Morsomt
Julenissen og kvantemekanikk
2004-12-22
forskning.no finner ut om nissen eksisterer.
forskning.no finner ut om nissen eksisterer.
På forskning.no og vg.no er det en artikkel om hvorvidt julenissen kan eksistere. Problemet er at hvis nissen skal rekke å gi gaver til alle barna må han reise med en hastighet større en lysets og nissen, reinsdyrene og ikke minst gavene vil brenne opp på grunn av luftmotstand og det som værre er.
I artikkelen diskuteres det mulige løsninger, for eksempel at sleden er omgitt av et ioneskjold av ladede partikler eller at nissen kan lage en antimateriekopi eller to for å hjelpe til.
Løsningen er heldigvis mye enklere men vi må bruke litt kvantemekanikk.
Heisenberg var en tysk fysiker som var med på å utvikle kvantemekanikken. Han fant et fundamentalt problem når det gjaldt å måle fysiske størrelser, naturen setter nemlig en nedre grense for nøyaktigheten. Grunnen er at for å måle en egenskap ved et system må du påvirke systemet.
Sett at du lyser på et atom med ei lommelykt. Noen av fotonene vil "sprette" på atomet og gå tilbake til øyet ditt og du vil kunne se atomet, men siden fotonet kolliderte med atomet har atomet flyttet på seg! Atomet befinner seg ikke der du ser at det er. Du kan velge å bruke fotoner med mindre energi, som ikke flytter atomet like mye, men da støter du på et nytt problem. Nøyaktigheten på målingen din er direkte avhengig av energien til fotonene - lav energi betyr dårlig målenøyaktighet og vice versa.
Heisenberg viste at energien til fotonene, eller forandringen fotonene yter på atomet (bevegelsesmengde), og posisjonen til atomet kan uttrykkes slik:
forandringen i bevegelsesmengde multiplisert med posisjonen er alltid større eller lik h/4*pi.
Konstanten 'h' er Plancks konstant og er ekstremt liten men det betyr i prinsippet ingenting. Konsekvensen er at posisjon eller bevegelsesmengde kan ikke måles vilkårlig nøyaktig samtidig. Du kan måle bevegelsen til atomet nøyaktig på bekostning av posisjonen, eller posisjonen på bekostning av bevegelsen - damned if you do, damned if you don't. Det er derimot akkurat dette prinsippet som redder julenissen fordi:
Hvis du måler hastigheten til julenissen nøyaktig nok, kan han være hvor som helst!
Halvparten av alle fysikere synes dette er kjempemorsomt.
I artikkelen diskuteres det mulige løsninger, for eksempel at sleden er omgitt av et ioneskjold av ladede partikler eller at nissen kan lage en antimateriekopi eller to for å hjelpe til.
Løsningen er heldigvis mye enklere men vi må bruke litt kvantemekanikk.
Heisenberg var en tysk fysiker som var med på å utvikle kvantemekanikken. Han fant et fundamentalt problem når det gjaldt å måle fysiske størrelser, naturen setter nemlig en nedre grense for nøyaktigheten. Grunnen er at for å måle en egenskap ved et system må du påvirke systemet.
Sett at du lyser på et atom med ei lommelykt. Noen av fotonene vil "sprette" på atomet og gå tilbake til øyet ditt og du vil kunne se atomet, men siden fotonet kolliderte med atomet har atomet flyttet på seg! Atomet befinner seg ikke der du ser at det er. Du kan velge å bruke fotoner med mindre energi, som ikke flytter atomet like mye, men da støter du på et nytt problem. Nøyaktigheten på målingen din er direkte avhengig av energien til fotonene - lav energi betyr dårlig målenøyaktighet og vice versa.
Heisenberg viste at energien til fotonene, eller forandringen fotonene yter på atomet (bevegelsesmengde), og posisjonen til atomet kan uttrykkes slik:
forandringen i bevegelsesmengde multiplisert med posisjonen er alltid større eller lik h/4*pi.
Konstanten 'h' er Plancks konstant og er ekstremt liten men det betyr i prinsippet ingenting. Konsekvensen er at posisjon eller bevegelsesmengde kan ikke måles vilkårlig nøyaktig samtidig. Du kan måle bevegelsen til atomet nøyaktig på bekostning av posisjonen, eller posisjonen på bekostning av bevegelsen - damned if you do, damned if you don't. Det er derimot akkurat dette prinsippet som redder julenissen fordi:
Hvis du måler hastigheten til julenissen nøyaktig nok, kan han være hvor som helst!
Halvparten av alle fysikere synes dette er kjempemorsomt.