Browsing by Subject "fysiikka"

Tutkielmassani tavoitteena on analysoida, millainen on Jumalan ja ajan välinen suhde; onko Jumala ajassa vai ajan ulkopuolella, vai voiko Jumala olla samanaikaisesti sekä ajassa että ajattomuudessa. Tarkastelemiani Jumalan ja ajan väliseen suhteeseen vaikuttavia asioita ovat ajan rakenne, fysikaalisen todellisuuden luonne fysiikan teorioiden valossa sekä Jumalan ennalta tietämisen ja ihmisen vapaan tahdon suhde. Tutkimusmetodini on systemaattinen analyysi. Tutkielmassa tarkastelemani tutkimuskysymykset ovat: Mikä on Jumalan ja ajan välinen suhde?; Mikä on Jumalan ennaltatietämisen ja ihmisen vapaan tahdon välinen suhde?; Millainen on ajan perimmäinen rakenne? Lähestyn aihetta käyttämällä lähteenäni yhdysvaltalaisen uskonnonfilosofin William Lane Craigin kirjallisuutta. Ensimmäisessä pääluvussa lähteenäni on Craigin teos God, Time and Eternity: The Coherence of Theism II (2001). Toisessa pääluvussa lähteenäni on Craigin teos Divine Foreknowledge and Human Freedom: The Coherence of Theism (1991). Kolmas pääluku perustuu kvanttifysiikan pohjalta esittämääni teoriaan, joten en käytä siinä teologista päälähdettä, vaan kolmannen pääluvun teologinen on pohja suurelta osin kahden ensimmäisen pääluvun perusteella esittämissäni johtopäätöksissä. Ensimmäisessä pääluvussa (luku 2) tarkastelen Jumalan ja ajan suhteeseen vaikuttavia teemoja. Niitä ovat Jumalan läsnäolo ja toiminta fysikaalisessa universumissa, ajan olemus suhteellisuusteorian valossa sekä fysikaalisen universumin luominen. Toisessa pääluvussa (luku 3) tarkastelen Craigin esittämää ratkaisua Jumalan ennaltatietämisen ja ihmisen vapaan tahdon ristiriitaan. Craigin ratkaisun lisäksi tarkastelen aihetta koskevista perinteisistä uskonnonfilosofisista ratkaisuista Boethiuksen esittämää ratkaisua sekä molinismia. Keskeinen kysymys Jumalan ennaltatietämisen ja ihmisen tahdon vapauden suhteen on, määrääkö Jumalan ennaltatietäminen tulevaisuuden, vai onko ennaltatietäminen seurausta siitä, mitä tulevaisuudessa tapahtuu? Kolmannessa pääluvussa (luku 4) esitän Jumalan ja ajan suhteeseen ratkaisun, joka pohjautuu kvanttifysiikan potentiaalisuuksiin perustuvan haarautuvien tapahtumankulkujen malliin. Ratkaisu yhdistää Jumalan ajallisuuden ja ajattomuuden, ja pyrkii siten korjaamaan ensimmäisessä ja toisessa pääluvussa osoittamani ongelmat, jotka aiheutuvat siitä, että Jumala on pelkästään ajaton tai ajallinen. Lopuksi syvennän analyysia tarkastelemalla ajan luonnetta multiuniversumiteorioiden näkökulmasta. Johtopäätökseni on, että kvanttifysiikan potentiaalisuuksiin vetoamalla voidaan osoittaa, että Jumala voi olla samanaikaisesti olemukseltaan ajaton ja aksidentaalisesti ajallinen. Tulevaisuus on olemassa kvanttipotentiaalisuuksina, mutta se ei ole vielä aktualisoitunut, ja siten ihmisten vapaan tahdon valintojakaan ei ole ennalta määrätty. Koska Jumala voi samanaikaisesti toimia fysikaalisen universumin nykyhetkessä, jossa tulevaisuus on vielä avoin, ja nähdä aktualisoituneen tulevaisuuden ajattomuudesta käsin, Jumalan samanaikainen ajattomuus ja ajallisuus eivät ole toisensa poissulkevia asioita.

The aim of this study is to analyze how much students can learn physics in collaborative maker project at school. There are very few studies that have studied physics about learning in maker projects. Previous studies have shown that students learn different skills related to thinking, problem solving, and collaborative working. This study produced knowledge about learning physics in open ended maker project. It also aimed to show how learning is related to student’s maker artefact. The physics learning test was also at the center of this study because it was needed to know how much it actually measured student’s knowledge about practices in physics. This study was done as a part of Co4-Lab -project and students from one school in the capital region of Finland took part of lifehacks project. Students were in sixth grade (N=49) at the time of the project and it took almost one year. At the Lifehack project the students made a prototype of an innovation that would help them in their day-to-day life. Before and after the innovation project the students took part in a test where their knowledge in practices of physic were meas-ured. Pre-test and post-test result were analyzed quantitatively. Qualitative analysis was done to categorize prototypes according to scientific elements seen in prototypes. This study shows that students do learn physics in an open ended maker project. Students’s physics learning depends on what kind of innovation the student has done. If a student does a scientific innovation, the student will more likely have good outcomes in post-test. There is also evidence that achievement in pre-test will predict how scientific the student’s prototype will be. Based on the results of this study, recommendations can be given to teachers who are going to implement the maker project at school.

