Elektroner och högre dimensioner

Är tveksam om detta bör ligga här i kemiforumet, eller i filosofi. Moderator får flytta om nödvändigt.

Inom kvantkemin (på den nivå jag för tillfället studerar) är den rådande teorin att elektroner enbart kan befinna sig på särskilda energinivåer. Detta eftersom atomer enbart ger ifrån sig ljus av särskilda våglängder.

Utifrån detta, innebär det att elektroner ej kan befinna sig på andra energinivåer mellan dessa, emedan vi då hade sett ett fullständigt ljusspektra, inte enbart spektrallinjer.

Som jag har förstått det, medför det att en elektron måste försvinna ifrån en nivå, och dyka upp i nästa utan att ha förflyttats i den meningen vi menar förflyttning i vår makroskopiska värld. Jag har dock svårt att acceptera att en elektron (trots dess våg/partikeldualitet) bara kan upphöra att existera i en nivå, och plötsligt existera i en annan.

Då tänker jag att man möjligen kan förklara detta med att elektroner är ett ting som har möjlighet att verka i högre dimensioner, på så vis att elektronen egentligen inte försvinner och tillkommer från ingenting, utan att den färdas till dessa energinivåer genom en annan dimension som vi inte kan uppfatta. Då behövs det förvisso en förklaring till varför elektroner kontinuerligt återkommer till vår tredimensionella verklighet.

Vad tror ni? Finns det någon här inne som har studerat detta och kan förklara mer?

Energinivån kan förändras. Men det kan omöjligt innebära en förflyttning.
Det antagandet skulle innebära att den rör sig fortare än ljuset vilket inte är möjligt.

Det var ett tag sen jag studerade detta. Men elektroner kan väl befinna sig i olika skal. Och varje sådant skal representerar en energinivå.
Alltså k,l,m... skalen. Och man ser energinivån som en sorts lägesenergi. Högre energi vid lägen som är längre ut från kärnan..

Att dom (elektronerna) just gör språng. Endast kan tillåtas i vissa energinivåer. Att ljus utsänds när en elektron gör språnet från högre till lägre energi.

Vet inte om man förklarat varför elektroner uppträder i vissa nivåer (och inte i andra)

Men att hela partikelatmosfären är 'digital'. Finns bara bestämda lägen.(ungefär som heltal)


Men som du skriver så är elektronen också en vågrörelse. Som ljus. Både partikel och vågrörelse. Och dessutom kan den befinna sig på två ställen samtidigt. (ungefär som att tiden eller rummet inte fanns)

Demokritos lärde ju att det finns något som är odelbart i mikrokosmos. Han hade ju rätt i det, genom att allting tycks vara hela definierade nivåer eller partiklar. (att sedan människorna som kom efter honom gav hans namn till en 'partikel' A'tomos - var ju lite förhastat när dom senare lärde sig att den kunde delas. Men den gamle greken hade listat ut att världen är uppbyggd med enheter)

"Då tänker jag..." eller snarare "Så spekulerar jag...". Gör inte det. Inte om du vill nå förståelse.
Så fort du tänker 'andra dimensioner' så skapar du problem du inte kan lösa. Och du gissar omkring och kommer aldrig framåt.

Svaret kan beskrivas matematiskt. Och svaret finns, det handlar inte om tankefoster eller spekulationer. Problemet (mitt iallafall) är att jag inte förstår matematiken. Vill jag förstå elektronen måste jag lära mej nödvändig matematik, annars är jag pantad.

Fortsätt att studera ämnet till det djup som behövs för att förklara fenomenet. Då har du samtidigt fått förståelse för en mängd andra fenomen som är intressanta var och en för sej.

Lycka till!

Är det inte bara så att hoppet mellan olika skal går så fort så att tiden som elektronerna befinner sig mellan två skal är så kort att det är försumbart? Alltså att de visst kan befinna sig i mellanlägen men gör det så sällan och kortvarigt att vi kan skita i det.

