SISÄLTÖ MITÄ FYSIIKKA ON KLASSILLINEN FYSIIKKA

Transkriptio

1 1 MODERNI FYSIIKKA Tapio Rantala Teoreettinen ja laskennallinen materiaalifysiikka Elektronirakenneteoria SISÄLTÖ MITÄ FYSIIKKA ON KLASSILLINEN FYSIIKKA MODERNI FYSIIKKA KVANTTIFYSIIKKA HEISENBERGIN EPÄTARKKUUS PERIAATE

2 MITÄ FYSIIKKA ON: ARKIPÄIVÄÄ 2 Havainnot Tulkinta ja johtopäätökset Aistihavaintojen tulkinta ja käyttö jokapäiväisessä elinympäristössä: Kotona, esim. keittössä Luonnonilmiöt Syy seuraussuhteet Ymmärtäminen, malli ja ennustaminen Maailmankuva...

3 MITÄ FYSIIKKA ON: TIEDETTÄ 3 Fysiikka: Edellinen riittävästi systematisoituna: esim. Materiaalifysiikka havainnot tulkinta ymmärrys ennustaminen

4 MITÄ FYSIIKKA ON: FILOSOFIAA 4 Ontologiaa, metafysiikkaa, luonnonfilosofiaa, modernia fysiikkaa... Mistä tulemme minne menemme? Mihin ymmärrys riittää (periaatteessa)? Mitä (siellä) oikeasti on? Kari Enqvistin, Esko Valtaojan, monet Pietiläisen kääntämät,... kirjat

5 ARKIPÄIVÄSTÄ TIETEESEEN 5 Järjestelmällistä tiedonhankintaa, esim. ympäröivästä luonnosta Arkipäivän havainnot ja kokemukset yritys ja erehdys Suunnitelmallinen havaintojen tekeminen, tulkinta, jäsentely, ymmärrys ja ennustaminen Tieteen erityispiirteitä: yleinen käsitteistö, ei kulttuuririippuvutta totuus tai todennäköisyys, kokeell. havainnot ristiriidattomuus julkisuus, ei auktoriteetteja kriittisyys: itseään korjaava kumuloituvuus: edistyvä

6 RAUTALANKAMALLI TIETEESTÄ KIVIKAUDELTA 6 Vipu Voin selittää sinulle tämän F 1 D 1 = F 2 D 2

7 VAI OLIKO SE VASTA ARKHIMEDES? 7 Antakaa minulle kiinteä piste...

8 INNOVAATIOITA VIVUSTA TEKNIIKKAA 8 Vipu: F 1 D 1 = F 2 D 2 Vaaka, keinulauta, väkipyörä, vinssi, sorkkarauta, kiila, kalteva taso, ruuvi,...

9 KLASSINEN FYSIIKKA 9 Ymmärrystä arkipäiväisin (luonnollisten ja kokemuksista opittujen) käsitteiden avulla: Aristoteleen fysiikka Newtonin mekaniikka Klassinen sähkömagnetismi... valmis reilu 100 vuotta sitten!

10 MODERNI FYSIIKKA 10 Uusi käsitteistö: pituus, aika, massa,...?? + uusia käsitteitä ymmärtäminen havaintojen ennustaminen atomiteoria aineen koostumus suhteellisuusteoria suurissa mittakaavoissa kvanttiteoria pienissä mittakaavoissa Syynä uudet kokeelliset havainnot (Kv): mustan kappaleen säteily kiinteiden aineiden ominaislämpö atomien viivaspektrit Compton sironta valosähköinen ilmiö Fysiikan popularisointia:

11 KLASSISESTA MEKANIIKASTA KVANTTIMEKANIIKKAAN 11 Feynmanin polkuintegraalimuotoilu: Vertaa transitioon geometrisesta optiikasta fysikaaliseen eli aaltooptiikkaan

12 KVANTTIMAAILMAN EPÄLOKAALISUUS 12 Aallot eivät voi lokalisoitua yhteen pisteeseen! Fourierin muunnos Interferenssi

13 HEISENBERGIN EPÄTARKKUUSPERIAATE 13 Aallot eivät voi lokalisoitua yhteen pisteeseen! Fourierin muunnos Aaltopaketit

14 ELEKTRONIRAKENNETEORIAN TUTKIMUSTYHMÄ 14 H-P. Komsa: PhD Thesis (2008) M. Kuisma: PhD Thesis (2014) O. Cramariuc: PhD Thesis (2006) M. Leino: PhD Thesis (2007) M. Mäki-Jaskari: PhD Thesis (2004) I. Kylänpää: PhD Thesis (2011) M. Viitala: PhD Thesis (2012) Department of Physics, TCOMP-EST Tapio Rantala: ELEKTRONIRAKENNE MITÄ SE ON? Fys.seminaari