Jeg så et show på Netflix hostet af Neil Degrasse Tyson, og han nævnte, at en af de grundlæggende partikler, vi kender til, elektronen, er noget vi har aldrig engang observeret direkte . Hvorfor har vi ikke gjort det? Er det umuligt? Jeg ved, at dette er det nemme svar på ethvert spørgsmål, men er det fordi vores teknologi endnu ikke er avanceret nok?
Kommentarer
- Se mit svar. Det accepterede svar er forkert, fordi: (1) Billederne er ikke billeder af en enkelt partikel. (2) Den citerede artikel taler vrøvl og siger ” Det tager cirka 150 attosekunder for en elektron at cirkulere kernen i et atom. ” . Elektroner cirkler ikke en kerne, for ikke at sige, har en kredsløbsperiode!
- @ user21820 Jeg har ikke ‘ t accepteret et svar endnu . Jeg vil først læse alle ‘ s udsagn
Svar
Definer ” observer ”
Webster , valgmulighederne for videnskab er:
a: at overvåge nøje, især med opmærksomhed på detaljer eller adfærd med henblik på at nå frem til en dom
b: at foretage en videnskabelig observation på eller af
Og på ” observation :
a: en handling, der genkender og bemærker en kendsgerning eller begivenhed, der ofte involverer måling med instrumenter
b: en registrering eller beskrivelse så opnået
Hvordan observerer vi en sky? Lys fra solen spreder skyens H2O ud og rammer vores øje. For at observere det videnskabeligt tager man billeder eller videoer for at studere dets tidsudvikling. Ser skyen på videoen ” en sky “?
Her er et boblekammer billede af en elektron :
Elektronen har spredt atomer i kammeret ioniserende, og boblerne dannes, hvor ionerne var. Det drejer i det magnetiske felt, der pålægges, og mister energi fra sprederne. I modsætning til skybilledet er det ikke lys, der spreder objektet væk, men objektet spreder stof ud, og lyset fra denne sti registreres. Det er en mere kompliceret vej til et billede, men der er stadig en til en korrespondance mellem objektet kaldet elektron og det billede, som vi kalder observation.
Bemærk, at for dimensionerne af boblekammeret bobler (mikroner) og elektronens momentum på billedet, noget MeV / c , tilfredsstiller Heisenberg Usikkerhedsprincip og dermed inden for denne dimension kan elektronen betragtes i sin form som en kvantemekanisk ” partikel “, med attributter for en klassisk partikel.
Vi ” se ” elektroner direkte i gnister , vores øjne og hjerne er ikke udstyret til at se lyset så tydeligt som lyset reflekteret fra skyen, men dette er en begrænsning af vores biologi, det kan vores instrumenter.
Så jeg tror, at udsagnet er ledigt.
Rediger efter kommentar
Tror du, det nogensinde ville være muligt at lave noget, der fungerer som et kamera til at tage et øjebliksbillede af en enkelt elektron
Søgte på nettet, og det er gjort.
video ved https://www.youtube.com/watch?v=OErXAk42MXU
Nu det er muligt at se en film af en elektron. Filmen viser, hvordan en elektron rider på en lysbølge efter bare at være trukket væk fra et atom. Dette er første gang en elektron nogensinde er blevet filmet, og resultaterne præsenteres i den seneste udgave af Physical Review Letters.
Så det er gjort, selvom videoen er langsommere, så man kan se stien.
Kommentarer
- Kommentarer er ikke til udvidet diskussion; denne samtale er flyttet til chat .
Svar
Begrebet” direkte observation “er en vanskelig idé inden for videnskabens filosofi. Det er den accepterede bro mellem videnskabelig teori og sandhed, og den går over nogle meget mudrede farvande.
Overvej denne dybe udsagn: vi har ingen bevis elektroner findes. Nul. Nada.Hvad vi gør har, er mange teoretiske modeller, der inkluderer begrebet en elektron, der gør et bemærkelsesværdigt godt stykke arbejde med at forudsige, hvordan tingene vil opføre sig. I filosofi er dette skillet mellem ontologi (diskussionen om, hvad verden er ) og epistemologi (diskussionen om, hvad vi kan vide om verden).
