Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


módszertani, tudományos

2010.11.13

 

A FÉNYELEKTROMOS HATÁS
1.
Új rendszer (elmélet) születik
 
I.
            A fényelektromos hatást Herz német fizikus tanulmányozta, a XIX század végén. Fénysugár hatására egyes fémek elektronokat bocsátanak ki. Leegyszerűsítve, a folyamatot egy energia átadásként értelmezhetjük. A fém kristály szerkezetű, a rácspontokban pozitív ionok találhatók, az elektronok szabadon mozoghatnak a rácson belül, de mozgási energiájuk nem elegendő a kristályrács elhagyásához. Ha az elektronokat el akarjuk szakítani a kristályrácstól,valamilyen módon meg kell növelnünk az elektronok mozgási energiáját. Egyik módja ennek, ha az elektron a beeső fénytől kap energiát.
            Az alapos kísérleti tanulmányozás eredményeképp megkapták a fényelektromos jelenség négy törvényét:
1)      A kibocsátott elektronok száma egyenesen arányos a beeső fénysugár fluxusával. (egységnyi idő alatt, az egységnyi felületre eső energia)
2)      A kibocsátott elektronok mozgási energiája, független a beeső fény fluxusától, egyenesen arányos beeső fény frekvenciájával.
3)      Minden fém esetében létezik, egy küszöbfrekvencia, ha a beeső fény frekvenciája kisebb, mint ez a küszöbfrekvencia az elektronok nem lépnek ki a fémből, vagyis a jelenség nem megy végbe. Ez a küszöbfrekvencia a fémet jellemzi, csak a fémtől függ.
4)      A fényelektromos hatás azonnali, nem telik el mérhető időintervallum a fény beesése és az elektron kilépése között.
 
Az így kapott törvényeket meg próbáljuk ellenőrizni. Ennek az egyik módja, hogy az így nyert ismereteinket, megpróbáljuk beilleszteni a létező ismeretrendszerünkbe, megmagyarázni a törvényeket a rendelkezésünkre álló elmélet segítségével.
A kiinduló pont a fénynek, az eddig ismert, elektromágneses hullám jellege. Ezt az elképzelést számos kísérletileg alaposan tanulmányozott jelenség támasztja alá, mint a fényelhajlás (diffrakció), fényinterferencia és a fénypolarizáció. A megérkező fény lényegében egy elektromos illetve mágneses rezgés (az elektromos térerősség, illetve a mágneses indukció periodikus változása), amelyek egymást létrehozzák. Ezek a változó erőterek elérik az elektront és avval kölcsönhatásba lépnek. Feltételezve, hogy az elektron sebessége a fémben elhanyagolható (termikus mozgást végez), az elektron az erőterek hatására, egy-egyre nagyobb amplitúdójú rezgőmozgást végez, amilyen mértékben az energiát az elektron átveszi (rezonancia). Egy adott pillanatban az elektron mozgási energiája elegendő lesz ahhoz, hogy elszakadjon a kristály rács vonzásától és kilép a fémből. Az általunk elképzelt jelenség kumulatív, az elektron energiája halmozódik, mindaddig, míg el nem éri az elszakadáshoz szükséges értéket. Ez egy elfogadható magyarázat a jelenségre, ezt kell összhangba hozni a jelenség törvényeivel. Magyarázzuk meg segítségével a jelenség törvényeit.
            1) törvény: Minél nagyobb a beeső fény fluxusa, annál több energiát szállít, annál több elektron kiszabadítására jut belőle, tehát annál több elektron fog a
 
