Arkisto
- marraskuu 2023
- lokakuu 2023
- syyskuu 2023
- elokuu 2023
- kesäkuu 2023
- toukokuu 2023
- huhtikuu 2023
- maaliskuu 2023
- helmikuu 2023
- tammikuu 2023
- joulukuu 2022
- marraskuu 2022
- lokakuu 2022
- syyskuu 2022
- elokuu 2022
- kesäkuu 2022
- toukokuu 2022
- huhtikuu 2022
- maaliskuu 2022
- helmikuu 2022
- tammikuu 2022
- joulukuu 2021
- marraskuu 2021
- lokakuu 2021
- syyskuu 2021
- elokuu 2021
- kesäkuu 2021
- toukokuu 2021
- huhtikuu 2021
- maaliskuu 2021
- helmikuu 2021
- tammikuu 2021
- joulukuu 2020
- marraskuu 2020
- lokakuu 2020
- syyskuu 2020
- elokuu 2020
- kesäkuu 2020
- toukokuu 2020
- huhtikuu 2020
- maaliskuu 2020
- helmikuu 2020
- tammikuu 2020
- joulukuu 2019
- marraskuu 2019
- lokakuu 2019
- syyskuu 2019
- elokuu 2019
- heinäkuu 2019
- kesäkuu 2019
- toukokuu 2019
- huhtikuu 2019
- maaliskuu 2019
- helmikuu 2019
- tammikuu 2019
- joulukuu 2018
- marraskuu 2018
- lokakuu 2018
- syyskuu 2018
- elokuu 2018
- kesäkuu 2018
- toukokuu 2018
- huhtikuu 2018
- maaliskuu 2018
- helmikuu 2018
- tammikuu 2018
- joulukuu 2017
- marraskuu 2017
- lokakuu 2017
- syyskuu 2017
- elokuu 2017
- kesäkuu 2017
- toukokuu 2017
- huhtikuu 2017
- maaliskuu 2017
- helmikuu 2017
- tammikuu 2017
- joulukuu 2016
- marraskuu 2016
- lokakuu 2016
- syyskuu 2016
- elokuu 2016
- kesäkuu 2016
- toukokuu 2016
- huhtikuu 2016
- maaliskuu 2016
- helmikuu 2016
- tammikuu 2016
- joulukuu 2015
- marraskuu 2015
- lokakuu 2015
- syyskuu 2015
- elokuu 2015
- kesäkuu 2015
- toukokuu 2015
- huhtikuu 2015
- maaliskuu 2015
- helmikuu 2015
- tammikuu 2015
- joulukuu 2014
- marraskuu 2014
- lokakuu 2014
- syyskuu 2014
- elokuu 2014
- kesäkuu 2014
- toukokuu 2014
- huhtikuu 2014
- maaliskuu 2014
- helmikuu 2014
- joulukuu 2013
- marraskuu 2013
- lokakuu 2013
- syyskuu 2013
Läpi harmaan kiven
Mainitsin aiemmassa merkinnässä kvanttifysiikan ilmiöstä nimeltä tunneloituminen. Kvanttifysiikka (kuten myös suhteellisuusteoria) paljastaa, että maailma on pohjimmiltaan hyvin erilainen kuin mitä arkikokemuksen perusteella kuvittelee. Todellisuudessa on kaikenlaista kummallista, kuten kvanttivärähtelyitä, virtuaalisia hiukkasia ja Casimirin voimaa. Tunneloituminen on eräs näistä arkijärjelle vieraista asioista. Se on kvanttifysiikassa keskeinen ilmiö, ja on vastuussa raskaiden atomiydinten radioaktiivisuudesta. Palohälyttimien toiminta perustuu juurikin radioaktiivisuuteen, eli tunneloitumista hyödynnetään melkein joka kodissa.
Tunneloituminen liittyy hiukkasten kvanttimekaaniseen käyttäytymiseen. Asia on helpointa ymmärtää tarkastelemalla ensin klassista mekaniikkaa. Klassisessa mekaniikassa kappaleilla on kahdenlaista energiaa: liike-energiaa ja potentiaalienergiaa. Liike-energia on sitä isompi mitä nopeammin kappale liikkuu. Jos tarkastellaan kappaleen liikettä Maapallon gravitaatiokentässä, niin potentiaalienergia on negatiivinen ja itseisarvoltaan sitä isompi, mitä alempana kappale on. Kokonaisenergia säilyy, joten jos kappale siirtyy alemmas, niin sen potentiaalienergiasta tulee negatiivisempi ja liike-energia kasvaa. Vesivoimaloiden energiantuotto perustuu tähän gravitaatiokentän energian hyödyntämiseen. Vastaavasti ilmaan heitetyllä kappaleella pitää olla tarpeeksi suuri liike-energia, jotta se pääsisi nousemaan tietylle korkeudelle. Jos talon pihalla on korkea aita, niin pihalla olevalla pallolla pitää olla tarpeeksi liike-energiaa aidan ylittääkseen, jotta se pääsisi toiselle puolelle.
Kvanttimekaniikassakin hiukkasella on liike-energiaa ja potentiaalienergiaa, ja niiden summa on vakio. Mutta toisin kuin klassisen mekaniikan kappaleella, kvanttimekaniikan hiukkasella ei ole määrättyä paikkaa. On vain todennäköisyys sille, että hiukkanen on tietyssä paikassa kun sitä sieltä etsitään. Tämä todennäköisyys ei ole missään täysin nolla, aina on joku pieni mahdollisuus että hiukkanen löytyy mistä sitä ikinä etsiikään. Jos hiukkasen paikka on eri mittauskerroilla erilainen, voidaan sanoa, että se on siirtynyt. Kyse ei kuitenkaan ole liikkeestä: hiukkanen ei ole matkannut välissä olevan tilan halki. Mittausten välissä sillä kun ei ole ollut mitään määrättyä sijaintia.
Sellaisen hiukkasen, joka on voimakkaasti sidottu toiseen hiukkaseen, todennäköisyys löytyä mistään muualta kuin sidoskumppaninsa läheltä on erittäin pieni. Esimerkiksi molekyylin osana olevat atomiytimet löytyvät yleensä suunnilleen samoilta paikoilta. Samoin arkisen mittakaavan kappaleiden tapauksessa todennäköisyys kvanttimekaaniselle siirtymälle on äärimmäisen vähäinen. On periaatteessa mahdollista, että avaimet ovat siirtyneet keittiön pöydältä jääkaappiin käymättä välissä olevan tilan kautta, mutta hajamielisyys on verrattoman paljon luultavampi selitys.
