Gi donasjon

Har artiklene vært til hjelp? Ønsker du å gi en oppmuntring og takk, kan du gjøre det via denne knappen:
____________________
Kontakt

Kvantemekanikk og selvutvikling, del 2

einsteinFørste del i denne artikelserien handlet om at alt stammer fra samme materie, atomer kan deles opp i kvarker og at partikler (f.eks. lys)  enten har partikkelegenskaper eller bølgeegenskaper. Med kvantemekanikken tar fysikken et steg ned i det subatomære nivået. Det handler om hva som skjer i selve atomet.

Kvantemekanikk

Selve kvantemekanikken begynner med den tyske fysikeren Max Planck og hans strålingslov (1900). Planck hevdet at all materie har stråling, og avhengig av materiens temperatur avgir materien stråling med forskjellig lys (noe som f.eks. kan observeres når man varmer opp jern). Planck mente at strålingen strålte i form av veldig små partikler, eller enheter kalt kvanter.

Noen år senere fremla Albert Einstein sin fotonteori (1905). Fotoner er bittesmå enheter av lys, og Einstein kom frem til det samme som Planck, at lysstråling (også kalt elektromagnetisk stråling) oppstod i form av partikler. Fotonteorien underbygget altså Placks strålingslov. Einstein kom også med sine to relativitetsteorier, den spesielle og den generelle.

Den spesielle relativitetsteorien handler om hva energi er. Verdens mest berømte likning oppsummerer det: Energi er masse ganger lysets hastighet opphøyet i andre potens: E=mc². Det betyr i praksis at masse, eller materie, har et enormt potensiale med energi (les: atombombe).

Den generelle relativitetsteorien kom noen år senere, og den forklarte gravitasjon. Denne teorien forkastet Newtons teori om gravitasjon, som tok utgangspunk i at gravitasjon kun var et fenomen som gjorde at all masse tiltrakk hverandre. Størrelsen på massen avgjorde tiltrekningskraften, og et stort legme vil tiltrekke et mindre.

Kort fortalt er gravitasjon i følge Einstein et resultat av bøyninger i rom-tiden. Dette illustreres ofte med at hvis du legger en bowlingkule på et perfekt utstrakt og stramt laken, vil bowlingkula lage et søkk. Lakenet vil bøye seg. Dersom det ligger noe i nærheten av bowlingkula, vil det rulle inn mot kula.

Problemet med den generelle relativitetsteorien er at den ikke lar seg forene med kvantemekanikk. Det er umulig å forklare kvantemekanikk ved hjelp av likningen i den generelle relativitetsteorien, og det er umulig å forklare gravitasjon ved hjelp av kvanteteori. Fysikk søker som kjent å fremskaffe lover som er allment gyldige.

I 1913 kom den danske fysikeren Niels Bohr med en teori om at elektronene i et atom kan hoppe fra bane til bane. Til forskjell fra Rutherfords tidligere modell av atomet, hvor elektronene går i faste baner rundt kjernen. Elektronene kan med andre ord bevege seg på tvers inne i atomet. Når et elektron skifter bane, skjer det et såkalt kvantesprang.

Under et kvantesprang frigjøres det energi i form av stråling. En partikkel av denne energien kalles en kvant. Dette er i tråd med Plancks teori. En kvant kan være et foton. Siden atomene har forskjellig sammensetning, avgir kvantesprangene energi (stråling) med ulike bølgelengder. For partiklene viste seg endelig å inneha egenskaper i form av både partikler og bølger.

Dualistisk egenskap

Uenigheten fra 1800-tallet, om at lysstråling forplanter seg i form av partikler vs. bølger, fortsatte blant fysikerne på 1900-tallet. Svaret på problemet kom imidlertid etter at man modifiserte The double slit experiment. Denne gangen sendte forskerne ut en og en partikkel gjennom spaltene. Resultatet var at det allikevel oppsto et interferensmønster. (se videoen i del 1) En partikkel har altså en dualistisk egenskap. Den kan oppleves både som partikkel óg som bølge!

I 1929 mottok franskmannen Louis deBroglie Nobelprisen i fysikk for sitt arbeide med bølge-partikkel dualiteten. Han mente at en partikkels egenskap (bølge eller partikkel) oppstod som et resultat av hvordan man så det. Eller observerte. Det finnes med andre ord et potensiale i partiklene. Et potensiale som ikke blir manifestert før noen observerer. Ved hjelp av Einsteins spesielle relativitetsteori argumenterte deBroglie for at dualiteten finnes i all materie. Siden materie er energi, og energi er lys, måtte bølge-partikkel dualiteten også eksistere i alt. Dvs. du og jeg, tanker, trær, dyr, stein osv. kan forstås som energi som avgir bølger. Det vibrerer. Alt har en frekvens.

Bølge–partikkel dualiteten ble senere ytterligere bevist av fysikeren George Thomson. Thomson beviste med sine forsøk omkring diffraksjon, at lys kan bøyes. Lys er derfor bølger. Dessuten bekreftet forsøkene Einsteins generelle relativitetsteori, at rom-tid kan bøyes.