Dette er sandsynligvis det mest pedantiske synspunkt, man kan vælge. Du vil næsten aldrig høre en videnskabsmand vælge at tale på denne måde. Hvorfor? Nå? Nogle af vores modeller gør et så mindblowing godt stykke arbejde med at forudsige ting, som vi ofte kan lide at bare hævde, at de er “re”. “
Hvordan fremsætter vi dette krav? Hvis modellen forudsiger noget, som vi “direkte kan observere” ved hjælp af vores egne øjne ører og hænder, antager vi, at det er “rigtigt”. Tanken om, at enkeltcellede organismer får mad til at gå dårligt, var bare en indirekte observation, indtil nogen opfandt mikroskopet og lad os se med vores egne to øjenkugler. På det filosofiske niveau “velsigner” vi observationer foretaget med vores egne sanser uden anden grund end at det er virkelig svært at gøre nogen fremskridt, hvis vi ikke stoler på noget.
Tag ideen om at bøje rumtid. Vi har alle hørt om Einsteins teori om, at masse bøjer rumtid, og som forårsager tyngdekraft plus alle mulige andre sjove relativistiske effekter. Imidlertid er bøjning af rumtid kun en Der er intet bevis for, at rumtid faktisk bøjer, bare at hvis man modellerer rumtid som bøjning, får man karakteristisk gode forudsigelser om, hvad der vil ske.
Så vi har ingen velsignet mikroskop, som kan forstørres nok til at se en elektron. At det alene er nok til at gøre en stat til, at ingen har “direkte observeret” en elektron. Hvis man tør dumme sig ind i kvantemekanik, bliver verden endnu mere fremmed. På grund af alle mulige sjove effekter, som sandsynligvis ligger uden for rækkevidden af dit spørgsmål, bliver begrebet “at observere en elektron” temmelig mudret i sig selv. Kvantemekanik forudsiger, hvad der vil ske i universet på en måde, der gør sætningen “iagttagelse af en elektron” besværlig og vanskelig at virkelig kvantificere. Hvis kvantemekanik virkelig beskriver, hvordan verden “virkelig fungerer”, så kan konceptet med at observere en elektron faktisk være umuligt på grund af den statistiske opførsel af kvantebølgeformkollaps.
Kommentarer
- Vi har heller ikke bevis for, at enhver, der læser denne sætning, er et menneske. Jeg tror ikke ‘ det ‘ er rimeligt at forvente bevis i den absolutte betydning af at være nødvendigvis gyldig. Selv i matematik er et bevis i forhold til et formelt system og kan ikke nå niveauet for platonisk sandhed (uanset hvad det er). Som du siger, er pointen bare at indse, at uanset hvilket instrument vi bruger til at observere noget, hvad enten det er vores øje eller noget andet, får vi ikke direkte vores mentale hænder på selve elektronen, men får kun indirekte bevis gennem vores instrumenter. Nogle gange ser vi endda stjerner, når der ikke er nogen.
- @ user21820 Uanset om det er ” fair ” eller ej, det er en anerkendt grundlæggende grænse for videnskab (faktisk af empirisk tænkning generelt). Hvis man ønsker at diskutere, hvad det betyder at ” observere ” noget, er vi nødt til at indrømme, hvad det faktisk betyder at ” observer ” noget, og det inkluderer filosofiske spørgsmål i kernen i processen. Ellers har man altid forkert, hvad det betyder at ” observerer ” noget, og spørgsmål som denne opstår og synes aldrig at være slået ned, fordi man vælger at ignorere, hvad ” observerer ” faktisk betyder. Store sind i videnskabsfilosofien, som Popper og …
- … og Kuhn, har kæmpet med denne udfordring og uden bortførelse (det filosofiske udtryk for at beslutte, at den mest sandsynlige hypotese er faktisk sandt) forbliver videnskaben altid nøjagtigt et skridt væk fra sandheden. Dette er ikke ‘ t en dårlig ting. Jeg elsker hvad videnskab faktisk kan, og jeg stoler på det ganske ofte. Men at håndbøje de filosofiske spørgsmål ved dens rod er lige så farligt som at håndbølge de filosofiske spørgsmål ved roden til matematik eller religionens rod. Det ‘ svarer til at lære en soldat, ” når du trækker i aftrækkeren, skyder pistolen, ” og ikke overvejer …
- .. de tilfælde, hvor pistolen ikke skyder, fordi den sidder fast, og soldaten skal fjerne den for at fortsætte. Der er ‘ en grund til, at militæret lærer soldater, hvordan de skal fjerne deres riffel, mens de er under kampens kamp.