Mahdollisuus siirtyä paikasta toiseen kulkematta välissä olevan tilan halki johtaa kiinnostaviin seurauksiin. Toisin kuin klassisessa fysiikassa, kvanttimekaniikassa pallon ei tarvitse ylittää aitaa päästäkseen toiselle puolelle, joten sillä ei tarvitse olla aidan korkeudelle nousemiseen tarvittavaa energiaa. Tunneloituminen tarkoittaa tällaista siirtymistä paikasta toiseen tavalla, joka olisi klassisessa mekaniikassa esteiden takia mahdotonta.
Tunneloituminen on yleensä hyvin epätodennäköistä. Se on sitä todennäköisempää, mitä suurempi on paikkojen potentiaalienergian ero (pallon on helpompi tunneloitua pihalta, jos aidan toisella puolella maanpinta on alempana) ja sitä vähemmän todennäköistä, mitä kauemmas pitää siirtyä (paksumman aidan läpi on vaikeampi tunneloitua). Mutta jos kokeilee tarpeeksi monta kertaa, eli odottaa tarpeeksi kauan, niin lopulta pallo siirtyy.
Atomiydinten radioaktiivisuudessa on kyse tunneloitumisesta. Atomiydin koostuu protoneista ja neutroneista. Ydinvoima vetää protoneita ja neutroneita yhteen ja estää niitä pakenemasta ytimestä. Mutta ydinvoiman kantama on melko lyhyt, joten jos protoni pääsee tarpeeksi kauas ytimestä, niin se on vapaa. Niinpä atomiytimeen sidottu protoni tunneloituu lopulta pois, ja ytimeen jää vähemmän protoneita. Toisin sanoen ydin muuttuu eri alkuaineeksi, ja säteilee poistuneet hiukkaset ympäristöönsä. Usein poistuneiden hiukkasten liike-energia on iso, mikä tekee radioaktiivisista aineista ihmisille vaarallisia, koska nopeat hiukkaset vahingoittavat ihmiskehon soluja. Tunneloitumisen epätodennäköisyys on sen takana, että joillakin radioaktiivisilla aineilla kestää kauan hajota.
Eräs kosmologian keskeisistä kysymyksistä, Higgsin kentän vakaus, liittyy sekin tunneloitumiseen. Tällä hetkellä Higgsin kenttä on asettunut kaikkialla näkemässämme avaruudessa rauhalliseen tilaan, jossa se ei liiku minnekään. Mutta Higgsin kentällä saattaa olla joku tila, jossa sen potentiaalienergia olisi vielä alhaisempi, jonne se voisi siis tunneloitua. Tämän seurauksena aine sellaisena kuin sen tunnemme tuhoutuisi välittömästi ja lisäksi maailmankaikkeus romahtaisi. Ei tiedetä, onko Higgsin kentän tila täysin vakaa, mutta joka tapauksessa sen elinikä on paljon pidempi kuin maailmankaikkeuden ikä, joten asiasta ei muiden kuin hiukkaskosmologien tarvitse kantaa huolta.
Pikku-uutisia: Suhteellisuusteorian tutkija Stephen Hawking on ilmaissut näkemyksensä eräästä mustiin aukkoihin liittyvästä spekulatiivisesta seikasta. Tästä on uutisoitu laajalti; asiasta kiinnostuneille voi suositella Matt Strasslerin blogikirjoitusta.
7 kommenttia “Läpi harmaan kiven”
Vastaa
Kohti näkymätöntä valoa
Kirjoittaessani parallaksista mainitsin punasiirtymästä, ja koska se on kosmologiassa keskeinen käsite, selitän sitä hieman.
Kosmologinen punasiirtymä tarkoittaa sitä, että kaukaisista kohteista tulevan valon aallonpituus on isompi kuin mitä se oli silloin, kun valo lähti matkaan. Alkuperäinen aallonpituus on mahdollista päätellä siitä, että eri alkuaineet lähettävät valoa vain tietyillä aallonpituuksilla – nämä aallonpituudet on alkuaineiden sormenjälkiä, kaikille erilaisia ja helposti tunnistettavia. Jos mitataan samasta kohteesta tulevaa valoa useilla eri aallonpituuksilla, niin voidaan erottaa, mistä alkuaineesta on kyse, koska ne ovat kaikki venyneet samalla tavalla. Sormenjäljen tunnistaa kyllä, olipa kuva isompi tai pienempi, kunhan se venyy tasaisesti.
Valon aallonpituuteen vaikuttaa kaksi seikkaa: valonlähteen ja havaitsijan välinen nopeus ja maailmankaikkeuden laajeneminen. Ensiksi mainittu tunnetaan nimellä Dopplerin ilmiö, ja sen voi havaita arkielämässä ääniaaltojen kohdalla: ambulanssin sireeni kuulostaa erilaiselta ambulanssin tullessa vastaan ja mennessä pois, koska äänen taajuus muuttuu. Asiaa voi havainnollistaa miettimällä veden aaltoja: niitä vastaan uidessa kohtaa aallonharjoja useammin kuin silloin jos ui poispäin, eli aallon taajuus on isompi.
Toisin kuin Dopplerin ilmiö, maailmankaikkeuden laajeneminen aina kasvattaa aallonpituutta: koska avaruus laajenee, valo venyy. Mitä kauemmin valo on avaruudessa, sitä enemmän se ehtii venyä, eli kaukaa matkaavan valon aallonpituus on kasvanut enemmän. (Sellaisten alueiden, joissa avaruus romahtaa, esimerkiksi muodostuvien galaksiryppäiden, läpi kulkiessa valon aallonpituus kutistuu eli sinisiirtyy. Mutta tällaisten alueiden osuus maailmankaikkeudesta on hyvin pieni.) Kosmologisilla etäisyyksillä kosmologinen punasiirtymä on paljon isompi kuin Dopplerin ilmiö. Tällä oli suuri merkitys siinä, että maailmankaikkeuden ymmärrettiin laajenevan, ja se auttaa erottamaan kosmologisen punasiirtymän Dopplerin ilmiöstä.
1900-luvun alkupuolella ajateltiin, että maailmankaikkeus on ikuinen ja staattinen. Jos emme ole erityisessä paikassa maailmankaikkeudessa, niin suunnilleen yhtä moni galaksi liikkuisi meitä kohti ja meistä poispäin. Niinpä galakseista tuleva valo olisi Dopplerin ilmiön takia puolessa tapauksista punasiirtynyt, ja puolessa sinisiirtynyt. Siirtymät olisivat myös riippumattomia galaksien etäisyydestä meistä, jos galaksien liike on jokseenkin samanlaista kaikkialla.
