Nukleáris morfológia

A kétrés-kísérlet

A Szilárdak-e a fizikai kísérleti alapjai című írásunkban adósak maradtunk egy fontos kísérlet rendszerlogikai magyarázatával. Ez pedig nem más, mint a kvantummechanika alapjául szolgáló kétrés-kísérlet. Ezt pótoljuk most ezzel az írással.

A kutatók az eredeti kétrés-kísérletben nem két rést, hanem három rést használtak, ezzel polarizált és monokróm fényt hozva létre, hogy az elképzelésüket bizonyítsák. Ennek ellenére a kísérlet nem azt bizonyítja, hogy a fény hullám lenne, csak ezt a következtetést vonják le a kísérletből, mert nem zárják ki más magyarázatok létezését. Helyesebben a kísérletezőknek nincsenek meg a logikai ismeretei és a nyelvi eszközei ahhoz, hogy a jelenséget, amit látnak, adekvát módon leírják, és eleve egy hibás koncepcióból indulnak ki. Nevezetesen abból, hogy a teret, még a légritka teret (vákuum) is, különböző méretű és gerjesztési állapotú közegek töltik ki. Ezek összességét hívták eredetileg éternek, amely létezésének lehetőségét közmegegyezéssel, mindenfajta bizonyíték nélkül egyszerűen kizárták. Ez az alapvető hiba, és az arra épülő hibás koncepciók vezettek a kvantummechanikának nevezett tudományág (valójában komplex tündérmese) létrejöttéhez.

Elsőként nézzünk meg egy viszonylag közérthető magyarázatot a kísérlet leírásáról Ungvári Béla tollából. (Forrás: MEK OSZK)

„Az eredeti, 1803-ban végzet kísérletben a fény keresztülhalad az első lapon lévő piciny lyukon, eljut a második lapig, amelyen két lyuk van, az első lapon lévő lyuk tengelyvonalától jobbra és balra. Tehát közvetlenül, egyenes vonalban nem tud a fény ezeken átjutni. Viszont a fény az első lyuk után, amely mint hullámforrás szerepel, szétterült már annyira, hogy a második lapon lévő két lyukhoz is el tud jutni. A két lyuk pedig két újabb hullámforrást jelent, és az ezekből induló hullámok a második lap mögé tett ernyőn átfedik egymást, és egymással interferálnak.

Ha a kétrés-kísérletet egyedi fotonokkal és elektronokkal végezzük el, a megjelenő interferencia a részecske-elmélet szerint nem értelmezhető, mert itt a foton mindig egyetlen részecskét jelent, ami nem lehet egyszerre jelen két helyen. Viszont a hullám-szemlélet alapján megmagyarázható a jelenség: eszerint a fény egy hullám-impulzuscsomag, amely impulzus-üzemmódban is ugyanúgy tud interferálni önmagával, mintha folyamatos hullám-üzemmódról lenne szó. Tehát a foton, azaz a hullám impulzuscsomag átjut az első résen, aztán a második lapon a két rést ugyanúgy elérik a csökkenő erősségű hullámai mint eddig, és ezek a hullámok a két lyuk mint újabb hullámforrás után önmagukkal interferálnak. Az pedig már a mérőműszeren múlik, hogy mikor érzékel fotont, és mikor nem, mert feltételezem, hogy hullám-intenzitást mért. És szerintem – látatlanban – ha a második lapon a lyukak teljesen szimmetrikusan vannak beállítva az első lapon lévő lyuk tengelyéhez képest, tehát hogy az intenzitás-arányok egyenlők legyenek, akkor vagy egyik helyen sem mérhető foton, vagy mind a két helyen, a műszer kalibrálása szerint.”

A szövegből nyilvánvaló, hogy a jelenség magyarázhatóságához közeg nélkül is létező hullámot, anyagi részecske nélkül is létező impulzust és ezek önmagukkal való interferenciáját kellett bevezetniük mindenféle más bizonyíték nélkül, pusztán a látott jelenségre támaszkodva. Ezt nevezték el hullám-szemléletnek. Valóban pusztán szemlélet, mert ez nem a valós magyarázata a kísérletben létrejött jelenségnek. Közeg jelenlétét feltételezve ugyanis a jelenség érthető, és pusztán az alapvető optikai ismeretek alapján is könnyen megmagyarázható.

