Avaruuden kaarevuuksia

[-:)lauri]

Kyllä vain, mittaaminen muuttuu vaikeaksi mikromaailmassa. Mutta se että mittauksella on rajansa, ei mielestäni todista että mikromaailma olisi oikukas. Ajattelen että se on tasainen. Toki jos se onkin kupliva, perustelu tulisi löytää "koneen sielunelämästä".

Casimirin ilmiö nimenomaan ennustettiin matemaattisesti Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen motivoimana, ja luonto vastasi kokeellisen tutkimuskirjallisuuden valossa huutoon täsmälleen odotetulla tavalla.

Ajatuksesi siitä, että epätarkkuus olisi vain mittaustekninen rajoite, on historiallisesti ymmärrettävä – jopa Einstein uskoi pitkään, että kvanttimaailman taustalla täytyy olla 'tasainen' ja deterministinen todellisuus (ns. piilomuuttujateoria). Nykytieteen valossa olemme kuitenkin joutuneet hyväksymään, että epätarkkuus ja tyhjiön fluktuaatio ovat nimenomaan luonnon ontologinen perusominaisuus. Se kuplinta on se koneen sielunelämä.

Vai olisiko sinulla jonkinlaista visiota tai vaihtoehtoista teoriaa siitä, mikä tämä fyysisesti mitattu Casimirin ilmiö mahtaisi olla, ellei juuri tuo alkuperäisen teorian ennustama kvanttityhjiön kuplinta?

[mistral]

No jos Casimirin ilmiö sen todistaa niin täytyy se uskoa. Toisaalta jos avaruus onkin täynnä niin heikkoja aaltoja ettei ne yksinään pysty vuorovaikuttamaan mutta kun monta aaltoa osuu samaan pisteeseen, syntyy kupla. Näin kuplimisen syy olisi luonnollinen.

[-:)lauri]

No jos Casimirin ilmiö sen todistaa niin täytyy se uskoa. Toisaalta jos avaruus onkin täynnä niin heikkoja aaltoja ettei ne yksinään pysty vuorovaikuttamaan mutta kun monta aaltoa osuu samaan pisteeseen, syntyy kupla. Näin kuplimisen syy olisi luonnollinen.

Ajatuksesi aaltojen summautumisesta osuu lähelle tämän hetken fysiikkaa. Kvanttikenttäteoriassa tyhjiö on täynnä kenttiä, ja kun niiden pohjaväreilyt sopivasti yhtyvät (interferoivat), syntyy energiapiikkejä – eli juuri noita 'kuplia' tai virtuaalihiukkasia.

[Ajattelija]

Avaruuden tyhjiössä ei voi olla mitään aaltoja, kenttiä tai pohjaväreilyjä, koska avaruudessa itsessään ei ole minkäälaista materiaa joka voisi luoda em. ilmiöitä.

[-:)lauri]

Avaruuden tyhjiössä ei voi olla mitään aaltoja, kenttiä tai pohjaväreilyjä, koska avaruudessa itsessään ei ole minkäälaista materiaa joka voisi luoda em. ilmiöitä.

Nykyfysiikassa on luonnollisesti paljon abstraktiota mukana. Meidän ihmisen mittakaavan arki-ilmiöt ja niiden lainalaisuudet selvitettiin pitkälti jo vuosisata tai kaksi sitten, ja nähdäkseni sinun käsityksesi viittaavat vahvasti juuri siihen fysiikkaan — klassiseen mekaniikkaan.

Sen jälkeen fysiikan tutkimus on kuitenkin vääjäämättä siirtynyt tutkimaan yhä enemmän ääri-ilmiöitä, joita emme arjessamme kohtaa. Teoriat, jotka pystyvät selittämään yhdenmukaisesti sekä nuo ajattelemasi arki-ilmiöt että nämä ääri-ilmiöt, kertovat todellisuudesta asioita, jotka sotivat helposti arki-intuitiotamme vastaan – vaikka ne ovatkin kokeellisesti varmistettuja.

Olettaen, että käsityksesi perustuu klassisen mekaniikan käsitykseen maailmasta, se ei ole ihmisen mittakaavan fysiikan kannalta lainkaan väärä. Se on nykyfysiikan teorioissa pikemminkin erikoistapaus, joka toimii täydellisesti silloin, kun maailmankaikkeuden tarkastelun karkeustaso on optimoitu ihmisen mittakaavaan.

[Eusa]

...jonkinlaista visiota tai vaihtoehtoista teoriaa siitä, mikä tämä fyysisesti mitattu Casimirin ilmiö mahtaisi olla, ellei juuri tuo alkuperäisen teorian ennustama kvanttityhjiön kuplinta?

Jos "kvanttityhjiön kuplinta" kuulostaa enemmän kielikuvalta kuin mekanismilta, Casimir-ilmiölle on olemassa toinen (yhtä standardi) tapa kertoa sama fysikaalinen sisältö:

• Tyhjiö-moodit (perinteinen tarina): johtelevyt pakottavat kentälle reunaehdot → sallitut sähkömagneettiset moodit muuttuvat → kentän (vapaa)energia/stressi muuttuu → tästä tulee mitattava voima.
  
• Aineen fluktuaatiot / dispersiovoima (Lifshitz/van der Waals -tarina): metallien elektronit ja pintavirrat fluktuoivat kvanttimekaanisesti. Nämä fluktuaatiot indusoivat toisissaan korreloituja dipoleja/virtoja kentän välityksellä. Kun väliin "mahtuvat" taajuudet ja kenttäkonfiguraatiot rajoittuvat, kokonaisvuorovaikutusenergia riippuu levyetäisyydestä → syntyy Casimir–Lifshitz-voima. Tällöin ei tarvitse tulkita "absoluuttista tyhjiöenergiaa" konkreettiseksi energiavarastoksi, vaan kyse on vuorovaikutusenergiasta + materiaaliominaisuuksista.
  

Ydinpointti: nämä eivät ole kaksi eri ilmiötä, vaan sama QED-lasku kahdella eri "kirjanpidolla". Mitattu suure on käytännössä aina konfiguraatioiden ero (levyt vs. referenssi), ei "tyhjiön absoluuttinen energia" sinänsä.

"Kolmas vaihtoehtoinen paradigma" (uusin ja spekulatiivisempi): viitekehys nimeltä ΦBSU erottaa "paikallisen kenttäkaarevuuden" (se mikä välittää voimat/energiamomentumin) ja "globaalin vaihetiedon/holonomian" (identiteettikirjanpito). Tällöin Casimir voidaan lukea ennen kaikkea reunaehtojen aiheuttamaksi rajapinta-/"sauma"-tyyppiseksi erotusvaikutukseksi siinä sektorissa, joka kytkeytyy mittalaitteeseen. Tämäkin on QED-lasku mutta ontologisempi kenttäkonfiguraatio, joka päivittyy jatkuvasti ympäristömuutoksista ennakoivaksi interferenssiksi ja Casimir-levyjen välissä se realisoituu lisävoimaksi.
(Lisätietoja alla linkitetty.)

Lähteet:

• Rev. Mod. Phys. 81, 1827 (katsaus Casimir/Lifshitz, materiaali- ja lämpötilakorjaukset)
  
• R. L. Jaffe (Casimir ilmiönä ilman "ontologista" tyhjiöenergia-tulkintaa)
  
• ΦBSU (ResearchGate): "Buoyant Separverse Unification – Field Theory, part I"