Vuonna 1929 Edwin Hubble huomasi kuitenkin, että lähes kaikkien galaksien meille tuleva valo on punasiirtynyt, poikkeuksena vain jotkut lähellä olevat galaksit. Lisäksi punasiirtymä on sitä isompi, mitä kauempana galaksi on. Kaksi vuotta aikaisemmin Georges Lemaître oli selittänyt maailmankaikkeuden laajenemisen johtavan tällaiseen ilmiöön, ja hän myös määritti etäisyyden ja punasiirtymän mitatusta suhteesta, kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee. Hubble sen sijaan ei koskaan hyväksynyt maailmankaikkeuden laajenemista, vaikka hänet tunnetaankin ”laajenevan maailmankaikkeuden isänä” ja Lemaîtren teoreettisesti ja kokeellisesti määrittelemä laajenemisnopeutta kuvaava vakio tunnetaan Hubblen vakiona.
Maailmankaikkeuden laajenemisesta on nykyään suuri määrä erilaista todistusaineistoa, mutta etäisyyden ja punasiirtymän suhde on yhä kiinnostava tutkimuskohde. Punasiirtymä kertoo, paljonko maailmankaikkeus on laajentunut sen jälkeen, kun valo lähti kohteesta. Niinpä kaikki saman punasiirtymän omaavat kohteet taivaalla ovat yhtä vanhoja, eli punasiirtymä on ajan mitta. Kun mitataan eri punasiirtymällä olevien kohteiden etäisyyksiä, voidaan laskea etäisyyden muutos ajan kuluessa, eli se, miten maailmankaikkeus laajenee. Nämä tutkimukset johtivat vuonna 1998 yllättävimpään löytöön kosmologiassa sitten 1920-luvun: maailmankaikkeuden laajeneminen on kiihtynyt viimeisen muutaman miljardin vuoden aikana.
Nimi punasiirtymä tulee siitä, että ihmisaivot esittävät valon aallonpituuden väreinä, ja pidempi aallonpituus vastaa punaisempaa väriä. Mitä kaukaisempia kohteita katsoo, sitä punaisemmilta ne näyttävät, kunnes ne lopulta siirtyvät ihmissilmän näkymättömiin. Kosminen mikroaaltotausta on maailmankaikkeuden vanhinta valoa. Muodostuessaan maailmankaikkeuden ollessa 380 000 vuoden ikäinen se oli näkyvän valon ja infrapunavalon alueella, mutta nyt sen aallonpituus on venynyt tekijällä 1090, eikä mikroaaltoja näe silmin. Maailma on täynnä näkymätöntä ja kylmää valoa.
Päivitys 1 (14/01/14): Kosmisen mikroaaltotaustan syntymäaika korjattu.
Päivitys 2 (29/03/15): Edwin Hubblen havaintojen vuosiluku korjattu.
33 kommenttia “Kohti näkymätöntä valoa”
-
Eusa sanoo:
Eikös ole teoretisoitu taustasäteilyn syntyneen n. 380 000 vuotta ikääntyneeseen kaikkeuteen, ei ”380 000 vuotta sitten”, kun spekuloidaan maapallolla asuvan havaitsijan aikakehyksessä. Toki sopivassa liike-kiihtyvyystilassa olevan havaitsijan kehyksessä voidaan saada noinkin, mutta ei liene perusteltua ihmisten harjoittamassa tieteessä…
-
IkuinenRakkaus sanoo:
Mainitsit että joillakin alueilla avaruus romahtaa. Onko kyse laajenevan avaruuden vastakohdasta? Eikö galaksiryppäitä voi syntyä galaksien oman liikkeen takia? Miten avaruus laajenee? Koostuuko laajeneva avaruus jostakin ja jos koostuu, voidaanko sitä tutkia samalla tavalla kuin ainetta voidaan tutkia?
-
Jansku sanoo:
Onko valon dopplerin punasiirtymä siis täysin eri asia kuin avaruuden laajenemisesta johtuva punasiirtymä? Voidaanko laajeneva avaruus havaita vai perustuuko oletus sen olemassa olosta vain havaittuun valon muutokseen? Eikö valo itse kykene muutokseen matkansa aikana?
-
Syksy Räsänen sanoo:
Eusa:
Tosiaan, olipa lipsahdus. Kiitos, korjasin tekstin.
IkuinenRakkaus:
Tämä on vähän monimutkainen juttu. Yleisen suhteellisuusteorian luontevimmassa muotoilussa galaksit pysyvät aina paikoillaan, paikallisissakin liikkeissä on kyse avaruuden venymisestä. Mutta ainoastaan aika-avaruus on yksikäsitteisesti määritelty, sitä voi viipaloida avaruussiivuiksi eri tavalla. Usein avaruus määritellään siten, että poikkeamia keskimääräisestä liikkeestä (eli laajenemisesta) pidetään liikkeenä avaruuden suhteen.
-
Jansku:
Kaikkea kosmologisten kohteiden punasiirtymää ei voi selittää Dopplerin ilmiön avulla. Pienen osan siitä kuitenkin voi: voidaan ajatella, että galaksit liikkuvat suhteessa laajenevaan avaruuteen, jolloin havaittu punasiirtymä on laajenemisesta johtuva + liikkeestä johtuva, josta jälkimmäinen on sama kaikilla etäisyyksillä ja edellinen kasvaa etäisyyden myötä, ja on siksi kaukaisille kohteille paljon isompi. (On myös mahdollista määritellä avaruus siten, että kaikki kosmologinen punasiirtymä voidaan ymmärtää avaruuden laajenemisen avulla.)
Avaruuden laajeneminen vaikuttaa valon punasiirtymän lisäksi lukuisiin muihin asioihin, kuten kappaleiden etäisyyksiin ja rakenteiden muodostumiseen maailmankaikkeudessa.
Aikoinaan on esitetty, että ajan myötä valon aallonpituus kasvaisi (eli valo ”väsyisi”) riippumatta avaruuden laajenemisesta, mutta tällaiset ideat eivät ole sopineet yhtene havaintojen kanssa.
-
Pekka P sanoo:
Eikö sähkömagneettisen säteilyn kannalta ole sama, kasvaako lähteen ja mittaajan etäisyys suhteellisen liikkeen vai avaruuden laajenemisen takia? Eikö avaruuden laajenemisen aiheuttama etääntymisnopeus lasketa juuri Dopplerin kaavalla?
Vai olenko käsittänyt aivan väärin? -
Lasse Reunanen sanoo:
Toiseksi viimeisen kappaleen lopusta; — ”laajeneminen on kiihtynyt viimeisen muutaman miljardin vuoden aikana.”
Olen ymmärtänyt että se punasiirtymä on muuttunut sitä enemmän mitä kauempana mitattu kohde ollut… Eikö siitä pitäisi tulla päinvastainen tulkinta laajenemisesta, eli useita miljardeja vuosia sitten laajeneminen olisi ollut suurempaa mitä lähimenneisyydessä (nyttemmin) ”muutaman miljardin vuoden aikana” – nykyisyydestä mittauksista? Vai olenko jossain kohdin ymmärtänyt asiaa virheellisesti… -
Eikös avaruuden laajeneminen ole jotakin aivan muuta kuin mitä laajenemisella yleensä tarkoitetaan? Laajeneva pullataikina on ainetta jonka tilavuus muuttuu avaruudessa. Onko laajeneva avaruus jossakin paikassa jossa se laajenee? Jos ei, miten se muuttuu ja mihin sen muutos perustuu? Onko laajeneva avaruus jonkinlaista muutokseen kykenevää ”ainetta”? Jos ei, niin mitä se on? Ilmeisesti se on jotakin? Jos joku jotakin, niin silloin se sijaitsee jossakin? Jos avaruus on jotakin, se on jossakin?
