Katsoin Neil Degrasse Tysonin isännöimää ohjelmaa Netflixissä ja hän mainitsi, että yksi tunnetuista perushiukkasista, elektroni, on jotain emme ole koskaan edes havainneet suoraan . Miksi emme ole tehneet niin? Onko mahdotonta? Tiedän, että tämä on helppo vastaus kaikkiin kysymyksiin, mutta johtuuko se siitä, että tekniikkamme ei ole vielä tarpeeksi edistynyt?
Kommentit
- Katso vastaukseni. Hyväksytty vastaus on väärä, koska: (1) Kuvat eivät ole kuvia yhdestä hiukkasesta. (2) Viitattu artikkeli puhuu hölynpölyä sanomalla ” Elektronin kiertää atomin ydin kestää noin 150 attosekuntia. ” . Elektronit eivät ympyröi ydintä eli kiertoratajaksoa!
- @ user21820 En ole ’ ole vielä hyväksynyt vastausta . Luen kerran kaikkien ’ s-lauseiden läpi
vastaus
Määritä ” tarkkaile ”
Webster , tieteen vaihtoehdot ovat:
a: tarkkailla huolellisesti erityisesti huomioiden yksityiskohtia tai käyttäytymistä tuomion saamiseksi
b: tehdä tieteellinen havainto
Ja ” havainnosta :
a: tosiasian tai tapahtuman tunnistaminen ja merkitseminen, johon usein liittyy mittaus instrumenteilla
b: tietue tai kuvaus näin saatu
Kuinka havaitsemme pilvi? Auringon valo hajottaa pilven H2O: n ja osuu silmäämme. Tieteellistä tarkkailua varten otetaan kuvia tai videoita tutkiakseen sen aikakehitystä. Onko videon pilvi ” havainnut pilviä ”?
Tässä on kuplakammio kuva elektronista :
Elektroni on sironnut atomeja kammiossa ionisoimalla ne ja kuplat muodostuvat siellä missä ionit olivat. Se kääntyy asetetussa magneettikentässä ja menettää energiaa sironnasta. Päinvastoin kuin pilvikuvassa, valoa ei hajauta esine, vaan esine hajottaa ainetta, ja tämän polun valo tallennetaan. Se on monimutkaisempi polku kuvaan, mutta objektilla, jota kutsutaan elektroniksi, on silti yksi yhteen-vastaavuus kuvaan, jota kutsumme havainnoksi.
Huomaa, että kuplakammion mitoille kuplat (mikronit) ja kuvassa olevan elektronin, jonkin verran MeV / c: n, liikemäärä tyydyttävät Heisenbergin Epävarmuusperiaate ja siten näiden ulottuvuuksien sisällä elektronia voidaan pitää muodossa kvanttimekaanisena ” hiukkasena ”, klassisen hiukkasen attribuuteilla.
Olemme myös ” nähdä ” elektronit suoraan kipinöitä , silmämme ja aivomme eivät ole varustettu näkemään valoa yhtä selkeästi kuin pilvestä heijastuva valo, mutta tämä on biologiamme rajoitus, instrumenttimme voivat.
Joten mielestäni lause on tyhjä.
Muokkaa kommentin jälkeen
Luuletko, että voisi koskaan tehdä jotain, joka toimii kamera ottamaan tilannekuvan yhdestä elektronista
Etsitään verkosta ja se on tehty.
video osoitteessa https://www.youtube.com/watch?v=OErXAk42MXU
Nyt on mahdollista nähdä elokuva elektronista. Elokuva osoittaa, kuinka elektroni ratsastaa valoaallolla sen jälkeen, kun hänet on vain vedetty pois atomista. Tämä on ensimmäinen kerta, kun elektronia on koskaan kuvattu, ja tulokset esitetään Physical Review Letters -lehden viimeisimmässä numerossa.
Joten se on tehty, vaikka video on hidastettu, jotta polku voidaan nähdä.
