Tyhjästä nyhjästään?

[vanhakauko]

Vanha sananlasku sanoo, että tyhjästä on paha nyhjästä.  Vai onko?  T ja a-uutisissa 25.12.08:

"Löytö myös vahvistaa supernovahavainnoista tehdyn päätelmän siitä, että pimeä energia alkoi kiihdyttää maailmankaikkeuden laajenemista noin 5,5 miljardia vuotta sitten. Se on samalla uusi todiste Einsteinin yleiselle suhteellisuusteorialle ja ajatukselle, että pimeä energia on tyhjiön luontainen ominaisuus."

Miten tuo tyhjiön luontainen ominaisuus pitäisi ymmärtää?  Siis tupsahtaako tyhjiöstä uutta energiaa (ja hiukkasia) maailmankaikkeuteen?  Ja mitä tarkkaanottaen tällä tyhjiöllä tarkoitetaan?

[Reijo Teränen]

kvanttifluktuaatio eli tyhjiöenergia tarkoittaa hiukkasten syntyä tyhjiössä.On esitetty että mailmankaikkeus on syntynyt tilapäisestä kvanttifluktuaatiossa syntyneen korkeamman energiatilan seurauksena.

[mistral]

            Uskon kyllä ,että tyhjiössä voi syntyä hiukkasia, mutta jostakin niiden täytyy sinne tulla.  Melkoinen pähkinä purtavaksi.

[vanhakauko]

kvanttifluktuaatio eli tyhjiöenergia tarkoittaa hiukkasten syntyä tyhjiössä.On esitetty että mailmankaikkeus on syntynyt tilapäisestä kvanttifluktuaatiossa syntyneen korkeamman energiatilan seurauksena.

Örts? Maailmankaikkeus tilapäisestä kvanttifluktuaatiosta?  Millä pihalla tämä sitten tapahtui? Onko tapahtumaa mitenkään mahdollista todentaa, vai jääkö se matemaattiseksi mahdollisuudeksi fyysikoiden ja kosmologien piirustuspöydille?

[avanti]

Eikö periaattessa ole sillä lailla, että tyhjiö on tyhjiö vain jos siellä ei ole mitään ? Joten silloinhan ei voi siellä olla myös pimeää energiaa tai muuta pimeää ainesta ? Olenko vain ymmärtänyt tämän tyhjiiön luonteen jotenkin väärin ? Mutta jos tyhjiössä syntyisi jotain materiaa niin eihän se silloin olisi enää tyhjiö, koska siellä on materiaa ?

Niinkuin menisi taas energia ja aine (massa) sekaisin? Vaikka suhteellisuusteorian mukaan myös aine (siis massa) sisältää energiaa. Eihän tuo tähtienvälinen avaruuskaan ole täysin tyhjä! Siellä on kaasua, pölyä tai ainakin fotoneja vilistämässä. Vaikka tässä keskustelussahan siis yritetään mallintaa oloja ennen alkuräjähdystä, siis ennen tuntemamme maailmankaikkeuden alkua!

ML

[Reijo Teränen]

Voisi kysyä " mitä alkuräjähdystä " ,kaikki fyysikot eivät hyväksy tuota teoriaa. Itse en ota kantaa siihen. Kvanttifluktuaatio eli tyhjiöenergia tarkoittaa energiaa tyhjiössä,siis tyhjiössä on hiukkasia, näin se on nähtävä .

[tnjrp]

Kari Enqvistin vanha artikkeli vuodelta 1999 avannee joitain perusasioita tästä aiheesta:
http://www.helsinki.fi/~enqvist/artikkeli.dir/lambda.html

Pimeä energia oli tuolloin hyvin uusin ja kummallinen juttu, olihan se tullut framille oikeastaan vasta edellisenä vuonna. Enqvistkin käsittelee sitä tuossa sitten hiukan niinkuin spekulatiivisena. Nykyään sekä Enqvist että kosmologien konsensus muutoin ovatten paremminkin sinne päin kalleellaan, että ilmiönä pimeä energia on todellinen, vaikka ns. vedenpitävää meriselitystä (siis kunnollista tieteellistä teoriaa) siitä ei kyllä tietääkseni vielä(kään) ole.

[RJ]

Miten tuo tyhjiön luontainen ominaisuus pitäisi ymmärtää?  Siis tupsahtaako tyhjiöstä uutta energiaa (ja hiukkasia) maailmankaikkeuteen?

Tyhjiöenergia tarkoittaa tässä sitä, että tyhjiöllä on vakiomäärä energiaa per kuutiometri, joka kiihdyttää maailmankaikkeuden laajenemista. Laajenemisen takia energian kokonaismäärä kasvaa.

Ja mitä tarkkaanottaen tällä tyhjiöllä tarkoitetaan?

Tyhjiöllä tarkoitetaan materiasta ja säteilystä vapaata avaruutta, taustakangasta, jonka päällä maailmankaikkeus elää. Tyhjiö ei ole tyhjä siinä mielessä, että sillä voi olla erilaisia ominaisuukisa, kuten edellä mainittu tyhjiöenergia.

