Może i odgrzewanie starych postów, ale w sumie chciałbym się skoncentrować na odpowiedzeniu na pytania postawione na stronie Wykop.pl po pojawieniu się mojego posta pt. "Dlaczego nie przenikamy przez ściany". Oczywiście wielu hejterów nie wniosło nic w rozważania, ale było bardzo wiele osób z Wykop.pl, które zadawały bardzo trafne pytania. Postaram się na kilka z nich odpowiedzieć, a przyznaję, że nie było to proste. Wszystkie cytaty pochodzą z tematu pod linkiem, i każda cytowana osoba ma przekierowanie na swój profil. Dla sprostowania- nie planuje tutaj się bronić, ponieważ nie mam przed czym, a posta z odpowiedziami piszę dlatego, że istnieją jeszcze ludzie, których takie tematy interesują.
fledgeling:"Gdyby autor pokazał matematykę za tym, to coś by się wyjaśniło; bo zamiast "atomy się nie przenikają, bo się nie przenikają" mamy "atomy się nie przenikają, bo jest zakaz - bo dwa fermiony nie mogą być w tym samym miejscu na raz" - DLACZEGO?"
Odpowiedź, dlaczego nie pokazuję tutaj matematyki tych zjawisk jest prosta- nikt by tego nie zrozumiał. Matematyka fizyki kwantowej jest bardzo skomplikowana i zawiła. Jestem przekonany, że gdybym zasypał artykuł mnóstwem wzorów, pojęć i obliczeń typowo fizycznych, nic by się nie wyjaśniło. Ja próbuję przedstawić to obrazowo, a niekoniecznie matematycznie. Przytoczę tutaj przykład, dlaczego nie stosuje typowego, fizycznego żargonu do opisania Zakazu Pauliego (cytat z Wikipedii) : "W sformułowaniu szczególnym – jeżeli wśród stanów jednocząstkowych wystąpią choćby dwa jednakowe stany, to wyznacznik Slatera znika tożsamościowo." W tym miejscu tworzy się potężny problem, ponieważ, aby zrozumiała to przeciętna osoba trzeba byłoby sięgnąć w wyjaśnianie czym są stany kwantowe, potem opowiedzieć czym jest wyznacznik Slatera. Co do stanów kwantowych można starać się to zobrazować bez wnikania w matematykę wyższą, ale w momencie, gdybym chciał tłumaczyć po co pojawił się tutaj wyznacznik Slatera, musiałbym przytoczyć funkcję falową- popularne równanie Schrödingera, a w celu jej objaśnienia, osoba czytająca musiałaby bardzo biegle znać podstawy całkowania, różniczkowania, liczb zespolonych, a do tego rozumieć sam sens fizyczny całości. Jest to jedyny powód, dla którego nie jestem w stanie pisać w języku 100% poprawnym, ponieważ fizyką o której mowa rządzą reguły opisane w języku matematyki, które niestety nie jest dla wszystkich dostępny.
Syek: "Od kiedy obowiązuje ten zakaz i kto go egzekwuje? Czy jest on nam potrzebny?
Jakie prawo obowiązywało wcześniej? Kto może unieważnić ten zakaz? Ten wpis rodzi więcej pytań niż odpowiedzi;)"
Z tym pytaniem miałem chyba najwięcej kłopotu, aby móc logicznie odpowiedzieć Tak naprawdę nie można pytać "kto" go egzekwuję, ale "co". Tym "co" są cząsteczki subatomowe tj. elektrony. Dlaczego tak się dzieje?- ponieważ natura tak nakazuje. Wiem, że odpowiedź "natura tak zrobiła" jest bardzo wymijająca, ale nie da się tego wyjaśnić w inny sposób. W momencie Wielkiego Wybuchu powstały pewne reguły, które my- ludzie, zauważyliśmy, sprawdziliśmy, zbadaliśmy i nadaliśmy im nazwy. My nie rozkazujemy naturze jak ma wyglądać, my opisujemy naturę taką jaką ona jest. Naukowcy po prostu zaobserwowali, że elektrony mogą przebywać jedynie parami na orbitalach i Pauli opisał to zjawisko, dlatego nazwano go jego nazwiskiem. Równie dobrze mógłby to być 'Zakaz Iksińskiego', albo 'Reguła Zosi z gazowni'. Co do tego czy jest on nam potrzebny, jest to pytanie nietypowe. Ogólnie nie jest nam sam w sobie zakaz taki potrzebny w zrozumieniu sformułowania jego treści. Czy byłby on opisany, czy nie i tak i tak cząsteczki by go 'przestrzegały'. Jeśli chodzi o to jaka natura była przed opisaniem tego zakazu, odpowiedź jest dość banalna- była taka sama jak i obecnie. To, że ktoś opisał to zjawisko nie oznacza, że zmienił stan natury. Co do unieważnienia- myślę, że jedynie może go unieważnić inna, dokładniejsza obserwacja cząsteczek i ich zachowań, która wykaże rozbieżności, a na to się nie zbiera.
plat1n: "A to ja zdam pytanie, dlaczego niektóre rzeczy jak szłko, są przezroczyste a inne nie? skoro wszystko zbudowane jest z atomów, które same w sobie są prawie puste. Jaka właściwość atomu odpowiada za to że foton przechodzi przez niego, odbija się, albo jest pochłaniany i zamieniany w ciepło?"