Kommentit
- Kommentteja ei käytetä laajempaan keskusteluun; tämä keskustelu on siirretty chatiin .
Vastaa
” Suoran havainnon ”käsite on hankala tieteenfilosofiassa. Se on hyväksytty silta tieteellisen teorian ja totuuden välillä, ja se kulkee hyvin mudaisilla vesillä.
Harkitse tätä syvällistä lausuntoa: meillä ei ole todisteita elektronien olemassaolosta. Nolla. Nada.Meillä teemme monia teoreettisia malleja, joihin sisältyy käsite elektroneista, jotka tekevät huomattavan hyvää työtä ennustamaan, miten asiat käyttäytyvät. Filosofiassa tämä on kuilu ontologian (keskustelu siitä, mikä maailma on ) ja epistemologian (keskustelu siitä, mitä voimme tietää maailmasta).
Nyt tämä on luultavasti pedanttisin näkökulma, jonka voi valita. Et melkein koskaan kuule tiedemiehen päättävän puhua tällä tavalla. Miksi? Jotkut mallimme tekevät niin mielenrauhaa hyvää työtä ennustettaessa asioita, joista haluamme vain väittää, että he ”ovat” todellisuutta ”.
Kuinka esitämme tämän vaatimuksen? Jos malli ennustaa jotain, jota voimme ”tarkkailla suoraan” omilla silmillämme korvilla ja käsillä, oletamme sen olevan ”todellista”. Ajatus siitä, että yksisoluiset organismit tekevät ruoasta pahaa, oli vain epäsuora havainto, kunnes joku keksi mikroskoopin ja antoi meidän katsoa omilla kahdella silmämunallamme. Filosofisella tasolla ”siunaamme” omilla aisteillamme tehdyt havainnot ilman muuta syytä, että on todella vaikeaa edetä mitään , jos emme luota mihinkään.
Ajattele avaruusajan taivuttamista. Olemme kaikki kuulleet Einsteinin teoriasta, jonka mukaan massa taipuu aika-aikaa ja joka aiheuttaa painovoimaa sekä kaikenlaisia muita hauskoja relativistisia vaikutuksia. Aika-ajan taivuttaminen on kuitenkin vain Ei ole mitään todisteita siitä, että aika-aika todella taipuu, vain että jos aika-aika mallitaan taipumaksi, saadaan tyypillisesti hyvät ennusteet tapahtumasta.
Joten meillä ei ole siunattuja mikroskooppi, joka voi suurentaa tarpeeksi nähdäksesi elektronin. Se yksin riittää tekemään yhden tilan, jota kukaan ei ole ”suoraan havainnut” elektronia. Jos uskalletaan tunkeutua kvanttimekaniikkaan, maailma muuttuu vielä omituisemmaksi. Kaikenlaisten hauskojen vaikutusten vuoksi, jotka todennäköisesti ovat kysymyksesi ulkopuolella, käsite ”elektronin tarkkailu” itsessään muuttuu melko mutaiseksi. Kvanttimekaniikka ennustaa maailmankaikkeudessa tapahtuvan tavalla, joka tekee lauseesta ”elektronin tarkkailu” hankalaksi ja vaikeasti kvantifioitavaksi. Jos kvanttimekaniikka todellakin kuvaa, kuinka maailma ”todella toimii”, elektronin havainnoinnin käsite voi olla mahdoton kvanttiaaltomuodon romahtamisen tilastollisten käyttäytymisten vuoksi.
Kommentit
- Meillä ei ole todisteita siitä, että kuka tahansa tämän lauseen lukija on myös ihminen. En usko ’ mielestäni ’ ole oikeudenmukaista odottaa todisteita ehdottoman pätevyyden ehdottomassa merkityksessä. Jopa matematiikassa todiste on suhteessa muodolliseen järjestelmään, eikä se voi saavuttaa platonisen totuuden tasoa (mitä se onkin). Kuten sanotte, on vain ymmärrettävä, että mitä tahansa instrumenttia, jota käytämme jonkin havainnoimiseksi, olipa se sitten silmämme tai jokin muu, emme saa suoraan henkisiä kätemme itse elektronille, vaan vain välilliset todisteet välineidemme avulla. Joskus näemme jopa tähtiä, kun niitä ei ole.