[mistral]

                           Jos nyt tyhjiössä on todettu olevan (pieni ?) energia, niin voidaanko ajatella, että eetterin käsite voisi tulla takaisin?
En väitä, että tyhjiöenergia=väliaine, mutta ajattelen, että tyhjiöenergia on yhteydessä johonkin "suureen tuntemattomaan" ja sieltä
eetterikin löytyisi.

[Kaizu]

Perhostutkijat tarvitsevat eetteriä, mutta että kosmologitkin - mihin?
Yli 120 vuotta sitten Michelsson kokeellisesti osoitti että sitä ei ole olemassa. Sen jälkeen on keksitty asioille uskottavan tuntuisia selityksiä joissa ei ole eetteriä. Mihin eetteriä tarvitaan? Miksi sitä pitäisi löytyä? Eiväthän useimmat aikuiset Joulupukkiinkaan usko vaikka pukille selvästi olisi tarvetta.

Kaizu

[RJ]

Jos nyt tyhjiössä on todettu olevan (pieni ?) energia, niin voidaanko ajatella, että eetterin käsite voisi tulla takaisin?

Kaikenlaista voi (ja pitääkin) ajatella, mutta on eri asia selittää empiirisiä havaintoja fysiikan teorioilla. Esim. käsitelty tyhjiöenergia (kosmologinen vakio) on juurikin havaintojen takia otettu takaisin kosmologian pelikentälle, vaikka Einstein itse sen aikanaan hylkäsi erehdyksen kautta.

Eetteri ei ole fysiikan käsite nykyään. Aikoinaan sillä yritettiin selittää valon liikkumista, mutta Maxwellin sähkömagnetismi ja erityinen suhteellisuusteoria teki eetteristä tarpeettoman (teoreettisesti ja empiirisesti). Ehkä tulevaisuudessa törmätään johonkin eetterin kaltaiseen käsitteeseen fysiikassa, mutta toistaiseksi se on historiaa.

[jaava]

Kyllä tuollaisia väläytyksiä on kuulunut eetterin paluustakin (ettei olisi ollut mm. itse Edgar Witten). Tosin eetteri pitänee tulkita varsin väljästi tässä.

On olemassa erilaisia havaintoja, joita on vaikea selittää nykyteorian keinoin.
Kuten, miten on selitettävä lomittuminen kvantti-ilmiönä: Esimerkiksi kaksi lomittunutta fotonia A ja B jakavat saman tilan. Kun fotonin A tila muuttuu, muuttuu myös B:n tila, vaikka niillä ei ole lomittumisen jälkeen ollut mitään tekemistä toistensa kanssa (kulkevat eri suuntiin).
Toinen fotoneista voi vaihtaa tilansa vaikka törmäämällä johonkin. Toinen, joka ei ole törmännyt, muuttaa tilansa vastaamaan lomittunutta kumppaniaan.

Onko tämän tiedon välittäjänä jokin mystinen "eetteri".

JV

[mistral]

               Syy, miksi käytin "eetteri" sanaa , oli se, että esim. sähkömagneettisen kentän OLEMUS on mysteeri. Otan esimerkin:
purjevene kallistuu kovassa tuulessa. Rannalla oleva havaitsija ei voi millään NÄHDÄ, että veden pinnan alla on painava köli, joka pitää
sen pystyssä. Samalla tavoin mekin näemme vain osan asiasta, mutta tiedämme, että pinnan alla täytyy olla jotakin, mutta sinne on mahdotonta päästä. No, eetteri on ehkä väärä sana, mutta se on yritys hahmottaa "tuonpuoleista".

[RJ]

Kiva kun keskustelua fysiikasta syntyy pitkästä aikaa! Tuli aika pitkähkö vastaus ja vieläpä vähän aiheen reunamilta..

Kyllä tuollaisia väläytyksiä on kuulunut eetterin paluustakin (ettei olisi ollut mm. itse Edgar Witten). Tosin eetteri pitänee tulkita varsin väljästi tässä.

On olemassa erilaisia havaintoja, joita on vaikea selittää nykyteorian keinoin.
Kuten, miten on selitettävä lomittuminen kvantti-ilmiönä:  [...]

Onko tämän tiedon välittäjänä jokin mystinen "eetteri".

"Eetteri" ja eetteri. Kun puhutaan luonnontieteiden käsitteistä, ei pitäisi joutua käyttämään heittomerkkejä. Mielestäni on vaarallista vetää siltoja sähkömagneettisen eetterin ja kvanttilomittumisen välille, koska kysymyksessä ovat aivan eri ilmiöt. Eturintamssa tutkitaan monenlaisia juttuja, mutta mielestäni tässä ei nyt viitattu niihin.