Pytanie z cyklu 'niby proste, ale nikt nie wie dlaczego'. Jak dla mnie, było to jedno z najtrafniejszych pytań jakie padło w dyskusji pod linkiem. Zacznę od bardzo podstawowej wersji teorii wyjaśniającej te fakty- światło złożone jest z fotonów o wielu różnych długościach fali. Niektóre ciała pochłaniają część fotonów (np. czerwone ciało pochłania więcej fotonów o długości fali odpowiadającej niebieskiemu) i część fotonów odbijają (np. kolor czerwony odbija najbardziej fotony od długości fali koloru czerwonego) stąd możemy kolor przedmiotu zobaczyć. Inaczej mówiąc- bardziej naukowo, jest to zjawisko znane jako 'odbicie selektywne'- ciało część fotonów o określonej długości fali pochłania (co wpływa na wzrost jego energii wewnętrznej), a część odbija. Zajmę się teraz tym, dlaczego ciała pochłaniają niektóre długości fal, a niektóre odbijają, dzięki czemu możemy je zobaczyć. Ciała zbudowane są z atomów, a te z elektronów obecnych na różnych powłokach o różnych energiach. Aby elektron mógł zostać wzbudzony musi mu być dostarczona idealnie dobrana energia- dlatego atomy pochłaniają tylko takie światło jakie ma dokładnie taką energię, która pozwala elektronom na przechodzenie w stan wzbudzenia (stosuje tutaj ogromne uproszczenia dla atomu Bohra). Te fale elektromagnetyczne, które nie mają odpowiedniej energii są odbijane bądź przenikają przez ciało- przenikanie następuje, gdy długość fali elektromagnetycznej jest znacznie mniejsza od rozmiarów atomów. Co do tego, że ciało oświetlane robi się cieplejsze- atomy zaczynają pod wpływem bombardowania trochę szybciej drgać, a to składa się na ciepłotę ciała.
Jeszcze jedno sprostowanie do wypowiedzi platn1n: "Z doświadczenia wiem że takie swiatło słoneczne kiedy pada ma jakiś materiał to go nagrzewa, czyli foton pobudza atom przez co zmienia jego temperaturę? No ale światło z żarówki nie ogrzewa niczego..."- światło żarówki ogrzewa przedmioty, ale w tak małym stopniu, że ciężko to zauważyć Najlepszym przykładem tego może być fakt, że sama w sobie żarówka jest bardzo gorąca. Poza tym przyłóż w pobliże żarówki termometr i zauważysz powolny wzrost temperatury- będzie to oznaczało, że światło pochodzące z żarówki ogrzewa przestrzeń atomów dookoła, a te działają na termometr.
flager: "I teraz pytanie, stan kwantowy opisują liczby kwantowe, których jest skończona ilość, jak zatem sprawić aby w danej chwili nie występowały fermiony w tym samym stanie, liczba fermionów jest raczej większa niż ilość możliwych do uzyskania kombinacji z liczb kwantowych, czy położenie cząstek również ma znaczenie, czy ta zasada ma być spełniona tylko w jakimś obszarze i nie musi być spełniona dla wszystkich cząstek znajdujących się we wszechświecie?"
Ja mogę ustosunkować się jedynie do części pytania. Nie mam pojęcia co do tego, czy zasada ta stosuję się do atomu będącego "właścicielem" tych elektronów, czy chodzi o cały Wszechświat. Niezbyt też wiem jak w tym kontekście odwołać się do fermionów, ale biorąc pod uwagę leptony- elektron-, w atomie jest jedyna możliwość dla których elektrony (nawet jeśli jest ich bardzo dużo) nie mają takich samych stanów kwantowych, a mianowicie każdy orbital jest inaczej rozmieszczony dookoła jądra (co już wiąże się z tym, że orbitale mają różne liczby kwantowe), a same w sobie elektrony mogą występować parami jeśli mają przeciwny spin. Myślę, że od tego zależą właściwości fermionów, które również podlegają Zakazie Pauliego. Co do położenia myślę, że ma znaczenie, z uwagi na energię potencjalną względem innych atomów, ale zaznaczam, że mogę się w tej kwestii mylić.
strychnina77: ""Nie mieszamy się z otaczającym nas światem"
co za bzdura o_0 tak naprawdę to powietrzu przez nas wydychanym jest zawsze oprócz pary wodnej i CO2 trochę aminokwasów itp. i co się z nimi dzieje? przecież nic w przyrodzie nie ginie :)trochę się mieszamy z naszym otoczeniem".
Tutaj zaszło chyba nieporozumienie. Nie wszystko co wdychamy 'wnika' w nas- azot tak jak wdychamy tak i wydychamy i nic się nie miesza. Aminokwasy nie są wchłaniane przez płuca- pobieramy je z pokarmu. Co do tego co jest w powietrzu CO2 jest w bardzo niewielkiej ilości. Co do tego, że nie mieszamy się z otoczeniem miałem na myśli to, że jak kładziesz się na łóżku to nie zlewasz się całkowicie, woda, którą pijesz nie wylewa się przez ciebie, a jednie zostaje w żołądku po połknięciu, a nie wypada przez Ciebie w głąb Ziemi.
EtaCarine: "No to z innej beczki. Skoro jądro atomu jest kwintesencją gęstości to dlaczego się nie zapada się w czarną dziurę."
Myślę, że jest to spowodowane tym, że Czarne Dziur powstają pod wpływem ogromnych sił grawitacji, które są generowane przez potężne masy. Jądro atomu jest za małe, aby wygenerować taką siłę grawitacji, która pozwoliłaby się mu zapaść Poza tym w jądrze działa bardzo wiele innych sił (np. elektrostatycznych), które nie pozwalają mu na zapadanie się.
Jak dla mnie pytania, które umieściłem i starałem się na nie odpowiedzieć są bardzo fajne i trudne w swojej prostocie. Mam nadzieję, że udzieliłem wystarczających odpowiedzi i fajnie by było, gdyby trafiło to w przyszłości do autorów pytań. Być może rozwinie się z tego kolejna dyskusja.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz