleva röntgen-säteily muuttuisikin interferenssissä gamma-säteilyksi?

Entäs sitten tämä valoaaltojen ns. pohja ja suhteessa mihin se on pohja? Mikä ihmeessä voi olla pohja kontra huippu, koska eikö valoaaltojen energia ole kauttaaltaan sama ja sen muoto vain vaihtelee. Siis miten voidaan perustella ajatusta, että ns. pohjien energiataso voi olla matalampi kuin ns. huippujen taso, jolloin interferenssi olisi helpommin miellettävissä. Jos tätä energiaeroa ns. pohjan ja ns. huipun välillä ei voida mitenkään perustella, on minusta aika vaikea selittää interferenssiä, sillä jos energia on ns. pohjalla sama kuin ns. huipulla, niin pohjallakin täytyisi röntgen-säteilyn muuttua gamma-säteilyksi. Tällaisesta energiaserosta en nimittäin ole koskaan kuullut mitään.

Pidän siis edelleenkin mieleni avoimena valoaaltojen interferenssin suhteen ja pidän mahdollisena myös selitystä, että kaksi rinnakkain osuvaa fotonia aiheuttaisi varjostimelle kirkkaamman kohdan kuin kaksi päällekkäin osuvaa fotonia, jolloin ei tarvittaisi valon aallonpituuden muutosta interferenssikohdassa, josta en ole ainakaan kuullut minkäänlaista näyttöä.

Se, että valoaallon energia on suhteessa taajuuteen tarkoittaa sitä että yhden valo-fotonin (valo-kvantin) energia on verrannollinen taajuuteen.

Ei valon interferenssissä tapahdu mitään taajuuden muutoksia. Interferenssikuvion muodostuessa on käytännössä siihen osallisena valtava määrä fotoneja.
Se, että jos fotoneja kuitenkin tulee niinkin harvakseen että käytännössä vain yksi kerrallaan niin siltikin vastaava interferenssikuvio syntyy (näkyviin esimerkiksi pitkässä valotuksessa). Tämä onkin sitten kvanttimekaniikan vaikeammin ymmärrettävää puolta. Ikään kuin tietyissä kohdissa vaan on suurempi todennäköisyys että fotoni purkaa energiansa ja vaikuttaa juuri siinä.

Yksinkertaisimmillaan voi ajatella interferenssin valolla syntyvän vastaavasti kuin esimerkiksi vesiaalloilla.

Esko

Lainaus käyttäjältä: Esko Lyytinen - 01.05.2008, 23:44:03Se, että jos fotoneja kuitenkin tulee niinkin harvakseen että käytännössä vain yksi kerrallaan niin siltikin vastaava interferenssikuvio syntyy (näkyviin esimerkiksi pitkässä valotuksessa). Tämä onkin sitten kvanttimekaniikan vaikeammin ymmärrettävää puolta. Ikään kuin tietyissä kohdissa vaan on suurempi todennäköisyys että fotoni purkaa energiansa ja vaikuttaa juuri siinä.

Esko

Luinkin tässä hiljattain jonkun Terra Cognitan kirjan (Keskusteluja Sfinksin kanssa taisi olla?), jossa pohdiskeltiin mm. interferenssiä. Aika mielenkiintoinen ilmiö... Siinä tosin interferenssi saatiin aikaan elektroneilla, mutta periaatehan on kuitenkin sama. Kaksi rakoa, elektroni menee ja osuu varjostimeen, lopulta syntyy interferenssikuvio kun elektroneja on ammuttu rakojen läpi tarpeeksi.

Kun toinen aukko peitetään, interferenssikuvio häviää ja elektronit osuvat varjostimelle kuten sattuu koska nehän kulkevat vain siitä yhdestä tietystä aukosta.

Ja samoin kun katsotaan, kummasta aukosta elektroni kulkee (esim. niin että toinen aukoista lähettää signaalin kun elektroni kulkee siitä), interferenssikuvio häviää myöskin. Jännää se on juu...

Lainaus käyttäjältä: Esko Lyytinen - 01.05.2008, 23:44:03
..................................

Ei valon interferenssissä tapahdu mitään taajuuden muutoksia. Interferenssikuvion muodostuessa on käytännössä siihen osallisena valtava määrä fotoneja.

..................................

Yksinkertaisimmillaan voi ajatella interferenssin valolla syntyvän vastaavasti kuin esimerkiksi vesiaalloilla.

Esko

Näin loman kunniaksi ajattelin vielä palata hieman saivartelemaan tästä interferenssistä. Tuo Eskon toinen kommenttihan on jo puitu läpi eli valon interferenssiä ei voi suoraan rinnastaa rinnastaa vesiaallon interferenssiin. Vesiaallon korkeushan muuttuu interferenssissä silloin, kun potentiaalienergiat vahvistavat toisiaan ja tämä on hyvin ymmärrettävää. Tämän potentiaalienergian taustallahan on kuitenkin maapallon gravitaatio, jonka suhteen potentiaalienergia voi olla korkeampi tai matalampi, joten asia on vesiaallon osalta aivan selvä.

Vastaavaa yhtenäistä taustaelementtiä ei valoaallon suhteen ole olemassa. Jos valoaallon energia taas vaihtelee sähköisen ja magneettisen komponentin välillä (kiitos vain tiedosta asiaa selittäneille) kokonaisenergian pysyessä samana, niin kysymykseksi kyllä jää se, että millä tavalla näiden komponenttien kohdakkain osuminen saa aikaan kirkkaamman kuvan varjostimelle kuin niiden vastakkainosuminen. Eikö kuvan kirkastuminen tällöin edellyttäisi kuitenkin energiatason nousua eli taajuusmuutosta, vaikka sellaista ei Eskonkaan mukaan esiinny. Fotonien määrähän ei voi tässä tilanteessa muuttua. Vai miten se kirkkaampi kohta voisi tällöin syntyä, kun kokonaisenergia koko ajan säilyy samana? Tuntuu siltä, että tätä asiaa ei kyllä ole viimeistä piirtoaan myöten edes kunnolla pohdittu.

En siis omasta mielestäni vieläkään ole saanut tyydyttävää selitystä siihen, kuinka valon interferenssi voisi syntyä sen aaltoluonteesta. Niinpä olisinkin näin harrastelijana taipuvainen ajattelemaan, että se kirkkaampi kohta varjostimelle syntyy yksinkertaisesti siitä syystä, että siihen osuu enemmän fotojena kuin pimeämpään kohtaan. Tällöin itse raon merkitys valon interferenssin selittäjänä kasvaisi, koska täytyisi löytää syy siihen, miksi johonkin varjostimen kohtaan osuu enemmän fotoneja kuin toiseen.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 07.07.2008, 01:23:08
En siis omasta mielestäni vieläkään ole saanut tyydyttävää selitystä siihen, kuinka valon interferenssi voisi syntyä sen aaltoluonteesta. Niinpä olisinkin näin harrastelijana taipuvainen ajattelemaan, että se kirkkaampi kohta varjostimelle syntyy yksinkertaisesti siitä syystä, että siihen osuu enemmän fotojena kuin pimeämpään kohtaan. Tällöin itse raon merkitys valon interferenssin selittäjänä kasvaisi, koska täytyisi löytää syy siihen, miksi johonkin varjostimen kohtaan osuu enemmän fotoneja kuin toiseen.

Käsityksesi kirkkaan kohdan syntymisestä on QED:n mukainen. Samasta teoriasta löytyy myös kuvaus syntymekanismistä.
Suosittelen lomalukemiseksi Richard Feynmanin teosta "QED - valon ja aineen ihmeellinen teoria".

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 07.07.2008, 10:04:43
Käsityksesi kirkkaan kohdan syntymisestä on QED:n mukainen. Samasta teoriasta löytyy myös kuvaus syntymekanismistä.
Suosittelen lomalukemiseksi Richard Feynmanin teosta "QED - valon ja aineen ihmeellinen teoria".

Kaizu

Kiitos lukuvinkistä. Täytyykin jossain vaiheessa lukea tuo kirja. Jospa se tyydyttävä selitys löytyisikin siitä.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 07.07.2008, 01:23:08
En siis omasta mielestäni vieläkään ole saanut tyydyttävää selitystä siihen, kuinka valon interferenssi voisi syntyä sen aaltoluonteesta.

Valon ja muidenkin hiukkasten aaltoluonteelle ei ole olemassa tyhjentävää selitystä tai syytä. Aalto-hiukkasdualismi on havaittu fakta, jota pystytään kuvaamaan fysiikan teorioilla. Paras teoria valosta ja sen vuorovaikutuksista on QED ja se selittää homman jotakuinkin näin (spoilerivaroitus jos haluat lukea kirjan ensin!):

Lainaa
Niinpä olisinkin näin harrastelijana taipuvainen ajattelemaan, että se kirkkaampi kohta varjostimelle syntyy yksinkertaisesti siitä syystä, että siihen osuu enemmän fotojena kuin pimeämpään kohtaan. Tällöin itse raon merkitys valon interferenssin selittäjänä kasvaisi, koska täytyisi löytää syy siihen, miksi johonkin varjostimen kohtaan osuu enemmän fotoneja kuin toiseen.

Olet oikeassa, pimeään kohtaan osuu vähemmän fotoneja kuin kirkkaaseen. Hilaan/rakoon ammutulla yksittäisellä fotonilla on suurempi todennäköisyys osua maksimiin kuin minimiin. Fotonin aaltoluonne tarkoittaa sitä, että yksittäinen fotoni käyttäytyy hilassa kuin aaltorintama joka menee raoista läpi, ja jokainen rako toimii uuden aaltorintaman lähteenä vastakkaisella puolella. Osuessaan varjostimeen nämä aaltorintamat ovat ehtineet vuorovaikuttaa keskenään ja fotonilla on suurempi todennäköisyys osua interferenssimaksimiin kuin minimiin. Kaikki tämä tapahtuu yhdellä ainoalla fotonilla! Sama interferenssikuvio muodostuu vaikka laitteistoon ammutaan miljoona fotonia kerralla tai miljoona fotonia vuoden aikana yksitellen.

QED pistää kaiken tämän kvantitatiiviseen muotoon. Siinä summataan yksittäisten fotonien todennäköisyysamplitudeja tietyllä tavalla. Tuloksena on selitys kaikille tunnetuille valoilmiöille.

edit: selvennystä

Tässä se nyt tuli hyvin selitettynä. Kiitos Ricke.
Tuohan selittää monet täällä aikaisemmin esitetyt kysymykset.

Tilasin tuon Kaitsun esittämän kirjan (englanninkielisenä, kun irtoo muutamalla eurolla) ja jokusen muunkin kirjan samaan pakettiin. "QED: The Strange Theory of Light and Matter  by Feynman, Richard P." on Feynmanin populaariluennoista, joten esitystapa ollee kaiken kansan ymmärrettävissä. Jonkun lukijan arviosta saksittua:

LainaaIn my opinion this is one of the best of Feynman's introductory physics books. He does close to the impossible by explaining the rudimentary ideas of Quantum Electro Dynamics (QED) in a manner that is reasonably accessible to those with some physics background. He explains Feynman diagrams and shows why light is partially reflected from a glass, how it is transmitted through the glass, how it interacts with the electrons in the glass and many more things. This is done via his arrows and the rules for their rotation, addition and multiplication.

Ricke:

LainaaFotonin aaltoluonne tarkoittaa sitä, että yksittäinen fotoni käyttäytyy hilassa kuin aaltorintama joka menee raoista läpi, ja jokainen rako toimii uuden aaltorintaman lähteenä vastakkaisella puolella.

Tässä jäin miettimään maantieteellisiä mittoja: Jos hilan koko on 1cm*1cm, niin ei se yksi fotoni voi kaiketi levitä koko hilan alueelle, vai onko kysymys enemmän tilastollisesta tai todennäköisyysleviämisestä? Eli käsittelytapa ei välttämättä kerro itse tapahtumasta muuta kuin lopputuloksen oikein.

JV

Minulle oli tarpeeksi pinnistelemistä suomennetussakin QED:iissä, julkaisija taisi olla Arthouse. Luulisi vielä joistain kirjakaupoista löytyvän, niin ja tietenkin kirjastoista.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: jaava - 09.07.2008, 16:24:37
Tässä jäin miettimään maantieteellisiä mittoja: Jos hilan koko on 1cm*1cm, niin ei se yksi fotoni voi kaiketi levitä koko hilan alueelle, vai onko kysymys enemmän tilastollisesta tai todennäköisyysleviämisestä? Eli käsittelytapa ei välttämättä kerro itse tapahtumasta muuta kuin lopputuloksen oikein.

Nyt ollaan asian ytimessä :) Fotoni voidaan havaita ainoastaan yksittäisenä hiukkasena, diskreettinä energiapakettina, tietyssä kohdassa varjostinta. Tässä suhteessa fotonit ovat hiukkasia. Toisaalta fotonilla on myös interferenssiä edellä kuvatulla tavalla, ja näin ollen myös aaltoluonne. Aaltoluonne liittyy juurikin todennäköisyyteen, koska fotoneja pitää ampua hilaan useita (mutta edelleen siis yksi kerrallaan!) interferenssin paljastamiseksi. Kysymys ei ole pelkästä tilastollisesta leviämisestä, koska siinä tapauksessa maksimi syntyisi ainoastaan hilan raon kohdalle ja vaimenisi tasaisesti sivullepäin, kuten vaikka tässä kuvassa (1&2):

http://www.peda.net/veraja/jklmlk/fysiikka/smsateily/kaksoisrako

Laskennallisesti fotonin todennäköisyysaalto on levinnyt aivan kaikkialle avaruudessa. Fotoni kulkee laskuissa "kaikkia mahdollisia reittejä" lähtö- ja päätepisteen välillä.

