Opetan kvanttifysiikkaa :)

Laatinut: hellothere
Julkaistu: 2022-02-06

Eli tässä testissä opetan kvanttifysiikkaa :)

Oletan, että tiedät suunilleen mitä atomit ovat. Tiesitkö, että nekin koostuvat pienistä rakenneosista? Ytimessä on protoneita ja neutroneita. Ytimen lisäksi atomissa on elektroneja. Koska kyse on kvanttifysiikasta, meitä kiinnostaa erityisesti elektronit

Fysiikan- ja kemiankirjoissa saatetaan sanoa, että elektronit kiertävät atomin ydintä. Se ei pidä täysin paikkaansa (kerron myöhemmin miksi).

Palaan siihen atomiin myöhemmin uudelleen. Kuvittele nyt kissa, joka tykkää syödä ja pyydystää hiiriä. Hiiri voi olla joko hyvän tai pahan makuinen, ei muuta.

Ennen kuin kissa, nimetään se nyt Pertiksi, syö hiiren, hän ei tiedä onko se hyvää vai pahaa.

Kun Pertti pyydystää hiiren, hän voi arvailla sen makua. Tässä kohtaa tulee kvanttifysiikan käsite "superpositio" (tiedän, ruma sana ja hankala opetella).

Superpositio tarkoittaa sitä, kun jokin asia on tavallaan "epämääräinen". Eli valokatkaisija ei esimerkiksi ole pois eikä päällä, vaan molempia samaan aikaan. Se voi olla vähän hankala tajuta, koska arkielämässä tälläistä ei tule vastaan :)

Hiiri on Pertille siis SUPERPOSITIOSSA, ennen kuin hän maistaa sitä. Se ei ole hyvänmakuinen, eikä pahanmakuinen, vaan molempia samaan aikaan ja kuitenkaan ei kumpaakaan.

Kun Pertti haukkaa hiirtä, sen maku selviää. Eli superpositio "kumoutuu". Kvanttifysiikassa Pertin haukkua sanottaisiin MITTAAMISEKSI. Hiiren tila on superpositiossa, kunnes Pertti mittaa sen.

Seuraavaksi näytän yhden kaavatyyppisen jutun, jota ei välttämättä tarvitse tajuta. Jos kuitenkin tajuat, niin hyvä!

Tässä: aA+bB Ja tuo tarvitsee vähän selitystä. Iso A on kissaesimerkissä hyvän makuinen. Iso B taas on pahan makuinen. Pieni a tarkoittaa ison A:n määrää superpositiossa ja b ison B:n määrää.

Superpositiossa voi siis olla jotakin asiaa enemmän, kuin toista. Otetaan esimerkki: 9A+2b tuossa hiiressä on enemmän hyvänmakuisuutta. Kvanttifysiikassa se ei silti VÄLTTÄMÄTTÄ ole hyvänmakuinen.

Sitten takaisin atomien syvälliseen maailmaan...

Elektronien paikka on superpositiossa, kunnes se mitataan! Ja ei, mittaaminen ei ole tässä maistamista, vaan ylipäänsä havaitsemista.

Ja sitä on aika hankala selittää mutta laitan tähän yhden kuvan, miltä se voisi näyttää... (Keskellä sana "nucleus" tarkoittaa atomin yditä eli nukleoneja ja "electron cloud" elektronipilveä, eli aluetta, jossa elektronit ovat)

Elektronit ovat siis useassa paikassa samaan aikaan ennen mittausta! Niiden tulevia paikkoja voi ennustaa, mutta ei tietää varmaksi! Kvanttifysiikassa siis ei kirjaimellisesti voi tietää, mitä seuraavaksi tapahtuu, vaikka sitä voikin ennustaa.

Huijasin hieman. Teoriassa tulevan paikan VOISI ennustaa, jos tiedetään elektronin TARKKA paikka ja TARKKA nopeus. Epätarkkuusperiaate määrää, että molempia ei voida tietää yhtä aikaa! Periaatteen keksi Heisenberg, joka on tuo äijä tossa kuvassa.

Tässä tämä sitten pääpiirteittäin oli! Kerro vielä minkä ikäinen olet, niin tiedän ketä olen kiusannut :)

No, miten meni?

Ja joo, kertokaa mulle jotenkin että mitä mun pitäs opettaa :D! Voin tehä kanssa jotain muita testejä ehkä :)