Παρασκευή, 4 Ιουνίου 2010

Ο δυισμός της ύλης-Kβαντική φύση του φωτός

Στην απλή λογική δύο έννοιες είναι κατανοητές η έννοια του σωματιδίου και η έννοια του κύματος.
Τα χαρακτηριστικά ενός σωματιδίου όπως του ηλεκτρονίου,του πρωτονίου, ενός κόκκου άμμου είναι:
H μάζα,το σχήμα,ο όγκος,η θέση,η ταχύτητα,η ενέργεια .
Τα χαρακτηριστικά ενός κύματος όπως το πχ το θαλασσινό κύμα είναι:Η πηγή εκπομπής,το μέσο διάδοσης,η ταχύτητα,το μήκος κύματος,η συχνότητα που καθορίζει και τη μεταφερόμενη ενέργεια.
Το κύμα δεν έχει υλική υπόσταση είναι ένας μηχανισμός διάδοσης ενέργειας εντός ενός μέσου.
Επομένως ή έννοια της θέσης δεν έχει νόημα για το κύμα.
Στη κλασική φυσική αλλά και στη κοινή λογική δεν μπορεί να υπάρχουν οντότητες στη φύση που να έχουν συγχρόνως τη κυματική και τη σωματιδιακή φύση.

Η σύγχρονη φυσική δέχεται ότι το φως  αλλά και τα ηλεκτρόνια είναι δισυπόστατα.
Η σύγχρονη φυσική δέχεται τον κυματοσωματιδιακό δυισμό της ύλης.

 Στο ερώτημα τι  είναι το φως ?
Υπάρχουν πολλοί λόγοι για να δεχθούμε ότι το φως είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα, με την ιδιομορφία σε σχέση με τα άλλα κύματα ότι διαδίδεται στο κενό.Έχει όλες της κυματικές ιδιότητες,όπως το φαινόμενο της ανάκλασης,της διάθλασης,της συμβολής,της περίθλασης.
Τα προβλήματα στην ηλεκτρομαγνητική(κυματική) φύση του φωτός δημιουργούνται σε φαινόμενα όπου το φως αλληλεπιδρά με την ύλη.Η απορρόφηση  του φωτός και η εκπομπή του φωτός δεν ερμηνεύονται αν δεχθούμε την ηλεκτρομαγνητική φύση. Το 1900 ο Max Plank ερμηνεύει την ακτινοβολία που εκπέμπει ένα θερμαινόμενο σώμα με την θεωρία των κβάντα φωτός ή φωτόνια.
Σύμφωνα με τη κβαντική θεωρία το φως εκπέμπεται και απορροφάται όχι κατά συνεχή τρόπο αλλά ασυνεχώς.Η ύλη εκπέμπει ή απορροφά σωματίδια διακεκριμένα μη διαιρούμενα τα φωτόνια (κβάντα φωτός).Από τα άτομα δεν εκπέμπονται συνεχώς κύματα αλλά φωτόνια που έχουν συχνότητα,αν και είναι σωματίδια.Το ίδιο συμβαίνει όταν τα άτομα απορροφούν το φως,δεν απορροφούν κύματα αλλά διακεκριμένα σωματίδια τα φωτόνια.
 Το φως ως σωματίδιο έχει μάζα,ως κύμα έχει συχνότητα,οι αντιφάσεις είναι προφανείς .
Ένα άλλο από τα περίεργα της κβαντικής θεωρίας του φωτός είναι ότι έχει μάζα ηρεμίας μηδέν!
Το φωτόνιο είναι ένα πακέτο ενέργειας-μάζας  που κινείται με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα στη φύση.
Επειδή τα φωτόνια έχουν μάζα πρέπει να  επιδρά πάνω τους η βαρυτική δύναμη.Πράγματι μια ακτίνα φωτός εκτρέπεται από το βαρυτικό πεδίο.
Όταν το φως προσπίπτει πάνω στη επιφάνεια ενός μετάλλου συγκρούεται με τα ηλεκτρόνια σαν να είναι σωματίδιο και μεταφέρει ενέργεια σε αυτά,όπως όταν συγκρούονται δυο μπάλες του μπιλιάρδου.
 Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο στο οποίο βασίζεται η λειτουργία της κάμερας λήψης εικόνας,δεν ερμηνεύεται εαν δεν δεχθούμε ότι το φως εκτός από κυματική φύση έχει συγχρόνως και σωματιδιακή.
Η κβαντική φύση του φωτός απεδείχθη πειραματικά με το φαινόμενο Compton,της σκέδασης του φωτός πάνω στο ηλεκτρόνιο.Στο πείραμα αναγκαζόμαστε να δεχθούμε ότι το φωτόνιο σαν μπάλα μπιλιάρδου αλλάζει πορεία όταν πέσει πάνω σε ένα ηλεκτρόνιο.Το φαινόμενο Compton δεν μπορεί να ερμηνευθεί αν δεχθούμε ότι το φως είναι κύμα.(Arthur Compton 1923)