Mitä nämä laskut sitten kertovat luonnon perimmäisestä olemuksesta? Ei välttämättä mitään, voisi filosofi sanoa. Kuitenkin QED on tarkin ihmisen rakentama teoria luonnosta, ja sen ennustuksia on testattu ainakin 12 desimaalin tarkkuudella. Tämä on niin suuri tarkkuus ettei kysymys voi olla puhtaasta sattumasta, vaan hommassa on oltava jotain perää. Jostain tuntemattomasta syystä kvanttifysiikka toimii, ja homma selittäjälle on luvassa vähintäänkin Nobeli :D

Lainaus käyttäjältä: RJ - 09.07.2008, 22:01:05
Nyt ollaan asian ytimessä :)Fotoni kulkee laskuissa "kaikkia mahdollisia reittejä" lähtö- ja päätepisteen välillä.

Sorry vaan Ricke, mutta lueskelin tuossa jokin aika sitten sen Feynmanin  QED:n ja mahdollisesti luen jatkossa muitakin ko. herrran kirjoja. Yhdessäkään ainoassa kohdassa ko. kirjassa Feynman ei väitä, että yksittäinen fotoni kulkisi kaikkia mahdollisia reittejä, joista tutkijan tekemä havainto pudottaisi sen vain yhdelle reitille (vrt. Kööpenhaminan tulkinta). Feynman itse asiassa osoittaa, että yksi yksittäinen fotoni kulkee vain yhtä reittiä, esim. kaksoisrakokokeessa vain toisen raon kautta. Fotoni ei siis todellakaan jakaudu mystisesti kvadriljooniin eri reitteihin silloin, kun tutkija ei ole sitä havainnoimassa ja palaudu yht'äkkiä vain yhdelle reitille, kun tutkija sattuu sen huomaamaan.

Sen sijaan kaikki mahdolliset reitit ovat mahdollisia, kun ajatellaan kaikkia mahdollisia fotoneja ja tällä tavoin tulkittuna kvanttimekaniikan tarkat laskelmat toki pitävät paikkansa.

Arthousen QED-suomennoksen sivulla 52 selostetaan koetta jolla varmistetaan että peilin kaikki osat heijastavat valoa. Lähtökohtana siinä on että heijastuessaan peilistä valonsäde ei kulje ainoastaan ilmeisntä reittiä vaan kaikkia mahdollisia reittejä. Todistelusta syntyy sitten difraktiohila.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 15.08.2009, 00:02:39
Sorry vaan Ricke, mutta lueskelin tuossa jokin aika sitten sen Feynmanin  QED:n ja mahdollisesti luen jatkossa muitakin ko. herrran kirjoja. Yhdessäkään ainoassa kohdassa ko. kirjassa Feynman ei väitä, että yksittäinen fotoni kulkisi kaikkia mahdollisia reittejä, joista tutkijan tekemä havainto pudottaisi sen vain yhdelle reitille (vrt. Kööpenhaminan tulkinta). Feynman itse asiassa osoittaa, että yksi yksittäinen fotoni kulkee vain yhtä reittiä, esim. kaksoisrakokokeessa vain toisen raon kautta. Fotoni ei siis todellakaan jakaudu mystisesti kvadriljooniin eri reitteihin silloin, kun tutkija ei ole sitä havainnoimassa ja palaudu yht'äkkiä vain yhdelle reitille, kun tutkija sattuu sen huomaamaan.

Eipä tarvii pahoitella, on pelkästään positiivinen asia jos kykenee itse etsimään tietoa ja muodostamaan käsityksiä.

Kirjassa puhutaan todennäköisyysamplitudeista ja kelloista jotka tikittävät eri nopeudella eri aallonpituuksille. Nämä tarkoittavat sitä, että fotoneja käsitellään todennäköisyysaaltoina. Yksittäisen fotonin aalto on levinnyt koko avaruuteen, ja menee molempien rakojen läpi interferoiden itsensä kanssa. Tämä malli tuottaa havaitun interferenssikuvion varjostimelle. Jos fotoni pakotetaan kulkemaan vain toisesta raosta, tai sen reittiä yritetään tavalla tai toisella havaita, kvantti-interferenssi poistuu välittömästi takavasemmalle.

Edellinen on kaksoisrakokokeen aaltomekaaninen selitys, jonka Feynman varmasti antaa QED:ssä.  Kvanttimekaniikan polkuintegraaliformalismi on toinen näkökulma, joka vihjaa hiukkasten kulkevan kaikkia mahdollisia reittejä kahden pisteen välillä. Tästä kirjassa ei mahdollisesti puhuta (aihe on aika tekninen), vaikka se onkin olennainen osa kvanttifysiikkaa ja juuri Feynmanin kehittämä menetelmä.

              Morjens
On joskus käynyt sellainen ajatus mielessä, että mahtaako ison kaukoputken vaaleampi taustataivas selittyä sillä, että fotonien osuminen oikeaan ei aina toteudu. Jos fotonit ei 100 prosenttisesti heijastu sinne mihin peili ne kohdistaa, niin vääriin suuntiin menneet fotonit aiheuttaisivat vaaleamman taustataivaan?

Lainaus käyttäjältä: RJYksittäisen fotonin aalto on levinnyt koko avaruuteen, ja menee molempien rakojen läpi interferoiden itsensä kanssa. Tämä malli tuottaa havaitun interferenssikuvion varjostimelle. Jos fotoni pakotetaan kulkemaan vain toisesta raosta, tai sen reittiä yritetään tavalla tai toisella havaita, kvantti-interferenssi poistuu välittömästi takavasemmalle.

Yksittäinen fotoni ei koskaan tuota interferenssikuviota, sikäli kuin olen asian oikein ymmärtänyt. Interferenssikuvio syntyy vain, kun fotoneita lähetetään peräkkäin. Niinpä tämä merkitsee sitä, että aaltofunktio, jota hämärästi kutsutaan koko avaruuteen leviäväksi yksittäisen fotonin aalloksi, kuvaa vain yleisellä tasolla kaikkien mahdollisten fotonien aaltoliikkeen muodon. Toisin sanoen se kuvaa kaikkien fotonien mahdolliset radat eli kaikkien mahdollisten ratojen todennäköisyysjakauman.

Näin tulkittuna aaltofunktio on aivan ok. ja mittaukset antavat antavat oikeita tuloksia. Siis yksi ainoa fotoni ei koskaan jakaudu kaikille kvadriljoonille mahdollisille radoille, vaan aaltofunktio kuvaa vain kaikki mahdolliset radat, joita kaikki mahdolliset kvadriljoonat fotonit noudattavat aaltofunktion antamilla todennäköisyydellä. Feynman osoittaa yksiselitteisesti, että yksi ainut fotoni ei koskaan jakaudu, vaan kulkee aina vain toisen raon kautta. Sen sijaan, jos mukana on peräkkäiset fotonit, niin interferenssikuvio syntyy.

Pohjimmiltaan tässä on ymmärtääkseni kysymys mahdollisen ja toteutuneen suhteesta. Kyllä monilla muillakin tieteenaloilla pelataan erilaisilla todennäköisyyksillä toteutuvista mahdolllisuuksista, mutta kvanttifyysikot ovat koko maailmanhistorian ainoa tiedemiesryhmä (tai tiedehenkilöryhmä), joka väittää, että kaikki mahdollisuudet toteutuvat yhtä aikaa, siis esim. yksi ainut fotoni jakautuu kaikille mahdollisille radoille eli tapahtuu fyysinen mahdottomuus. Tämä johtaa myös esim. kosmologiassa kaikenlaisiin mystisiin teorioihin multiversumeista, koska takerrutaan juuri ajatukseen, että kaikkien mahdollisuuksien on toteuduttava yhtä aikaa.

Tieteessä yleensä on kuitenkin jo muutaman tuhannen vuoden ajan tiedetty, että kaikista mahdollisuuksista toteutuu vain yksi kerrallaan. Sen sijaan, jos oletetaan, että maailmankaikkeus on ääretön ja aika loppumaton, niin voidaan sanoa, että kaikki mahdolliset asiat toteutuvat joskus ja jossain, mutta eivät samassa pisteessä koskaan yhtä aikaa. Tällöinkään mahdottomat asiat eivät kuitenkaan toteudu koskaan missään paikassa.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 22.08.2009, 00:03:35
Yksittäinen fotoni ei koskaan tuota interferenssikuviota, sikäli kuin olen asian oikein ymmärtänyt. Interferenssikuvio syntyy vain, kun fotoneita lähetetään peräkkäin.

Totta, yksi fotoni ei voi tuottaa interferenssikuviota, mutta näytät kuitenkin ymmärtävän mitä ajoin takaa. Teet vain sen päälle jonkin oman tulkinnan yksinkertaisesta aaltomallista. Eli: yksittäinen fotoni on vain yksi piste varjostimella, eikä sen perusteella voida sanoa tilastollisesta jakaumasta mitään. Mutta suuri joukko yksi kerrallaan systeemin läpimeneviä fotoneja paljastavat interferenssin. Koska systeemi ei voi tietää aikaisempien ammuttujen fotonien reittejä, on interferenssin tapahduttava yksittäiselle hiukkaselle. Interferenssikuvio on peräisin ainoastaan yksittäisen fotonin aaltoluonteesta, koska peräkkäiset fotonit eivät voi vaikuttaa toisiinsa. Suuri fotonien kokonaismäärä ei muuta tätä seikkaa, eikä tarjoa mitään muuta selitystä.

Jos haluat väittää edellistä vastaan, ja argumentoida että fotonijoukon käytös poikkeaa yksittäisen fotonin käytöksesta, voit valita kahdesta vaihtoehdosta: a) kaikki fotonit eivät noudata samoja fysiikan lakeja, tai b) kaksoisrakosysteemillä on muisti sen läpikulkeneista fotoneista.

Lainaa
Niinpä tämä merkitsee sitä, että aaltofunktio, jota hämärästi kutsutaan koko avaruuteen leviäväksi yksittäisen fotonin aalloksi, kuvaa vain yleisellä tasolla kaikkien mahdollisten fotonien aaltoliikkeen muodon. Toisin sanoen se kuvaa kaikkien fotonien mahdolliset radat eli kaikkien mahdollisten ratojen todennäköisyysjakauman.

"Yleisellä tasolla"? "Kaikkien mahdollisten fotonien aaltoliikkeen muodon"?

Kyllä malli kuvaa jakauman aivan täsmälleen oikein. Vaikka kvanttimekaniikka on tilastollisia ennustuksia antava teoria, on se silti äärimäisen tarkka. Havaittu todennäköisyysjakauma on prikulleen se, minkä yksittäinen, molemmista raoista läpi menevä fotoniaalto interferoidessaan tuottaa. Vain toisesta raosta kerrallaan läpimenevä aalto tai klassinen hiukkanen tuottaisi interferensittömän kuvion varjostimelle, eikä luonto toimi näin havaintojen mukaan.

Lainaa
Feynman osoittaa yksiselitteisesti, että yksi ainut fotoni ei koskaan jakaudu, vaan kulkee aina vain toisen raon kautta. Sen sijaan, jos mukana on peräkkäiset fotonit, niin interferenssikuvio syntyy.

Miten hän sen osoittaa? Ettet nyt vain tulkitse tekstiä juuri omalle mieltymyksellesi sopivalla tavalla :) Jos fotonin reittiä lähteen ja varjostimen välillä yritetään havaita, koko interferenssi häviää. Ts. ei ole mitään tapaa sanoa kummasta raosta hiukkanen kulki ilman että tutkittava ilmiö (interferenssi) itsessään hävitetään.

Lainaus käyttäjältä: RJ - 22.08.2009, 01:29:24
Havaittu todennäköisyysjakauma on prikulleen se, minkä yksittäinen, molemmista raoista läpi menevä fotoniaalto interferoidessaan tuottaa.

Tähän kvanttimekaniikan kohtaan on ainakin meikäläisellä vaikea päästä sisälle. Olenko ymmärtänyt oikein, että 1 fotoni  "koostuu" monesta kvantista (riippuen aallonpituudesta).  Ja kvantti on energian pienin mahdollinen "paketti" ja se on vakiokokoinen. (tarkoitan sähkömagneettisen vuorovaikutuksen kvantti)
No, näillä oletuksilla tulee mieleen sellainen ajatus, että jos fotoni koostuu esim. 100 kvantista, niin 50 menisi vasemmasta raosta ja loput 50 menisi oikeasta raosta läpi ja nämä kvantit interferoisivat keskenään. (Tiedän kyllä, että kvantit eivät ole objekteja, mutta kaikkea se ihminen yrittää :smiley:)

Fotoni on se kvantti. Taajuus/ aallonpituus määräytyy energiasisällön mukaan.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 23.08.2009, 00:38:26
Fotoni on se kvantti. Taajuus/ aallonpituus määräytyy energiasisällön mukaan.

Kaizu

Jostain kouluajoilta oli jäänyt takaraivoon se, että kvantti on pienin mahdollinen energian paketti. Tätä taustaa vasten tuntui oudolta, että fotoni, joka energisyydessä voi olla biljoonakertainen toiseen fotoniin verrattuna, olisi yhtä kuin kvantti. No, uskottava se on.

Lainaus käyttäjältä: RJ - 15.08.2009, 12:20:40
Yksittäisen fotonin aalto on levinnyt koko avaruuteen, ja menee molempien rakojen läpi interferoiden itsensä kanssa.

Jos yksittäisen fotonin aalto on levinnyt koko avaruuteen, niin sen energiatiheys pienenee koko ajan ja häviää nopeasti olemattomiin. Eli onkohan tässä aallon tehtävänä ainoastaan informaation siirtäminen (jos se ei kuluta energiaa) Energian siirtäminen taas olisi hiukkasen tehtävä.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 23.08.2009, 14:28:09
Jostain kouluajoilta oli jäänyt takaraivoon se, että kvantti on pienin mahdollinen energian paketti. Tätä taustaa vasten tuntui oudolta, että fotoni, joka energisyydessä voi olla biljoonakertainen toiseen fotoniin verrattuna, olisi yhtä kuin kvantti. No, uskottava se on.

