Paras vastaus
”Photonic boom”? Ah, saan sen. Kuten ”sonic boom” vain valolla, eikö?
Itse asiassa se on melko yleinen, tuttu ja hyödyllinen. Sitä kutsutaan Tšerenkov-säteilyksi , ja se tapahtuu, kun varattu hiukkanen liikkuu nopeammin kuin valon nopeus väliaineessa . Vesi ja lasi ovat ilmeisiä esimerkkejä, mutta jopa kaasuissa erittäin relativistinen varautunut hiukkanen tuottaa Tšerenkov-valoa. ”Fotonisen iskuaallon” kulma suhteessa hiukkasen polkuun voi paljastaa sen nopeuden monissa tilanteissa.
Vastaa
Fotoneja ei tehdä mistään.
Vakavasti.
Sama koskee kaikkia perushiukkasia. Kuten käy ilmi, on parasta oppia vain olla kunnossa, jos tiettyjä asioita ei tehdä mistään; me kutsumme näitä asioita ”perushiukkasiksi”.
Miksi tämä tapahtuu? No … kun kysyt ”mistä X on tehty”, millaisia vastauksia sillä voi olla? Jos ajattelet sitä hieman, huomaat, että vastauksen on jaettava yhteen kolmesta luokasta:
- X on komposiitti ; se koostuu muista asioista , ts. komponenteista
- X on jakamaton / jatkuva; se on tehty vain ”X-kamaa”, jonkinlaista täysin yhtenäistä puhdasta ainetta.
- X ei ole tehty mistään.
Valinta (1) on helppo ymmärtää. Voit esimerkiksi sanoa, että auto on valmistettu moottorista, voimansiirrosta, alustasta, korista, konepellistä, puskuritarroista ja sumeista nopoista. Okei? Helppo.
Ongelmana on, että jos vastauksesi on ainoa tyydyttävä vastaus, kohtaat ongelmia, kun alat kysyä ”kuinka pitkälle se menee?” Jossakin tasolla sinun on päädyttävä asioihin, jotka eivät ole tehty pienemmistä komponenteista, toisin sanoen vastauksen on oltava luokassa (2). tai (3)! Muuten sinulla on tämä ”ääretön regressio” ( Se on kilpikonnia aina alaspäin ) ongelma, joka ei todellakaan ole mikään vähemmän vähemmän huolestuttava kuin ajatus asiasta, joka ei ole” tehty ”mistä tahansa. Joten vaaditaan, että vastaus on luokan (1) tasosta riippumatta, se ei lopulta ole kovin tyydyttävä.
Joten, riittävän reilu … jossain vaiheessa et voi ”lähentää” enää ja pääset asioihin, joita ei tehdä muista asioista . Kutsutaan vain sitä ”perustasoksi”. Joten ovatko fotonit todella ”perustavanlaatuisia” tässä mielessä? Kyllä, ne näyttävät olevan. Peruspartikkeleita on kahta luokkaa:
- ”bosonit”, jotka sisältävät fotoneja;
- ”fermionit”, jotka sisältävät …
- kvarkit, jotka ovat protonien ja neutronien komponentteja
- leptonit, mukaan lukien elektronit
Näiden hiukkasten uskomme olevan perustavanlaatuisia siksi, että ei ole vain ehdotusta, että sen ei pitäisi olla toisin, eli ei kokeellisia havaintoja, jotka edellyttävät ”perustavanlaatuisempia” hiukkasia selitykseen, mikään nykyisessä mallissamme ei ennusta niiden olemassaoloa jne. voisivatko he kuitenkin itse asiassa tehdään joistakin perustavanlaatuisimmista esineistä? Kyllä, ne varmasti voisivat! Mutta koska ei ole pakottavaa syytä odottaa niitä, eikä tässä vaiheessa ole aavistustakaan mistä nämä ”perustavanlaatuisemmat” hiukkaset olisivat, tai miten selvittää, onko niitä olemassa, se on tavallaan ”ei täällä eikä siellä”. Joten tässä vaiheessa ”olemme” lähentäneet ”niin pitkälle kuin se näyttää mahdollista tehdä, ja näyttää järkevältä sanoa siinä ei todennäköisesti ole pienempää koostumusta hiukkasille. (Ja jos olisi … oletetaan, että kvarkit tehtiin ”preoneista” tai mistä tahansa, sinulla olisi vielä sama kysymys, joka vain työnsi alas toiselle tasolle).
perustaso , mikä sitten on? Ovatko asiat (perushiukkaset) tehty tavarasta vai eivätkö ne ole tehty mistään?