Η κυματική φύση του ηλεκτρονίου .
Το ηλεκτρόνιο είναι από τα πρώτα σωματίδια της ύλης που ανακαλύφθηκε στο εσωτερικό του ατόμου.
Ο Luis de Broglie(1892-1987) θεώρησε ότι το ηλεκτρόνιο κλασικό σωματίδιο με μάζα έχει κυματική φύση και επεκτείνει την άποψη σε κάθε μάζα που κινείται.Επομένως το ηλεκτρόνιο ως κύμα έχει συχνότητα που ειναι ανάλογη της ταχύτητας.Πειράματα σκέδασης ηλεκτρονίων απέδειξαν τη κυματική φύση.
Η ταχύτητα και η μάζα καθορίζουν την εκδήλωση της σωματιδιακής και της κυματικής φύσης που είναι αναπόσπαστες η μία από την άλλη.Οι μικρές μάζες  σε μεγάλες ταχύτητες φανερώνουν ποιό έντονα τη κυματική φύση και λιγότερο τη συνυπάρχουσα σωματιδιακή φύση.Αντίθετα στο επίπεδο μια μάζας ενός αυτοκινήτου στις ταχύτητες που τρέχει είναι σαφώς ποιό εμφανής η σωματιδιακή φύση και καθόλου η κυματική.
Συμπέρασμα το φωτόνιο και το ηλεκτρόνιο έχουν διπλή υπόσταση.
Η κβαντική φύση στο ηλεκτρόνιο εμφανίζεται  και στο αρνητικό φορτίο του.Το φορτίο στη φύση είναι πολλαπλάσιο του φορτίου του ηλεκτρονίου που δεν διαιρείται σε μικρότερη ποσότητα.
Αρχίζει να διαφαίνεται ότι από την  αβεβαιότητα στην υπόσταση της ύλης, οδηγούμαστε  στην αβεβαιότητα της θέσης του σωματιδίου,διότι στη κυματική φύση δεν υπάρχει η έννοια της  θέσης.

Ο μυθικός Κένταυρος είναι περίπτωση δισυπόστατου όντος,άνθρωπος-άλογο.

18 σχόλια:

iamaticus είπε...

ΜΠΡΑΒΟ...ΣΑΦΕΣΤΑΤΑ!!!
ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟ ΜΕΣΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ κυματος(ενεργειακη υποσταση)-η-κινησης σωματιδιου (υποσταση σα μαζα)???

ΤΟ ΚΕΝΟ ΝΑ ΤΟ ΤΑΥΤΙΣΟΥΜΕ ΜΕ [ΜΗ ΟΝ]...ενα ειδος ανυπαρξιας μεσου μεταδοσης (ενεργειας η μαζας)???
κατι δηλαδη οπως στα μαθηματικα...ΜΕ ΤΟ ΜΗΔΕΝ???

η θεωρια του ΑΙΘΕΡΑ μηπως επανερχετε παλι??

Dimos είπε...

Καλημέρα σε όλους. Θα ήθελα να απαντήσω στον iamaticus ότι, για να λέμε την αλήθεια, το σύμπαν δεν είναι κενό. Απλά η ύλη που εμπεριέχεται στο διάστημα είναι αραιότατη, της τάξης των μερικών ατόμων ή μορίων ανά κυβικό χιλιόμετρο χώρου (ας μην πιάσουμε τώρα το θέμα της σκοτεινής ύλης, θα ξεφύγουμε). Άρα, θεωρητικά, ο "αιθέρας" υπάρχει... βέβαια όχι με τη μορφή που είχε συλληφθεί ως ιδέα από τους παλιούς επιστήμονες.