Yleisesti ottaen fotonilla voi olla mikä energia (eli aallonpituus eli taajuus) tahansa, mutta esim. atomin elektronien energiatasot voivat saada vain tiettyjä arvoja (alunperin Planckin kvanttihypoteesi). Kvantittuminen näkyy nimenomaan sidotuissa systeemeissä, ei niinkään vapailla hiukkasilla.

Lainaa
Jos yksittäisen fotonin aalto on levinnyt koko avaruuteen, niin sen energiatiheys pienenee koko ajan ja häviää nopeasti olemattomiin. Eli onkohan tässä aallon tehtävänä ainoastaan informaation siirtäminen (jos se ei kuluta energiaa) Energian siirtäminen taas olisi hiukkasen tehtävä.

Todennäköisyysaaltoa ei voi suoraan havaita, ainoastaan sen interferenssi on kaksoisrakokokeessa nähtävissä. Valolähteessä fotoni synnytetään diskreettinä energiapakettina, jonka jälkeen se aaltomaisesti siirtyy systeemin läpi, ja taas jälleen kasaantuu diskreetiksi pisteeksi osuessaan varjostimelle. Tämä on todella ihmeellinen asia, mutta malli on silti aika yksinkertainen ja tarkka..

Jos kysytään MISSÄ tuo alkuräjähdys tapahtui, yleensä vastaus on, että kaikkialla maailmankaikkeudessa... mutta asian voi tulkita toisinkin.
Ilmapallo -vertaus antaa hyvän esimerkin. 2-ulotteiset olennot asuvat pallon pinnalla ja oppivat ajan kanssa, että heidän maailmankaikkeutensa pallopinta laajenee koko ajan - herää kysynys, missä on alkupiste, josta kaikki alkoi laajentua. Se on tietenkin siellä ilmapallon keskustassa, mutta se ei ole enää osana heidän maailmankaikkeuttaan, vaan on sen "ulkopuolella".
Alkuräjähdyspiste siis on "jossakin", muttei meidän 3-ulotteisessa maailmankaikkeudessamme, vaan neljännessä ulottuvuudessa (onko se sitten aika, jota emme kokonaisuutena havaitse). Kaikki olemassa oleva on kuitenkin sijainnut aluksi tuossa yhdessä pisteessä - aivan kuten ilmapallon pinnan jokainen piste on sijainnut samassa pisteessä, ennen kuin pallo alkoi kasvaa.

Näin itse "maalaisjärjellä" yritän havainnollistaa tuota maailmankaikkeuden mystistä syntyä ja laajenemista

Tuo sinun teoriasi on aivan yhtä hyvä kuin mikä teoria hyvänsä , Maa on mailman keskus ja kaikki muut kiertävät sitä , sekin oli teoria. Tällä hetkellä on voimassa alkuräjähdys teoria ja sadan vuoden päästä joku toinen teoria ,ei kannata ottaa kovin vakavasti noita teorioita . Ei tuskin koskaan päästä perimmäisiin syihin mailman mailmankaikkeuden synnystä , jos se yleensä on syntynyt , ehkä se on ollut aina . :grin:

Lainaus käyttäjältä: Reijo Teränen - 09.12.2009, 18:20:34
Tällä hetkellä on voimassa alkuräjähdys teoria ja sadan vuoden päästä joku toinen teoria ,ei kannata ottaa kovin vakavasti noita teorioita . :grin:

Jos (kukaan) ei ota vakavasti kulloinkin 'parasta' teoriaa, ei sadankaan vuoden päästä ole parempaa tarjolla.

Laajemmin aiheesta David Deutschin suomennetussa 'Todellisuuden rakenne'.  'Parhaan' teorian kriteeriksi hän määrittelee teorian selitysvoimaisuuden.

Ilmapallo teoria myös vastaa yksinkertaisesti kaikkiin ongelmiin - ilman kvanttifysikaalisia lisäyksiä... Missä on painovoimaa, siellä 'pallon' pinta kaareutuu kuopalle, ja pallon pinnalla mönkivä 2-ulotteinen mato ihmettelee asiaa, matka naapuriin ei välttämättä olekaan lyhin ns.suorinta tietä. - Sama toimii meidän maailmankaikkeudessamme, mutta yhden lisäulottuvuuden vallitessa... Ja aikakaan ei teorioiden mukaan kulje yhtä nopeasti siellä, missä on suuria painovoimia. Aika on juuri tuo ilmapallon kolmas ulottuvuus, paino vastustaa pallon laajenemista (ajan kulumista)....

Lainaus käyttäjältä: vessix - 09.12.2009, 12:59:28
Jos kysytään MISSÄ tuo alkuräjähdys tapahtui, yleensä vastaus on, että kaikkialla maailmankaikkeudessa... mutta asian voi tulkita toisinkin.
Ilmapallo -vertaus antaa hyvän esimerkin. 2-ulotteiset olennot asuvat pallon pinnalla ja oppivat ajan kanssa, että heidän maailmankaikkeutensa pallopinta laajenee koko ajan - herää kysynys, missä on alkupiste, josta kaikki alkoi laajentua. Se on tietenkin siellä ilmapallon keskustassa, mutta se ei ole enää osana heidän maailmankaikkeuttaan, vaan on sen "ulkopuolella".
Alkuräjähdyspiste siis on "jossakin", muttei meidän 3-ulotteisessa maailmankaikkeudessamme, vaan neljännessä ulottuvuudessa (onko se sitten aika, jota emme kokonaisuutena havaitse). Kaikki olemassa oleva on kuitenkin sijainnut aluksi tuossa yhdessä pisteessä - aivan kuten ilmapallon pinnan jokainen piste on sijainnut samassa pisteessä, ennen kuin pallo alkoi kasvaa.

Näin itse "maalaisjärjellä" yritän havainnollistaa tuota maailmankaikkeuden mystistä syntyä ja laajenemista

Itse olen ymmärtänyt alkuräjähdyksen todellakin tapahtuneen kaikkialla maailmankaikkeudessa (teorian mukaan).  Teoria ymmärtääkseni menee niin, että ensin pienessä pisteessä tapahtuu "alku-alkuräjähdys". Sen jälkeen tapahtuu "superinflaatio" (T-a 1/2009  Inflaation standardimalli horjuu), joka kestää vain 10 potenssiin -32 sekuntia. Kun nyt inflaatio on kasvattanut avaruuden miljardien valovuosien suuruiseksi, tapahtuu alkuräjähdyksen kakkosvaihe: "alkuräjähdys kaikkialla". Ymmärtääkseni  juuri kosmisen taustasäteilyn tasaisuus kaikissa avaruuden suunnissa on tuonut kosmologiaan tämän "superinflaation" mallin. Jos alkuräjähdys olisi tapahtunut  yhdessä paikassa, niin taustasäteily olisi epätasaista (jos sitä ylipäänsä olisi jäljellä)

Järkeilemällä tähän on tultu, mutta kukaan ei voi matkustaa ajassa taaksepäin toteamaan, että menikö asiat niin :smiley:

Korjatkaa, jos olen metsässä.

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 15.08.2009, 00:37:20
Arthousen QED-suomennoksen sivulla 52 selostetaan koetta jolla varmistetaan että peilin kaikki osat heijastavat valoa. Lähtökohtana siinä on että heijastuessaan peilistä valonsäde ei kulje ainoastaan ilmeisntä reittiä vaan kaikkia mahdollisia reittejä. Todistelusta syntyy sitten difraktiohila.

Kaizu

En tosiaan tiedä, mitä termejä tuo suomennos käyttää, mutta katsoin Feynmanin alkuperäistekstistä (1985), joka on julkaistu 1990, mitä herra Feynman tarkalleen ottaen sanoo. Pari sitaattia:

Sivut 53-54:
"Let's put a source and photomultiplier at S and P (see Fig. 32), and look at all the ways the light could go-in all sorts of crooked paths-to get from the source to the detector. Then we draw a little arrow for each path, and we're learning our lesson well."

En siis tiedä, miten tämä on suomennettu, mutta on aivan uskomatonta, jos joku ajattelee Feynmanin tarkoittavan yhden fotonin kulkemista kaikkia mahdollisia reittejä yhtä aikaa, sillä hänhän puhuu puhuu valon kaikista mahdollisista reiteistä eli kaikkien fotonien mahdollisesti noudattamista reiteistä, joka on täysin eri asia kuin se, että yksittäinen fotoni kulkisi kaikkia reittejä yhtä aikaa. Sitten hän viittaa tuohon aika näppärään todennäköisyyslaskentamenetelmäänsä, jolla voidaan hahmottaa valon todennäköisimmät reitit, ei siis yksittäisen fotonin.

Kuvateksti sivu 55:
"Light travels in not just the straigth-line path, but in the nearby paths as well."

Tämäkinhän on selvää kuin pläkki. Hän puhuu koko ajan valon kulkemisesta kaikkia mahdollisia reittejä, ei siis yksittäisen fotonin.

Yksi fotoni on pienin yksikkö valoa. Eli hyvin vähän mutta valoa kuitenkin. Inteferenssikokeessa tutkittiin nimenomaan yksittäisten fotonien kulkua.
En näe mitään omituista siinä että fotoni kulkisi monia reittejä samanaikaisesti.
Kun keksitään keino siirtää makrokokoisia olioita ajassa taaksepäin, voidaan kysyä Feinmanilta mitä hän oikein tarkoitti.
Minusta kysymys ei ole fotonin kummallisuudesta vaan meidän kyvystämme ymmärtää asia. Meidän ymmärryksemme perustuu makrokokoisten kikkareiden käyttäytymiseen eli tilanteeseen jossa yksittäiset aaltofunktiot ovat jo romahtaneet ja osaset ovat löytäneet paikkansa.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 16.01.2010, 18:19:01
Yksi fotoni on pienin yksikkö valoa. Eli hyvin vähän mutta valoa kuitenkin. Inteferenssikokeessa tutkittiin nimenomaan yksittäisten fotonien kulkua.
En näe mitään omituista siinä että fotoni kulkisi monia reittejä samanaikaisesti.
Kun keksitään keino siirtää makrokokoisia olioita ajassa taaksepäin, voidaan kysyä Feinmanilta mitä hän oikein tarkoitti.
Minusta kysymys ei ole fotonin kummallisuudesta vaan meidän kyvystämme ymmärtää asia. Meidän ymmärryksemme perustuu makrokokoisten kikkareiden käyttäytymiseen eli tilanteeseen jossa yksittäiset aaltofunktiot ovat jo romahtaneet ja osaset ovat löytäneet paikkansa.

Kaizu

Feynman ei ko. teoksessaan yhdessäkään kohdassa sekoita käsitteitä. Silloin, kun hän puhuu yksittäisistä fotoneista, hän käyttää aina käsitettä "photon" ja silloin, kun hän puhuu valosta yleensä eli suuresta määrästä fotoneja, hän käyttää aina termiä "light".

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 15.01.2010, 22:27:48
Sivut 53-54:
"Let's put a source and photomultiplier at S and P (see Fig. 32), and look at all the ways the light could go-in all sorts of crooked paths-to get from the source to the detector. Then we draw a little arrow for each path, and we're learning our lesson well."

En siis tiedä, miten tämä on suomennettu, mutta on aivan uskomatonta, jos joku ajattelee Feynmanin tarkoittavan yhden fotonin kulkemista kaikkia mahdollisia reittejä yhtä aikaa,

Valomonistimen käyttö kyllä viittaa siihen että nimenomaan yksittäisitä fotoneista on kysymys.

Tämän enempää  en nyt pysty osallistumaan kun QED on mökillä ja sen lukemisestakin on jo liian kauan.  Myöskään Feynmanin lopullinen kanta teoriansa tulkinnoista ei ole ainakaan minulle tullut lopullisen selväksi, herran suuhun on postyymisti laitettu niin many-worlds -tulkinnan tukemista kuin sen epäilyäkin.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 15.01.2010, 22:27:48
En siis tiedä, miten tämä on suomennettu, mutta on aivan uskomatonta, jos joku ajattelee Feynmanin tarkoittavan yhden fotonin kulkemista kaikkia mahdollisia reittejä yhtä aikaa, sillä hänhän puhuu puhuu valon kaikista mahdollisista reiteistä eli kaikkien fotonien mahdollisesti noudattamista reiteistä, joka on täysin eri asia kuin se, että yksittäinen fotoni kulkisi kaikkia reittejä yhtä aikaa.

Tässä herää myös kysymys siitä, että kuinka tähdet näkyvät hyvin pistemäisinä, vaikka valo on matkustanut pitkiä matkoja. Tarkoitan, jos valo voi muuttaa suuntaa "mielivaltaisesti", niin kuinka kaukaiset tähdet yleensä voivat näkyä meille?

^ Pitänee muistaa että tähti on moninkertaisesti suurempi kuin mikään ihmisen valmistama laite jolla sitä havaitaan. Siten ei ole merkitystä sillä jos osa fotoneista muuttaa suuntaansa. Suuntaansa muuttanut fotoni ei osu kaukoputkeen joten se ei muuta sitä kuvaa mitä siihen osuvat fotonit muodostavat. Myöskään sillä ei ole merkitystä onko tähdestä lähtöisin oleva fotoni harhaillut matkallansa, se vain muuttaisi kokonaisintensiteettiä tietyn aikavälin sisällä. Ja oletettavasti kun fotoneja lähtee älyttömiä määriä, tapahtuvat kiertelemiset hukkuvat satunnaisuuksiin.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 19.01.2010, 20:51:30
Tässä herää myös kysymys siitä, että kuinka tähdet näkyvät hyvin pistemäisinä, vaikka valo on matkustanut pitkiä matkoja. Tarkoitan, jos valo voi muuttaa suuntaa "mielivaltaisesti", niin kuinka kaukaiset tähdet yleensä voivat näkyä meille?

Mistä tämä idea että fotoni muuttaa mielivaltaisesti suuntaansa on lähtöisin?