Mutta toisaalta olet myös oikeassa, ja viittaat samaan pointtiin kuin seuraava:

               Syy, miksi käytin "eetteri" sanaa , oli se, että esim. sähkömagneettisen kentän OLEMUS on mysteeri. Otan esimerkin:
purjevene kallistuu kovassa tuulessa. Rannalla oleva havaitsija ei voi millään NÄHDÄ, että veden pinnan alla on painava köli, joka pitää
sen pystyssä. Samalla tavoin mekin näemme vain osan asiasta, mutta tiedämme, että pinnan alla täytyy olla jotakin, mutta sinne on mahdotonta päästä. No, eetteri on ehkä väärä sana, mutta se on yritys hahmottaa "tuonpuoleista".

Kannattaa olla perusteellinen, kun kertoo omista ajatuksistaan ja kysymyksistään näissä asioissa. Fysiikan teoriat eivät ole itsestään selviä. Erilaiset näkemykset ja analogiat voivat viedä pahasti metsään itse aiheesta.

Sähkömagneettisen kentän, ja oikeastaan ihan kaiken muuunkin, perimmäinen olemus on fysiikassa aina mysteeri. Filosofinen tietoteoria ei anna yksiselitteistä vastausta siihen mitä ja miten voimme varmasti tietää.

Teoreettinen fysiikka ottaa lähtökohdakseen empirian, ja mallintaa sitä reduktionismin avulla. Toisin sanoen fysiikassa pyritään mallintamaan havaintoja lähtien mahdollisimman yksinkertaisista oletuksista. Oikein kovin skeptinen tutkija ei tämän pidemmälle mene: fysiikka vain ja ainoastaan _mallintaa_ tekemiämme havaintoja.

Sähkömagneettisen kentän tapauksessa reduktioketju menee näin:

Klassinen sähkömagnetismi kehitettiin kuvaamaan normaaleja sähkö- ja magneetti-ilmiöitä. Teoria sisältää sähkökentän, magneettikentän, sähkövaraukset ja sähkövirran, sekä niiden väliset vuorovaikutukset. Näin voidaan kuvata todella paljon, lähes kaikki jokapäiväiset sähkömagnetismin ilmiöt.

Sähkömagnetismin mallintaminen meni pidemmälle, kun tultiin fysiikassa kvanttikenttäteorioihin. Kvanttisähkömagnetismilla (QED) pystytään kuvaamaan kaikki havaitut sähköilmiöt lähtien atomien mikromaailmasta. On myös tärkeää, että QED palautuu klassiseen sähkömagnetismiin, kun poistutaan kvanttiskaaloilta. Teoria sisältää oleellisesti fotonin ja sähkövarauksen, sekä niiden välisen vuorovaikutuksen.

Ketjussa päästään vieläkin pidemmälle, sillä QED yhdistettiin 1970-luvulla heikkojen ydinvuorovaikutusten teoriaan. Tässä sähköheikossa teoriassa nähdään, että QED on vain osa yleisempää kvanttikenttäteoriaa. Sähköheikkoteoria sisältää fotonin lisäksi kolme muuta välittäjähiukkasta, sekä niiden kytkennän heikkoon hypervaraukseen.

Kvanttikenttäteorioiden aikana sähkömagnetismi on palautettu ns. symmetriaperiaatteeseen. Sähköheikkoteoria, QED ja Maxwellin sähkömagnetismi voidaan näin ollen viime kädessä johtaa yhdestä ainoasta symmetriasta.

Fysiikka ei tarjoa tämän kummallisempaa maailmankuvaa. Kysymys on havaintojen matemaattisesta mallintamisesta lähtien mahdollisimman yksinkertaisista ja yleisistä peruslähtökohdista.

[jaava]

"Eetteri" ja eetteri. Kun puhutaan luonnontieteiden käsitteistä, ei pitäisi joutua käyttämään heittomerkkejä. Mielestäni on vaarallista vetää siltoja sähkömagneettisen eetterin ja kvanttilomittumisen välille, koska kysymyksessä ovat aivan eri ilmiöt. Eturintamssa tutkitaan monenlaisia juttuja, mutta mielestäni tässä ei nyt viitattu niihin.

Minusta spekulaatiot ne vasta onkin sitä jotain, mikä pitää mielen virkeänä , eikä metsään menokaan erityisemmin satu.

Eikös tuo tyhjiön energia johdu jonkinlaisesta dynaamisesta tasapainotilasta, tyhjiön "porinasta", missä partikkeleita/kvantteja syntyy ja häviää. On käsittämätöntä kuinka "ei mistään" voi syntyä partikkeleita noin vaan ja sitten hävitä "ei mihinkään". Ainakin, jos ei voida olettaa jotain mystistä "eetteriä", josta se kuplinta saa alkunsa. Me emme kykene vain näkemään/mittaamaan sitä ("eetteriä") - emmekä tunne mekanismia millä  kvantit päätyvät meidän havaittaviksemme. Tai pois.

Kolmas mieleen tuleva kummallisuus on tuo aikaisemminkin keskusteltu aika-avaruuden kaareutuminen. Jos gravitaation välittäjähiukkasta "gravitonia" ei löydetä, niin taas olisi hyvä paikka eetterille tulla apuun.


JV