- @ user21820 Onko se ” oikeudenmukainen ” vai ei, se on tieteen (todellakin empiirisen ajattelun yleensä) tunnustettu perusraja. Jos haluat keskustella siitä, mitä tarkoittaa ” jonkin ” tarkkaileminen, meidän on myönnettävä, mitä se todella tarkoittaa ” tarkkaile jotain ” ja johon sisältyy filosofisia kysymyksiä prosessin ytimessä. Muussa tapauksessa on aina väärin, mitä merkitsee ” tarkkailla jotain ”, ja tämän kaltaiset kysymykset syntyvät, eivätkä näytä koskaan olevan lyöty, koska yksi haluaa jättää huomiotta sen, mitä ” tarkkailee, mitä ” tarkoittaa. Tieteenfilosofian suuret mielet, kuten Popper ja …
- … ja Kuhn, ovat taistelleet tämän haasteen kanssa ilman sieppausta (filosofinen termi päättää, että todennäköisin hypoteesi on todella totta), tiede pysyy aina tarkalleen yhden askeleen päässä totuudesta. Tämä ei ole ’ t huono asia. Rakastan sitä, mitä tiede voi todella tehdä, ja luotan siihen melko usein. Mutta filosofisten kysymysten aaltoilu sen juurilta on yhtä vaarallista kuin filosofisten kysymysten käsin heiluttaminen matematiikan juurissa tai uskonnon juuressa. ’ muistuttaa sotilaan opettamista, ” kun vedät liipaisinta, ase laukaisee, ” ja ottamatta huomioon …
- .. tapauksia, joissa ase ei ammu, koska se juuttuu, ja sotilaan on irrotettava se jatkaakseen. Siellä ’ on syy, miksi armeija opettaa sotilaille, kuinka he laukaisevat kiväärinsä taistelun rasituksen alaisena.
- Minulla ei ole todisteita siitä, että olet olemassa #solipsismi
Vastaa
Mitään ei havaita ilman jokin fyysinen prosessi, joka ”suorittaa” havainnon. Silmät eivät näe passiivisesti – ne ovat valtavia törmäyspaikkoja lukemattomille fotonipommituksille, kameran pikselit (tai valoherkät pigmentit) eivät reagoi passiivisesti valoon, tuhansien yksittäisten fotonien täytyy lyödä niitä voimakkaasti.
Se on kuin olisit autossa, pimeässä huoneessa, joka on täynnä höyheniä – kuinka voit tuntea, että höyhenet ovat siellä, poistumatta autosta? Jos ajoit höyhenpilveen nopeudella 200 mph , saatat kuulla jotain, kun ne iskeytyivät tuulilasiin, jos kuuntelet tarkkaan …
Se on samalla tavalla yksittäisten hiukkasten, kuten elektronin kohdalla – kuinka voit aistia jotain kevyempää ja enemmän herkkä kuin mikään muu sen ympärillä?
Kuten auto ja höyhenet, voit vain epäsuorasti päätellä toisen tai toisen olemassaolon vain tekemällä yhden asian tarpeeksi väkivaltaisesti toiseen.
Kommentit
- Erittäin hyvä esimerkki.
Vastaa
Anna minun antaa epämääräinen analogia havainnollistamiseksi havainnointikysymyksissä.