Muinaiset ajattelivat, että asiat saattavat hyvinkin olla puhtaita, erottamattomia ”tavaroita”. (Otetaan yksi esimerkki: Aristoteles ajatteli ilman / tulen / veden / maan ”klassisten elementtien” olevan ”jatkuvia”. Aristoteleen kanssa nykyaikainen oli kilpaileva spekulaatio ”atomismista”, joten esitieteellinen versio siitä, mitä me pidä nyt totuus makroskooppisesta aineesta myös olemassa jo melko kauan sitten!). Olemme kuitenkin tutkineet tavaraa pienimpien hiukkasten tasolle saakka ja havainneet, että kaikilla tämän yläpuolella olevilla tasoilla ei ole mitään, joka on valmistettu jatkuvista erottamattomista ”puhtaista tavaroista” – ”luokka (2)” – – pikemminkin kaikki tämän perustason yläpuolella on pienempiä asioita, eli ”luokka (1)”.Joten, kun ajattelemme sitä täällä, ainoat jäljellä olevat asiat, joille voimme tarjota ”luokan (2)” olemassaolon käsitteen, olisivat itse asiassa perushiukkasia; sille ei ole ”ennakkotapausta” niin suuressa mittakaavassa.
Ja ongelma on, että hyvin pienen mittakaavassa, josta löydämme nämä perushiukkaset, kuten fotonit, jne., he eivät enää käyttäydy tavalla, joka muistuttaisi millään tavalla sitä, miten ajattelemme ”esineiden” käyttäytymistä, siihen pisteeseen asti, että ei ole edes selvää, että on järkevää puhua siitä, että heistä ”tehdään” mitään. / p>
Joten esimerkiksi fotonin tapauksessa … jos haluat, voit ajatella sen olevan vain pieni täplä ”fotoniumia” (sana, jonka tein juuri nyt). Kukaan ei estä sinua! :-). Tämä olisi ”luokan (2)” ajattelutapa fotoneista. Mikä tämä ”fotonium” olisi? Se määriteltäisiin vain ”tavaraksi, josta fotoneja tehdään”. Entäpä?
No, ei oikeastaan … :-(. Tämän käsitteen ongelmana on, että se kiittää itseään yksinomaan perusta olla (mahdollisesti!) intuitiivisemmin tyydyttävä kuin ”luokka (3)”, mikä on ainoa jäljellä oleva vaihtoehto – oleminen ”tyhjästä”. Ja haittapuolena on ajatella fotoneja ”fotoniumista” herättäisi enemmän kysymyksiä kuin se vastaisi ja aiheuttaisi enemmän ongelmia kuin se ratkaisisi.
Esimerkiksi:
- ”fotoniumin” on edelleen noudatettava sääntöä, jonka mukaan fotoni ei koskaan halkaise kahteen pienempään ”fotoniumin” bittiin;
- … ja samalla tavalla voit ”tunkeutua kahteen fotoniin yhdessä, jolloin saadaan superkokoinen fotoni, jossa on kaksi kertaa niin paljon” fotoniumia ”
- Fotoneilla on edelleen nolla massa , joten ”fotoniumin” on oltava jonkinlainen massaton aine …
- jne. ..
Ei ole myöskään selvää, että voit määrittää mielekkäästi fotonille mittakoon ”koko”! On useita tapoja puhua siitä, mikä fotonin koko voi olla, mutta ne ovat luonteeltaan todennäköisiä, ts. liittyvät fotonin vuorovaikutukseen toisen hiukkasen kanssa. Ja se puolestaan riippuu toisesta hiukkasesta div div = = 4c1ec316a8 ”> ! (Erityisesti onko toisella hiukkasella sähköinen varaus ). Yksi fotonin koon mitta olisi sen aallonpituus, joka korreloi hyvin sen todennäköisyyden kanssa olla vuorovaikutuksessa jonkin muun kanssa. Joten siinä mitassa 500 nm: n vihreän valon fotonin poikkileikkauksen ”koko” olisi 1 / 2000th. millimetrin, mutta 1 MHz: n radioaallon fotonin koko olisi noin 1000 jalkaa!
Ja kuten muillakin perushiukkasilla, fotonilla on vain tarkka sijainti ja määrätty liikemäärä siinä määrin kuin mitat nuo asiat, ja mitä tarkemmin mitat jompaa kumpaa niistä, sitä vähemmän varmasti voit mitata toista.
Siitä eteenpäin vain pahenee (eli enemmän outoa), mutta saat idean. .. 🙂
Olen sitä mieltä, että perushiukkaset käyttäytyvät tavalla, joka rikkoo kaikkia intuitioitasi siitä, mitä ”esineen” pitäisi olla ja mitä tehdä! Lisää siis heille ajatus siitä, että ”tehdään jostakin”. ”ei ratkaise ongelmaa ja vain mudistaa vedet entistä enemmän.
