UCSB Science Line

Vastaus 1:

En ole varma, vastaisivatko muut tiedemiehet tähän kysymykseen samalla tavalla kuin minä, mutta mielestäni tämä on hyvin filosofinen kysymys, joka riippuu siitä, mitä tarkoitat aineella.

Jos kysyt, kulkeeko valo energiaa ja impulssia, vastaus on ehdottomasti kyllä. Mutta ehkä tarkoitat: onko valo hiukkanen?
Kvanttimekaniikka tekee tästä kysymyksestä hieman epäselvän: kaikki, valo mukaan lukien, on kvanttimekaniikassa sekä hiukkanen että aalto (oikeastaan se on tietty jokin, jolla on sekä aaltomaisia että hiukkasmaisia ominaisuuksia).

Jos siis ajatellaan, että aine on jotain, joka koostuu hiukkasista, joko kaikki on tai ei ole ainetta riippuen siitä, miten asiaa tarkastellaan. Itse asiassa se on mielestäni väärä tapa ajatella asiaa.Se mitä todella haluat tietää on: onko valolla ominaisuuksia, joita muilla hiukkasilla ei ole? Vastaus on kyllä. Useimpia hiukkasia, jotka muodostavat kaiken sen, mitä perinteisesti kutsumme aineeksi, kutsutaan fermioneiksi. Fotonien kaltaisia asioita kutsutaan bosoneiksi. On monia ominaisuuksia, joita fermionit ja bosonit eivät jaa keskenään – yksi niistä on se, että kaksi fermionia ei voi olla täsmälleen samassa tilassa.Kaksi bosonia sen sijaan voi olla samassa tilassa. Vaikka on olemassa pienemmistä fermioneista koostuvia komposiittihiukkasia, jotka käyttäytyvät kuin bosonit, bosonien perustavanlaatuiset hiukkaset – joita ainakin pidämme perustavanlaatuisina – käyttäytyvät eri tavalla kuin fermionien perustavanlaatuiset hiukkaset.

Lyhyesti sanottuna nämä ominaisuuksien erot ovat syynä siihen, miten nämä hiukkaset ilmenevät suurissa mittakaavoissa jokapäiväisessä maailmassa, jossa kvanttimekaniikalla ei ole merkitystä. Bosoni esiintyy jonkinlaisena kenttänä tai aaltona, ja se voi olla suoraan yhteydessä johonkin neljästä voimasta (sähkömagnetismi, painovoima, vahva voima ja heikko voima), kun taas fermionit muodostavat yksittäisiä hiukkasia, kuten atomeja.

Valo on siis jossakin mielessä hyvin, hyvin erilainen kuin elektronit tai protonit. En ole kuitenkaan varma, kutsuisinko valoa aineeksi vai en.Varmasti se voi tehdä joitakin asioita, joita luulisi vain perinteisen aineen voivan tehdä – kuten kantaa momenttia ja siirtää sitä törmäyksessä. Mutta sillä on varmasti joitain ominaisuuksia, jotka eroavat olennaisesti perinteisen aineen muodostavista aineista (asioista, jotka koostuvat atomeista).

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.