Sähkömagneettisen aallon olemus

[pähkäilijä]

Eikö kvanttifysiikka ole seuraus? Ajattelin ennemminkin syytä.

Syy on se, että luonto toimii siten kuin toimii, ja kvanttifysiikka kuvaa toiminnan erittäinkin täsmällisesti. Arkipäivän makrokappaleiden fysiikka on seuraus kvanttifysiikan lainalaisuuksista.

Ja erityisesti "arkkikvanttia" eli rakeisuutta joka lienee pienin mahdollinen raekoko. Tiedetäänkö syy pienimmän rakeen kokoon?

En tiedä mitä rakeet ovat muuta kuin sääilmiö. Kvanttifysiikassa puhutaan pääasiassa alkeishiukkasista, ja näiden välisestä vuorovaikutuksesta.

Rakeisuus on jäänyt mieleen ilmeisesti lainatusta Carlo Rovellin kirjasta. Tekoäly antoi tällaisen paketin aiheesta "avaruuden rakeisuus".
-----------
Tässä keskeisiä asioita Rovellin teoriasta:

Avaruuden rakeisuus (Quantum of Space): Rovellin mukaan avaruudella on pienin mahdollinen mitta, eräänlainen "atominen" rakenne. Avaruutta ei voi jakaa loputtomiin, vaan se koostuu "avaruuden kvanteista".
Silmukkakvanttigravitaatio: Tämä teoria ehdottaa, että avaruus on kudottu pikkuriikkisistä silmukoista (spin-verkostoista), jotka muodostavat Planckin mittakaavassa rakeisen rakenteen.
Ei taustaa, vain kenttiä: Rovell korostaa, että avaruus ei ole tyhjä näyttämö, jolla asiat tapahtuvat. Avaruus on itsessään dynaaminen, kvantittunut gravitaatiokenttä.
Vertauskuvat: Rovell käyttää usein vertauskuvaa, jossa avaruus on kuin hiekkaa: kaukaa katsottuna se näyttää yhtenäiseltä ja tasaiselta, mutta lähempää tarkasteltuna se koostuu yksittäisistä hiekanjyvistä.
Aika ja avaruus: Teorian mukaan sekä avaruus että aika ovat diskreettejä (erillisiä) eivätkä jatkuvia.
-----------------

Eli jos rakeella on pienin mitta niin sen takana on jokin syy. Tätä syytä olen miettinyt.

Aivan. En hoksannut, että viittaat kvanttigravitaatioon. Tuossa teoriakokonaisuudessa "rakeisuus" on ehkä perusteltu kuvailu.

Itse en tunne kvanttigravitaatiota niin syvälle, että voisin ottaa kantaa. Mutta jos teoriat saadaan yleisesti hyväksytylle tasolle, niin sitten voidaan todeta sama kuin aiemmissa gravitaatioteorioissa, eli luonto toimii niin kuin toimii . Tämä on ihmiskunnan ikiaikainen kirous, että kun päästään tarkemmalle tasolle, niin uusia kysymyksiä on vastassa yhtä paljon kuin ennenkin.

Granulaatio (jota sanaa näen hyväksi käyttää) on välttämättä kytköksissä mittarirakenteeseen, eli aineeseen.

Jos ajatellaan olevan jokin pienin etäisyysmitta, jokin mittari voi olla kuitenkin suuressa liikenopeudessa ja mittaa sen luvattua pienempänä, samoin ajan granula erikseen. Eli granulaation tulee olla 4-ulotteisten intervallien kvantittumista määräosiin, joilla on mahdollisesti pienin mitta, jota epämääräisyys ilmentää.

Aika-avaruus on lähtökohtaisesti koordinaatistokehysten joukko, johon ei voi mitään globaalisti identifoituvaa granulaatiota perustaa. Olen siksi määritellyt Separversen sellaisten intervallien monistoksi, joka voidaan määrittää invariantteina erillisyyksinä ja sellaisia ovat nollageodeesikimput, jotka pitävät kausaalisuudet järjestyksessä. Koska kaikki nollageodeesit ovat paikallisesti kaareutuneita, indusoivat ne nosteen 4-ulotteisen Separversen 4-tiheyden gradientteina.