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 19.01.2010, 23:41:18
Mistä tämä idea että fotoni muuttaa mielivaltaisesti suuntaansa on lähtöisin?

Kaizu

Idea on Tuolin tekstistä

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 15.01.2010, 22:27:48
Sivut 53-54:
"Let's put a source and photomultiplier at S and P (see Fig. 32), and look at all the ways the light could go-in all sorts of crooked paths-to get from the source to the detector.

Eikös tässä  anneta ymmärtää, että fotoni  voi  mennä mitä erilaisimpia reittejä  S:stä P:hen ?

Lainaus käyttäjältä: mistral - 20.01.2010, 00:24:06
Eikös tässä  anneta ymmärtää, että fotoni  voi  mennä mitä erilaisimpia reittejä  S:stä P:hen ?

No joo, mutta se ei tarkoita sitä että fotoni muuttaisi suuntaansa mielivaltaisesti (tai että se ylipäätään lainkaan muuttaisi suuntaansa, paitsi kohdatessaan voimakkaan gravitaatiokentän, kohdatessaan peilin (heijastuminen, reflektio) tai kulkiessaan taitekertoimesta toiseen (taittuminen, refraktio)).

Fotonin reitit liittyvät kvanttielektrodynamiikan ja yleisemminkin kvanttifysiikan polkuintegraalimenetelmään.  Kyse on pohjimmiltaan matemaattisesta mallista, joka vaatii tulkinnan ennen kuin se kertoo (oikeastaan mitään) havaittavasta todellisuudesta.  "Mitä erilaisimpien reittien" merkitys siis riippuu käytettävästä tulkinnasta.  Perehtymisen kvanttifysiikan tulkintoihin voi aloittaa esimerkiksi Ursan suomennettuna julkaisemasta "Atomien haamu, kvanttifysiikan tulkintoja" (Davies P. C. W. - Brown J. R.).  Aihe on varsin laaja ja monisyinen, eikä asiaa helpota sekään että edes alan ammattilaisten eli (teoreettisen) fysiikan tutkijoiden keskuudessa ei vallitse konsensus "oikeasta" tulkinnasta (jotkut, joskaan ei välttämättä fyysikot, jopa epäilevät onko "oikeaa" tulkintaa olemassakaan -- tai että tarvitaanko sellaista).  "Atomien haamu" on kuitenkin yleistajuinen ja puolueeton, vaikkakin joiltain osin kenties hieman vanhentunut, katsaus tunnetuimpiin tulkintoihin ja pääperiaatteisiin.  Myös Kari Enqvistin "Olemisen porteilla" käsittelee kvanttifysiikan tulkintoja laajasti.

Erään tulkinnan mukaan nuo polkuintegraalin "mitä erilaisimmat reitit" ovat todellisia reittejä rinnakkaisissa universumeissa -- ja meidän universumimme on kaikkien muiden rinnakkaisuniversumien näkökulmasta "rinnakkainen universumi".  "Mitä erilaisimpien reittien" joukko on ääretön, mutta silti rajattu fysikaalisesti mahdollisiin.

Kvanttiteoria -- ei siitä voi puhua, mutta miten siitä voi vaietakaan! ;-D

 :huh: Joskus kauan sitten opiskelin fysiikkaa ja silloin sanottiin fotonilla olevan 2 ERI olomuotoa; hiukkanen tai sähkömagneettinen sätäily.
Näitä "olomuotoja" tarvittiin selittämään esim valon taipuminen gravitaatiokentässä tai taittuminen eri materiaaleissa.

Eipä taida enään olla näin ??
t vesa k

Lainaus käyttäjältä: vesku55v - 20.01.2010, 14:18:41
:huh: Joskus kauan sitten opiskelin fysiikkaa ja silloin sanottiin fotonilla olevan 2 ERI olomuotoa; hiukkanen tai sähkömagneettinen sätäily.
Näitä "olomuotoja" tarvittiin selittämään esim valon taipuminen gravitaatiokentässä tai taittuminen eri materiaaleissa.

Eipä taida enään olla näin ??

Erillisiä nuo "olomuodot" tai pikemminkin "olemukset" ei ole koskaan olleet, vaan fotonilla ja muilla alkeishiukkasilla (sekä alkeishiukkasista koostuvilla suuremmillakin, mutta silti mikro- tai pikemminkin nanomaailman kappaleilla) on ns. dualistinen luonne, ne ovat yhtä aikaa SEKÄ hiukkasia ETTÄ aaltoja.  Fysiikan harjoitustehtävissä ja esimerkeissä näitä kyllä käsitellään välillä ikään kuin olisivat JOKO hiukkasia TAI aaltoja.

Ilmeisesti me ihmisenmöhkäleetkin alkeishiukkasista koostuvina olemme teorian mukaan dualistisia, mutta aallonpituutemme on vain n. 10^-37 m (sadasosa niinsanotusta Planckin pituudesta) -- ainakin parikymmentä kertaluokkaa lyhyempi kuin mitä ainakaan tällä hetkellä voidaan mitata.

Lainaus käyttäjältä: ketarax - 20.01.2010, 02:59:54
Fotonin reitit liittyvät kvanttielektrodynamiikan ja yleisemminkin kvanttifysiikan polkuintegraalimenetelmään.  Kyse on pohjimmiltaan matemaattisesta mallista, joka vaatii tulkinnan ennen kuin se kertoo (oikeastaan mitään) havaittavasta todellisuudesta.  "Mitä erilaisimpien reittien" merkitys siis riippuu käytettävästä tulkinnasta.  

Jos puhutaan todennäköisyysaallosta, eikö siinä todennäköisyys fotonin paikan löytymiselle laske, mitä sivummalle mennään suorasta linjasta? Tässä tulkinnassa fotoni muuttaisi suuntaansa omin päin.
Onko sitten olemassa sellainen tulkinta, jossa todennäköisyysaalto ei tarkoita poikkeamaa suorasta linjasta, vaan jotakin muuta?

Ainakin kaukaisten kohteiden havainnot puhuvat sen puolesta, että sädekimppu ei miljardienkaan vuosien kuluttua hajoa olemattomiin.

Lainaus käyttäjältä: mistral - 20.01.2010, 17:08:22
Jos puhutaan todennäköisyysaallosta, eikö siinä todennäköisyys fotonin paikan löytymiselle laske, mitä sivummalle mennään suorasta linjasta? Tässä tulkinnassa fotoni muuttaisi suuntaansa omin päin.

Ei muuta suuntaansa, vaan kulkee suoraviivaisesti äärellisen paksuisen putken sisällä (versus että kulkisi pitkin viivaa). En tiedä kuinka paksun, tai muutenkaan yksityiskohtia, mutta heitän lonkalta että alle nanometrin.

Edit:  tässä ja aiemmassa vastauksessa Mistralille puhun siis kaukaisesta tähdestä tulevasta valosta, en kaksoisrakokeesta.  Vastaan siis pohjimmiltaan tähän:

Lainaus käyttäjältä: mistral
Tässä herää myös kysymys siitä, että kuinka tähdet näkyvät hyvin pistemäisinä, vaikka valo on matkustanut pitkiä matkoja. Tarkoitan, jos valo voi muuttaa suuntaa "mielivaltaisesti", niin kuinka kaukaiset tähdet yleensä voivat näkyä meille?

LainaaJos puhutaan todennäköisyysaallosta, eikö siinä todennäköisyys fotonin paikan löytymiselle laske, mitä sivummalle mennään suorasta linjasta? Tässä tulkinnassa fotoni muuttaisi suuntaansa omin päin.
Onko sitten olemassa sellainen tulkinta, jossa todennäköisyysaalto ei tarkoita poikkeamaa suorasta linjasta, vaan jotakin muuta?

Kun fotoni kulkee esimerkiksi raosta, niin sen liikesuunta raon jälkeen on mahdotonta ennustaa tarkasti. Sille voidaan antaa vaan todennäköisyysaaltoa vastaavia paikkoja ohituksen jälkeen. Itse liike on tällöin kuitenkin "suoraa" etenemistä, eikä se tee esimerkiksi piruetteja matkalla. Todennäköisyys että fotoni tekee raossa 90-asteen mutkan on hyvin pieni, mutta mahdollinen.

Todennäköisyysaalto ei merkitse suoraa linjaa tai poikkeamaa siitä, vaan paikkaa fotonille.

Lainaus käyttäjältä: jaava - 20.01.2010, 22:52:33
Kun fotoni kulkee esimerkiksi raosta, niin sen liikesuunta raon jälkeen on mahdotonta ennustaa tarkasti. Sille voidaan antaa vaan todennäköisyysaaltoa vastaavia paikkoja ohituksen jälkeen. Itse liike on tällöin kuitenkin "suoraa" etenemistä, eikä se tee esimerkiksi piruetteja matkalla. Todennäköisyys että fotoni tekee raossa 90-asteen mutkan on hyvin pieni, mutta mahdollinen.

Todennäköisyysaalto ei merkitse suoraa linjaa tai poikkeamaa siitä, vaan paikkaa fotonille.

Todennäköisyystulkinta valon liikkeestä on Feynmaninkin mukaan aivan ok. Hän kuvaa valon liikettä QED:ssä seuraavasti:

Lainaus käyttäjältä: FeynmanSo the idea that light goes in the straigth line is a convenient approximation to describe what happens in the world that is familiar to us...

Siis todennäköisin fotonien reitti on se suora linja, muut reitit ovat epätodennäköisempiä. Feynman ilmeisesti pitää kuitenkin mahdollisena, että valo voisi kulkea pisteestä A pisteeseen B muitakin kuin suoria linjoja, mutta suora linja on todennäköisin ja siten hallitseva. Tähän hän ei kuitenkaan anna yksiselitteistä vastausta, ainakaan QED:n kyseisessä kohdassa, vaan käsittelee ongelmaa aika abstraktilla tasolla sillä laskentametodillaan, jossa vain ikäänkuin oletetaan muutkin reitit kuin suora linja mahdollisiksi.

Se kait kuitenkin on selvää, että Feynman ei missään vaiheessa oleta yhden fotonin jakautuvan kaikille mahdollisille reiteille, vaan koko ajan on kyse valon kaikkien fotonien jakautumisen mahdollisuudesta, jolloin yksi fotoni kulkee vain yhtä reittiä.

Lisätään soppaan (puuroon? :)) vielä seuraava:

Fotonit ei (lähes koskaan) vuorovaikuta keskenään.  TV+Radiota, tai tähtien näkymistä kosmisen taustasäteilyn seasta voi olla vaikea selittää, jos sallii fotoni-fotoni vuorovaikutukset ....  Siis triljoonista (ja taas triljoonista) fotoneista koostuvassa valonsäteessä yksittäiset fotonit sujahtalee toistensa "läpi" kuin ei mitään.  Yksittäiset fotonit ei siis myöskään interferoi keskenään.  Kaksoisrakokokeen interferenssikuvio syntyy fotoneiden interferoitua _itsensä_ kanssa.

Lainaus käyttäjältä: Tuoli - 22.01.2010, 23:41:06
Se kait kuitenkin on selvää, että Feynman ei missään vaiheessa oleta yhden fotonin jakautuvan kaikille mahdollisille reiteille, vaan koko ajan on kyse valon kaikkien fotonien jakautumisen mahdollisuudesta, jolloin yksi fotoni kulkee vain yhtä reittiä.

On kivaa muistella mitä Mestari itse on sanonut, mutta mietitäänpä itse asiaa.

Jos fotoni kulkisi vain yhtä reittiä kahden pisteen välillä tietämättä ympäristöstään, on esim. kaksoisrakokoe mahdoton selittää. Interferenssikuvio ei liity fotonijoukon vuorovaikutuksiin, vaan se on yksittäisen hiukkasen ominaisuus riippumatta siitä että sen paljastamiseksi tarvitaa useita yksittäisiä fotoneja:

Lainaus käyttäjältä: RJ - 22.08.2009, 01:29:24
[...]
Eli: yksittäinen fotoni on vain yksi piste varjostimella, eikä sen perusteella voida sanoa tilastollisesta jakaumasta mitään. Mutta suuri joukko yksi kerrallaan systeemin läpimeneviä fotoneja paljastavat interferenssin. Koska systeemi ei voi tietää aikaisempien ammuttujen fotonien reittejä, on interferenssin tapahduttava yksittäiselle hiukkaselle. Interferenssikuvio on peräisin ainoastaan yksittäisen fotonin aaltoluonteesta, koska peräkkäiset fotonit eivät voi vaikuttaa toisiinsa. Suuri fotonien kokonaismäärä ei muuta tätä seikkaa, eikä tarjoa mitään muuta selitystä.

Jos haluat väittää edellistä vastaan, ja argumentoida että fotonijoukon käytös poikkeaa yksittäisen fotonin käytöksesta, voit valita kahdesta vaihtoehdosta: a) kaikki fotonit eivät noudata samoja fysiikan lakeja, tai b) kaksoisrakosysteemillä on muisti sen läpikulkeneista fotoneista.

Feynmanin fotoniin liittämiä pikkunuolia käytetään useita mahdollisia reittejä etenevän fotonin todennäköisimmän reitin laskemiseen. Ajallisesti lyhintä reittiä etenevällä fotonilla on suuri todennäköisyys päästä perille, muut reitit kumoavat toisensa.
Rakenneltaessa kaksoisraolla ja yksittäisiä fotoneja lähettävällä lampulla interferenssikuvioita, osoitetaan että fotoni kulkee useampaa kuin yhtä reittiä valolähteestä varjostimelle.
Pienen mittakaavan jutuissa samanaikaisuus on häilyvä käsite. Elektroni voi emittoida fotonin pikkuisen ennen kuin se on sen absoboinut.
Tapahtuman todennäköisyys pienenee suhteessa varastetun ajan pituuteen.
Fotonien keskinäistä vuorovaikutusta on vaikeaa havaita. Jos kolaroivien fotonien yhteinen energia ylittää jonkin alkeishiukkasen lepomassan energian, on mahdollista että kolaripaikalta löytyy kyseinen hiukkanen joka liikkuu johonkin suuntaan ylijäämenergian voimalla. Näin energiset fotonit on pääosin syöty jo universumin alkuvaiheissa. Nyt niitä voisi kuvitella ilmestyvän supernovien romahduksista tms. prosesseissa.