2.
fémből kilépni. Anélkül, hogy részletekbe bocsátkoznánk, látszik, hogy elképzelésünk nincs nyilvánvaló ellentmondásban a jelenség első törvényével.
            2) törvény: Ahogy azt már a fentiekben láttuk az energiaátadás kumulatív módon történik, az elektron energiája halmozódik, mindaddig, míg eléri azt a kritikus értéket, ami a kilépésre elegendő. Következésképpen a kilépő elektron mozgási energiája elenyésző, független a beeső fény energiájától és semmi köze a beeső fény frekvenciájához. Az ellentmondás a törvény és az energia átadás módjából adódó következtetés között nyilvánvaló.
            3) törvény: A fenti okok miatt az ellentmondás áll a harmadik törvény esetében is. Az energia halmozódás miatt a jelenségnek nem lehet küszöbe, mégkevésbé küszöbfrekvenciája. Ha az elektron energiája gyűl a jelenség folyamán, kilépése csak idő kérdése lehet, mennyi idő elmúltával lesz a mozgási energia elegendő az elszakadáshoz. A frekvencia kérdése fel sem merült a gondolatmenet folyamán.
            4) törvény: Az elektron kilépése nem lehet minden esetben azonnali, akkor lép ki mikor összegyűl a szükséges energia, ami a fénytől (mennyi energiát szállít) és a fémtől (mennyi energiára van szüksége az elszakadáshoz) is függ.
Könnyű belátni, hogy van ellentmondás bőven, mégpedig feloldhatatlannak tűnő ellentmondás. Nincs összhangban az elmélet (a fény elektromágneses elmélete) a kísérletekből származó törvényekkel. Ezek a törvények nem illenek bele a fénnyel kapcsolatos ismereteink rendszerébe, nem sikerül ezzel ellenőrizni a törvényeket, illetve a fény eddig használt, igaznak tartott elektromágneses elméletét. Az elméleten megjelenik a „repedés”, időrendi sorrendben nem is az első ( az első a termikus sugárzás és a hőmérséklet összefüggése), amely arra hivatott, hogy megszabja az elmélet alkalmazhatósági határait.
Meg kell keresnünk az ellentmondás okait. Ha a kísérlet mond ellent az elméletnek, ritkán a kísérlet a hibás. A fizikus tudja, hogy a szakma minden kísérletet alaposan ellenőriz. Sok helyen, sokszor és sokféle körülmények között megismételnek minden kísérletet, alávetik hibaelemzésnek, elemzik azokat mindenféle szempontból mielőtt még igaznak, elfogadnák. Ezek után, majdnem biztos, hogy az elmélettel van a baj.
Az ellentmondás kiküszöbölését kezdjük úgy, hogy a törvényekből kiindulva, keressünk egy olyan elméletet, amely azokkal összhangban van. Példa erre a módszerre a relativitáselmélet. Világos, a kölcsönhatás a fény és az elektron között másképpen kell, végbemenjen. Kiindulunk a fényelektromos hatás negyedik törvényéből, tisztázzuk, milyen kell, legyen a kölcsönhatás, ha azonnali. Egy ilyen kölcsönhatás az ütközés. Fogadjuk el ezt a féltevést munkahipotézisnek, vizsgáljuk meg a továbbiakban, öszhangban van-e a feltevés a kísérleti tényekkel.
Az ütközéshez két test kell, de nekünk pillanantyilag csak egy van, az elektron, amelynek részecske jellege vitathatatlan. Ha a munkahipotézist fenn akarom tartani, meg kell keresnem a másik részecskét is, amely csak a fény részecske lehet, hiszen az elektron a fénytől kapja az energiát. Fel kell tételeznem, hogy a fény egy részecske nyaláb, ami nem igazán új feltevés, emlékezzünk a Newton fényelméletére. Vajon bizonyíthatja valami az eddigi meglehetősen bizarr feltevéseinket?
 