-
Pekka P:
Avaruuden laajeneminen aiheuttaa punasiirtymän. Tämä punasiirtymä ei ole Dopplerin ilmiö, eikä sitä ole mahdollista laskea Dopplerin ilmiön kaavasta.
Jos otetaan laskettu (tai havaittu) kosmologinen punasiirtymä ja kuvitellaan, että kyseessä olisi Dopplerin ilmiö, niin on toki mahdollista määrittää nopeus (ajan funktiona), joka aiheuttaisi vastaavan punasiirtymän. Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että punasiirtymä todella aiheutuisi siitä, että galaksit liikkuisivat nopeasti poispäin – kyse on avaruuden laajenemisesta, ei galaksien liikkeestä.
Tarkemmin, ks.
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0011070
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0310808
-
Lasse Reunanen:
En ymmärrä kysymystä. Varhaisilta ajoilta tulevan valon punasiirtymä on isompi kuin lähellä olevien, ja etäisyys valon lähettäneeseen kappaleeseen on myös isompi. Kiihtyvyyden määrittämiseksi pitää tietää, miten etäisyys riippuu ajasta, tai punasiirtymästä. Jos etäisyyden toinen aikaderivaatta ajan suhteen on positiivinen, niin laajeneminen on kiihtynyt.
-
Jansku:
Ks. linkki sanoissa ”maailmankaikkeuden laajeneminen”:
http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/rajaton_kasvu
-
Liittyvätkö ylimääräiset tilaulottuvuudet mitenkään laajenevaan avaruuteen?
Usein tulee luettua väitteitä joiden mukaan kolmiulotteinen ihminen ei kykene ymmärtämään laajenevaa avaruutta joka ei siis laajene ulos päin jo olemassa olevaan tilaan?
ja sitten on näitä vertauksia joissa kaksiulotteiset tohvelieläimet eivät ymmärtäisi laajenevan ilmapallon pinnalla minne se heidän maailmankaikeus laajenee jne.
Onko kaksiulotteisia asioita edes olemassa, muuten kuin matemaattisesti?
-
Lasse Reunanen:
Mittakaavan aiheuttamat suuret toleranssit ja virhelähdemahdollisuudet (mm. aineen mahdollinen rakennemuutoshistoria) punasiirtymämittauksissa ovat olleet sen mittaushistorian merkittävä ongelma. Vaikka laitteet ja menetelmät parantuvat, spekulaatioille on edelleen sijaa. Käsittääkseni sellainenkin tulkinta on mahdollinen, että ei yksiselitteisesti saada mahtumaan hyvin kaukaa miljardien valovuosien takaa tulleen valon ja esim. 500 000 valovuoden päästä emittoituneen valon punasiirtymiä linjaan niin, että molemmat olisivat punasiirtyneet samoin tuon viimeisen puolen miljardin valovuoden matkalla, vaan saatetaan saada tulos, että ne ovat punasiirtyneet eri määrän samalla matkalla. Syksy voi korjata, jos on perusteluja, ettei tällaiselle epäilylle jää sijaa.
Jos epäilyjä kuitenkin on, tutkimuksen tehtävä on selvittää johtuuko epävarmuus käytetyn mittarin puutteista vai voisiko olla tarve uudelle fysiikalle.
-
J. Antero Ovaska sanoo:
Olipa selkeä ja valaiseva kirjoitus! Olen kyllä tiennyt, mitä punasiirtymällä tarkoitetaan, mutta olen ihmetellyt, mistä se johtuu. Oma ”arkiajattelu” ei ole tuonut valaistusta asiaan;) Punasiirtymästä puhutaan usein alan kirjallisuudessa, mutta en ole sattumoisin törmännyt sellaiseen tekstiin, jossa kerrotaan, mistä se johtuu. Nyt siihenkin tuli vastaus. Mitään kysyttävää ei tällä kertaa jäänyt.
-
Lux sanoo:
Minusta on hankalaa saada selvä visuaalinen kuva siitä, miksi hyvin kaukaa saapuva, eli samalla hyvin vanha valo ehtii tähän kohtaan universumia vasta nyt. Kun valon lähtiessä se oli niin paljon lähempänä tätä paikkaa. Onko tästä jokin simulaatiovideo olemassa?
Toinen valoon liityvä asia: Onko vakavasti tutkittu gravitaatiopeilin(vai mikä se nimitys olisi) mahdollisuutta? Kun siis linssikin on olemassa. Voisimmeko nähdä itsemme ikään kuin takaa päin, kun valo olisi kaartunut niin paljon?
-
IkuinenRakkaus:
Ylimääräiset tilaulottuvuudet eivät liity asiaan mitenkään. Kirjoituksissa kaksiulotteisista avaruuksista on yleensä kyse vertauksesta, jotka tekevät asioista helpommin hahmotettavia.
Eusa:
Punasiirtymien selityksessä ei ole kauheasti sijaa järkevälle epäilylle, yhtä suuren punasiirtymän omaavat kohteet ovat yhtä kaukana (kun puhutaan yli kymmenien miljoonien valovuosien etäisyyksistä, joilla kosmologinen punasiirtymä on paljon isompi kuin Dopplerin efektistä johtuva punasiirtymä. Jos kaiken punasiirtymän laittaa laajenemisen piikkiin, niin sitten vastaavasti sanottaisiin, että noilla etäisyyksillä laajenemisnopeuden paikallisen vaihtelun merkitys on vähäinen.)
-
J. Antero Ovaska:
Kiitos, mukava kuulla.
Lux:
En tiedä onko tuosta olemassa hyvää visuaalisatiota videolla. Kysymyshän on siitä, että avaruus laajenee samalla kun valo kulkee. Jos esimerkiksi ottaa puhalletun ilmapallon (vanha hybvä vertaus!) ja merkitsee siihen kaksi pistettä 5 sentin etäisyydelle toisistaan ja sitten rupeaa piirtämään viivaa niiden välille nopeudella sentti/10 sekuntia samalla kun puhaltaa voimakkaasti palloon, niin kestää yli 50 sekuntia päästä loppupisteeseen.