Kaizu

Hei
Mielenkiinnolla seuraa keskusteluanne.
Kuitenkin jos puhutaan fotonin törmäyksestä toiseen hiukkaseen (fotonilla on sekä hiukkas että aalto ominaisuus) törmäyksessä fotoni tuhoutuu ja välittömasti syntyy uusi edellisen kaltainen fotoni, joka jatkaa todennäköisesti muuhun suuntaan kuin alkuperäinen. Fotonin taajuus säilyy, mutta se menettää osan energiastaan toiseen suuntaan, joten alkuperäisestä kohteesta tuleva säteily heikkenee.
Eli jos fotonit eivät "reagoisi" keskenään, niin eivätkö jotkut kaukaiset kohteet loistaisi paljon kirkaampina kuin nyt? Vai onko avaruus täynnä muita hiukkasia, joihin fotonit törmäilevät?

Vesa k

Alku meni aika oiken mutta fotonin energiasta kertoo nimenomaan sen taajuus. Jos fotonin taajuus säilyy, se ei ole menettänyt energiaa.
Säteily (paljon fotoneja) voi menettää energiaa kahdella tavalla. Fotonien taajuus putoaa eli ne punasiirtyvät tai sitten fotonien määrä pienenee, käytännössä fotonit absoboituvat tähtien väliseen kaasuun. Jälkimmäisessä tapauksessa yksittäiset fotonit eivät ole menettäneet energiaansa. Kaukaisista kohteista tullut säteily on kokenut molemmat.

Kaizu

Hei
Niinkuin sanoin siitä on hieman aikaa kun opiskelin fysiikkaa,

Osotteessa: http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2010/01/there-was-no-big-bang-worlds-leading-experts-say.html on artikkeli, jossa useat tutkijat väittävät, että universumi ei syntynyt mistään suuresta alkuräjähdyksestä.

vesa k

Aikansa kosmologinen käsitys tämäkin:

Tuo sotka, sorea lintu,
liiteleikse, laateleikse.
Keksi polven veen emosen
sinerväisellä selällä;
luuli heinämättähäksi,
tuoreheksi turpeheksi.

Lentelevi, liitelevi,
päähän polven laskeuvi.
Siihen laativi pesänsä,
muni kultaiset munansa:
kuusi kultaista munoa,
rautamunan seitsemännen.

Alkoi hautoa munia,
päätä polven lämmitellä.
Hautoi päivän, hautoi toisen,
autoi kohta kolmannenki.
opa tuosta veen emonen,
veen emonen, ilman impi,
tuntevi tulistuvaksi,
hipiänsä hiiltyväksi;
luuli polvensa palavan,
kaikki suonensa sulavan.

Vavahutti polveansa,
järkytti jäseniänsä:
munat vierähti vetehen,
meren aaltohon ajaikse;
karskahti munat muruiksi,
katkieli kappaleiksi.

Ei munat mutahan joua,
siepalehet veen sekahan.
Muuttuivat murut hyviksi,
kappalehet kaunoisiksi:
munasen alainen puoli
alaiseksi maaemäksi,
munasen yläinen puoli
yläiseksi taivahaksi;
yläpuoli ruskeaista
päivöseksi paistamahan,
yläpuoli valkeaista,
se kuuksi kumottamahan;
mi munassa kirjavaista,
ne tähiksi taivahalle,
mi munassa mustukaista,
nepä ilman pilvilöiksi.


jk

Hyvä !!!!!Jarmo, ihan hyvä selitys, Samanlaisiin juttuihin jotkut uskoo
vieläkin, eri kirja vain.
R1sto

Lainaus käyttäjältä: vesku55v - 25.01.2010, 12:41:58Osotteessa: http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2010/01/there-was-no-big-bang-worlds-leading-experts-say.html on artikkeli, jossa useat tutkijat väittävät, että universumi ei syntynyt mistään suuresta alkuräjähdyksestä

Täytyy sanoa, että aika sekavahkon yhteenvedon Kazan on koonnut kyllä :huh:

Ilmeisesti mm. ainakin Steinhardt–Turokin (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0404480) ja Baum-Framptonin (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0612243) -syklisiä maailmankaikkeusmalleja tuossa on koetettu valottaa, ellen nyt peräti väärin ymmärtänyt. Ne ovat tietysti jossain määrin lupaavia vaihtoehtoja, mutta niihin liittyy aika paljon epävarmuustekijöitä, suurimpana varmaan se, että braanimallit perustuvat säieteoriaan ja se taas on vielä(kin) vähän lapsenkengissään empiiriikan puutteessa. Tosin Baum-Framton on kai jossain määrin ongelmattomampi tässäkin suhteessa.

Lainaus käyttäjältä: vesku55v - 25.01.2010, 12:41:58
Osotteessa: http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2010/01/there-was-no-big-bang-worlds-leading-experts-say.html on

jiihaa!
ihanata luettavaa! enempi kirjoitusvirheitä kuin mulla!
tuon jutun (mikä onkaan blog entry suomeksi..?) kommenteista saa enempi irti kuin ite tekstistä, mikä ei liene nykyään epätyypillistä.

otsikosta olisi voinut päätellä kyseessä todella olevan artikkeli, jossa useat tutkijat väittävät, että universumi ei syntynyt mistään suuresta alkuräjähdyksestä, mutta kävikin päinvastoin. no eipä noiden artikkelin viitteiden perusteella paljoa kannattaisi odottaakaan, mutta olisi nyt edes kertoneet keitä ne Several of the worlds leading astrophysicists oikein ovat... ja kenestä se alan guth oikein puhuu..? ja jos kerta nämä maailman tietävimmät visionäärit ovat sitä mieltä että: Are branes the key to understanding the origin of our universe? "Who knows?" says Sean Carroll. "they will have taught us a useful lesson that we should have known all along, which is that we don't have a clue to what's going on.", niin mikäköhän tämän jutun pointti oikein oli..?

internet belongs to americans. the rest of us should just leave...

Jos on luottamista esim Alex Philipenkon ajatukseen alkuräjähdyksesta, niin se ei tapahtunut yhdessä pisteessä vaan kaikkialla.
Eli ei ole keskusta josta kaikki olisi lähtenyt liikkeelle. Se oli tapahtuma 'kaikkialla' yhtäaikaa.
Se että kaikki pakenee meistä kiihtyvällä nopeudella on vain oman olemassaolomme pienuutta.
Jos ei ole keskusta ei ole laitaakaan. Vs. multi universumit tai veirekkäiset saati sisäkkäiset maailmankaikkeudet.       

Lainaus käyttäjältä: raimo48 - 14.10.2010, 18:55:32
Jos on luottamista esim Alex Philipenkon ajatukseen alkuräjähdyksesta, niin se ei tapahtunut yhdessä pisteessä vaan kaikkialla.
Eli ei ole keskusta josta kaikki olisi lähtenyt liikkeelle. Se oli tapahtuma 'kaikkialla' yhtäaikaa.
Se että kaikki pakenee meistä kiihtyvällä nopeudella on vain oman olemassaolomme pienuutta.
Jos ei ole keskusta ei ole laitaakaan. Vs. multi universumit tai veirekkäiset saati sisäkkäiset maailmankaikkeudet.        

Kun esitetään tuo näkemys että kaikkeudella ei ole keskustaa tai reunaa, olisi hyvä olla vähän lihaa luitten päällä. Eli, miten tavallinen ihminen voi ymmärtää sellaisen avaruuden, onko se sellainen jossa (teoriassa) voi nähdä oman niskansa, jos katsoo tarpeeksi vahvalla teleskoopilla? Onko se jokin matemaattinen yhtälö, joka paperilla toimii, mutta mahdoton käytännössä testata? Juontaako tämä malli siitä kun taustasäteily tulee joka suunnasta, selittäisi kuinka alkuräjähdyksen säteily tulee joka suunnasta?

PS  Olen vuosia miettinyt näitä, en vaan ole mistään kirjasta löytänyt selityksiä ... ehkä joku foorumilta tietäisi.

http://www.universetoday.com/79750/penrose-wmap-shows-evidence-of-%E2%80%98activity%E2%80%99-before-big-bang/

Tuossa on teoriaa syklisestä universumista, jotain uuttaa WMAP dataa.

Lainaus käyttäjältä: rade - 28.11.2010, 08:20:16
http://www.universetoday.com/79750/penrose-wmap-shows-evidence-of-%E2%80%98activity%E2%80%99-before-big-bang/

Tuossa on teoriaa syklisestä universumista, jotain uuttaa WMAP dataa.

Mielenkiintoinen näkemys, jospa osaisin kieltä paremmin, saisi enemmän irti artikkelista. Yksi asia kuitenkin mietityttää; kuinka loppuromahdus voi pompata uuteen räjähdykseen, jos kaikki menee mustaan aukkoon?

Mielenkiintoistahan tuo olisi tietää mistä kaikki materia on tiivistynyt kasaan ennen alkuräjähdystä ja ennen kaikkea missä muodossa sitä on ollut.
ihmisinä? planeettoina? tähtinä? galakseina? ennen meitä.
Aika ja tilahan ei loppune koskaan... tai tuo aikakäsitys, miten sen nyt ottaa.
Kuten eräässä artikkelissa todetaan:
Alkuräjähdys, big bang, on voinut olla tyhjän äärettömän vanhan universumin välitilinpäätös.
Tuo on jotenkin humoristisen tuntuinen kommentti:
Avaruus ja tyhjä tila. Alkuräjähdykseen liittyen on myös opetettu, että aluksi, alkupisteen ulkopuolella, ei ollut edes tyhjää tilaa ja avaruutta, vaan sekin sai alkunsa räjähdyksestä. Eli kun räjähdys tapahtui ja kaikkeus laajeni, tuli vasta sen myötä tyhjää tilaa ja avaruutta.

Lainaus käyttäjältä: Timi - 28.11.2010, 18:30:01
Tuo on jotenkin humoristisen tuntuinen kommentti:
Avaruus ja tyhjä tila. Alkuräjähdykseen liittyen on myös opetettu, että aluksi, alkupisteen ulkopuolella, ei ollut edes tyhjää tilaa ja avaruutta, vaan sekin sai alkunsa räjähdyksestä. Eli kun räjähdys tapahtui ja kaikkeus laajeni, tuli vasta sen myötä tyhjää tilaa ja avaruutta.

Tuo on kieltämättä hieman hankala asia hahmottaa, mutta itsellä ainakin lamppu syttyi aivoissa, kun vertasin maailmankaikkeutta tietokonesimulaatioon tai peliin. Ja itse asiassa mitä enemmän tuota vertausta on pyöritellyt aivoissa, sen paremmalta idealta se kuulostaa. Tuo ei toki vastaa mistä kaikki on saanut alkunsa, mutta helpottaa hahmottamaan mistä tämä meidän maailmankaikkeus/avaruus on syntynyt tai ainakin antaa aivoille hieman helpomman mallin käsitellä kuinka aika ja avaruus käyttäytyvät suhteessa siihen tilaan mitä oli "ennen" sitä tai "mihin" se on syntynyt. Ja noita ennen ja mihin sanoja ei tässä yhteydessä pidä käsittää aivan kirjaimellisesti.
Jos mietitään mihin maailman kaikkeus syntyi, on hyvä ottaa esimerkiksi vaikka tietokone peli. Kyseinen kysymys on lähes yhtä mielekäs kuin kysymys vaikka World of Warcraftissa, että minne siellä pitää mennä, jotta pääsee siihen paikkaan missä peli on tehty. Eihän tuo kysymys ole mielekäs, et voi liikuttaa pelihahmoa siten, että sillä pääsisi tähän meidän todelliseen maailmaan.

Kysyttäessä, mitä oli ennen maailmankaikkeuden syntyä, ei myöskään ole mielekäs kysymys. Sitä voitaisiin verrata vaikka tietokonesimulaatioon. Ei ole mielekästä kysyä mitä oli siinä simulaatiossa ennen kuin se alkoi. Ei siellä vain ollut mitään. Annettiin vain alkutila ja laitettiin simulaatio rullaamaan. Ja siis nimenomaan tarkoitan nyt tätä simulaation sisäistä aikaa. Simulaatio voidaan esimerkiksi rullata läpi ja sen jälkeen kelata taaksepäin ja antaa mennä uudestaan tai se voidaan laittaa paussille ihan miten me halutaan. Joka tapauksessa simulaation sisällä oleva aika ei ole sama kuin meidän kokema aika, muuta kuin erikoistapauksissa. 

Vaikka tarkoitinkin edellä mainitut asiat vaan apukeinoiksi ajatella aika-avaruutta ja sitä "edeltävää" tilaa, niin tuota ajatusta on ainakin filosofisessa mielessä hauska viedä eteenpäin ja ajatella, entä jos tämä onkin oikeasti vain simulaatio. Tuo tietenkin voi kuulostaa äkkiseltään vähän hullulta idealta, koska tietokoneen tehon pitäisi olla mahdollisesti jopa äärettömän suuri tai ainakin hyvin suuri verrattuna nykyisiin koneisiin. Mutta tuo ei itse asiassa ole välttämättä edes ongelma. Käytinkin jo tuota World of Warcraftia esimerkkinä. Jos mietitään "luonnonlakeja" sen pelin sisällä, niin huomataan että ne ei ole samat kuin tässä meidän maailmassa. Siis voidaan päätellä, että mikäli meidän maailmankaikkeus on vain simulaatio jossain toisessa, niin siellä ei ole välttämättä samat luonnonlait kuin täällä ja voi olla mahdollista, että sen maailmankaikkeuden luonnonlait ei estä äärettömännopean tietokoneen rakentamista tai syntymistä spontaanisti. Ja itse asiassa äärettömän nopealla tietokoneella olisi hyvin yksinkertaista tehdä tällainen maailmankaikkeus mitä meillä on. Antaisi sille vain käskyn kirjoittaa äärettömän määrän satunnaisia merkkejä. Niistä syntyisi joskus väkisin ohjelma, joka koodaisi kaikki luonnonlait ja synnyttäisi simulaation, jossa tapahtuisi alkuräjähdys jne.