Μια ερώτηση φίλε Μιχάλη. Οι μαύρες τρύπες εμφανίζονται ως μαύρες γιατί ακριβώς "ρουφούν" και τις φωτεινές ακτίνες που θα αιχμαλωτιστούν μέσα στον ορίζοντα γεγονότων τους. Και μέχρι πρόσφατα ξέραμε ότι λειτουργούσαν ως καταβόθρες, που καταπίνουν τα πάντα. Τότε πως εξηγούνται παρατηρήσεις των τελευταίων ετών, που εμφανίζουν τις μαύρες τρύπες να ξερνούν ακτινοβολίες χ και γ; Δεν θα έπρεπε, όπως οι φωτεινές ακτίνες που απορροφώνται (που ενίοτε περιέχουν στο φάσμα τους και ακτίνες χ και γ), να απορροφώνται κατευθείαν και οι εκπεμπόμενες; Έχει γίνει ντόρος με αυτό το θέμα και κάποιος (ο Hawking;) είπε χαριτολογώντας ότι "τελικά οι μαύρες τρύπες δεν είναι καθόλου μαύρες".

a-kentavrou είπε...

@iamaticus
Το κενό είναι μέσο διάδοσης ενέργειας πεδίου.
Το κενό είναι οντότητα με χαρακτηριστικό της γνώρισμα την απουσία μάζας.

akentavrou είπε...

@Dimo
To κενό περιγράφεται όπως το ανέλυσα στον iamaticus.
O αιθέρας δημιουργήθηκε διότι η ανθρώπινη σκέψη είχε κολλήσει και δεν μπορούσε να αποδεχθεί ότι η ενέργεια μπορεί να διαδοθεί στι κενό.Το μέσο διάδοσης του κύματος έπρεπε να έχει μάζα.
Μαύρο είναι εξ ορισμού αυτό που απορροφά τα πάντα!(Μη κάνεις περίεργους συνειρμούς!).Οι μαύρες τρύπες πράγματι εκπέμπουν μια μικρή ενέργεια άρα δεν είναι τόσο μαύρες.Αυτό οφείλεται στο κβαντικό φαινόμενο σύραγγος,όπου η ύπαρξη φωτονίου εκτός ενός φραγμού δυναμικού είναι δυνατή ακόμη και αν αυτό δεν έχει την απαιτούμενη ενέργεια.Διότι όπως γνωρίζεις στη κβαντομηχανική δεν υπάρχει απόλυτη βεβαιότητα αλλά πιθανότητα.Η πιθανότητα ύπαρξης εντός του φραγμού είναι 99% και εκτός 1%,άρα η πιθανότητα έγινε πραγματικότητα όπως στα ζάρια με τη πληθώρα των ρίψεων.

kariatida62 είπε...

Παιδιά να μη σας διακόψω λίγο κέικ έφερα έτσι για να δοκιμάσετε καθώς τα λέτε...

Άστρια είπε...

Οτιδήποτε έχει σχέση με το φως είναι θέμα αγαπημένο.
Σου είχα ξαναπεί αγαπητέ α, ότι ένα καλοκαίρι το πέρασα με το βιβλίο του Γραμματικάκη "αυτοβιογραφία του φωτός", ένα βιβλίο που δεν ήθελα να τελειώσει.

Εγώ θα σταθώ στα πολύ ψιλά γράμματα που έβαλες εκεί
στο τέλος "Ο μυθικός Κένταυρος είναι περίπτωση δισυπόστατου όντος,άνθρωπος-άλογο."
Είναι γνωστοί οι μύθοι για τους κενταύρους και οι πιθανοί συμβολισμοί της διπλής φύσης τους.
Ωστόσο, θα μ' ενδιέφερε αν ως φυσικος θα μπορούσες να κάνεις μια συσχέτιση τους με το δυσιπόστατο φωτόνιο - ηλεκτρόνιο. Εγώ θα χάριζα το φωτόνιο στον άνθρωπο και το ηλεκτρόνιο στο άλογο:)
Καλό βράδυ, καλή εβδομάδα!

υγ. το κέικ της Καρυάτιδας ...έγραψε!!!!:)))

α Κενταύρου είπε...

@kariatida62
Eδώ όπως βλέπεις τα αγόρια είναι φρόνιμα,γιατί οι καλές μας φίλες φτιάχνουν κείκ!!!
Επίσης μπορεί να γράφω για δυσιπόστατες φύσεις αλλά στα ανθρώπινα μια φύση βγαίνει η άλλη υποβόσκει.