Gravitaatiopeili, eli valon suunnan muuttaminen vastakkaiseksi gravitaation avulla, vaatii erittäin voimakkaita gravitaatiokenttiä. Mustien aukkojen läheisyydessä tällaista voi tapahtua: valonsäde voi tulla lähelle mustaa aukkoa, kiertää sen ja sinkoutua takaisin alkusuuntaansa.
Itsensä takaa päin näkeminen olisi eri asia, eihän tavallisessa peilissäkään näe selkäänsä jos katsoo kasvot edellä.
-
”Ylimääräiset tilaulottuvuudet eivät liity asiaan mitenkään. Kirjoituksissa kaksiulotteisista avaruuksista on yleensä kyse vertauksesta, jotka tekevät asioista helpommin hahmotettavia.”
Minä kolmiulotteisena ihmisenä ymmärrän ettei kaksiulotteisia asioita ole olemassa muuten kuin matemaattisesti!
Edes kaksiulotteista avaruutta ei ole, saatikka että olisi olemassa kaksiulotteisia fyysisiä kappaleita ja siksi väitän etteivät kirjoitukset kaksiulotteisesta avaruudesta helpota hahmottamaan laajenevan avaruuden olemusta millään tavalla!
Mihin laajenevan avaruuden laajeneminen perustuu?
Aineen muutokseen vaikuttaa ainakin liike joka tapahtuu avaruudessa, mutta mihin se laajenevan avaruuden muutos perustuu?
-
IkuinenRakkaus:
Avaruuden laajenemisen ymmärtäminen pohjaa yleiseen suhteellisuusteoriaan, jonka mukaan avaruus on dynaaminen ja yleisesti ottaen muuttuu ajassa.
Ks. http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/rajaton_kasvu
-
Peili ei ollut hyvä sana. Ajattelin sellaista, että näkisimme vaikka oman Linnunratamme kaukaisuudessa, kun päinvastaiseen suuntaan siitä lähtenyt valo olisi universumissa olevan massan takia kaartanut niin, että se olisi nyt tulossa takaisin meitä kohti.
-
Pekka Janhunen sanoo:
Nyt en kyllä ole samaa mieltä kirjoittajan kanssa siitä että olisi olemassa kaksi erilaista punasiirtymää. Ainakin jos avaruus olisi laakea Minkowski, niin pitäisi olla aivan ekvivalenttia puhua etääntyvien kohteiden osalta joko Dopplerin aiheuttamasta punasiirtymästä tai vaihtoehtoisesti ajatella että meidän ja heidän välissä oleva tila laajenee. On sama kumpaa puhetapaa haluaa käyttää, mutta molempia ei voi käyttää yhtäaikaa tai muuten sama ilmiö tulee otetuksi huomioon kahteen kertaan. Kaarevassa avaruudessa asia lienee monimutkaisempi, ehkä kulminoituu siihen että miten määritellään kahden kaukaisen kohteen keskinäinen nopeus. Mutta silloinkin ajatus siitä että ilmiö voitaisiin järkevällä tavalla jakaa kahteen osaan tuntuu minulle vieraalta.
-
Pekka Janhunen:
Kaikki gravitaatio liittyy aika-avaruuden kaarevuuteen: tämä pätee niin avaruuden laajenemiseen kuin kappaleiden väliseen vetovoimaan (tai oikeammin sanottuna ilmiöön, joka Newtonin mekaniikassa näyttäytyy vetovoimana). Kaarevan aika-avaruuden ilmiöitä ei voi johtaa siitä, mitä laakeassa aika-avaruudessa tapahtuu. Minkowski-avaruus ei laajene.
Ks. http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/kaareuden_kietoutumista
-
Syksy kirjoitti: ”Avaruuden laajenemisen ymmärtäminen pohjaa yleiseen suhteellisuusteoriaan, jonka mukaan avaruus on dynaaminen ja yleisesti ottaen muuttuu ajassa.”
.
Dynaaminen systeemi
”Dynaaminen systeemi on ajan mukana muuttuva järjestelmä. Yksinkertainen dynaaminen systeemi on heiluri. Mutta melko yksinkertaisetkin dynaamiset systeemit voivat olla vaikeasti ennustettavia, koska niiden osat vuorovaikuttavat keskenään.”
http://fi.wikipedia.org/wiki/Dynaaminen_systeemi
Aine muodostaa dynaamisia systeemejä ja dynaaminen systeemi perustuu liikkeeseen joka tapahtuu avaruudessa / tilassa.
Miksi tila / avaruus omaisi kyvyn olla dynaaminen?
Miksi avaruus koostuisi osista jotka vuorovaikuttavat toistensa kanssa?
Jos avaruus koostuu osista jotka vuorovaikuttavat toistensa kanssa, pitäisi olla avaruuden osien liikettä suhteessa toisiinsa. eli vuorovaikutuksen välittävioä liikkuvia osia jne.
Eikö olisi selkeästi loogisempaa jättää dynaamisuus aineen ominaisuudeksi ja antaa tilan / avaruuden olla olemassa vain tilana joka on ei yhtään mitään?
-
IkuinenRakkaus:
Dynaaminen systeemi ei ’perustu liikkeeseen avaruudessa’. Se, että systeemi on dynaaminen tarkoittaa vain sitä, että se muuttuu ajassa. Tämä riittäköön tästä.
-
Kimmo Metso sanoo:
”Gravitaatiopeili, eli valon suunnan muuttaminen vastakkaiseksi gravitaation avulla, vaatii erittäin voimakkaita gravitaatiokenttiä. Mustien aukkojen läheisyydessä tällaista voi tapahtua: valonsäde voi tulla lähelle mustaa aukkoa, kiertää sen ja sinkoutua takaisin alkusuuntaansa.”
Voiko gravitaatiopeilin kautta suunnan muuttaneen valon tunnistaa? Voisiko näin tutkia esim. oman aurinkomme tai galaksimme historiaa?
-
Kimmo Metso:
On hyvin epätodennäköistä, että valonsäde osuu niin lähelle mustaa aukkoa, että se sinkoaisi tuolla tavalla takaisin, joten tuollaista ei varmaan nähdä.
-
Kosmos sanoo:
Kuvittelen aika-avaruuden valtavan suureksi läpinäkyväksi reunattomaksi Rubikin kuutioksi, jonka voi jakaa haluamansa suuruisiksi kuutioiksi. Vastaako mielikuva ollenkaan todellisuutta?
Jos avaruuden jakaa mielessään punaisella langalla kuutioihin, jonka särmä on noin 110 miljoonaa valovuotta, Neitsyen superjoukko mahtuu yhteen kuutioon. Laajeneeko avaruus Neitsyen superjoukon kuutiossa vai ei? -
Kosmos:
En ymmärrä, millä tapaa maailmankaikkeuden olisi tarkoitus olla samanlainen kuin Rubikin kuutio.