 
3.
Most halasszuk el a választ a kérdésre és vizsgáljuk meg feltevéseink, hogyan használhatók a jelenség magyarázatára, milyen tulajdonságokkal kell, rendelkezzen a fényrészecske, hogy az ellentmondást kiküszöbölhessük.
            A második alaptörvény szerint a kilépő elektron energiája a beeső fény frekvenciájától függ, azzal arányos, független a fény fluxusától. Ha ütközés történik, akkor az energia átadás nem globális kölcsönhatás eredménye, hanem az alkotó részek (részecskék) közötti egyedi kölcsönhatás. Alkalmazva a kölcsönhatásra az energia megmaradásának törvényét kapjuk Mivel ütközés után a fényrészecske nem mutatható ki, feltételezzük, hogy az elektron elnyeli azt, átvéve annak teljes energiáját.
                      Wfényrészecske = Welektron + Wkilépéshez szükséges energia
Ennek az energiának egy része az elektron kilépésére fordítódik (szükséges, hogy az elektron elszakadjon a kristályrácstól) ez a Wkilépéshez szükséges energia. Ez az energia mennyiség a fémtől függ, attól, hogy milyen erősen kötődik az elektron a kristályrácshoz, a rácsot alkotó pozitív ionokhoz és független a beeső fénytől. Ami az energiából még megmarad, az elektron mozgási energiájaként jelentkezik Welektron . Kifejezve az elektron mozgási energiáját kapjuk
                Welektron = Wfényrészecske – Wkilépéshez szükséges energia = kν ,   mivel a második törvény szerint ez az energia arányos a fény (ν) frekvenciájával, és a k egy állandó. Mivel Wkilépéshez szükséges energia állandó, független a beeső fénytől, következik, hogy
                  W fényrészecske = hν, ahol k állandót helyét a h veszi át, amelyet Planck állandónak nevezünk. Íme egy újabb feltevés, amelyet Max Planck nevű német fizikus vezetett be a fekete test sugárzásának magyarázatára, még a fényelektromos hatás magyarázata előtt.
            Miután összhangba hoztuk az elméletet a második törvénnyel, alkalmazzuk az összefüggést egy speciális esetre, amikor a kilépő elektron mozgási energiája elhanyagolható. Welektron = 0, W kilépéshez szükséges energia = hν (1), illetve                                   ν= Wkilépéshez szükséges energia / h
Az így meghatározott frekvencia a küszöbfrekvenciával azonos, amely mint látszik csak a fémtől függ. Ha a beeső fény frekvenciája kisebb, mint a küszöbfrekvencia, az átadott energia kisebb, mint a kilépési energia (lásd 1), az elektron nem léphet ki a fémből, a jelenség nem megy végbe.
Az első törvény szerint a kilépő elektronok száma arányos a beeső fény fluxusával, illetve az egységnyi idő alatt a fény által szállított energiával. Mivel a fény részecskét az energiája jellemzi (Wfényrészecske ), mennél több energiát szállít a fény, annál több részecskéből áll, annál több részecske éri el a fémet, annál nagyobb az ütközés valószínűsége, annál több ütközés jön létre, annál több elektron lép ki a fémből.
            Ezen a módon sikerült egy olyan elméletet kidolgozni, amely összhangban van a jelenség törvényeivel. Érintőlegesen arról is szó volt, hogy ez az elmélet kötődik a fekete test sugárzásának a jelenségéhez, illetve a jelenség törvényének a magyarázatához (a jelenség magyarázata bonyolult, túlmutat az adott írás színvonalán). Elméletünk eleve nem egy jelenség számára készült, beilleszkedik egy másik, most kialakuló rendszerbe.
4.
Összefoglalva: A fénysugár egy részecske nyaláb, egy részecske energiája W =hν. Ezeket, a részecskéket nevezzük fotonoknak. (Einstein).
            Természetesen, ez újabb problémákat vet fel, mégpedig, hogy ez hogyan egyeztethető össze a fény eddig igen alaposan dokumentált hullámjellegével. Legyen ez egy másik írás témája.
 

 

A kvantumelmélet furcsaságai.                                                           
1.     
          Bevezető.
Az új elmélet egy régiből indul ki. Ha a régi elmélet már nem tudja az új jelenséget magyarázni, szükséges a váltás.
            A fizika konzervatív, ez is az oka hitelességének, és tette nagyhatalommá, mert csak nagyon jól ellenőrzött tényeket fogadott el, nem hagyta magát elvarázsolni az újdonságoktól.
            A fizikában minden változtatás nehézkes, lassú, többszörösen ellenőrzött. Elsőként új tényeket, a fizikusok megpróbálják a régi elmélettel összhangba hozni. Sokszor sikerül, de amikor nem, az azt jelenti, hogy valami nagyon fontos, jelentős dologba tenyereltek bele.
           Említhetném a fényelektronos jelenséget, vagy a fekete test sugárzását a termodinamikából, amiből következik, hogy a fény úgy is viselkedhet, mint egy részecske nyaláb.
Vaskalapos fizikusainak sehogy sem sikerült a fényelektromos jelenséget a fény hullámjellegével magyarázni, tehát kénytelenek voltak elfogadni annak részecske jellegét is.
Szeretném eleve leszögezni, hogy a fény hullámtermészetét senki sem cáfolta meg, az azt igazoló jelenségek, tények (hulláminterferencia, diffrakció, polarizáció) ma is érvényesek, kimutathatóak, igazolják a fény hullámtermészetét. A részecske jelleg pluszba jelentkezik, a hullámjelleg mellett.
            Eddig, értem ez alatta a XIX-ik század végét, a XX-ik század elejét, lényegében két mozgásféleséget különböztettünk meg, az anyagi pont mozgását és a hullámmozgást. Senkinek eszébe nem jutott a kettőt összekeverni, vagy egyesíteni, mert olyan különbözőeknek tűntek.
            Az anyagi pont mozgása esetében (a szilárd merev test mozgása ettől lényegesen nem különbözik), az anyag (tömeg) mozog a térben, érkezik az egyik pontból a másikba. Továbbítódik az anyag, az energia, az impulzus. Mozgás közben eme pont lokalizálható, az egymást követő helyzetei megkülönböztethetők, nem egybefolyók, és ebben az értelemben, mozgása nem folytonos jelenség.
            Az anyagi pont mozgása jellemezhető a pályával, amely egy görbe, matematikai értelemben folytonos. Ezt a pályát a dinamika második alaptörvényéből számoljuk ki (erőhatások törvénye), felhasználva az anyagi pont tömegét, a reá ható erőket és a kiinduló állapotában a helyzetét (koordinátáit) és a kezdősebességét. A pálya ismerete lehetővé teszi az anyagi pont későbbi helyzeteinek, állapotainak a meghatározását.        
A hullámmozgás, az a mozgás mozgása. Egy rugalmas közegben a rezgőmozgás adódik tovább pontról pontra. A terjedési sebessége, csak a közegtől függ. A mozgást jellemző jelenségek, visszaverődés, hullámtörés, interferencia, diffrakció (elhajlás) és a polarizáció.
            A hullám, ellentétben az anyagi pont mozgásával, egy folytonos jelenség, nem jellemezhető egy pályával, mert egy idő után betölti az egész rendelkezésre álló teret, a terjedés miatt a közeg minden pontja rezegni fog.
 