Ha ugyanis egy részecskékből álló gázközeg egyetlen részecskéjét meglököm, azaz egyetlen impulzust adok neki, akár azzal, hogy egyetlen részecskét belelövök a közegbe, akkor a részecske ütközni fog a közeg más részecskéivel, amelyek ezt a hatást további ütközések útján továbbadják a környezetüknek. A meglökött részecskék további részecskékkel ütköznek, de mivel nem tökéletesen frontálisak, egyenes vonalúak az ütközések, szóródás lép fel, amely legyezőszerűen tágulva, és egyre gyengülve továbbítják az eredeti impulzust a közegben. Ennek a formája pedig egy nem-felszíni közeghullám lesz, azaz longitudinális térbeli hullám, amely nem más, mint az ütköző és ütközésmentes frontok váltakozása és felcserélődése, amely által a bevitt impulzus halad a közegben, miközben anyagot nem szállít. A frontok között ugyanis a részecskék egymásról visszapattanva előre-hátra mozognak. Az ütközésmentes frontok szélessége azonos a közegalkotó részecskék közötti átlagos szabad úthosszal. Amikor ez nagyon kicsi, mert maguk a részecskék is nagyon kicsik, a közeg sűrű, de ez nem észlelhető, mert továbbra is gázközeg. Ez a sűrűség egyes esetekben (pl. a Nap belseje) meghaladhatja az atomi összetételű szilárd anyagok sűrűségét is, és mégis gáz marad, mert a részecskék nem tapadnak egymáshoz, nincs rajtuk kötési hely!

Az ilyen sűrű gázban az impulzus terjedése akkora is lehet, mint az atomok alkotta szilárd testekben! Pedig azokban – az összenyomhatatlanságuk miatt – szinte végtelen az impulzusterjedés sebessége! Azokban csak egyetlen hullámfront impulzusa halad előre, mert nincs a részecskék között szabad úthossz, és nincs visszapattanás. Ha tehát a foton-közeg mindenütt jelen van, még a nagyobb részecskék alkotta gázközegekben is, akkor a foton, vagy a rá hatni képes más közegek részecskéinek gerjesztése a foton-közegben is gerjesztett impulzusterjedést, azaz fényt fog okozni. Ennek a terjedési hulláma valódi nem-felszíni közeghullám, tehát úgy is fog viselkedni.

Nem kell feltételeznünk, mert észlelhető, hogy a Föld körül mindenütt jelen van a fotonokból álló fényközeg, a Föld éjszakai oldalán gerjesztetlen, a Nap felőli oldalán pedig a Napból érkező foton- és egyéb részecske-sugárzás által gerjesztett, a levegő részecskéin szóródott állapotban. Ez az a fény, amit és amivel látunk. A fényforrásaink is ezt a közeget gerjesztik.

Ha tehát a rés és az ernyő körül jelen van a fényközeg és/vagy az elektronközeg, ami tudjuk, hogy a Föld felszínén szintén mindenütt jelen van, akkor a két résen ezeknek a közegeknek a részecskéi mennek át, de ütközni az ernyővel csak a hullámfront elején levő részecskéik fognak. Vagyis a részecske „hullámmá alakul” majd az ernyőt elérve „visszaalakul részecskévé és önmagával interferál – ennek látják a jelenséget ők.

Tudni kell azonban, hogy a rés egy szilárd anyagból készített optikai eszköz, egy lyuk (diafragma), amely a fényt közismerten töri, mint a lencse! Ezen alapul a camera obscura! Azzal, hogy nem egy kerek lyukat, hanem egy keskeny hosszú rést tesznek oda, csak annyit változtatnak az optikai hatáson, hogy a rések éle a fényt polarizálni fogja két irányban! A közegnek az ütköző részecskéi közül csak azok fognak rajta átmenni, amelyek az utolsó ütközéskor kapott iránya azt lehetővé teszi! A rés szélén (élén), amely nem csupán két, hanem három dimenziós, és mérete a fotonhoz, de még az elektronhoz képest is kiterjedt, a nekiütköző részecskék az optika szabályainak megfelelően szóródni fognak. A részecskéknek ez a szóródása, amelyet a rés mérete és alakja határoz meg, hozza létre a sávokat az ernyőn.

Természetes, hogy egyetlen részecske (foton, elektron) is elindítja ezt a folyamatot, mert itt a Földön a légkörben mind a nyugalmi állapotú foton, mind a nyugalmi állapotú elektronközeg (alapszintű gerjesztéssel rendelkező, mintegy „előfeszített” állapotban vannak) jelen van. Azokkal fog ütközni, és a jelenség máris létrejön. Ráadásul a foton közegnek az impulzusai hatással vannak a az elektronközegre, és azok pedig a légkör részecskéire is, mert még azokon is szóródnak, ezért az ernyőn megjelenő sávok nem éles szélűek, hanem elmosódottak. Amikor a kísérletet vákuumban végzik el, akkor a sávok széle élesebb, mert a levegő részecskéin való szóródás hiányzik a képből. A vákuum azonban csak légritka, vagy légüres teret jelent, mert csak az atomi méretű gázok részecskéinek számát tudja a leszívás csökkenteni. A foton-közeg és az elektronközeg sűrűségét ezzel nem tudják változtatni, így az továbbra is jelen van, hogy közeghullámmá alakítsa a bevitt akár egyetlen impulzus terjedését is.