Maailmankaikkeuden alueet, joiden koko on kymmeniä miljoonia valovuosia tai enemmän, laajenevat. (Tai siis keskimäärin ne laajenevat, mutta ne sisältävät myös alueita, jotka romahtavat, sekä alueita, jotka eivät laajene eivätkä romahda, kuten oma galaksimme. Mutta suurin osa tuollaisen ison kuution tilavuudesta laajenee.)
-
Syksy Räsänen Kirjoitti:
”Kosmos:En ymmärrä, millä tapaa maailmankaikkeuden olisi tarkoitus olla samanlainen kuin Rubikin kuutio.”
Eikö ole totuudenmukaisempaa kuvitella avaruutta kolmiulotteisena, kuin kaksiulotteisena pintana, vaikkapa kalvona.
-
Messier 82 -galaksissa havaittiin supernova 21. tammikuuta. Supernovan valo on matkannut tänne 12 miljoonaa vuotta. Onko mitään keino todeta onko se tullut suoraan, vai taipunut matkalla gravitaatiokentissä moniin suuntiin?
Jos havaitun supernovan valo on kulkenut avaruuden romahtavien, laajenevien ja staattisten alueiden läpi, voidaanko se ottaa huomioon kun punasiirtymästä lasketaan valon kulkema matka? -
Kosmos:
Avaruudessa on toki kolme ulottuvuutta. Kuten sanoin yllä: ”Kirjoituksissa kaksiulotteisista avaruuksista on yleensä kyse vertauksesta, jotka tekevät asioista helpommin hahmotettavia.”
Tyypilliset valonsäteet taipuvat melko vähän, suunnan muutos on yleensä prosentin luokkaa.
En tunne Messier 82:n liikkeitä (tai muutenkaan tätä lähialuetta juurikaan). Tuon galaksin etäisyys on sitä luokkaa, että se luultavasti etääntyy meistä, mutta voi olla että se on sitoutunut Linnunradan kanssa niin, että niiden etäisyys ei kasva. En tiedä.
Punasiirtymästä ei voi laskea valon kulkemaa matkaa. Matka pitää mitata erikseen. Ks. esim. http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/kirkkaudesta_pimeyteen
-
KLK sanoo:
Syksy Räsänen kirjoitti, että maailmankaikkeuden laajenemisesta aiheutuva punasiirtymä ei ole Dopplerin ilmiö, ja lisäksi, että ”yleisen suhteellisuusteorian luontevimmassa muotoilussa galaksit pysyvät aina paikoillaan, paikallisissakin liikkeissä on kyse avaruuden venymisestä. Mutta ainoastaan aika-avaruus on yksikäsitteisesti määritelty, sitä voi viipaloida avaruussiivuiksi eri tavalla. Usein avaruus määritellään siten, että poikkeamia keskimääräisestä liikkeestä (eli laajenemisesta) pidetään liikkeenä avaruuden suhteen.”
Onko tämä siis määritelmäkysymys? Voitaisiinko asia yhtä hyvin määritellä niinkin, että kysymys ei ole avaruuden laajenemisesta vaan galaksien liikkeestä toisistaan poispäin? Tämäkään ei tietysti edellytä, että jotakin tiettyä galaksia (esimerkiksi omaamme) olisi jossakin mielessä pidettävä keskipisteenä; viittaahan suhteellisuusteoria jo nimellään siihen, että vain suhteellisella liikkeellä on merkitystä, ei absoluuttisella, ja katsottiinpa asiaa mistä galaksista käsin tahansa, kaikki muut (joitakin lähimpiä mahdollisesti lukuun ottamatta) etääntyvät siitä.
Ajatellaanpa vaikkapa, yksinkertaisuuden vuoksi, että galaksit tai niiden keskukset muodostaisivat ikään kuin ”kuutiollisen hilan”, ja niiden keskukset sijaitsisivat tietyllä hetkellä niissä pisteissä, joiden kaikki koordinaatit, käytettäessä jotakin tarpeeksi suurta pituusyksikköä, vaikkapa megaparsekia, ovat kokonaislukuja. Yksi niistä sijaitsisi siis origossa. Jonakin myöhempänä hetkenä ne kaikki sijaitsisivat pisteissä, joiden koordinaatit ovat tämä pituusyksikkö kerrottuna jokaisen galaksin osalta samalla vakiolla. Kyllä galaksien etäisyydet olisivat kaikkialla kasvaneet samassa suhteessa riippumatta siitä, mikä galaksi on valittu koordinaatiston origoksi.
Todellisuudessa ne eivät tietenkään ole näin säännöllisesti sijoittuneet vaan pikemminkin sattumanvaraisesti sinne tänne, mutta ei tämä asia käsittääkseni siitä oleellisesti muutu.
Kyllä ainakin joissakin lukemissani kirjoissa sanotaan, että kyseessä on Dopplerin ilmiö. Ja jos galaksit etääntyvät toisistaan, siitä seuraa Dopplerin mukainen punasiirtymä.
Onko väitteillä, että galaksit liikkuvat toisistaan poispäin tai että avaruus laajenee, lähinnä vain semanttinen ero? Ovatko ne vain kaksi vaihtoehtoista tapaa ilmaista sama asia? -
KLK:
Kyse ei oke semantiikasta. Ks. vastaus Pekka P:lle yllä.
Vastaa
Sattuman siemenet esillä
Pidin marraskuussa 2011 Suomalaisen Teologisen Kirjallisuusseuran symposiumissa esityksen ”Sattuman siemenet” nykykäsityksestämme maailmankaikkeudesta. Sen pohjalta kirjoittamani artikkeli on nyt ilmestynyt kirjassa ”Ihminen, uskonto ja luonnontieteet”. Muiden kirjoittajien otsikoina ovat mm. ”Galilei ja tieteellinen vallankumous”, ”Jättääkö tiede tilaa hengellisyydelle?” ja ”Yhdysvaltalaisen kristillisen oikeiston maailmankatsomus”. Oman tekstini viimeinen kappale on tämä:
”Kaikkien rakenteiden, kuten planeettojen tai ihmisten, yksityiskohdat ja koko olemassaolo on sattuman seurausta. Suurinta osaa maailmankaikkeuden aineesta ei pysty näkemään eikä koskemaan. Maailmankaikkeuden mittakaavat ovat niin pituuksien kuin aikojenkin suhteen inhimilliselle kokemukselle vieraita. Varhaisessa maailmankaikkeudessa kaikki tapahtuu äärimmäisen nopeasti ja erittäin pienillä etäisyyksillä, myöhempinä aikoina kosmologinen kehitys on niin hidasta ja tapahtuu niin suuressa mittakaavassa, että ihmiskunnan, saati yksittäisen ihmisen, elinaikana kaikki on oleellisesti paikallaan. Kosmologian paljastama kuva maailmankaikkeudesta on tyystin epäinhimillinen.”
