ħ ≠ 0

Jag läser just nu en kurs i kvantmekanik på universitetet och det har givit mig en del ganska underliga idéer. Tanken på denna gren av vetenskapen har alltid fascinerat mig (även när jag inte riktigt visste vad den egentligen handlade om) men jag har innerst inne misstänkt att själva kursen skulle bli en träig övning i linjär algebra och inte alls den djupdykning i universums hemligheter som jag i själva verket hoppades på. Men hurra! Jag hade fel!

Kvantmekaniken är alltså läran om hur riktigt små partiklar beter sig. Det är inte en "lära om det allra minsta", sånt hör snarare till den moderna teoretiska fysiken och behandlas av bl.a. strängteorin och den s.k. loop-teorin (mer om detta senare). Sakerna den behandlar är snarare t.ex. elektroner och fotoner. Man kan påstå att själva grundtanken är att dessa partiklar (och egentligen allt annat) har både våg- och partikelnatur; en paradox som ingen jag känner till har kunnat reda ut på ett tillfredsställande sett. Konsekvenserna av denna vågnatur är alltid överraskande och kan leda till såna saker som att partiklarna förmår interferera med sig själva och till synes befinna sig på flera platser samtidigt. En annan konsekvens av detta faktum är den lilla, men ack så viktiga konstanten h (eller ħ, vilket egentligen betyder h/2π) som bär namnet Plancks konstant.

Detta lilla tal ställer till med alla möjliga märkligheter i naturen som inte hade inträffat om den hade haft värdet 0, vilket den brukar approximeras till i den klassiska fysiken (att den klassiska fysiken ser ut som den gör beror i själva verket naturligtvis på att saker som Plancks konstant inte var kända när den utvecklades). Låt mig ge ett exempel på detta.

När en "klassisk" partikel träffar på en barriär av något slag reflekteras den alltid, givet att dess energi är mindre än barriärens potential. I kvantmekaniken ser man däremot att den så kallade transmissionskoefficienten T, vilken anger hur stor sannolikheten är att en partikel passerar genom ett område i ett givet fall, har ett värde skilt från 0. Om man räknar lite framgår det att detta i princip beror på att det lilla talet h är nollskilt. I praktiken medför detta att partiklar kan "tunnla" genom områden som de i den klassiska fysiken inte kan passera.

Detta leder mig till att tänka att universum framstår som en kvantiserad approximation av sig själv. Det är som att en tänkt skapare föreställde sig ett kontinuerligt universum, men insåg att det inte går att skapa materia utan att låta den bestå av små kvanta (minsta beståndsdelar). Hade så inte varit fallet hade den klassiska fysiken inte bara varit en approximation utan gällt till 100%.

Nej, nu ska jag stanna hemma från den betydligt tråkigare termodynamiken för att lära mig mer om kvantmekaniska potentialbarriärer. Ha det bra!

Andra bloggar om: vetenskap, kvantmekanik, teologi