Tuo 4-tiheys on granuloitunut invariantisti massatiheysgranuloiksi mittareille (ja suuntautumattomiksi reaaliprojektiivitasoiksi taustariippumattomassa pohjageometriassa). Kappalevalinnoilla, kuten taivaankappaleilla on vauhtitiedon sisältävä itseistiheys (proper 4-density), joiden mukaan ne asettuvat nostekentässä tasapainoisille kiertoradoille. Tuossa Separversen spin½-vaahdossa pienimmät kiertoradat ovat spinoriaalisesti (720 asteen kierto) kvantittuneita Planckin mittaan sitoutuen epävarmuusperiaatetta noudattaen. Avoimilla ja suljetuilla nollageodeeseilla on selvä eronsa.

Nollageodeesit ovat siis koko kudos, ei vain energiaa juuri siirtävät signaalit (paitsi laajasti ymmärretty entropia-energia fysikaalisena informaationa kattanee kaikki). Separverse muodostaa granuloineen QED-pilottikentän, joka koherenssina päivittää jatkuvasti nollageodeesejaan ja sisältää kaikkien reittien interferenssit valmiina.

Pähkäilijä saanee tästä käsitystä millaiseen kokonaissoppaan on sotkeuduttava, jos uteliaisuutta riittää uppoutua todella selvittämään mitä Planckin vakion taustalla oikeasti voisi olla.

Jo ensimmäinen lause tyrmäsi...

[pähkäilijä]

Aha, kukaan ei tiedä rakeiden muodostumisen syytä sitten, se on vaan teoria.

2. Moos. 9:13–35, psalmi 148:8 , ilmestyskirja 16:21

Tuttuja kohtia, 2. Moos. kertoo Israelin pääsystä Egyptin orjuudesta, psalmi 148 en muistanut mutta siinä ikäänkuin luonto ylistää Jumalaa, ja Ilmestyskirjassa vissiin kuvataan ydinsodan tuottamia rakeita. Hurjia asioita.

[pähkäilijä]

Palaan dipoliemittorin tekemään aaltorakenteeseen. Ajattelin tehdä muistisäännön, tai rakenteen josta saa helposti hahmotettua aallot. Miten saadaan maapallon kokoinen säteilykuvio? Laitetaan pieni dipoli avaruuteen ja käynnistetään se vain 0,02 sekunniksi ja sitten pysäytetään aika torukselta. Nyt torus on noin maapallon kokoinen ja aletaan tutkia sitä. Sen aallonhuiput/-pohjat on kuin sipulin kuoret, ne jatkuu aina dipoliin asti. Olkoon kuoret/kerrokset vaikka 5mm pahvia, siis pahvikerros kerroksen päällä toruksen ytimeen saakka. Laskin että pahveja oli 1 275 000 000kpl. No tämä on sivuseikka. Kuitenkin joka toinen pahvi syntyy aallonhuipusta ja joka toinen -pohjasta eli 2 pahvia vastaa 1 aallonpituutta.
Näin pitkälle olen päässyt mutta nyt on ongelmia. Nimittäin jos ulin kerros emittoi energiaa johonkin hiukkaseen, niin miten suurelta pinta-alalta pahvia energiaa hupenee? Voidaan esittää arvauksia:
1 neliömetrin
1 neliökilometrin
1 milj.neliökilometrin?
ja niin edelleen.. (maapallon pinta-ala on n. 500 000 000km^2) toruksen vähän pienempi?