Kuvittele, että olen juuri heittänyt kiven lampeen ja kysyn sinulta, näetkö sen aallon? Sanot kyllä, tietysti, miksi Sanon, ei, et todellakaan näe koko aalloa. Näit vain näkemäsi sijainnistasi ja kulmastasi. Ja onko se, mitä näit aallon? Vai onko mielessäsi vain aallon kuva ? Mistä edes tiedät , että kyseinen kuva heijastaa tarkasti todellista aaltoa? Itse asiassa tiedämme, että silmällemme on raja sen resoluutiosta ja herkkyydestä.
Joten et todellakaan nähnyt mitään aaltoa. Näit juuri jotain, jota me molemmat teemme kutsu englanniksi ”aalto”. Sana on vain viittaus entiteettiin, ei itse kokonaisuuteen. Voit kysyä, onko mahdollista havaita yksikkö suoraan eikä millään välituotteella instrumentin kautta, kuten silmämunamme? Mutta mikä oikeastaan on ”suora”? Jos mielesi voi jotenkin kosketa aaltoa (mitä, saanko kysyä?), riittääkö se sinulle? Vai onko mielesi itse vain väline, jota käytät vuorovaikutuksessa maailman kanssa?
Joka tapauksessa joka sukeltaa suoraan syvyyteen -filosofian loppu , vaikka sinun onkin vastattava siihen jotenkin, ennen kuin voit määrittää tarpeeksi tarkasti, mitä tarkoitat ”tarkkailla” .
Toisaalta, mitä jos molemmat olemme yhtä mieltä aallon esiintymisestä, ja Kysyn sitten sinulta, mikä on aallon sijainti? Ja sinä tuijotat tyhjää minua. Mutta se voi hyvinkin olla sama kysymys, jota sinulla olisi kiusaus kysyä elektronista. Entä jos elektronilla on todellakin taustalla oleva todellisuus, joka vastaa tarkemmin sen aaltotoimintoa kuin yhtä avaruuspistettä? Onko sinulla edes pienintäkään todistetta siitä, että se on enemmän kuin piste? Ei.
Voisit sanoa, ottakaamme vesimolekyylin korkein kohta (olettaen, että se on riittävän pistemäinen) sijainniksi. Jos näin on, niin sillä ei ole lainkaan hienoja ominaisuuksia, ja se hyppää satunnaisesti ympäri lampia. Parempi idea olisi ottaa keskiarvo lammen keskimääräisen vesitason yläpuolella olevien vesimolekyylien sijainti. Sitten voimme ”nähdä”, että se liikkuu aallon suuntaan enemmän tai vähemmän harjanteen kanssa. Voimme jopa kosketa aaltoharjua sen ohi, mikä tarkoittaa, että voimme tavallaan arvioida tällä tavalla määritellyn sijainnin.Tässä on jonkin verran epävarmuutta, toisin kuin epävarmuus, jonka näet klassisen aaltopaketin sijainnin tai sijainnin mittauksessa hiukkasen (Heisenbergin epävarmuusperiaate) siinä mielessä, että huolimatta siitä, että lampiaallon sijainti on hyvin määritelty (olettaen pistemäisiä vesimolekyylejä tai yleisemmin jonkin veden tiheysfunktion), emme voi edes klassisesti mitata se täsmällisesti, koska kaikki, mitä teemme, häiritsee aaltoa aallon hieno nopeus virtauksena, veden keskimääräinen virtaus (massatiheysfunktion kehityksen mukaan ajan myötä). Kuten asennossa, emme voi edes klassisesti mitata nopeutta tarkasti muuttamatta sitä.
Nyt voimme kiertää ongelman toisella tavalla. Sen sijaan, että yritämme tarkkailla kaikkia aaltoja kerralla, toistamme kivenheiton monta kertaa, ja joka kerta kun havaitsemme vain yhden pienen osan aallosta. Tietysti nyt, kun olemme skeptisiä, kyseenalaistamme, voimmeko todella toistaa jotain tarkalleen samalla tavalla joka kerta.Se on tietysti mahdotonta yleensä, mutta toivomme, että se ei ole liian villi erilainen.