10 kommenttia “Sattuman siemenet esillä”
-
Kannattaa kuitenkin muistaa että ensimmäisen lauseen tarina on vain eräs malli sille miten maailmankaikkeus mahdollisesti voisi olla rakentunut ja miten se saattaisi toimia. Emmehän mm. tiedä millaiset tapahtumat johtivat elämän ja ihmisen syntymiseen.
-
Miten määritellään sattuma?
Varsinkin tilanteessa, jossa mitään ei ole, sattumallekaan on vaikea nähdä sijaa. Tätähän pyritään kiertämään käsityksellä, että kaikki tapahtuu ja meidän havaintoavaruutemme on vain yksi äärettömästä määrästä vaihtoehtoja.
Jollain tavalla sitten pitäisi pystyä vielä perustelemaan, että ihan millainen fysiikka vain on sallittua. Itse olen päätynyt loogisesti siihen, että erillisyys ajaa määrätietoisesti johdonmukaiseen fysiikkaan, eikä muita kaikkeuksia ole tai niitä ei tarvitse huomioida.
Erillisyydessä on mahdollisuus takaisinkytkentään eli tietoisuuteen ja siten suunnitelmallisuuteen. Se mikä näyttäytyy sattumana voi olla tietoisen kaikkeuden kokeilua ja kujeilua. En näe tietä tuon mahdollisuuden eliminoimiseksi.
Toisaalta sama tapahtuma voi olla toiselle toimijalle määrätietoinen teko, toiselle satunnainen olosuhde.
-
Lentotaidoton sanoo:
Tietämättä yhtään mitä Syksy esitelmässään muuta sanoi, niin lyhyesti. Sanasta sattuma eivät kaikki pidä. Eivät vallankaan klassisen fysiikan läpitunkemat tai teismiä haikailevat. Sattumassa ei ole tarkoitusta. Kvanttifysiikassa on aitoa, sisäänrakennettua satunnaisuutta. Emme voi koskaan mitata kvanttitilaa mielivaltaisella tarkkuudella (Heisenbergin epämääräisyysperiaate), joten yksittäisen tapahtuman tulos tai korrelaatio ei ole ennustettavissa. Kuitenkin senkin satunnaisuus noudattaa tiettyjä säilymislakeja ja tilastollisuutta (ja aaltoyhtälön kehitys determinismiä).
”Epäinhimillinen” Syksyn tekstissä tarkoittanee juuri (antrooppisen periaatteen vastaista) tarkoituksettomuutta ja arkijärjen vastaisuutta.
-
Eusa:
Tässä yhteydessä sattuma viittaa kvanttimekaniikan epädeterminismiin, ks. http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/arjen_epatotuus
Mainittakoon, että kommenttiosio ei ole paikka omien teorioiden esittelemiseen.
Lentotaidoton:
Sattuman suhteen jokseenkin noin.
-
Kosmologian paljastamasta kuvasta tiivistelmäsi kertoo nykytietämyksestämme, maailmankaikkeudesta – jossa ”sattuma” edustaa tietämättömyytemme avaruutta…
Epäinhimillisyys voidaan myös tietämättömyytemme osa-alueena ohittaa ja muistaa olevamme osana maailmankaikkeudessa – sen vaikutuksen mukaisessa järjestelmässä, jossa inhimillisyys rakentuu… -
Sattuma on ihan hyvä matemaattinen käsite. Sen käyttäminen tunteellisten ja aatteellisten vertausten yhteydessä on jotain muuta kuin fysiikkaa. Et Syksy liene niin tarkoittanutkaan, mutta provoksikin vaikutelmaan jää ristiriitaisuutta.
Kvanttimekaniikan epädeterminismi on pätevyysalueellaan toimiva teorian matemaattinen olio, ei muuta. Epäinhimillisyyden mainitseminen tässä yhteydessä saa huvittavan latauksen. Ehkä se kuitenkin antaa kirjoitukselle inhmillistä jännitettä ja viihdykettä joten olkoonpa perusteltua. 🙂
Niin, ja toki lyhyt provosoiva blogikirjoitus onnistuessaan saa runsaan ja ulotteisen palautesaaliin, pointsit siitä. Tässä voinee ruotia fysiikan ja filosofian rajanvetoja, jota edellisessä yritin näkökulmastani avata, en teoretisoida…
-
E sanoo:
Blogikirjoitus astuu metafyysikan syviin vesiin, ja tällöin ei voi välttää keskustelua tietoisuudesta ja sen laadusta. Yhden ääripään näkemyksen mukaan kaikki on vain sattumaa, ja tietoisuus on harhaa ja illuusioita. Toisen ääripään mukaan tietoisuus taas on fundamenttaalia, kaiken olevan alku ja juuri. Myös tiedepiireissä löytyy molemman koulukunnan kannattajia, ja kaikkea tältä väliltä. Tosin ensiksi mainittu vaikuttaisi olevan julkisessa keskustelussa tällä hetkellä vallalla oleva näkemys, ja sitä mukaan kyseenalaistamaton ”totuus” (jos olet tämän koulukunnan kannattaja, niin voit poistaa hipsut totuus sanan ympäriltä).
Rauhaa ja rakkautta 🙂
-
A. Karpalov sanoo:
Jotenkin tällaisia ”Monodilaisia manifesteja” lukiessaan on rivien välistä aistivinaan jonkinasteista ateismin propagointia. Toisaalta jumalan ei kait tarvitse olla mitenkään inhimillinen, joten sinänsä tämä ei vielä implikoi kummempia. (Vrt. Spinoza.)
Piristävä vastalääkkeenä Monodilaiselle sattuma-paatokselle, suosittelen Freeman Dysonin esseetä ”TIME WITHOUT END: PHYSICS AND BIOLOGY IN AN OPEN UNIVERSE”. Löytyy paitsi noilla hakusanoilla, myös osoitteesta:
http://www.aleph.se/Trans/Global/Omega/dyson.txt
(mikäli tätä linkkiä ei sensuroida). -
Lasse Reunanen:
Silloin kun puhutaan sattumasta asettaen se lainausmerkkeihin, seuraa aina tuo (olevinaan niin muodikas sanonta) ”tietämättömyytemme avaruus”. Eli haikaillaan kvanttifysiikan determinismiä (piilomuuttujia).
Inhimillisyys rakentuu toki tämän kosmoksemme fysiikan lakien mukaan, ei sitä kukaan kiistä. Aivoillaan ihminen voi kuvitella myös kaikkea muuta, ihan mitä vain. Esimerkiksi vahvaa antrooppista periaatetta. Luulen, että tätä käsitystä vastaan Syksy kirjoitti sanalla epäinhimillisyys. Epäinhimillinen ei tarkoita ihmisen tarkoittamaa epäeettistä.Ja Eusalle: silloin kun arkijärki ei taivu, otetaan matematiikka avuksi. On osoittautunut erittäin hyväksi (parhaimmaksi toistaiseksi) asioiden/kokeiden selittäjäksi. Toki Syksyn viimeisen sanan heitto oli provokatiivinen, mutta luulen, tarkoituksella.