- Jeg har intet bevis for, at du eksisterer #solipsisme
Svar
Intet observeres uden en fysisk proces, der “udfører” observationen. Øjne ser ikke passivt – de er enorme kollisionssteder for utallige fotonbombardementer, kamerapixels (eller lysfølsomme pigmenter) reagerer ikke passivt på lys, de skal voldsomt bankes af tusinder af individuelle fotoner.
Det er som at være i en bil, i et mørkt rum fyldt med fjer – hvordan kan du uden at forlade bilen føle, at fjerene er der? Hvis du kørte ind i skyen af fjer ved 200 mph , kan du høre noget, da de ramte forruden, hvis du lyttede meget omhyggeligt …
Det er det samme nede på individuelle partikler som et elektron – hvordan kan du mærke noget, der er lettere og mere delikat end noget andet omkring det?
Ligesom bilen og fjerene kan du kun indirekte udlede den ene eller den anden eksistens ved at basere den ene ting voldsomt ind i den anden.
Kommentarer
- Et meget godt eksempel.
Svar
Lad mig give et vag analogi for at illustrere problemerne i at tale om observation.
Forestil dig, at jeg lige har kastet en sten i en dam, og jeg spørger dig, kan du se den bølge, den skaber? Du siger ja, selvfølgelig, hvorfor ? Jeg siger, nej, du så ikke rigtig hele bølgen. Du så kun det, du så fra din position og vinkel. Og er det, du så bølgen? Eller er det bare et billede af den bølge, der er i dit sind? Hvordan ved du endda at billedet er en nøjagtig afspejling af den faktiske bølge? Faktisk ved vi, at vores øje har en grænse for dets opløsningskraft og dets følsomhed.
Så du så faktisk ikke nogen bølge. Du så lige noget, som vi begge gør kalder en “bølge” på engelsk. Ordet er blot en henvisning til enheden, ikke selve enheden. Du kan spørge, er det muligt at observere en enhed direkte og ikke gennem et mellemliggende instrument som vores øjeæble? Men hvad er egentlig “direkte”? Hvis dit sind på en eller anden måde kan røre ved bølgen (med hvad, må jeg spørge?), er det nok for dig? Eller er dit sind i sig selv blot et instrument, som du bruger til at interagere med verden?
Alligevel, der dykker lige ned i dybet slutningen af filosofi , selvom du “på en eller anden måde bliver nødt til at svare på det, før du kan specificere præcist nok, hvad du mener med” observere ” .
På den anden side, hvad hvis vi begge er enige om, at der var en bølge, og Jeg spørger dig derefter, hvad er bølgens position? Og du stirrer blankt på mig. Men det kan meget vel være det samme spørgsmål, som du ville være fristet til at stille om en elektron. Hvad hvis elektronen faktisk har en underliggende virkelighed, der svarer nærmere til dens bølgefunktion snarere end et enkelt punkt i rummet? Har du endda det mindste bevis for, at det er mere som et punkt? Nej.