Kyseinen ajatusmalli lienee kuitenkin teoriana hieman tyhjä arpa, sillä se ei ennusta oikeastaan mitään. Kertoo vaan että luonnonlait täällä voivat olla ihan mitä tahansa ja meidän pitää ne täällä selvittää.    

Tuo simulaatiomalli ei ratkaise mitään. Se siirtää kysymyksen Maailmankaikkeuden alusta vain pykälää kauemmaksi. Nykyinenkin kaikkeus on aika vaikea ymmärtää puhumattakaan jostain monimutkaisemmasta jossa tämä olisi yksinkertaistettu malli. Nykyinen alkuräjähdysmalli sisältää ajan ja avaruuden synnyn, lisäoletukset tekevät hankalammaksi. Ne ovat paikallaan siinä vaiheessa kun havainnot edellyttävät niitä tai kun ei löydy tarpeeksi vaikeita sudokuja.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 01.12.2010, 22:18:54
Tuo simulaatiomalli ei ratkaise mitään. Se siirtää kysymyksen Maailmankaikkeuden alusta vain pykälää kauemmaksi. Nykyinenkin kaikkeus on aika vaikea ymmärtää puhumattakaan jostain monimutkaisemmasta jossa tämä olisi yksinkertaistettu malli. Nykyinen alkuräjähdysmalli sisältää ajan ja avaruuden synnyn, lisäoletukset tekevät hankalammaksi. Ne ovat paikallaan siinä vaiheessa kun havainnot edellyttävät niitä tai kun ei löydy tarpeeksi vaikeita sudokuja.

Kaizu

Niinhän minä sanoinkin ettei se ratkaise mitään. Ja pointtihan tuossa pääosin oli antaa vain apuneuvoja aivoille hahmottaa tilannetta eikä suoranaisesti pitää sita ihan kirjaimellisesti otettavana mallina. Toki mikään ei estä ottamasta sitä kirjaimellisesti, mutta kuten sanottua. Sen kirjaimellisesti ottaminen ei oikein tällä hetkellä vielä ennusta eikä ratkaise mitään. Tosin kannattaa jokaisessa ajatusmallissa muistaa aina, että ne kannattaa miettiä kuitenkin loppuun asti, koska sitä ennen ei tiedä mitä sieltä löytyy. Kyllähän tuota simulaatiomallia osa tiedemiehistä miettii ihan tosissaan mitä se käytännössä tarkoittaisi ja voisiko se sitten loppujen lopuksi ennustaa jotain. Mutta tuo on kuitenkin täysin ehdottomasti väärä ajatusmalli, jos sanotaan ettei tälläisiä simulaatiomalleja pitäisi edes ajatella, vaan pitäisi keskittyä alkuräjähdysteoriaan. Tuohan ei siis missään nimessä kumoa alkuräjähdysteoriaa, vaan antaa vaan asialle uuden näkökulman. Sita alkuräjähdystä vaan tarkastellaan aivan toisesta suunnasta kuin mitä tähän asti on tehty ja uudet näkökulmat on aina hyvästä. Ja itse kyllä näkisin, että nykyään on jo ihan perusteltua ottaa uusia näkökulmia asiaan, sillä kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian jälkeen ei ole oikeastaan mitään mullistavaa löytynyt eikä edelleenkään tiedetä mikä niitä yhdistää.

Mutta kuten sanottua, tärkein pointti oli antaa aivoille työkalu ymmärtää ajan ja avaruuden syntyä paremmin ja antaa esimerkkejä miksi ei ole mielekästä puhua ajasta ennen alkuräjähdystä. Mutta sen lisäksi myös tehdä ajatusleikki, että tuo olisikin ihan kirjaimellisesti noin. Toistaiseksi tuollainen ajatusleikki on maallikoille lähinnä ajanvietettä, mutta niin kauan kuin tuota ei voi kumota tieteellisesti, niin mikään järkiperuste ei varsinaisesti kiellä sen käyttöä. Sama hommahan se pätee yleisensuhteellisuusteorian mahdollistamaan aikamatkustukseen. Voihan sitäkin vatvoa päässä vaikka sillä ei vaikuttaisi olevan juuri mitään vaikutuksia meidän elämään, koska käytännössä se on mahdotonta. Mutta sekin sitten pitemmälle vietynä ja yhdistettynä havaintoihin antaa viitteitteitä miten kvanttimekaniikkaa pitäisi tulkita. Tämä on jo sitten toinen asia kokonaan. Yhtäkaikki, Niin kauan kuin jokin asia ei ole minkään tunnetun faktan kanssa ristiriidassa, niin ajatusleikkeja voi aina tehdä ja katsoa mihin ne vie. Ilman tuollaisia ajatusleikkejä luovuus tieteestä loppuu siihen paikkaan ja samalla kehitys.

Eikös se todistusvelvoite ole teorian esittäjällä? Eihän Joulupukkiakaan ole tieteellisesti kumottu. Mustanaamio ja Tarzankin on hätistetty vain maanpinnalta mutta ulkoavaruudessa niille on vielä hyvää tilaa saati sitten kun otetaan mukaan muut aikakaudet tai jopa toiset ulottuvuudet.

Onnitumistodennäköisyys on aika pieni jos kuvaa maailmankaikkeudesta rakennetaan pelkästään yritys-erehdys menetelmällä eli kuvitellaan maailmankaikkeus säätöparametreineen ja katsotaan muistuttaako se omaamme.
Suhteellisuusteorian alkutaipaleella on tehty arvaus, mitäs jos gravitaatio ja kiihtyvyys olisikin sama asia. Arvauksen lähtökohtana ovat olleet havainnot. No on siellä villimpikin arvaus; mitäs jos valon nopeus olisi kaikille sama ja sehän tunnetusti johti mittakeppi ja kelloleikkeihin. Tällekkin arvaukselle perusta löytyy edellisen vuosisadan vaihteen tienoilla tehdyissä valon nopeuden mittauksista (ja eetterin katoamisesta).
Toistaiseksi on paremmin menestyneet yksinkertaiset teoriat, joissa on vähemmän säätöparametrejä lähtötietoina. Jokaiselle parametrin arvolle pitäisi löytyä selitys. Mihin parametriä tarvitaan? Miksi sillä on tuollainen arvo jne.
Jos me olemmekin vain simulaatio, herää koko joukko uusia kysymyksiä. Onko Matrix totta? Millaisessa tietokoneessa olemme? Miten se kone sai alkunsa?

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 02.12.2010, 17:21:39
Eikös se todistusvelvoite ole teorian esittäjällä? Eihän Joulupukkiakaan ole tieteellisesti kumottu. Mustanaamio ja Tarzankin on hätistetty vain maanpinnalta mutta ulkoavaruudessa niille on vielä hyvää tilaa saati sitten kun otetaan mukaan muut aikakaudet tai jopa toiset ulottuvuudet.

Onnitumistodennäköisyys on aika pieni jos kuvaa maailmankaikkeudesta rakennetaan pelkästään yritys-erehdys menetelmällä eli kuvitellaan maailmankaikkeus säätöparametreineen ja katsotaan muistuttaako se omaamme.
Suhteellisuusteorian alkutaipaleella on tehty arvaus, mitäs jos gravitaatio ja kiihtyvyys olisikin sama asia. Arvauksen lähtökohtana ovat olleet havainnot. No on siellä villimpikin arvaus; mitäs jos valon nopeus olisi kaikille sama ja sehän tunnetusti johti mittakeppi ja kelloleikkeihin. Tällekkin arvaukselle perusta löytyy edellisen vuosisadan vaihteen tienoilla tehdyissä valon nopeuden mittauksista (ja eetterin katoamisesta).
Toistaiseksi on paremmin menestyneet yksinkertaiset teoriat, joissa on vähemmän säätöparametrejä lähtötietoina. Jokaiselle parametrin arvolle pitäisi löytyä selitys. Mihin parametriä tarvitaan? Miksi sillä on tuollainen arvo jne.
Jos me olemmekin vain simulaatio, herää koko joukko uusia kysymyksiä. Onko Matrix totta? Millaisessa tietokoneessa olemme? Miten se kone sai alkunsa?

Kaizu

Mulle ei kyllä nyt ihan pointti auennut tästä. Siis ehdotatko, ettei tuollaisia puolileikillään tehtyjä hypoteesejä pitäisi edes miettiä? Jos tuollaisia ei saa edes miettiä, niin mitä sitten saa? Ja huomauttaisin nyt, että tämä ei ollut mikään teoria, vaan aivan täysi hypoteesi.

Haetko takaa tällä sitä, että yleensä yksinkertaisin teoria vaikuttaa olevan se eniten oikea ja tälläinen simulaatiomalli tekisi asiasta monimutkaisemman ja siten ei olisi hyväksyttävä hypoteesi? Itse en kyllä tuon perusteella lähtisi ainakaan kieltämään, etteikö tuollaista ajatusmallia saisi käsitellä. Koska tuo ei välttämättä edes tee asiasta monimutkaisempaa. Ainakaan sitä ei tiedä ennen kuin asiaa on kunnolla tutkittu. En minä esimerkiksi pidä mahdottomana, että kvanttitietokoneiden kehittyessä saisimme ihan bruteforcella tehty sellaisen ohjelman, josta seuraa kaikki luonnonvakiot. Tämän hetken tietokoneille ehdottomasti mahdottomuus, mutta hankala sanoa miten tulevaisuudessa ja jos asiaa ei mietitä ja tutkita, niin koskaan ei myöskään saada selville.

Lainaus käyttäjältä: hemmmo - 02.12.2010, 18:22:50
Mulle ei kyllä nyt ihan pointti auennut tästä. Siis ehdotatko, ettei tuollaisia puolileikillään tehtyjä hypoteesejä pitäisi edes miettiä? Jos tuollaisia ei saa edes miettiä, niin mitä sitten saa? Ja huomauttaisin nyt, että tämä ei ollut mikään teoria, vaan aivan täysi hypoteesi.

Itse pidän simulaatiomallia huuhaana. Se ei tietenkään tarkoita että kieltäisin tallaisten aiheiden pohdiskelun. Tottakai ihmiset saavat päissään pohtia mitä haluavat.
Asia muuttuu ihan toiseksi jos tällaisiin pohdiskeluihin satsataan yhteisiä resursseja. Silloin tulee pohdiskeluun mukaan hyötynäkökohdat ja onnistumistodennäköisyydet. Ainakin oman varallisuuteni käytän hyodyllisempiin kohteisiin.

Lainaa
Haetko takaa tällä sitä, että yleensä yksinkertaisin teoria vaikuttaa olevan se eniten oikea ja tälläinen simulaatiomalli tekisi asiasta monimutkaisemman ja siten ei olisi hyväksyttävä hypoteesi?

Juuei, liikaa yhdistelty, kaksi ensimmäistä oikein, kolmas väärin.

Lainaa
Itse en kyllä tuon perusteella lähtisi ainakaan kieltämään, etteikö tuollaista ajatusmallia saisi käsitellä. Koska tuo ei välttämättä edes tee asiasta monimutkaisempaa. Ainakaan sitä ei tiedä ennen kuin asiaa on kunnolla tutkittu. En minä esimerkiksi pidä mahdottomana, että kvanttitietokoneiden kehittyessä saisimme ihan bruteforcella tehty sellaisen ohjelman, josta seuraa kaikki luonnonvakiot. Tämän hetken tietokoneille ehdottomasti mahdottomuus, mutta hankala sanoa miten tulevaisuudessa ja jos asiaa ei mietitä ja tutkita, niin koskaan ei myöskään saada selville.

Kvanttitietokone ei taida simulaatiosta suoriutua. Ajatellaanpa vaikka kuutiometriä sekunnin ajan. Planckin yksiköissä siellä on 4x10^105 sopukkaa jotka kaikki pitää käydä läpi 5.4x10^44 kertaa pelkästään ollakseen varma että joulupukki ei ole tällä sekunnilla siellä. Maailmankaikkeudessa on monta kuutiometriö ja monta sekuntia.
Niitä tietokoneen komponenttejä ei saa olla kovin monessa plankin yksikössä vierekkäin ettei se kone tipahda itse aiheutettuun mustaan aukoon. On kohtalaisen helppo päätellä onko maailmankaikkeuden tarkkaan simulaatioon pystyvää konetta tai ohjelmaa mahdollista rakentaa.
Luonnonvakiot sen sijaan voi kirjoittaa paperille ilman tietokonettakin. Likiarvot on jo tuottanut ohjelma nimeltä "luonnontiede tähän asti".

Joitain säie- yms. teorioita olen vilkuillut ja niiden kehittelijät vaikuttavat kokeilunhaluisilta. Kolmen paikka- ja yhden aikaulottuvuuden lisäksi otetaan 1-7 muuta ulottuvuutta ja aletaan arvailemaan miten näillä selitetään nykymaailman havaitut ominaisuudet. Toistaiseksi kehittelijät ovat eksyneet teorioidensa topologioihin.
Puuha voi olla hauskaa mutta tuskin sen hyödyllisempää kuin ne sudokut.