Juuri tämän tutkijat ovat tehneet tarkkaillakseen (tässä mielessä) elektronin aaltotoimintaa. Se tehtiin hyvin kauan sitten, enkä tiedä historiaa, mutta oletettavasti IBM oli yksi ensimmäisistä, joka järjesti epäpuhtausmolekyylit metallipinnalle ja käytti sitten skannaustunnelointimikroskooppia elektronitiheyden kuvaamiseksi. Heillä on joitain kuvia täällä , mukaan lukien tunnettu kvanttireitti:
( http://researcher.watson.ibm.com/researcher/files/us-flinte/stm16.jpg ) 
En tiedä muokkaivatko he raakatietoja (hyvin todennäköisesti, kun tein sen ennen kuin jouduin muokkaamaan melun ja artefaktien poistamiseksi epätäydellisestä STM-kärjestä). Internetissä on muita kuvia, kuten:
( http://nisenet.org/catalog/media/scientific_image_-_quantum_corral_top_view ) 
Mutta tietysti kaikki STM-kuvien väri- tai kolmiulotteiset tehosteet luodaan tietokoneella. Viime aikoina (2013) jotkut ovat väittäneet pystyvänsä kuvaamaan atomirataaleja, kuten:
( http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/may/23/quantum-microscope-peers-into-the-hydrogen-atom ) 
Muista kuitenkin, että analogiat hajoavat ja hyvin vähän elektroneista ja muista hiukkasista on jopa epämääräisesti analoginen ilmiö lammessa olevan veden kanssa. Analogian tarkoituksena oli vain saada sinut ajattelemaan kahdesti yleistä oletusta, että hiukkasella on pisteasento.
Kommentit
- Mutta odota, niin sitten kaikella, joka liikkuu (klassinen ja kvanttinen), ei ’ ole varmaa asemaa? Mittaamme varmasti asioiden sijainnin makroskooppisesti, vai tarkoittatteko, että voimme mitata mitä tahansa vain tietyllä tarkkuustasolla, mutta luokiteltaisiin silti ’ ’ epävarma ’ ’? ’ Keskityn viimeiseen yhteisen oletuksenne kohtaan.
- @whatwhat: Mielestäni mikään hiukkanen ei asu yhdessä avaruuspisteessä milloin tahansa riippumatta siitä, liikkuuko se vai ei ’ t. Tämä on yhdenmukaista joidenkin kvanttimekaniikan tulkintojen kanssa, eikä se kohdata aaltofunktion romahtamisen ongelmaa, jota jotkut muut tulkinnat vaativat. Se, että hiukkanen näyttää osuvan näyttöön lokalisoidulla alueella, ei tarkoita sitä, että se olisi ollut yhdessä paikassa! Miksi kukaan oletti sen?
- @whatwhatwhat: Mitattuasi ei koskaan ole itse hiukkasia. Yrität ’ suurentaa ’ joitain vaikutuksia makroskooppiseen tasoon, jota voit tarkkailla. Tällöin kohtaat hiukkaseen vaikuttavan suurennusmekanismin ongelman, joten et voi koskaan tarkkailla samaa partikkelia haluamassasi tilassa kahdesti. Joten yleensä sinun on toistettava tämä vaikutus monta kertaa (toivottavasti) ja mitattava useita hiukkasia, jotka ovat (oletettavasti) haluamassasi tilassa, ja sitten hankittava jakauma, mitä tapahtuu kaksirivisellä kokeella ja kuvia vastauksessani.
Vastaus
Vakiomallin mukaan elektronilla ei ole laajuutta; säde nolla. Sellaisena hiukkasia ei koskaan voitu havaita (koska sitä ei oikeastaan ole …), vaan vain epäsuorasti havaittu esimerkiksi sen sähkökentän vaikutuksesta muihin hiukkasiin tai esineisiin.