Man kan sige, lad os tage det højeste punkt i et vandmolekyle (forudsat at det er tilstrækkeligt punktlignende) som position. Hvis ja, så vil det slet ikke have nogen gode egenskaber og vil tilfældigt springe rundt om dammen. En bedre idé ville være at tage gennemsnittet position af de vandmolekyler, der er over vandets gennemsnitlige vandniveau. Så kan vi “se”, at den bevæger sig i retning af bølgen mere eller mindre sammen med toppen. Vi kan endda berør bølgekammen, når den går forbi, hvilket betyder, at vi slags kan estimere positionen som defineret på denne måde. Der er en vis usikkerhed her, ikke i modsætning til den usikkerhed, du ser ved måling af positionen for en klassisk bølgepakke eller i måling af position af en partikel (Heisenbergs usikkerhedsprincip) i den forstand, at på trods af at en dambølges position er veldefineret (forudsat at punktlignende vandmolekyler eller mere generelt en massedensitetsfunktion for vandet), kan vi ikke engang klassisk måle det nøjagtigt, fordi alt, hvad vi gør, vil forstyrre bølgen.
På samme måde kan vi de fin hastighed af bølgen som flux, vandets gennemsnitlige strøm (i henhold til udviklingen af massefyldefunktionen over tid). Som med position kan vi ikke engang klassisk måle hastigheden nøjagtigt uden at ændre den.
Nu kunne vi gå en anden vej omkring problemet. I stedet for at forsøge at observere hele bølgen på én gang gentager vi stenkastet mange gange, og hver gang observerer vi kun en lille del af bølgen. Nu hvor vi er skeptiske, vil vi selvfølgelig sætte spørgsmålstegn ved, om vi virkelig kan gentage noget i nøjagtigt på samme måde hver gang.Det er naturligvis umuligt generelt, men vi håber, det er ikke alt for vildt anderledes.
Dette er præcis, hvad forskere har gjort for at observere (i denne forstand) en elektrons bølgefunktion. Det blev gjort for meget længe siden, og jeg kender ikke historien, men angiveligt var IBM en af de første til at arrangere urenhedsmolekyler på en metaloverflade og derefter bruge et scanningstunnelmikroskop til at afbilde elektrondensiteten. De har nogle billeder her , inklusive den velkendte kvantecorral:
( http://researcher.watson.ibm.com/researcher/files/us-flinte/stm16.jpg ) 
Jeg ved ikke, om de redigerede rådataene (meget sandsynligt, da jeg gjorde det, før jeg var nødt til at redigere for at fjerne støj og artefakter fra det ufuldkomne STM-tip). Der er andre billeder på internettet som:
( http://nisenet.org/catalog/media/scientific_image_-_quantum_corral_top_view ) 
Men selvfølgelig er alle farve- eller 3d-effekter i STM-billeder computergenererede. For nylig (2013) har nogle hævdet at være i stand til at afbilde atomorbitaler, såsom:
( http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/may/23/quantum-microscope-peers-into-the-hydrogen-atom ) 
Husk alligevel, at analogier bryder sammen og meget lidt om elektroner og andre partikler har endda et svagt analogt fænomen med vand i en dam. Analogien var kun for at få dig til at tænke to gange om den almindelige antagelse om, at en partikel har en punktposition.
Kommentarer
- Men vent, så da noget der bevæger sig (klassisk og kvantum) har ‘ ikke en bestemt position? Vi måler bestemt tingenes position makroskopisk, eller mener du, at vi kun kan måle noget til et bestemt niveau af præcision, men stadig vil blive klassificeret som ‘ ‘ usikker ‘ ‘? Jeg ‘ fokuserer på dit sidste punkt om den fælles antagelse.
- @whatwhatwhat: Efter min mening er der ingen partikler på et enkelt sted i rummet til enhver tid , uanset om det bevæger sig eller ‘ t bevæger sig. Dette er i overensstemmelse med nogle af fortolkningerne af kvantemekanik og står ikke over for problemet med bølgefunktionskollaps, som nogle andre fortolkninger kræver. Bare fordi en partikel ser ud til at ramme en skærm i et lokaliseret område, betyder det ikke, at det overhovedet var på et enkelt punkt! Hvorfor antog nogen det?
- @whatwhatwhat: Hvad du måler er aldrig en partikel i sig selv. Du prøver at ‘ forstørre ‘ en eller anden effekt til det makroskopiske niveau, som du kan observere. Ved at gøre dette vil du stå over for problemet med din forstørrelsesmekanisme, der påvirker partiklen, så du kan aldrig observere den samme partikel i den tilstand, du vil have den to gange. Så normalt er du nødt til at replikere den effekt mange gange (håber du) og måle mange partikler, der er (formodes at være) i den bestemte tilstand, du ønsker, og derefter få en fordeling, hvilket er, hvad der sker med dobbeltslidseksperimentet og billeder i mit svar.