Työn aiheena on kvanttifysikaalinen lomittuminen ja sen merkitys fotosynteesin energia-absorptiossa. Aihe on perinteiset oppiainerajat ylittävä, käsittäen fysiikkaa, biologiaa ja kemiaa. Aihe on erittäin tärkeä: ilman energiatehokkaasti toimivaa fotosynteesiä Maapallolla ei olisi nykymuotoista elämää. Lomittumisella tarkoitetaan lyhyesti selittäen sitä, että paikallisesti erillään olevien olioiden (klassisesti: aalto tai hiukkanen) ominaisuuksien välillä on korrelaatio, jota ei klassisen fysiikan keinoin pystytä selittämään. Lomittumisesta käytetään myös termiä kvanttikoherenssi, termit ovat käytännössä ekvivalentteja. Lomittuminen on tärkeä osa nykyfysiikan todellisuuskäsitystä ja se on muuttanut todellisuuskäsitystä lokaalista ei-lokaaliin (holistiseen) suuntaan. Vaikka lomittuminen onkin ihmisen arkisen havaintomaailman käsitteistöllä täysin käsittämätön ilmiö, niin se on kokeellisesti kiistatta todistettu luonnon ominaisuus. Työ on kirjallisuustutkimus. Keskeisinä lähteitä ovat lukuisat fysiikan ja fysikaalisen kemian tieteellisissä julkaisuissa olleet artikkelit, sekä kokeellisia että teoreettisia artikkeleja. Fotosynteesiin liittyen, lukuisien 2000-luvulla tehtyjen tutkimusten mukaan lomittumisella näyttäisi olevan tärkeä merkitys viherhiukkasen toiminnassa. Tutkimusten mukaan viherhiukkasen lukuisat Auringon energiaa keräävät antennimolekyylit ja yksi reaktiokeskus ovat kvanttikoherentissa lomittuneessa tilassa oleva makroskooppinen systeemi. Tämä mahdollistaa lähes häviöttömän energian siirron antennimolekyyleistä reaktiokeskukseen, joka kerää yksittäisten fotonien energiat ja käynnistää fotosynteesin monimutkaisen reaktioketjun. Lomittuminen näin suurissa biologisissa systeemeissä on kuitenkin vaikeasti havaittavissa ja siksi asiaa tutkitaan koko ajan lisää erittäin intensiivisesti. Lukiofysiikan nykyisen oppimäärän modernin fysiikan kurssissa korostetaan aaltohiukkasdualismin käsitettä. Monien fysiikan opetuksen tutkijoiden mielestä aaltohiukkasdualismin käsite on hyvin ongelmallinen. Siihen sisältyvien klassisten käsitteiden, aalto ja hiukkanen, sekoittaminen kvanttifysiikan käsitteiden kanssa vaikeuttaa kvanttifysiikan oppimista ja saattaa olla este kvanttifysiikan ja lomittumisen syvällisempään ymmärtämiseen. Tutkijat suosittelevat, että aaltohiukkasdualismin käsitettä ei opetuksessa käytettäisi. Valitettavasti se on korostetusti esillä vuoden 2015 fysiikan OPS:ssa. Oppikirjojen kirjoittamisessa täytyy toki olla melko konservatiivinen, mutta lomittuminen on kuitenkin jo niin tärkeä osa nykyfysiikkaa, että seuraavan sukupolven oppikirjoissa lomittumisen pitäisi ehdottomasti olla mukana. Luonteva reitti lomittumisen opetukseen etenee käsittelemällä pienen intensiteetin kaksoisrakokoe perusteellisesti ja pohtimalla sen tulosten merkitystä fysiikan ontologian kannalta. Lomittumisen käsitteen kvalitatiivinen ymmärtäminen olisi tärkeää myös siksi, että sillä odotetaan jo muutaman vuoden sisällä olevan hyvin merkittäviä käytännön sovelluksia (kvanttitietokoneet, suprajohtavuus, jne.). Ihmisen suoran havaintomaailman mukaan todellisuus on lokaalia, hiukkaset ovat lokaaleja ja erillisiä. Lomittumiseen liittyvä todellisuus on kuitenkin täysin ei-lokaalia. Kvanttifysiikan ja lomittumisen ontologia tuntuu siis arkijärjen vastaiselta ja siksi sitä voi olla vaikea hyväksyä. Tällöin tulee muistaa, että lomittuminen on kokeellisesti todistettu. Fysiikassa jokainen koe on kysymys luonnolle. Jos ihmisen oman, hyvin rajallisen, havaintomaailman käsitteistö ei riitä selittämään ja ymmärtämään luonnon antamia vastauksia, niin ei se ole luonnon vika!