α Κενταύρου είπε...

@Άστρια
Μια διευκρίνηση .
Το φωτόνιο είναι σωματίδιο-κύμα.
Το ηλεκτρόνιο είναι σωματίδιο- κύμα.
Κατά αυτή την έννοια η αντιστοίχιση δεν μπορεί να γίνει.
Το φωτόνιο σχετίζεται στη φύση ως εξής:
Όταν ένα ηλεκτρόνιο χάνει ενέργεια τότε εκπέμπει ένα φωτόνιο.
Το ον κένταυρος προέκυψε στην ανθρώπινη φαντασία ως εξής:
To άλογο υπερτερούσε από τον άνθρωπο γιατί ήταν ταχύτερο και ισχυρότερο,αλλά δεν είχε νου.Άρα το ιδανικό ον είναι ο αλογάνθρωπος.

Άιναφετς είπε...

Να σου πω...έχει και παραμυθάκι;;;;;κάτι με αλογάνθρωπους μου μαζεύουν βερίκοκα, ενώ γουργουρίζουν περιστέρια σε ολάνθιστους κήπους..εκεί όπου ο παρατηρητής επηρεάζει το παρατηρούμενο και που άλλα βλέπουμε και άλλα γίνονται;
Πολλά πολλά ΑΦ... ΑΦ Αληθινέ Φυσικέ μου!

a-kentavrou είπε...

@Άιναφετς
Το βερίκοκο τελικά το μάζεψα αλλά ακόμη δεν το έφαγα,γιατί η Δώρα μου λέει τι να φας από αυτό, ποιός να πρωτοφάει?Πάντως είναι υποκίτρινο με μια κοκκινωπή απόχρωση στη μια μεριά.
Το βερίκοκο λοιπόν είναι σωματίδιο ,στρογγυλό κανένας δεν αμφιβάλει για αυτό,αν αρχίσει και τρέχει με τη ταχύτητα κοντά στη ταχύτητα του φωτός τότε χάνει τα σωματιδιακά χαρακτηριστικά του διακτινίζεται στο σύμπαν και αρχίζεις να λες που είναι το βερίκοκο πουθενά το βερίκοκο είναι εδώ και αλλού είναι παντού τότε δεν μπορείς να το κάνεις μια χαψιά.Aρα το βερίκοκο έχει διπλή φύση σαν σωματίδιο τρώγεται σαν ακτινίδιο δεν τρώγεται!!!!!
Υπάρχει και μια άλλη τοποθέτηση ότι Μιχάλη δεν τρώγεσαι!!!!!

ξωτικό είπε...

OXI OXI OXI !!!!
Mόλις τέλειωσα το διάβασμα της χημείας εντάξειιιιι;;;;;;
Φιου φιου φιιιι φιφι φούυυυυυυυυυ
σφυρίζω και φεύγω κυρ δάσκαλε με μικρά πηδηματάκια πριν μ'αρπάξεις απ'τ'αφτί....
η γνωσιολατρική φύσις μου θα επανέλθει με πιο καθαρό κεφάλι η ξωτικορομαντική σας αφήνει δυό φιλιά και περιμένει φωτογραφία του βερύκοκου !!!
(την ανταλλάσω με φωτό του λεμονιού μου χα !!)
καλά αφήνω και λίγη πιτούλα ...χάριν ανταγωνισμού

a-kentavrou είπε...

@Προάγεσαι αφού μελέτησες Μαθηματικά και Χημεία.
Άστο μετέφερε το στο επόμενο έτος.
Στη φυτολογία βλεπω τα πας καλύτερα.
Το βερίκοκο με κάτι χελώνες και κοτσίφια εν καιρό.
Σήμερα φεύγω πάω Λίμνη Λάδωνα,ίσως φωτογραφήσω το γιοφύρι της κυράς της Άκοβας.
Στη φραγκοκρατία η περιοχή ήταν Βαρωνία και η Βαρώνη ήθελε να περάσει το Λάδωνα χωρίς να βρέχει τη μπέρτα της και έφτιαξε γεφύρι.

a-kentavrou είπε...

Πάντως και εσύ και η Καριάτιδα μπερδέψατε το blog μια πρόσφερε κεικ και εσύ πίτα,μου κάνατε το blog Βέφα Αλεξιάδου!!!!!!!!