-
Katsoin Karpalovin em. linkin, mutta vieraskielisenä yhtälökoosteena en yrittänytkään ymmärtää siitä…
Syksy Räsänen tiivisti; — ”äärimmäisen nopeasti ja erittäin pienillä etäisyyksillä, myöhempinä aikoina kosmologinen kehitys on niin hidasta ja tapahtuu niin suuressa mittakaavassa,” —
Em. tulkinta on hyvä omaksua vaikka ei yksityyiskohtia osaisikaan tarkemmin. Siitä kuitenkin ymmärtää miksi atomitason tutkimusta tarvitaan… Katson myöhemmin jos kirjaa saisi kirjastosta. En yritäkkään enempää asiaa ylitulkita, mutta kerron liitteeksi omakohtaista, joka saattaa olla yhteydessä 09.01. kommenttikirjoitukseeni muusta syystä:
Kävin pe 10.01. Salon kirjastossa ennen sulkemista noin 17:20-18:00, jolloin mm. katsoin kommenttini. Sillä aikaa oli kirjastopihalta varastettu lukittu Jupiter-polkupyöräni, jolla mm. olin kesällä Cygnus 2013 tapahtumassa. Aiemmin pyöriäni ei ole varastettu. Kävin tänään ilmoittamassa poliisille ja kirjastoon, mutta en tiedä taltioiko valvontakamera tapahtuneen. Poistuessani poliisilta – ohikävellen kaksi naista tarjosi nettiesitettä (ehkä uskonnollista). Halvan pyöräni ostohinta oli 179 euroa + noin 10 euroa muuta (saa nähdä löytyykö).
”Atomiydinten radioaktiivisuudessa on kyse tunneloitumisesta.”, voiko tunneloitumista ja sen kautta protonien ”pakenemista” tapahtua minkälaisissa atomiytimissä tahansa, vai vaaditaanko ytimen rakenteelta kuten protonien ja neutronien määriltä/suhteilta jotain erityistä, jotta tunneloitumisilmiö on ylipäätään mahdollinen vai onko kyse ainoastaan todennäköisyyksistä?
Eikö Higgsin kenttä perustu duplettiin ø+ / ø0 ? Voisiko dupletti ollakin ø+ / ø- ja Higgsin kentän vastin olisi dynaamisesti havaintoavaruudelta piilossa? Silloin kenttä olisi fundamentaalisti symmetrinen (vakaa) vaikka symmetria ei olisi suoraan mitattavissa, kentän arvo (jännite) voisi myös vaihdella lokaalisti.
Mika:
Ensinnäkään en ole varma, voiko kaikkia atomiydinten hajoamisia ymmärtää tunneloitumisen avulla. Toisekseen hajoamisessa voi irrota (ja yleensä tuleekin) myös isompia kokonaisuuksia kuin yksittäisiä protoneita tai neutroneita. Jotkut atomiytimet ovat vakaita, niin että radioaktiivista hajoamista ei tapahdu. Vakaus riippuu juurikin mainitsemastasi protonien ja neutronien määrän suhteesta. En tosin tiedä, ovatko ne absoluuttisen stabiileja, vai onko niiden elinikä vain verrattoman iso eli tunneloitumisen todennäköisyys pieni. (En tunne ydinfysiikkaa juurikaan, tunnelointi on minulle tutumpi muista yhteyksistä.)
Lyhyt vastaus on siis: en tiedä!
Eusa:
En ymmärrä kysymystä.
Muistettakoon, että kommenttiosio ei ole paikka omien teorioiden esittelemiselle.
Hei.
Muistelen lukeneeni joskus yli kymmenen vuotta sitten Tieteen Kuvalehdestä (ei toki mikään laatujulkaisu), että tutkijat olivat saaneet valon kulkemaan itseään neljä kertaa nopeammin, kun se kohtasi matkalla seitsemän erittäin ohutta ”kultapaperia” (jutusta ei käynyt ilmi, miksi ”paperin” täytyi olla juuri kultaa).
Idea kuitenkin perustui tunneloitumiseen. Kun fotoni tunneloitui kullan läpi, kullan potentiaalienergia ilmeisesti lisäsi fotonin vauhtia (tutkijoiden näkemys). Tämä herättää kysymyksen: jos fotonin energia kasvaa, eikö sen pitäisi muuttaa aallonpituutta, sinisemmäksi, mutta ei tietenkään vaikuttaa nopeuteen? Toinen asia on se, että kirjoituksesi perusteella hiukkanen ei kulje minkään paikan kautta tunneloituessaan, joten kuinka siihen voi siirtyä potentiaalienergiaa kullasta?
Luonnollisesti tämä koe sai ruunsaasti vastustusta, mutta mieleeni jäi toteamus, että ei ole mahdollista siirtää informaatiota yli valonnopeuden, joten koko koe on merkityksetön. Tähän vastattiin, että oli siirretty Beethovenin (tai vastaavan) sinfonia. Siihen vastattiin, että se ei ole informaatiota. Nyt kysyisinkin sinulta, että mitä fyysikot itse asiassa tarkoittavat informaatiolla?
En ole tuon artikkelin jälkeen törmännyt tähän missään, joten se varmaankin oli huuhaata. Mielenkiinnosta kuitenkin kysyn, että oletko itse kuullut tuosta ja törmännyt näihin juttuihin (muuallakin kuin hörhöissä nettikeskusteluissa)?
Jernau Morat Gurgeh:
En tiedä tuota artikkelia enkä tunne koetta, johon siinä mahdollisesti viitataan, joten en osaa kommentoida tarkasti. Kvanttimekaniikassa on teleportaatioksi kutsuttu ilmiö, joka on eri asia kuin tunneloituminen, kyse saattoi olla siitä. (Senkään avulla tosin ei voi siirtää informaatiota valoa nopeammin.)
En osaa vastata tuohon informaatiokysymykseen kovin yleisesti. Kvanttimekaniikassa systeemin tilaa kuvaa tietty määrä lukuja, joita sanotaan kvanttiluvuiksi. Esimerkiksi vetyatomia kuvaa, yksinkertaisimmassa approksimaatiossa, vain kolme kokonaislukua. Kaikki vetyatomit, joilla on samat kvanttiluvut, ovat identtisiä. Informaation siirtäminen koostuu silloin joko määrätyt (ei siis epämääräiset) kvanttiluvut omaavan systeemin siirtämisestä paikasta toiseen, tai kaukana olevan systeemin kvanttilukujen muuttamisesta määrätyllä (ei siis satunnaisella) tavalla. Mutta tämä taitaisi vaatia oman merkintänsä.