 
 
2.
A fentiekből is látható, indokoltnak tűnt az elképzelés, hogy ez a két mozgás kizárják egymást, ahol az egyik jelen van, nem lehet jelen a másik is, valami vagy az egyik vagy a másik. Mint Örkény István, Tóthék című darabajában a dili postás dilemmája, aki a konfliktus ártatlan okozója. Ő próbált meg egyszerre ülni és állni is (két egymást kizáró állapot), mivel feloldhatatlan ellentmondásról van szó, őt be is vitték az „ideges” klinikára.
Szimmetria megfontolásokból, de Broglie arra a következtetésre jutott, hogy ha az eddig hullámnak ismert fény, részecske tulajdonságokat mutat, akkor az eddig részecskének ismert fizikai entitások (pl. az elektron) mutathatnak hullám tulajdonságokat.
            Az elképzelést fényesen igazolta két kísérletező, Davidson és Germer, akik diffrakciót és az azt követő interferencia képet (maximumok és minimumok) mutattak ki, egy a fémrácson (diffrakciós rács) visszaverődött elektron nyaláb esetében. Mivel diffrakció, és interferencia csak hullámok esetében jön létre, következik, hogy az elektronnyaláb hullámként is viselkedik, mint ahogy ebben a kísérletben látható.
            Miután a fény és az elektronok esetében is, mindkét jelleg meglétét kísérletileg is igazoltuk, két út állt előttünk. Vagy követjük a dili postást és bevonulunk az „ideges” klinikára, vagy megpróbáljuk a két dolgot valahogy egybe gyúrni.
            Mitől hullám a részecske. Mielőtt még rendet próbálunk teremteni ebben a kísérletileg igazolt „lehetetlen” helyzetben, összegezzük, amit biztosan tudunk. 
- Úgy a fénynél, mint az elektronnál (de más részecskénél is) találkozunk mind a részecske, mint a hullámjelleggel.
            - Nincs olyan kísérlet, amelyben mindkét jelleget egyszerre ki lehetne mutatni. Megpróbáltak ilyet elképzelni, de úgy tűnik még gondolatkísérlet alakjában sem létezhet, hát még mint, valós, elvégezhető kísérlet. Magyarán, el sem tudunk képzelni egy ilyet, nemhogy létrehozni.
            Talán, egyedül egy részecske, részecskeként viselkedik, és sok részecske együtt hullámként, vagyis a hullám kollektív tulajdonság. Ezt aránylag egyszerűen elvégzett kísérlettel eldönthetjük. El kell végezni egy diffrakciós kísérletet, de úgy, hogy a rácsra egyenként engedjük az elektronokat. Nem könnyű elvégezni, de lehetséges. Hosszú ideig tart, mert kis intenzitású elektronnyaláb szükséges, hogy az elektronok egyesével érjenek a rácsra. A diffrakciós kép (maximumok és minimumok) ugyanaz, függetlenül attól, hogy az elektronok egyesével érkeznek, vagy egyszerre zúdítjuk őket a rácsra. A következtetés egyértelmű, az elektronok egyesével is ugyanolyan hullámként viselkednek, mint nyalábban. Tehát, a hullámjelleg nem kollektív tulajdonság.
 A Young berendezés (lád ábra), lényegében Davidson és Germer álatal végzet kisérletekben használt alapokon müködik. Itt azonban két, egymáshoz nagyon közel eső rés van az elektronok útjában. A két résre elektronhullám esik, a mögötte elehelyezdkedő felfogó ernyőn egy (maximumokból és minimumokból álló) interferencia képet kapunk, lesz hely ahová több elektron érkezik (maximum), és lesz olyan ahová kevés elektron kerül (minimum).
Világos, hogy egy elektron, mint részecske, vagy az egyik, vagy a másik résen megy keresztül. A kísérlet során letakarva az egyik rést, a felfogó ernyőn kapunk egy képet, majd letakarva a másikat, újból kapunk egy képet. Ha mindkét rés nyitva van a részecske logika szerint a két előző kép összegét, kell kapnunk.
3.
A tapasztalat az, hogy egy egészen más képet kapunk. Honnan tudja az elektron, amely az első résen (1) megy keresztül, hogy a másik (2) nyitott-e, avagy zárt? „Tudnia” kell, mert más és más interferencia képet hoz létre, máshová kerül az elektron, ha a második rés nyitott, mintha zárt. Azt kell hinnünk, hogy a szóban forgó elektron mindkét résen átmegy, ami részecskeként elképzelhetetlen, de hullámként természetes, a hullám nem lokalizált, betöltheti a teret.
 