Nyt … tässä vaiheessa saatat sanoa” No okei, tarpeeksi reilu … photo ns ja muut perushiukkaset eivät ole tehty mistään muusta. Ei sitä, mitä odotin, ja siihen voi kestää hieman tottua, mutta luulen, että ”niin se on”. Toisaalta saatat olla joko (a) erittäin tyytymätön tähän selitykseen tai (b) tunne, että mielesi puhaltaa jonkinlaisessa mystisessä New Age-y: n kosmisessa epifaniassa, kuten ”heh, kaikki ei ole mitään, ja olemassaolo ei ole olemassa! ”Molemmat äärimmäisyydet johtuvat harhaanjohtavasta ajattelusta. Tässä tarkoitan … Voidaan vastata seuraavasti:” Sanot, että fotonit (jne.) ) ei ole tehty mistään, joten niitä ei todellakaan ole! Ei ollenkaan. Tietysti heitä on olemassa, koska ne ovat vuorovaikutuksessa muiden asioiden kanssa. Olemme juuri todenneet, että perustasolla, ”Olemassa olevalla” ei ole mitään tekemistä sen kanssa, että ”tehdään tavaraa”, se on kaikki. Toinen väärä vastaus on ” sanot periaatteessa, että kaikki on tehty ei mitään! ”No, se ei myöskään ole totta. Planeetat, ihmiset, sinivalaat ja sumeat toukat on valmistettu kamaa, mikä on valmistettu -molekyylistä s, jotka ovat valmistettu atomista. Atomi on valmistettu (a) ytimestä, joka on valmistettu kvarkeista (ei tehty mistään) ja gluoneista (ei tehty mistään) ja (b) elektroneista (ei tehty mistään). Suurten esineiden ja perushiukkasten välillä on paljon ”valmiita” tasoja! Kaikki nämä fyysisen todellisuuden ”tasot” ovat erittäin rikkaita todellisilla periaatteilla / suhteilla / vuorovaikutuksella / ominaisuuksilla. Kutsumme näitä ”syntyviksi ominaisuuksiksi” erottaaksemme ne todellisuuden ”perusominaisuuksista”.Joten esimerkiksi kemia on kyse uusista ominaisuuksista, jotka aiheuttavat ”tavaraa” atomista ja jotka hallitsevat erilaisten tavaroiden välistä vuorovaikutusta. Termodynamiikka ja tilastomekaniikka koskevat suurten yksittäisten hiukkaskokoelmien syntyviä ominaisuuksia. Biologia kertoo elävien järjestelmien uusista ominaisuuksista. Ja niin edelleen. Monet ihmiset uskovat, että tietoisuuden on oltava fyysisen todellisuuden uusi ilmiö. (Kukaan ei sano, että sinun on uskottava siihen. En todellakaan. Mutta monet ihmiset uskovat!)
Joka tapauksessa edellä mainituista kahdesta harhasta: jotkut ihmiset onnistuvat yhdistämään nämä molemmat harhaluulot, jotka pääsevät tähän yhteen uber-harhaan yhdellä iskulla: ” Perushiukkasia ei tehdä mistään … joten mitään ei todellakaan ole! ” I Toivon, että näet jo, miksi se on naurettava lausunto. Tietysti asiat ovat olemassa! (Katso, olit oikeassa koko ajan! 🙂 Ihmiset, joita rakastat, ovat olemassa … ihmiset, joita älä ”rakasta niin paljon, he ovat myös olemassa … ja kahvia on olemassa, ja olutta, pörröisiä koiria ja musiikkia! Kaikenlaisia todella mahtavia juttuja on olemassa! Älä siis pelkää ajatusta, että perushiukkasia ei tehdä mistään.
Kuten niin kauan kuin keskustelemme reduktionismin väärinkäytöksistä … olet huomannut, että on ihmisiä, joita ajatus, jonka mukaan ”kaikki olemme vain muutama kuin joukko atomeja”, häiritsee melkoisesti ja näyttävät luopuvan tästä käsityksestä tuskin kohautuksella tai ehkä jopa helpotuksen tunteella. Jos kysyt minulta, tämä on merkki röyhkeästä, filistealaisesta mielestä. Olet paljon enemmän kuin ”vain” mitä tahansa (atomit tai perushiukkaset, joita ei ole tehty mistään muusta). Sinulla on mieli, tahto ja tunteet, ja voit miettiä ja arvostaa tavaraa, selvittää asioita ja luoda hienoja asioita, ja ihmettelevät asioita, joista fotonit on tehty!
Okei, riittää filosofian kanssa … anna minun lopettaa vastaukseni lyhyellä maininnalla todellisuuden tasosta, joka on perustavanlaatuisempi kuin perustavanlaatuinen hiukkasia. ”Mitä? Kuinka se voi olla?” Perushiukkaset ovat kaikkein kaikkein perustavanlaatuisimpia tavaroita , mutta käy ilmi, etteivät ne ole ”kaikkein perustavanlaatuisimpia selitys asioille , koska perushiukkaset selitetään itse jollakin muulla – nimittäin kvanttikentillä . Lyhyesti , ajatuksena on, että perustavimmalla tasolla ovat tietyt kentät, jotka täyttävät koko avaruuden ja sisältävät energiaa. Aina kun kentän tietyssä paikassa oleva energia ylittää ns. nollapiste- tai tyhjiöenergian, tätä kutsutaan ”kentän viritys”, ja se ilmenee rajoitettuna hiukkasena . Tällöin perushiukkaset, joita ei tehdä mistään, ovat kentät (joita ei myöskään valmisteta materiaalista ”kamaa”). Joten fotoni on fotonikentän viritys, elektroni on elektroni-positronikentän viritys jne.
No, se oli vähän pitkä, mutta toivottavasti hyödyllinen tai ainakin nautinnollinen :-).