Άιναφετς είπε...

Καλά να περάσετε...μαζί με την Δώρα φαντάζομαι ή εκπαιδευτικό ταξιδάκι;
Έχω μια πολύ σοβαρή απορία: Το μοναδικό σας βερίκοκο από την φύση του ανοίγει στα δύο και μοιράζεται τέλεια, άρα το θέμα λύνεται...τώρα όταν ο καθένας φάει το κομμάτι του, σύμφωνα με ΤΗΝ "θεωρία" τίποτα δεν χάνεται στο σύμπαν, έτσι δεν είναι...άρα τι το σκεφτόσαστε;
Έχω κρατήσει στο αρχείο μου ΤΗΝ φωτογραφία του!
Πολλά ΑΦ και στους δυο σας! :)

Υπατία η Αλεξανδρινή είπε...

Καλησπερίζω κι εγώ, καλέ συνάδελφε!
Περνάει συχνά από δω εκείνο το τρόλεϊ που λέγαμε και είπα να έρθω να παρακολουθήσω την επόμενη παράσταση του θίασου [;)]που προωθείς.
Τελικά, μετ' εκπλήξεως, όλο και κάτι καταλαβαίνω!
Απορία αδαούς: το σκεδασθέν φωτόνιο έχει τις ίδιες ιδιότητες με το προσπίπτον φωτόνιο; Θέλω να πω: διατηρεί τις ίδιες σωματιδιακές και κυματικές ιδιότητές του ή πρόκειται για άλλο φωτόνιο;
Ελπίζω να είστε καλά!

a-kentavrou είπε...

@ypatia
Η ερώτηση καθοριστική ,δείχνει ότι κατάλαβες το φαινόμενο.
Το αρχικό φωτόνιο μεταλλάσσεται ,αλλάζει η συχνότητα του .Για να σου δώσω να καταλάβεις τη σημασία αυτού του γεγονότος.Αν το αρχικό φωτόνιο το έβλεπες μπλέ μετά τη σκέδαση θα το βλέπεις κόκκινο

melv@ki είπε...

Kαλό απόγευμα κι από δω.

Η απάντησή σου στο Dimo νομίζω είναι σαφής και πλήρης. Και βέβαια συμφωνώ. Και δε νομίζω ότι ο ντόρος που αφορά στις μαύρες τρύπες έχει να κάνει με την ενέργεια που εκπέμπεται απ' τις μαύρες τρύπες.
Επίσης να υπερθεματίσω την απάντηση στην Άστρια. Με μπέρδεψε λίγο η ερώτηση γιατί δεν είχα καταλάβει τον ακριβή συσχετισμό που είχε στο νου της. Έπειτα πρόσεξα το ζεύγος φωτόνιο-ηλεκτρόνιο που φυσικά και δεν μπορούν να συσχετιστούν όπως το ζεύγος άνθρωπος-άλογο στον κένταυρο.

Χαιρετώ άλλον έναν θαμώνα της επιστήμης που γραφτό της είναι να τείνει εσαεί ασυμπτωτικά προς την αλήθεια...
Ευχαριστώ.

to alataki είπε...

To μόνο που μπορώ να πω εδώ ως άσχετη, είναι κάτι από τις θεωρίες του Επίκουρου που πίστευε πως ο άνθρωπος δεν μπορεί να απολαύσει τη ζωή αν δεν κατανοήσει τη φύση και τη λειτουργία της, διαφορετικά αυτή, συνδεδεμένη καθώς είναι με μύθους, θα τον τρομάζει...

Και να ρωτήσω. Βρίσκεται κάπου εδώ ο χρόνος να ταξιδεύει μέσα από το φως;

Και η πεμπτουσία του Αριστοτέλη, η φτιαγμένη από αστρόσκονη (από την ύλη των αστεριών) έχει τύχει καθόλου της προσοχής της κβαντικής φυσικής και τη σχέση της με τα σωματίδια, φωτόνια, ηλεκτρόνια, ή να την εντάξουμε μόνο στη φαντασία μας;
Νομίζω και ο Τέσλα είχε αναφερθεί σ' αυτό, αλλά δεν θυμάμαι ακριβώς...

ΥΓ. Αν είμαι εντελώς εκτός θέματος, δεν χρειάζεται ν' ασχοληθείτε, σας στέλνω απλώς την καλημέρα μου...