Itse lähtisin etsimään kohtia joissa vallitsevien teorioiden selityskyky ontuu tai loppuu ja pyrkisin tekemään havaintoja niistä olosuhteista. Tarpeen vaatiessa säätäisin teorioita niin että ne vastaisivat havaintoja. Kehittyneempien teorioiden tulee antaa selitykset kaikille tähän mennessä havaituille asioille ilman poikkeuksia. Pidän tällaista pienillä askelilla sipsuttelua todennäköisempänä tapana onnistua.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 02.12.2010, 21:07:49
Kvanttitietokone ei taida simulaatiosta suoriutua. Ajatellaanpa vaikka kuutiometriä sekunnin ajan. Planckin yksiköissä siellä on 4x10^105 sopukkaa jotka kaikki pitää käydä läpi 5.4x10^44 kertaa pelkästään ollakseen varma että joulupukki ei ole tällä sekunnilla siellä. Maailmankaikkeudessa on monta kuutiometriö ja monta sekuntia.
Niitä tietokoneen komponenttejä ei saa olla kovin monessa plankin yksikössä vierekkäin ettei se kone tipahda itse aiheutettuun mustaan aukoon. On kohtalaisen helppo päätellä onko maailmankaikkeuden tarkkaan simulaatioon pystyvää konetta tai ohjelmaa mahdollista rakentaa.
Luonnonvakiot sen sijaan voi kirjoittaa paperille ilman tietokonettakin. Likiarvot on jo tuottanut ohjelma nimeltä "luonnontiede tähän asti".

Niin en puhunutkaan simulaation ajamisesta kvanttitietokoneella, vaan pelkästään teorioiden etsimisestä. Joihin en näe ihan suoraa estettä. Toki äärimmäisen vaikea operaatio ja ehkä jopa mahdoton. Ja todellakin sillon se on mahdoton jos kukaan ei edes kokeile. Luonnonvakioita me ei edelleenkään tiedetä kaikkea. Niitä on n-kappaletta selvittämättä. Jos pystyisiin tekemään tietokoneohjelma, jonka ajamisesta seuraisi ohjelman sisällä kaikki luonnonlait, silloin meillä olisi käsissä mahdollinen kaikenteoria, joka yhdistäisi kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian. Todennäköisesti tuollaisesta seuraisi myös se, että löydettäisiin täysin tuntemattomia luonnonilmiöitä joita mahdollisesti voitaisiin sitten testata.

Luonnonvakiot ja lait voidaan kyllä kirjoittaa paperille, mutta niitä on kirjoiteltu jo lähes 100 vuotta ilman uutta oikeasti mullistavaa tietoa ja edelleenkään meillä ei ole teoriaa millä voidaan tutkia esim mustia aukkoja tai maailmankaikkeuden ihan ensimmäisiä hetkiä. Tuon takia näkisin, että tarvitaan uutta näkökantaa fysiikan ajatteluun. Ja onneksi en ole ihan yksin tuon ajatuksen kanssa.

Lainaus käyttäjältä: hemmmo - 02.12.2010, 22:13:38
Tuon takia näkisin, että tarvitaan uutta näkökantaa fysiikan ajatteluun. Ja onneksi en ole ihan yksin tuon ajatuksen kanssa.

No kuka on kaverinasi?

Tekstistäsi saa sellaisen vaikutelman että laitetaan Kone arvaamaan miten luonto toimii. Simulointi ei toimi noin. Kun kirjoitetaan simulaattori, silloin on jo käsitys miten simuloitava systeemi toimii. Vertaa esimerkiksi lentosimulaattorit tai fissioreaktiota simuloivat systeemit, millä testaan asemateriaalin käyttäytymistä varastoinnin aikana.

jk

Lainaus käyttäjältä: Meade-mad - 02.12.2010, 22:31:25
No kuka on kaverinasi?

Tekstistäsi saa sellaisen vaikutelman että laitetaan Kone arvaamaan miten luonto toimii. Simulointi ei toimi noin. Kun kirjoitetaan simulaattori, silloin on jo käsitys miten simuloitava systeemi toimii. Vertaa esimerkiksi lentosimulaattorit tai fissioreaktiota simuloivat systeemit, millä testaan asemateriaalin käyttäytymistä varastoinnin aikana.

jk

Esim Stephen Wolfram on esittänyt tuon tyylisiä teorioita. Ovat toki kiisteltyjä, mutta hyvä että tulee uutta näkökulmaa.

Ja oikeasti en nyt tiedä miten voisin tuon asian tarkemmin kertoa. Kerroin jo viime viestissä "Niin en puhunutkaan simulaation ajamisesta kvanttitietokoneella, vaan pelkästään teorioiden etsimisestä." Joka on täysin eri asia kuin simulaation ajaminen. Tuota pitäisi verrata ennemminkin vaikka salausavainten murtamiseen, joita murretaan ihan raa'alla laskentateholla. Ja samalla tavalla ihan raa'alla laskentateholla etsitään lääketieteeseen sopivia molekyylejä. Esim tämän tyyppinen on Folding@home, joka on setiä vastaava hajautetun laskennan projekti. Itse en näe mitään periaatteellista, estettä miksi myös fysiikan teorioita ei voisi samalla periaatteella etsiä. Toki tehoja vaaditaan reilusti enemmän mitä nykykoneissa, kuten olen jo maininnut. Mutta Mooren laki vaikuttaa edelleen suhteellisen toimivalta ja voidaan olettaa, että tietokoneiden laskentateho kasvaa melko reipasta vauhtia. Ja etenkin kvanttitietokoneiden pitäisi pystyä erityisen hyvin tämän tyyppisiin laskuihin. 

Olen aika uusi tällä palstalla, mutta tarvitseeko täällä usein pastettaa omia tekstejä edellisestä viestistä?

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 02.12.2010, 17:21:39
Onnitumistodennäköisyys on aika pieni jos kuvaa maailmankaikkeudesta rakennetaan pelkästään yritys-erehdys menetelmällä eli kuvitellaan maailmankaikkeus säätöparametreineen ja katsotaan muistuttaako se omaamme.

Tuohon menee vuoden vanhalla neliydinprosessorilla n. 12h. :grin:
Tosin simulaation tarkkuus taitaa lopahtaa johonkin universumin suurrakenteen kokoluokkaan, mutta havainnoilla tarkistettavia ennusteita ilmeisesti tuotetaan. Projekti on siis Cosmology@home (http://www.cosmologyathome.org/wandelt_letter.php). Kukapa tietää mitä prosessointitehon kasvu tuo vielä tullessaan.

Minun mielestäni tuollaiset ajatusleikit on ihan mukavaa ajanvietettä ja aivojumppaa, kunhan pidetään se todellisuus myöskin mielessä. Saattaahan siinä yksi jos toinenkin asia loksahtaa päässä paikoilleen kun tarpeeksi pyörittelee. Mennään siis avoimin mielin eteenpäin ja katsotaan mitä tulevaisuus tuo tullessaan.

Ensin pitää olla se teoria mitä testataan. Jos prosessori laitetaan pyörittämään lottokonetta, lopputuloksena ei ole vastaus kaiken teoriaan. Salausavaimen murtamisessa on jo käsitys mitä prosessori laitetaan tekemään.

jk

Lainaus käyttäjältä: Meade-mad - 02.12.2010, 23:20:50
Ensin pitää olla se teoria mitä testataan. Jos prosessori laitetaan pyörittämään lottokonetta, lopputuloksena ei ole vastaus kaiken teoriaan. Salausavaimen murtamisessa on jo käsitys mitä prosessori laitetaan tekemään.

jk

Niin paitsi on meillä tässäkin tapauksessa käsitys mitä sieltä pitää tulla. Sieltä pitää tulla jo tunnettuja luonnonlakeja. Eli käytännössä koneen pitäisi tehdä tehdä jonkulainen kaava, josta saadaan johdettua suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka. Ja sanotaan nyt vielä, että tuo vaatisi nykykoneilta aivan liikaa tehoja ellei pystyttäisi tekemään jotain todella tarkkoja rajauksia. Mutta ehkä tulevaisuudessa..

Lainaus käyttäjältä: VisaV - 02.12.2010, 23:08:18
Tuohon menee vuoden vanhalla neliydinprosessorilla n. 12h. :grin:
Tosin simulaation tarkkuus taitaa lopahtaa johonkin universumin suurrakenteen kokoluokkaan, mutta havainnoilla tarkistettavia ennusteita ilmeisesti tuotetaan. Projekti on siis Cosmology@home (http://www.cosmologyathome.org/wandelt_letter.php).

Tuo ensimmäinen väite ei taida ihan totta olla kun kerran Cosmology@home on ainakin vuodesta 2007 malleja pyöritellyt monella koneella eikä valmista maailmaa ole vielä tullut.

Kaizu

Tosiaan, tuo 12h menee siis yhden universumimallin laskemiseen, mikä on jo sinänsä melkosen tehokasta laskentaa. Projektin tarkoituksenahan on ymmärtääkseni määrittää, millä tarkkuudella universumin 'säätönamiskat' pitää olla kohdallaan, että saadaan aikaiseksi tämä tuntemamme kaikkeus. Tuossa vielä lainaus C@H:n sivustolta, mitä yksi laskentapaketti pitää sisällään.

Lainaus käyttäjältä: Ben Wandelt
Each work package simulates a Universe with a particular geometry, particle content, and "physics of the beginning." It produces predictions of the observable properties of the Universe which we can then compare to:

1) the fluctuations in the cosmic microwave background (observed from space by the WMAP and soon the Planck spacecraft, as well as from ground based and balloon based experiments),
2) the large scale distribution of galaxies and clusters of galaxies,
3) measurements of the current expansion speed of the Universe by the Hubble space telescope,
4) the acceleration of the Universe as measured by observations of supernova explosions,
5) observations of primordial element abundances in distant gas clumps, and
6) gravitational lensing data, when it becomes available.

Ja todettakoon vielä, etten henkilökohtaisesti usko hetkeäkään, että eläisimme simulaatiomallissa.

Karkealla tasolla voidaan jo nyt tehdä kaikkeudesta malleja joihin asetetaan parametreille arvoja ja annetaan kaikkeuden niillä arvoilla kehittyä ja katsotaan mihin se johtaa. On minullakin koneella kahden galaksin törmäysmalli, ei se vaadi kovin kummosista laskentatehoa. Mallin galaksit sisältävät melko vähän tähtiä, jokunen tuhat kummassakin.
Aiemmin mainittu simulaatio puolestaan edellyttäisi, jos ei nyt ihan plankin mittojen tarkkuudella mallintamista niin ainakin nykyisen havaintotarkuuden ylittämistä. Siihen tarvitaan satakunta dekadia lisää laskentatehoa (ja vielä parikymmentä dekadia lisää kun mallinnetaan Plankin tasolle asti). Sellainen kone putoaisi itse aiheuttamaansa mustaan aukkoon.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 10.12.2010, 00:36:34
Karkealla tasolla voidaan jo nyt tehdä kaikkeudesta malleja joihin asetetaan parametreille arvoja ja annetaan kaikkeuden niillä arvoilla kehittyä ja katsotaan mihin se johtaa. On minullakin koneella kahden galaksin törmäysmalli, ei se vaadi kovin kummosista laskentatehoa. Mallin galaksit sisältävät melko vähän tähtiä, jokunen tuhat kummassakin.
Aiemmin mainittu simulaatio puolestaan edellyttäisi, jos ei nyt ihan plankin mittojen tarkkuudella mallintamista niin ainakin nykyisen havaintotarkuuden ylittämistä. Siihen tarvitaan satakunta dekadia lisää laskentatehoa (ja vielä parikymmentä dekadia lisää kun mallinnetaan Plankin tasolle asti). Sellainen kone putoaisi itse aiheuttamaansa mustaan aukkoon.

Kaizu

Teen tässä niin härskin oletuksen, että et aja tuota galaksien törmäyssimulaatiota reaaliajassa. Mutta miksi ihmeessä oletat laskuissasi, että tuon kuution simuloiminen tarvitsee tehdä reaaliajassa? Mikä siis sen pointti oli, jos se välttämättä täytyy tehdä reaaliajassa?

Lainaus käyttäjältä: hemmmo - 10.12.2010, 07:34:42

Teen tässä niin härskin oletuksen, että et aja tuota galaksien törmäyssimulaatiota reaaliajassa.

En tietenkään, en millään kerkiäisi odotella lopputulosta.

Lainaa
Mutta miksi ihmeessä oletat laskuissasi, että tuon kuution simuloiminen tarvitsee tehdä reaaliajassa? Mikä siis sen pointti oli, jos se välttämättä täytyy tehdä reaaliajassa?

Havaintojen perusteella tämä meidän maailmamme elää reaaliajassa.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 10.12.2010, 08:47:08
En tietenkään, en millään kerkiäisi odotella lopputulosta.Havaintojen perusteella tämä meidän maailmamme elää reaaliajassa.

Kaizu

Käsitin tämän argumentiksi simulaatio hypoteesia vastaan. Edelleen en väitä maailmankaikkeuden olevan simulaatio, mutta argumentti ei kelpaa. Tämän koko maailmankaikkeuden voisi simuloida vaikka 486: laskentateholla, mikäli olisi tarpeeksi aikaa. Me ei huomattaisi simulaation sisältä mitään eroa vaikka tietokone laskisi yhden plankin pituuden/tilavuuden kerrallaan plankin ajalta ja siirtyisi seuraavaan ja kävisi koko maailmankaikkeuden läpi. Aikaa siinä tietenkin menisi mutta ei me sitä huomattaisi, sillä meidän aivot ovat riippuvaisia atomien liikkeestä ja kun atomit pysähtyvät pysähtyy myös meidän kokemamme aika. simulaation voisi laittaa vaikka paussille eikä me huomattaisi mitään eroa jos oltaisiin sen sisällä. Silloin vaan kaikki liike loppuisi ja samoin myös meidän kokemamme aika. Se jatkuisi sitten kun simulaatiota jatkettaisi ja me emme kokisi mitään ihmeellistä. Ja jos tuo ei selventänyt vielä asiaa, niin kannattaa miettiä sita galaksi simulaatiota kahdella tietokoneella joilla on erinopeus. Nopeampi tietokone vaan laskee sen simulaation nopeammin valmiiksi kuin toinen, mutta tähtien liikkeet ovat samat ja sen simulaation sisäinen aika. Todennäköisesti siinä rullaa joku kello joka kertoo paljon se olisi vuosina meidän ajassa (?). Nopeampi tietokone vain mahdollistaisi sen kellon rullaamisen nopeammin, mutta lopputulos ja tähtien liikkeet olisivat samat olettaen että lähtötilanne on sama. Ja tuosta jos mennään eteenpäin ja ajatellaan, että tekisimme simulaation aivoista. Jos vaikka laskettaisiin kaikki atomien liikkeet aivoissa vaikka 10 sekunnin ajalta, niin nopea tietokone laskisi sen nopeammin kuin hidas. Mutta molemmissa tapauksissa, nuo simuloidut aivot ehtisi ajatella yhtä monta ajatusta ja siten kokisivat ajan yhtä suureksi vaikka toisella tietokoneella laskettuna simulaatio tehtäisiin nopeammin meidän ajassa. Tuossa oletuksena, että käytetään laskuissa klassista fysiikkaa ja simulaatio ei olisi missään kosketuksissa meidän reaalimaailmaan.