Man kan i så fall jämföra med exempelvis ett tvåvåningshus. Det finns två våningar och man kan bo på båda våningarna. Trappan däremellan skulle göra att huset har kanske 20 våningar om man räknade varje steg (eller oändligt antal om man har en lutande ramp istället för trappa) men eftersom man inte brukar bo i trappan/rampen eller spendera någon större del av sin tid där så räknas den inte och man säger att huset bara har två våningar.

Jag har ingen aning egentligen så även detta är spekulation.

Den uppfattning jag fått är att "skalen" egentligen inte existerar i någon fysisk mening. De representerar bara zoner av högre sannolikhetstäthet vid lösningen av Schrödingerekvationen...

Om en elektron kan detekteras absolut samtidigt i två olika positioner, eller endast med ett visst tidsmellanrum, är vad jag förstår en meningslös fråga: den finns överallt samtidigt; bara i något olika grad, vilket vid mätningen kommer att återspeglas i en viss grad av sannolikhet för detektion.

Precis, "skalen" existerar egentligen inte. Det närmsta man kommer till en intuitiv beskrivning är genom orbitaler där sannolikhetsfunktionen (som fås från vågfunktionen från Schrödinger-ekvationen) för alla möjliga tillstånd kan representeras med geometriska former runt atomkärnan. Bilden visar det absolut enklaste fallet med en ensam väteatom med en elektron. Då kan man uttrycka sannolikheten för att hitta en elektron vid ett visst avstånd runt kärnan vid olika energitillstånd på det sättet. Samma princip gäller för fler atomer i grupp och även andra atomslag, bara mycket svårare.

Mellan dessa nivåer så finns det inget övergångstillstånd. Det hela yttrar sig i att vågfunktionen ändras från ett uttryck till ett annat, och inget tillstånd där i mellan är mätbart. Därför känns ordvalet "hoppar" lite missvisande då elektronen helt enkelt bara ändrar bana. Dock så ändras elektronens energi i samband med det, vilket även de sker omedelbart.

Så själva övergången är vad vi betraktar som direkt, även om det inte är uteslutet att någon framtida teori som kanske är kopplad till strängteori kan visa att det finns ett övergångstillstånd också i en annan dimension. Men det är inget som iaf kan mätas och vad jag vet finns det inget som idag tyder på att så är fallet.

Väldigt intressant!

Jag hade en föraning om att Bohrs atommodell och hur elektrontransitionen presenteras i denna modell skulle medföra tankefel grundat på semantik (det vill säga, att beskriva det som att elektroner bokstavligen hoppar/förflyttas mellan olika "skal" eller "nivåer").

Vill dock påpeka att jag är bekant med orbitalmodellen och att dessa är en representation utifrån de vågfunktioner man erhåller från Schrödingerekvationen, även om jag inte kunde se sambandet mellan dessa vågfunktioner och elektronernas absorberande/frigörande av fotoner, vilket i sig har sin grund i att jag ännu inte har kommit så långt in i utbildningen där jag kan använda Schrödingerekvationen och förstå fysiken bakom hur förändringar i deras rörelse påverkar deras potentiella energi.

Stort tack för att ni tog er tid och påvisade felaktigheterna i min hypotes. Nu kan jag förkasta det och sträva mot bättre vetande.

Om du inte läser master i teoretisk kemi kommer du nog inte stöta på mer än Schrödingerekvationen för väteatomen, mer avancerade approximeringsmodeller för större system är ovanligt att stöta på. Så där kan du behöva gå efter eget intresse eller välja till specifika kurser.

När det kommer till bara rena mått på energi kan ändå hopp vara ett användbart ord då det finns inget tillstånd mellan de diskreta energinivåerna som kan mätas, så per definition blir det ju ett "hopp". Och i relativa mått så är det ganska stora avstånd mellan dessa nivåer ibland.

Det luddiga blir ju när man istället tittar på geometrin och sannolikhetstäthetsfunktionerna och man ser att för många energinivåer så överlappar områdena varandra, och trots att man har två unika energitillstånd så kan ändå elektronen till stor del befinna sig i samma punkter, det är väl där Bohr-modellen faller ganska stort i visualiseringen.

Det är dock väldigt svårt att bilda sig en intuitiv uppfattning för hur det hela hänger ihop ju närmre man kommer de faktiska vågfunktionerna.