[pähkäilijä]

Voidaan ajatella pahvikerroksen amplitudia valkoisena maalina joka laimetessaan muuttuu tummemmaksi. Lähellä dipoli-antennia on "paljon valkoista maalia", kaukana maali laimenee melkein olemattomiin. Sama kuin maalaisi ladon seinää yhdellä desilitralla valkoista pohjamaalia, sillä saisi 1 neliömetrin kirkkaan valkoiseksi mutta koko ladon seiniin (100m^2) se antaisi vain hailakan vivahteen.
Onko tässä aaltoteorian heikkous? Nimittäin kun amplitudi heikkenee, energian saaminen vuorovaikutusta varten on ongelmallista. Samaan aikaan aallonpituus säilyy muuttumattomana, sen puolesta energiaa on "yhtä paljon" kuin lähellä dipolia. Eli ainoa muuttuja on amplitudi. Tästä seuraa jännä juttu, nimittäin kun dipoli tekee aallon, sen kiihdytysradan energia on suuri. Mutta kaukaisuudessa kun pahvin pinta-ala on "miljoonakertainen", se antaa mitättömän puskun vaikka elektronille. Näin tarvitaan monta mitätöntä puskua jotta niiden summa olisi sama kuin kiihdytysradan pusku. Esm jos kiihdytysradan energia olisi miljoona yksikköä niin kaukaisuudessa tarvittaisiin miljoona kappaletta 1 yksikön puskuja jotta energialasku täsmäisi.
Puskuilla lienee kuitenkin rajansa, siis miten laajalta pinta-alalta pahvia energia haalitaan. Raja tulee siitä, kun pahvi ohittaa elektronin huimalla nopeudella c, niin eihän siinä ajassa ehditä haalimaan laajalta pahvin pinta-alalta. Onko tämä aaltoteorian heikkous?

Kvanttiteoria taas toimii muuttumattomien fotonien kautta, sen kyky vuorovaikuttaa säilyy kaukaisuuteen asti. Tämä on paljon helpompi käsittää.

[QS]

Helpompi verrata Aurinkoa ja Alfa Centauria. Aurinko on lähellä, joten naamavärkin kohtaavan sm-aallon amplitudi ja intensiteetti on suurehko. Alfa Centauri on kaukana, joten amplitudi (∝ 1/r) ja intensiteetti (∝ 1/r²) on pieni. Siksi Alfa Centauri ei ole käyttökelpoinen esim rusketuksen hankkimiseen. Fotonien määrä pinta-alayksikön läpi per aikayksikkö on myös pieni (∝ 1/r²). Vain harvakseltaan fotoni kohtaa toisen hiukkasen tai atomin, ja vuorovaikutus tapahtuu.

Se on totta, että klassisen aaltoteorian tarkkuus heikkenee merkittävästi, kun kyse on matalan intensiteetin säteilyn ja aineen vuorovaikutuksesta. Klassinen aalto on ikäänkuin suuren fotonilukumäärän statistinen ilmentymä. Kun fotonilukumäärä on hyvin pieni, niin jatkuvana etenevä klassinen aalto hiipuu pois, ainakin jos asian oikein metafyysisesti maalailee.

[pähkäilijä]

Kun toruksen pinta, tai mikä tahansa kerros pinnan alla, laajenee tasoaaltona niin taso on ikäänkuin maapallon meren taso, hiukan kaareva. Jos ajatellaan että nopeus on c, niin pinnassa on mahdottoman lyhyen ajan kontakti vaikka elektroniin. Jos pinnan (aallonhuipun) paksuus on vaikka 1mm niin ajallisesti sen kontakti elektroniin kestää 1/ 300 000 000 000 sekuntia (jos oikein laskin). Kun aika on niin lyhyt, niin kuinka energiaa voi virrata elektroniin jos energia on jakautunut pinnalle tasaisena 1mm kerroksena? Ongelma on liian lyhyt aika, eihän kerroksen sisällä matkustava energia voi ylittää c nopeutta. Siksi tehollinen energiapinta-ala rajoittuu c nopeuden asettamiin rajoihin. 1mm aallonhuipun tapauksessa sen kyky luovuttaa energiaa elektronille rajoittu ehkä alueeseen jonka halkaisija olisi 2mm, siinä ehtisi molemmilta sivuilta 1mm matkalta siirtymään elektroniin. Jos näin on niin maan kokoinen pinta-ala laimentaa sen 2mm läntin (siis pii*r^2= 3,14mm^2) niin laimeaksi ettei siitä paljoa energiaa irtoa.