En verden av muligheter

Som du skjønner skjedde det mye innen fysikken i første del av 1900-tallet. Den østerikske fysikeren Erwin Schrødinger fortsatte arbeidet med partiklers dualitet, noe han mottok Nobelprisen for i 1933. Han kom opp med en likning som forklarte hva som skjer med partikler over tid, kjent som Schrødinger-likningen. Resultatet av det som fra starten av er en partikkel med potensiale kan, ved hjelp av ligningen, kalkuleres ved hjelp av matematikk hvis en vet nok faktorer.

Sannsynlighetsregning er en kjent gren innen matematikk. Hvis en vet nok faktorer, kan en regne ut hva som vil skje. Med andre ord, i teorien kan du ved hjelp av sannsynlighetsregning regne ut hvilke 7 lottotall som blir trukket ut, eller du kan regne ut hva som kommer til å skje i morgen. Eller hva slags vær det blir de kommende dagene.

Max Born, en tysk fysiker, tok kvantemekanikk og Schrødingers likning et steg videre. Han hevdet at partiklenes egenskap er en slags stråle av sannsynlighet. Materien er altså ikke forutbestemt. Det må eksistere en sannsynlighet for at noe kan oppstå for at det skal kunne oppstå. F.eks. årsaken til The big bang var at det fantes en sannsynlighet for at det kunne skje.

En assistent av Born, den tyske fysikeren Werner Heisenberg, jobbet videre med Borns stråle av sannsynlighet. Han formulerte det etterhvert kjente Heisensbergs usikkerhetsprinsipp. I all korthet går dette prinsippet ut på at at ingenting på kvantenivå kan forutsies 100% nøyaktig.

Siden alt i universet består av partikler, er det derfor et hav av muligheter for hva som kan skje. En ball som blir sparket, kan potensielt havne i alle retninger. Selv om du sitter i stolen akkurat nå, kan du potensielt befinne deg hvor som helst i rommet. Men det er mest sannsynlig at du skal befinne deg akkurat der du er nå. Derfor gjør du det.

Dette er stikk i strid med den klassiske fysikken, hvor alt egentlig er (forut)bestemt av fysiske lover.

Som en betegnelse på at ingenting på kvantenivå kan forutsies 100% nøyaktig, opererer kvantemekanikken med begrepet superposisjon. Superposisjon beskriver en partikkels evne til å være alt det sannsynligheten rommer på en gang, dvs. at den faktisk er alt på en tenkt skala fra A til B frem til den manifesteres.

Schrødingers katt

Så, siden alt egentlig er manifestering av sannsynligheter, er det virkelig slik at ting potensielt kan være flere ting på en gang, eller befinne seg på flere steder samtidig? I 1935 kom Schrødinger med et tankeeksperiment, et paradoks som belyste problemet.

Eksperimentet kalles Schrødingers katt og går kort forklart ut på at en katt blir puttet i en lukket boks. Til boksen er det festet en mekanisme som gjør at katten dør. Den usikre faktoren er når mekanismen slår inn. Derfor kan man ikke vite om katten er levende eller død før man åpner boksen og ser. Katten kan nemlig ikke være levende og død på en gang.

Kvantemekanikken slik den fremsto, var ufullstendig.

Som et svar til Schrødinger ble det fremsatt en teori om at sannsynlighet fortsatte å eksistere selv om den manifestesterte seg (Hugh Everett III) i ett punkt. Everett tenkte seg at partiklene fortsatte i flere dimensjoner, med alle mulige potensielle utfall. Med andre ord, katten i Schrødingers tankeeksperiment kan fortsette å leve i en annen dimensjon, selv om den oppfattes som død i en av dem.

Universet kan derfor bestå av mange parallelle verdener, hvor mulighetene (potensialene) blir manifestert hvis det er en sannsynlighet for det.

For å koble sammen Einsteins generelle relativitetsteori og kvantemekanikk, har nyere forskere kommet med Teorien om alt. Dette er en hypotese som de håper kan gi løsningen på problemene innen fysikken, og kanskje gi løsningen på universets gåter. Utgangspunktet for Teorien om alt, er en moderne teori kalt strengteori…

Oppsummering:
  • Alt stammer fra samme materie.
  • All materie er i bevegelse på et kvantenivå og avgir stråling.
  • Stråling er partikler (kvanter) som forplanter seg i form av bølger eller partikler, avhengig av observatøren.
  • Avhengig av bølgenes frekvens, får strålingen ulike egenskaper når de treffer annen materie. Eksempler på bølger er radiobølger, radioaktive bølger, gammabølger, rødt lys, blått lys osv.
  • Siden partiklers egenskaper blir manifestert først når noen observerer, finnes det et potensiale for at alt kan skje hvor som helst.
  • Hvis noe skal manifestere seg, må det eksistere en sannsynlighet for det.

En bra dokumentar som handler om Teorien om alt kan observeres på NRK sine nettsider. Hovedpersonen er den kjente fysikeren Stephen Hawking (ja, han nerden i rullestol!).

Artikkelserien om kvantemekanikk og selvutvikling:

Leave a Reply

 

 

 

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>