Itse asiassa taisin jo sanoa ensimmäisessä viestissä vastaavaa. Ja tuo on yksi syy, miksi maailmankaikkeutta voidaan ajatella IKÄÄNKUIN se olisi simulaatio. Se helpottaa ymmärtämään miksi ei ole mielekästä puhua ajasta ennen maailmankaikkeuden syntyä.

Ja varmuuden vuoksi vielä, että tämä viesti ei ollut edelleenkään puolesta eikä vastaan elämmekö simulaatiossa. Otan tässä ainoastaan kantaa siihen, miten olettamusta ei voi perustella vääräksi.

Ursalta löytynee kirjoja joissa käsitellään tätä kyseistä asiaa. Suosittelen lukemaan vaikka ihan viihteen nimissä. Esimerkiksi: todellisuuden rakenne, kolme viimeistä minuuttia ja päättymättömät päivän kuolleena. Pari ensimmäistä lienee sen verta vanhoja ettei ursa enää tarjoa niitä, mutta löytynee muualta.

Oman maailmamme olemukseen kuuluu asioita jotka muuttuvat tai katoavat riippuen ajan kulusta tai pysähtymisestä. Esim. Schrödingenin aaltofunktio särkyy jos mennään kurkistelemaan kvanttiilmiön tilaa. Simuloivassa tietokoneessa pitäisi olla bittejä jotka ovat monessa eri tilassa pysähdyksen aikana. Fotoni lakkaa olemasta fotoni pysähtyessään jne.

Olemme ilmeisen yksimielisiä siitä että ei ole mielekästä puhua ajasta ennen ajan syntyä. Sen sijaan ajatuksesta käsitellää maailmankaikkeutta simulaationa olemme eri mieltä. Simulaatioajatus tuo ajatusmalliin lisärajoituksia satumaailnmasta enkä näe siinä mitään mikä helpottaisi maailmankaikkeuden alkuvaiheiden kuvittelua. Se on turha lisäoletus sotkemaan muuten "päivänselvää" asiaa.

Viimeksimainitsemasi kirjan loppupuolella mainitaan ohimennen "algoritminen informaatioteoria" mutta herra Chown asettaa sen kyseenalaiseksi koska se perustuu paradokseille ja epävarmuudelle. Noita muita kirjoja minulla ei ole mutta kirjastosta olen ne joskus löytänyt ja lukenut.

Kaizu

Eikös se riitä että bitillä on yksi tila? Emme meinaan havaitsisi eroa siitä onko sillä monta tilaa sillä tarkastellessamme sitä sillä voi olla vain yksi tila. Eli eroa ei olisi sattumanvaraisuudella tai determinismillä koska mitattaessa voi olla vain yksi suure. Vai olenko ymmärtänyt jotain väärin. Ilmeisesti olen mutta onneksi viisaammat valistavat.

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 10.12.2010, 19:40:50
Oman maailmamme olemukseen kuuluu asioita jotka muuttuvat tai katoavat riippuen ajan kulusta tai pysähtymisestä. Esim. Schrödingenin aaltofunktio särkyy jos mennään kurkistelemaan kvanttiilmiön tilaa. Simuloivassa tietokoneessa pitäisi olla bittejä jotka ovat monessa eri tilassa pysähdyksen aikana. Fotoni lakkaa olemasta fotoni pysähtyessään jne.

Olemme ilmeisen yksimielisiä siitä että ei ole mielekästä puhua ajasta ennen ajan syntyä. Sen sijaan ajatuksesta käsitellää maailmankaikkeutta simulaationa olemme eri mieltä. Simulaatioajatus tuo ajatusmalliin lisärajoituksia satumaailnmasta enkä näe siinä mitään mikä helpottaisi maailmankaikkeuden alkuvaiheiden kuvittelua. Se on turha lisäoletus sotkemaan muuten "päivänselvää" asiaa.

Viimeksimainitsemasi kirjan loppupuolella mainitaan ohimennen "algoritminen informaatioteoria" mutta herra Chown asettaa sen kyseenalaiseksi koska se perustuu paradokseille ja epävarmuudelle. Noita muita kirjoja minulla ei ole mutta kirjastosta olen ne joskus löytänyt ja lukenut.

Kaizu

Tuohon voi kyllä sen verran vastata, että ihan kaikkea mitä voidaan kuvata matemaattisesti voidaan myöskin simuloida. Ei sen pitäisi olla mikään ongelma. Ja muutenkin tuota ajatusta kannattaa pyöritellä mielessä ja verrata esim tietokonesimulaatioihin, ennen kuin sen tyrmää. 

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 10.12.2010, 19:40:50
Simuloivassa tietokoneessa pitäisi olla bittejä jotka ovat monessa eri tilassa pysähdyksen aikana.

Ei välttämättä edes tarvisi olla sellaisia bittejä. Osa asioista pitäisi vaan kuvata todennäköisyysfunktiolla kuten kvanttimekaniikassa tehdään. Jos se funktio voidaan kirjoittaa paperille, niin sen voi kirjoittaa myös biteillä.

Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 10.12.2010, 19:40:50
Fotoni lakkaa olemasta fotoni pysähtyessään jne.

Ja lentokone tippuu kun se pysähtyy ilmassa, mutta silti flight simulatorin voi pistää pauselle. Ja siihenkin kyllä on ohjelmoitu jonkinlainen fysiikkamallinnus, jossa noste riippuu siiven pinta-alan, kohtauskulman ja nopeuden suhteen. Ja eikkä siltikään se ajan nopeuttaminen lisää nostetta tai hidastaminen vähennä sitä. Ja toisaalta me voidaan kuvata fotonin energiaa matemaattisesti tietyssä paikassa tietyllä aallonpituudella. Jolloin me käytännössä kuvataan fotonin energiamäärä tietyllä ajanhetkellä, joka tarkoittaa käytännössä, että se kuvataan pysähtyneessä ajassa. Samalla tavalla se ajanhetki fotonille voidaan tallentaa muistiin ja kun simulaatio pyörii taas, niin se jatkaa kulkuaan.

Toki tuo ei ole ihan noin suoraviivainen, koska aika riippuu nopeudesta ja fotonilla aika on pysähtyneenä sen nopeudesta johtuen. Mutta koko homman ideana tässä oli antaa lähinnä aivoille työkalu käsitellä maailmankaikkeutta. Ja ainakin itsellä paranee ymmärrys koko ajan ja tulee uusia ideoita, kun mietin miten maailman kaikkeus pitäisi koodata jos haluaisi tehdä samanlaisen mitä nyt. Ja tuli itseasiassa nytkin uusia ideoita, mutta niistä ei sen enempää, kun en ole yhtään varma ajattelinko oikein :) Mutta toistetaan vielä, mitä aikaisemminkin sanoin: uudet näkökulmat on aina hyvästä.

Törmäsin Tähdet ja avaruus-lehden sivuilla uuteen käsitteeseen, jota kutsutaan harvan tiheyden kuplaksi. Mallin toimiminen edellyttäisi, että Maa on kuplan keskellä. Mikäli harvan tiheyden kupla osoittautuisi toimivammaksi malliksi kuin nykyinen kosmologia, joka alkaa tukehtua sisäiseen mahdottomuuteensa, niin oltaisiin periaatetasolla tilanteessa, josta lähdettiin tähtitieteessä. Maa on kuin onkin maailmankaikkeuden napa.  :grin:

Lainaus käyttäjältä: teetee - 10.02.2011, 13:36:15
nykyinen kosmologia, joka alkaa tukehtua sisäiseen mahdottomuuteensa,

?

Lainaa
niin oltaisiin periaatetasolla tilanteessa, josta lähdettiin tähtitieteessä. Maa on kuin onkin maailmankaikkeuden napa.  :grin:

Väärä johtopäätös.

 Roger Penrose tuo taas ajattelemisen aihetta ja kun viime vuosituhannen lopulla paneuduin näihin enemmän niin sain iskostettua nuppiini että maailman kaikkeuden keskipiste oli aina siellä missä oli siitä havaintoja tekeväkin.Alkuräjähdyskin alkoi ytäaikaa kaikkialla,ei ollut tiettyä pistettä josta vielä joku vuosikymmen sitten puhuttiin.Tuolta kuusikymmentä luvulta on yleinen käsitys muuttunut mutta taisi nämä Penroset ja kumppanit sen aavistaa jo silloin.Nytkö saa alkaa pohtia olosuhteita ennen alkuräjähdystä;miten lähes tyhjiö muuttuu pieneksi koko maailmankaikkeuden sisältäväksi pisteeksi?

 On niin että kuinka näissä selityksissä sanansa asettaa.Jos nyt kuitenkin se piste alkuräjähdyksessä olikin,niin ei voida esittää paikkaa että missä,vaan siinä mielessä tämän hetkisessä maailmankaikkeudessa se oli kaikkialla.Sitä vaan on telluksen pinnalla tallaaja oppinut uskomaan että kaikelle olisi osoitettavissa geometrinen sijaintinsa.

Olen vain yksinkertaisesti käsittänyt alkuräjähdyksen mittakaavan muutokseksi. Eli, jos mittakaavaa pienennetään tarpeeksi, kaikki tulee lähemmäs toisiaan, lopulta yhteen pisteeseen. Ongelmia kuitenkin on mielestäni (A) äkkilaajeneminen, (B) pallo jolla ei ole ulkopintaa.

Äkkilaajenemista ei pystytä mitenkään selittämään. Se on kuitenkin välttämätön jotta taustasäteilyn tasaisuus olisi selitettävissä. Ja ehkä myös siksi että kaikkeuden ollessa liian tiivis, Schwarzschildin säde (tapahtumahorisontti) estää laajenemisen.

Kun sanotaan että avaruudella ei ole reunaa (pallon ulkopintaa) ymmärtäisin sen niin ettei mikään suora johda ulkopinnalle mutta kaartamalla sinne pääsee. Eli sisällä universumissa paikan määrittäminen on vaikeaa, kun taas ulkopuolelta katsoen jokaisella taivaankappaleella on oma paikkansa.

Olette melkoisen perhetyneitä synty-probleemaan, paljon olette lukeneet sen kyllä huomaa osaavista kommenteistanne. Erilaisista hiukkaista ja vuorovaikutuksista ja muista sellaisista on mielenkiintoista kuulla.
Mietin sitä että mitä eri "komponenti" kertovat maailmankaikkeuden synnysta. Ajattelin että jos ottaisi vertauksen läheltä, jos vaikka henkilöauto otettaisiin ja purettaisiin yksittäisiksi osiksi ja jokaisen osan materiaalit tunnistettaisiin siinä määrin kuin jokin tunnettu aine ylipäänsä voidaan tuntea, niin mitä tuo kaikki tieto kuitenkaan kertoisi tuon auton synnysta?
Eikö pelkän materiaalin lisäksi ole vielä muutakin, joka on sen takana, että on auto! 

Kun auto puretaan ajamalla se nokakkain toisen auton kanssa ja tutkitaan mitä osia lensi minnekkin ja mitä kautta, päästään alkeishiukkastutkijoiden työtapojen pariin. Tätä tehdään koko ajan LHC:ssa. Siellä melko iso tietojenkäsittelykapasiteetti mutustelee eri hiukkasilmaisimien antia. Näistä kolareista sitten päätellään syntyjä syviä, niinkuin vaikka maailmankaikkeuden.

Kaizu

Lainaus käyttäjältä: EsaM - 07.03.2011, 14:52:32
Mietin sitä että mitä eri "komponenti" kertovat maailmankaikkeuden synnysta. Ajattelin että jos ottaisi vertauksen läheltä, jos vaikka henkilöauto otettaisiin ja purettaisiin yksittäisiksi osiksi ja jokaisen osan materiaalit tunnistettaisiin siinä määrin kuin jokin tunnettu aine ylipäänsä voidaan tuntea, niin mitä tuo kaikki tieto kuitenkaan kertoisi tuon auton synnysta?

Ainakaan itse en näe asiaa niin, että pelkästään alkeishiukkasten -- tai edes niiden välisten vuorovaikutusten -- luokittelu paljastaisi maailmankaikkeuden tai sen synnyn salat.  Kokonaiskuvaan liittyy *niin paljon* muuta tunnettua, kuten vaikkapa tekemämme havainnot oman kokemuspiirimme ulkopuolisesta maailmankaikkeudesta (esimerkiksi sen laajenemisesta). Tai suhteellisuusteoriat --  ne voidaan/olisi periaatteessa voitu johtaa ilman tietoa minkäänlaisista alkeishiukkasista.  Jos alkeishiukkasia verrataan auton palasiin ja osasiin, niin fysiikan ja matematiikan lainalaisuuksia voidaan verrata auton suunnittelupiirrustuksiin.  Yhdessä näistä voidaan muodostaa ymmärrettävä kokonaiskuva autosta -- tai maailmankaikkeudesta.