100% math-free (!): QUANTUM MECHANICS FOR DUMMIES
kirjoittanut Minna Pöntinen (= dummy)
"Henkilö, jota kvanttiteoria ei järkytä, ei ole ymmärtänyt sitä."
- Niels Bohr
- Niels Bohr
Kvanttimekaaniikassahan on kyse siitä, että pikkuisilla osasilla on kaksi luonnetta - hiukkas- ja aaltoluonne. Juu,
paradoksaalistahan tämä on - hiukkanenhan on yhdessä paikassa oleva pikku juttu, ja aalto taas on levinnyt
äärettömän laajalle. (Empiiriset tulokset kuitenkin tukevat tätä hässäkkää. Mielenkiintoista, eikö totta?)
Ja nyt niin, että jokainen ymmärtää. Klassinen fysiikkahan sanoo, että jos heität kivan voimalla A suuntaan X,
ja kaikki ilmanvastukset, vetovoimat sunmuut kiveen vaikuttavat hässäkät tiedetään, niin se kivi lentää aina
samaa rataa (ja putoaa lopulta maahan), vai mitä? No, viisaat kvanttimekaanikkosedät ovat todenneet, että
yksinäinen partikkeli ei aina kulkeudukaan samaan paikkaan - allright!
Se mahdollisuus, että se kivi tekis vaikka kolmemetrisen silmukan ja katoaisi sitten taivaaseen, on häviävän pieni -
mutta silti olemassa. Koska kivi on niin vaaltavan iso kokoelma niitä partikkeleita, jotka saattaa sen objektin niin
lähelle sitä keskiarvoa (keskiarvoa = kivi on kiltti ja putoaa normaalin lentonsa lopuksi normaalisti maahan) mutta
jos kivi olisikin tälläinen ääriharvinainen tapaus, jossa näitä poikkeavia anarkistipartikkeleita on niin paljon,
että se riittää heilauttamaan sen objektin ominaisuuksia pois “keskiarvosta”, niin se kivi voisikin tehdä juuri
mainitsemani silmukan. (Muistamme tässä yhteydessä myös tämän ikivanhan "puu kaatuu metsässä eikä kukaan ole
kuulemassa niin lähteekö siitä ääntä"-jutun.)
Samaten kvanttimekaanikka (jolla kuvaillaan mikromaailman ilmiöitä, kuten kaikki ovat jo tähän mennessä käsittäneet)
sanoo, että tarkkoja mittaustuloksia ei ikinä voi olla (enkä tajua miksi kukaan ei hyväksyisi tätä, sen verran
itsestäänselvyys tämä on), eikä tulevaisuutta voi ennustaa jo tapahtuneen perusteella. Klassisen fysiikan
periaatteiden mukaanhan (annetaan tähän kohtaan filosofiavaroitus) tulevaisuutta voisi periaatteessa (huom!
periaatteessa! tätä ei voisi soveltaa käytännössä vielä varmaan piljoonaan vuoteen) ennustaa, jos tiedettäisiin
tietyllä hetkellä kaikki kappaleeseen/kappaleisiin vaikuttavat voimat ja kappaleen/kappaleitten ominaisuudet
täydellä tarkkuudella. Tarpeeksi tehokkaitten tietokoneitten (tai herra Perälän aivojen) avulla voisi sitten
laskeskella että jos minä syön 30 grammaa suklaata niin miten se tulee vaikuttamaan Perun ekonomiaan seuraavan
kuukauden aikana. (Ei luultavasti kovinkaan paljoa, mutta silti.)
Mittausepätarkkuuksista puhuttaessa huomautettakoon vielä, että kvanttimekaniikan kannattajat (lähes kaikki nykyfyysikot)
sanovat, että mittausvirheet eivät johdu käytettävän laitteiston epätarkkuudesta, vaan epäsäännöllisyys - tietty
"arvaamattomuus" - on, hm, ominaista luonnolle. Mikä on sekin varsin järkevä ja ymmärrettävä idea. Yksi kuuluisimpia
kvanttimekaniikan alalla tehtyjä kokeita on ensikuulemalta useille höpöhöpöltä kuulostava Schrödingerin kissa-niminen koe,
joka lyhennettynä kuuluu näin: Kissa pistetään boksiin yhdessä radioaktiivista ainetta sisältävän masiinan kanssa.
Tunnin kuluessa aineessa saattaa hajota yksi atomi - tai olla hajoamatta; mahdollisuudet ovat fifty-fifty. Jos se
hajoaa, laukeaa mekanismi joka särkee sinihappopullon jolloin kissa kuolee. Mutta ennenkuin laatikkoon kurkistetaan
l. tehdään havainto, on kissa ns. epävakaassa tilassa; se ei ole kuollut eikä elävä. Tästä sitten äijä jos toinenkin
keskusteli ja oli eri mieltä. Tähän asiaan en sitten tämän enemmän pureudu kun en muista miten asia meni :) Ainakin
joku viisas ilmoitti että asia nimeltään dekoherenssi - kissan vaikutus laatikon ilmaan, laatikon seiniin, siihen
syömääni 30 gramman suklaapalaan, Perun ekonomiaan sekä samalla koko maailmankaikkeuteen - tulee ottaa huomioon.
Niin, Schrödingerin paradoksissahan oli kyse juuri tästä aikaisemmin mainitsemastani havaintojutusta. Einstein kritisoi
tätä sanomalla, että esineet/asiat/objektit ja niitten ominaisuudet ovat olemassa, vaikka niitä ei olisi kukaan
havainnoimassa. Tästä voisimme sitten siirtyä kvanttimekaaniikan teorioitten mahdollistamaan teleportaatioon (joka
ei ole enää vain tieteiskirjallisuuden viljelemä klisee, vaan totista totta; laboratorioissa on onnistuttu siirtämään
fotoneita metrien päähän. Whee!) mutta emme siirry, koska en ole silläkään alalla ekspertti. (Mm. tästä asiasta Niels
Bohr ja Einstein kävivät muistaakseni kovia kiistoja (ei minun (epä)eksperttiydestäni siis -) ) (siinä ei olisi mitään
kiistelemistä) vaan teleportaatiosta ja näistä havainnoimishässäköistä.)
Ja niin - kvanttimekaniikka on myös sen takia varsin mukava juttu, että se on auttanut selvittämään atomin
rakenteen, radioaktiivisuuden ja kemialliset sidokset. Älkää tosin kysykö minulta että miten.
- Joten mitä opimme tästä kaikesta? Syökäämme jokainen 30 grammaa suklaata päivässä niin vaikutamme Perun
ekonomiaan, älkäämme lukitko epävakaita kissoja laatikkoihin sinihappopullojen kanssa.