[QS]

Kun aika on niin lyhyt, niin kuinka energiaa voi virrata elektroniin jos energia on jakautunut pinnalle tasaisena 1mm kerroksena?

Universumille "lyhyt aika" voi tarkoittaa jotain muuta kuin ihmiselle, tai voi olla ettei tarkoita mitään. Mutta valon kvanttiteoriassa iso/pieni, pitkä/lyhyt, hidas/nopea -kysymyksiä ei tarvitse esittää, koska teoria on rakenteeltaan erilainen kuin teoria klassisesta aallosta.

[pähkäilijä]

Kun aika on niin lyhyt, niin kuinka energiaa voi virrata elektroniin jos energia on jakautunut pinnalle tasaisena 1mm kerroksena?

Universumille "lyhyt aika" voi tarkoittaa jotain muuta kuin ihmiselle, tai voi olla ettei tarkoita mitään. Mutta valon kvanttiteoriassa iso/pieni, pitkä/lyhyt, hidas/nopea -kysymyksiä ei tarvitse esittää, koska teoria on rakenteeltaan erilainen kuin teoria klassisesta aallosta.

Niin se kvanttiteoria vaikuttaa toimivammalta. Kun kvantti osuu elektronin lähelle, eikö se luovuta kaiken energian kerralla? Vai voiko luovuttaa vain osan?

[QS]

Kun aika on niin lyhyt, niin kuinka energiaa voi virrata elektroniin jos energia on jakautunut pinnalle tasaisena 1mm kerroksena?

Universumille "lyhyt aika" voi tarkoittaa jotain muuta kuin ihmiselle, tai voi olla ettei tarkoita mitään. Mutta valon kvanttiteoriassa iso/pieni, pitkä/lyhyt, hidas/nopea -kysymyksiä ei tarvitse esittää, koska teoria on rakenteeltaan erilainen kuin teoria klassisesta aallosta.

Niin se kvanttiteoria vaikuttaa toimivammalta. Kun kvantti osuu elektronin lähelle, eikö se luovuta kaiken energian kerralla? Vai voiko luovuttaa vain osan?

Kokonaan tai osittain, josta esimerkki Comptonin sironta.

[pähkäilijä]

Kun aika on niin lyhyt, niin kuinka energiaa voi virrata elektroniin jos energia on jakautunut pinnalle tasaisena 1mm kerroksena?

Universumille "lyhyt aika" voi tarkoittaa jotain muuta kuin ihmiselle, tai voi olla ettei tarkoita mitään. Mutta valon kvanttiteoriassa iso/pieni, pitkä/lyhyt, hidas/nopea -kysymyksiä ei tarvitse esittää, koska teoria on rakenteeltaan erilainen kuin teoria klassisesta aallosta.

Niin se kvanttiteoria vaikuttaa toimivammalta. Kun kvantti osuu elektronin lähelle, eikö se luovuta kaiken energian kerralla? Vai voiko luovuttaa vain osan?

Kokonaan tai osittain, josta esimerkki Comptonin sironta.

Kiirettä piti. Ihmettelen jos aalto ei saa antaa osatehoa. Ymmärrän tilanteen näin: olkoon pahvi (5mm paksu) niin kun se menee c nopeudella elektronin ohi niin se vuorovaikuttaa vain äärettömän lyhyen ajan elektroniin. Siksi vuorovaikutuksen nopeus c ehtii kertyä pahvilta ympyrän alueelta joka on säde 5mm eli halkaisija 10mm. Ihmeellistä on suhde, 79mm^2/maapallon pinta-ala. Tämä on mitätön suhde eli pilkun jälkeen tulee paljon nollia. Näin 79mm^2 alueelta ei liikene juuri mitään energiaa.
Siispä alkutilanne jossa dipolin kiihdytysradalla on vahva energiatiheys, se putoaisi 0,02 sekunnin kuluttua lähes mittaustekniikan ulottumattomiin kun pahvin pinta-ala on 0,02 s kuluttua suunnilleen maapallon pinta-ala.