Kommentit
- Ideasi vaikutti ensinnäkin siihen, että kirjoitin tämän kysymyksen. Älä ’ t ihmettelet, että ehkä ajattelemme vain, että sitä ei oikeastaan ole, koska emme ’ voi tarkkailla sitä oikein? Tiedän, että heidän mielestään kvanttimaailma on intuitiivinen, mutta entä jos tämä hassu selitys johtuu vain siitä, että meillä ei vielä ole sopivia työkaluja toisin päättämiseksi? Esimerkiksi – Pluto. Olimme niin varmoja, että se oli planeetta, kunnes osoitimme toisin. Muistamallesi käsitteelle, kuten mainitsit, Pluton ja ajattelen, että ’ ’ tämä ajatus on totta …. sikäli kuin me tiedä. ’ ’
- mikä idea ??????
- @mikä mitä Vaikka ajatus tieteellisestä ripustamisesta hyvien teorioiden intonointiin absoluuttisena tosiasiana on oikea, esimerkkisi on huono. Esimerkiksi Galen ’ teoria, jonka mukaan ihmisillä oli jaettu leukaluu, on parempi.
- Henkilökohtaisesti en halua ’ t kuten elektronin käsitys pistehiukkasena (luo outoja äärettömyyksiä jne.) verrattuna vain johonkin hyvin, hyvin pieneen. En tiedä ’ en tiedä miksi vakiomalli hyväksyy tämän, taas ääretön ongelman takia, mutta ilmeisesti säteen valitseminen vain joksikin hyvin, hyvin pieneksi katsotaan erilaiseksi kuin 0.
- @jiminion ei ’ ta nollasäde tarkoita, että näkemämme epäsuorat vaikutukset syntyvät tyhjästä?
Vastaus
Ei ole täysin tarkkaa, ettei sitä voida havaita. Se voi ja on. Havainto on kuitenkin vain pieni osa elektronit.
Vaikka se voidaan havaita välittömästi, sitä ei voida määrittää sekä sen sijainnissa että sen nopeudessa. Elektronin nopeutta voidaan havaita, mutta ei sen sijainnin tuntemisen avulla. Elektronin sijainti voi Huomaa, mutta ei tietämällä sen nopeutta.
Usein esitetty esimerkki tästä tekniikan ja fysiikan oppitunneilla metsässä olevan nuolen kuvassa. Näet selvästi, missä se on, mutta kuvan perusteella nuolen nuolta, et voi kertoa kuinka nopeasti se menee.
Kommentit
- No tämän kysymyksen laajuuden kannalta olen ’ Olen kiinnostunut vain sen asemasta.
- Mutta mitä kilparadan ympäri juoksevasta hevosesta? Voimme mitata sen sijainnin radan ympärillä markkereiden avulla ja nopeus voidaan mitata nopeuspistoolilla. Olkoon ’ s sanottava, että hevonen juoksee minun nopeusaseeni ohi ja tallentaa nopeuden. Samalla kun aseeni tallentaa sen, otan kuvan hevosen ’ sijainnista suhteessa merkkeihin. Olisiko se mitannut menestyksekkäästi sekä hevosen nopeuden että sijainnin tietyssä ajankohdassa?
- @ mitä – mielestäni löydät lisää aiheesta tästä: fi.wikipedia.org/wiki/Uncerurity_principle kuin mitä voin tarjota.
Vastaa
relational QM : n mukaan toinen elektronin tarkkailija voisi yksinkertaisesti olla toinen elektroni; sanoa toinen elektroni, joka torjui sen.
Tämä tarkoittaa, että elektronista tehdään jatkuvasti havaintoja; vain ei meidän.
Mutta mielestäni tämä ei ole mielessäsi käytetyn tarkkailun tunne; mikä näyttää olevan suora havainto ihmissilmällä.
Kuitenkin, kun emme voineet nähdä bakteeria; ja nyt voimme nähdä ne mikroskoopin läpi; kukaan ei sano, etteivät he ole siellä.
Ehkä sama pätee elektroneihin, jonain päivänä.