Transcript MODELVORMING

EMPIRISCHE CYCLUS
MODELVORMING
WETENSCHAPPELIJK
MODEL
• VERKLAREN: Een wetenschappelijk model is
een afbeelding van de werkelijkheid met de
bedoeling die werkelijkheid beter te begrijpen / te
verklaren.
• VOORSPELLEN: Met wetenschappelijke
modellen kunnen toekomstige situaties worden
voorspeld
OCKHAM’S RAZOR
• EEN WETENSCHAPPELIJK MODEL
TER VERKLARINGVAN EEN
FENOMEEN DIENT ZO EENVOUDIG
MOGELIJK TE ZIJN
MODELLEN VAN HET
ZONNESTELSEL
• GEOCENTRISCH
– MODEL VAN EUDOXUS
– MODELLEN VAN HIPPARCHUS
– MODEL VAN PTOLEMAEUS
• HELIOCENTRISCH
– MODEL VAN COPERNICUS
– MODEL VAN TYCHO BRAHE
– MODEL VAN KEPPLER
DOGMA’S
ONBETWISTE UITGANGSUNTEN
• De aarde vormt het centrum van alles
(positie van de waarnemer)
• Het bovenmaanse is perfect: alle vormen
zijn bollen en alle bewegingen verlopen
volgens cirkels (Pythagoras, Eratosthenus)
• De hemel is onveranderlijk (Aristoteles)
Model van Eudoxus (408-355 v.Chr)
“kristallen-bollen-model”
• Buitenste bol met sterren
• Twee afzonderlijke bollen voor elke planeet
• Meerdere bollen voor zon en maan (later
uitgebreid)
• Problemen:
– symmetrische beweging zon (seizoenen niet even lang)
– gefixeerde afstanden (helderheidsverschillen planeten)
Modellen van Hipparchus (130 v.Chr)
Model van Ptolemaeus (150 n.Chr)
zal 1500 jaar standhouden
Astronomische omwenteling
ca. 1600
• Vereenvoudiging van het model door de zon
centraal te plaatsen (aarde decentraal)
• Veranderingen aan de hemel: supernova’s in
1572 en 1604
• Waarnemingen van Galileo Galileï:
– schijngestalten Venus
– manen van Jupiter
– zonnevlekken
Model van Copernicus (1473-1543)
Modellen van Tycho Brahe (1546-1601)
compromismodel
Model van Keppler (1571-1630)
elliptische banen met zon in één der brandpunten
DE STERRENHEMEL
noordelijk halfrond
•
•
Zonsverduistering
•
Zonnestelsel
•
Planetoïden
•
Planeetbanen
BINNENPLANETEN
(Venus en Mercurius)
•
BUITENPLANETEN
(Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus)
•
KOMETEN
•
Astronomie vs. Astrologie
• Beide hanteren modellen om toekomst te
voorspellen
• Het verschil zit hem vooral in de
evaluatie: bij falsificatie stellen
astronomen hun model bij, terwijl de
astrologische modellen onaantastbaar
zijn
Ontwikkeling Atoommodellen
• Alchemische visie
– Empedocles (4 oerstoffen):
• Alchemie, geneeskunde (scheikunde)
• Corpusculaire visie
– Democritus (oneindig veel verschillendedeeltjes):
• Natuurkunde
Corpusculaire visie
• Leukippos / Democritus (ca. 460-370 v.Chr.)
– Onzichtbare, ondeelbare, onvernietigbare deeltjes
• Robert Boyle (1627-1691)
– Verbindingen zijn opgebouwd uit elementen
• Isaac Newton (1642-1727)
– Nietige, massieve, harde, ondeelbare deeltjes
• John Dalton (1766-1844)
Corpusculaire visie (vervolg)
• John Dalton:
– Verbindingen bestaan uit verschillende
atomen in bepaalde verhoudingen
(moleculen)
– Elementen bestaan uit gelijke atomen
– Dalton introduceert atoomgewicht met
waterstof als referentie
Corpusculaire visie (vervolg)
• Amadeo Avogadro (1776-1856)
– Gelijke volumes gas bevatten evenveel deeltjes
– Samenstelling wordt afgeleid uit gewichtsverschil
• J.B.A. Dumas (1800-1884)
– Deeltjes verliezen hun dimensies: alleen verzameling eigenschappen
bepaald door atoomgewicht
• D.I. Mendelejev (1834-1907)
– Rangschikking elementen volgens atoomgewicht (periodiek systeem)
• J.H. van ‘t Hoff (1852-1911)
– Introduceert ruimtelijk concept van moleculen
• William Crookes (1832-1919)
– Uit elementen kunnen negatief geladen deeltjes vrijkomen
(kathodestraal)
Corpusculaire visie (vervolg)
• J.J. Thomson (1852-1940)
– Krentenbolmodel: atoom bestaat uit een
(positief geladen) massa met daarin negatif
geladen elektronen (krenten)
Corpusculaire visie (vervolg)
• Charles Barkla (1877-1944)
– Met behulp van röntgenstraling wordt vastgesteld dat
aantal elektronen gelijk is aan het rangnummer van het
atoom in het periodiek systeem
• Marie Curie (1867-1934)
– Aanvankelijk met echtgenoot Piere, vanaf 1907 alleen:
sommige elementen zenden positief geladen deeltjes uit
(alfa-deeltjes)
Corpusculaire visie (vervolg)
•
•
• Ernest Rutherford (1871-1937)
– Positieve lading en massa zijn
geconcentreerd in de kern; het atoom
bestaat grotendeels uit ‘niets’
Proefopstelling Rutherford
•
Corpusculaire visie (vervolg)
• Niels Bohr (1885-1962)
– Elektronen bewegen in vaste banen rond de kern
– Elk elektron bevat bepaalde hoeveelheid energie: een kwantum
• Erwin Schrödinger (1887-1961)
– Elektronen kunnen ook worden opgevat als golfbewegingen
• James Chadwick (1891-1974)
– Atoomkern bevat ook deeltjes met massa en zonder lading: neutronen
• Werner Heisenberg (1901-1976)
– Eigenschappen van een elektron worden voorspeld dor de kans dat het
elektron zich ergens bevindt: kwantummechanica
Model volgens Bohr
•
Model volgens Schrödinger
•
Schrödinger’s kat
•
Model volgens Heisenberg
•
Eenvoudig atoommodel
•
Volgens kwanummechanica
•u: 5 MeV, +2/3 (in Einheiten der Elementarladung e)
•d: 10 MeV, -1/3
•s: 200 MeV, -1/3
•c: 1.5 GeV, +2/3
•b: 4.7 GeV, -1/3
•t: 180 GeV, +2/3
Volgens snaren-theorie
•
Nieuwe deeltjesversneller bij
Genève (omtrek 27 km)
•
•
Vragen die men wil beantwoorden:
•
•
•
•
Wat is de aard van donkere materie?
Hebben protonen een eindige levensduur?
Wat zijn de eigenschappen van neutrino’s?
Wat vertellen neutrino’s ons over de kern van de
Aarde, de Zon en supernovae?
• Wat is de oorsprong van de kosmische straling?
• Kunnen we gravitationele golven ontdekken?