Svar
Ifølge standardmodellen har elektronen ikke nogen omfang; en radius på nul. Som sådan kunne en sådan partikel aldrig observeres (da den ikke er der virkelig …), men kun indirekte observeret af for eksempel effekten af dens elektriske felt på andre partikler eller genstande.
Kommentarer
- Din idé påvirkede i første omgang, at jeg skrev dette spørgsmål. Don ‘ t du spekulerer på, at vi måske kun tror, at det ikke rigtig er der, fordi vi ‘ ikke kan observere det ordentligt? Jeg ved, de siger, at kvanteverdenen er kontraintuitiv, men hvad nu hvis denne skøre forklaring kun er, fordi vi endnu ikke har de passende værktøjer til at bestemme andet? For eksempel – Pluto. Vi var så sikre på, at det var en planet, indtil vi beviste andet. For begreber som den, du nævner, husker jeg Pluto og tænker ‘ ‘ denne idé er sand …. så vidt vi kender. ‘ ‘
- Hvilken idé ??????
- @whatwhatwhat mens ideen om videnskabelige hængere, der viser gode teorier som absolutte fakta, er korrekt, er dit eksempel dårligt. Galen ‘ teori om, at mennesker havde et delt kæbeben, er for eksempel en bedre.
- Personligt har jeg ikke ‘ t som forestillingen om en elektron som en punktpartikel (skaber underlige uendelighed osv.) versus bare noget meget, meget lille. Jeg ved ikke ‘ hvorfor standardmodellen accepterer dette igen på grund af uendeligt problem, men tilsyneladende vælges en radius som bare noget meget, meget lille betragtes som en anden end at vælge en radius på 0.
- @jiminion ville ikke ‘ en radius på nul betyder, at de indirekte effekter, vi ser, skabes fra intet sted?
Svar
Det er ikke helt nøjagtigt, at det ikke kan observeres. Det kan og har. Observation er dog kun et lille aspekt af fænomenet elektroner.
Selvom det kan observeres øjeblikkeligt, kan det ikke bestemmes både hvor det er og dets hastighed. Elektronens hastighed kan observeres, men ikke med at kende dens position. Elektronens position kan observeres, men ikke med kendskab til dens hastighed.
Det ofte viste eksempel på dette i ingeniør- og fysikklasser i billedet af en pil i skoven. Du kan tydeligt se, hvor det er, men ud fra et billede af pilen kan du ikke fortælle, hvor hurtigt det går.
Kommentarer
- Nå for omfanget af dette spørgsmål, jeg ‘ er kun interesseret i dens holdning dengang.
- Men hvad om en hest, der løber rundt på en racerbane? Vi kan måle dens position omkring sporet ved hjælp af markører, og hastigheden kan måles med en hastighedspistol. Lad ‘ s sige, at hesten løber forbi min hastighedspistol og registrerer en hastighed. På samme tid som min pistol registrerer det, tager jeg et billede af hesten ‘ s position i forhold til markørerne. Ville det have målt både hestens hastighed og position på et givet tidspunkt?
- @whatwhatwhat – Jeg tror, du finder mere om dette emne her: da.wikipedia.org/wiki/Uncertainty_principle end hvad jeg kan levere.
Svar
Ifølge relationel QM kunne en anden observatør af en elektron simpelthen være en anden elektron; sig en anden elektron, der frastødte den.
Dette betyder, at der hele tiden gøres observationer af elektroner; bare ikke af os.
Men dette tror jeg ikke er følelsen af at observere dig “bruger i dit spørgsmål; hvilket ser ud til at være den direkte observation af det menneskelige øje.
Men når vi først ikke kunne se bakterier; og nu kan vi se dem gennem et mikroskop; ingen siger, at “de er der ikke”.
Måske gælder det samme for elektroner en dag.