Elektronok

 
1
2
Felfogó ernyő
Young berendezés keresztmetszete

 

 
Persze, azt is képzelhetjük, hogy az elektron mindkettő, részecske is meg hullám is, csak azt nem tudjuk hogyan egyeztethető össze, ez a két, látszólag, egymást kizáró dolog. És itt jön a szimpla, magától érthető megoldás.
            Mint minden zseniális elképzelés, ez is pofon egyszerű. N. Bohr oldotta meg a problémát, a komplementaritás elvének a kijelentésével. Veretes, latin nyelven fogalmazta meg: „Contraria non contradictoria, sed complementa sunt”.
            Mint minden latin szöveg, ez is nagyon tömör (ők még latinul is tudtak), nehezen fordítható, de nagyjából azt jelenti: „Az ellentétek nem ellentmondóak (ellentmondások, egymást kizárók), hanem egymást kiegészítők”.
 A hullám és a részecske természet nem kizárják egymást, hanem kiegészítik. Vajon mivé egészítik ki egymást? Ugye milyen érdekes, hogy eleve ezt a két mozgást szúrtuk ki?
            A kísérlet azt bizonyítja, hogy mennél szembeötlőbb az egyik jelleg egy kísérlet során, a másik jelleg annál elmosódottabb. Egyszerre nem látszik mind a kettő. Itt esik le a tantusz. Persze, hogy a tantusz, a telefonérme, illetve minden érme. Az éremnek két oldala van, ahogy régen mondták, a korona (a címer, a fej) és a fillér (az írás). Érem egyik nélkül sincs, egyűt alkotják az érmét, de egyszerre csak az egyiket láthatjuk. A magyarázat szempontjából szerencsének számit, hogy van szavunk az érme fogalmára.
 
4.
Ha egy kicsit szétnézünk egyéb, jobban, vagy kevésbé sikerült példát is tudnánk adni a fenti állapotra.
 Az embernek, mint fogalomnak, is két megjelenési (konkrét) alakja van, a férfi, illetve a nő. Ketten, egyűt alkotják az embert, egyik a másik nélkül huzamosabban nem létezhet, egyszerre senki sem lehet teljes értékű férfi, illetve teljes értékű nő. Itt ugyan meg lehetne említeni egy klasszikus ellenpéldát, Néró-t, aki állítólag a nőknek férfi volt és a férfiaknak nő, de azt kétlem, hogy teljes értékű nő lett volna, tudniillik, nincs tudomásom arról, hogy szült volna. De ne menjünk ilyen messzire.
            Különben, minden összehasonlítás, analógia, hasonlat, hamisítás, még a mindennapi életben is hát még a kvantumfizikában! Hiába keresünk mechanikai modelleket a kvantumfizikai jelenségekre, csak hamisítás árán találhatunk. A fenti példák, legfeljebb rávilágítanak a lényegre, de nem tekinthetők a dolgok lényegének.

Y

 
a
0
b
hiperbola
X

 

Illusztráljuk az adott helyzetet, egy matematikai modell segítségével is. A tapasztalat azt mutatja, hogy a használható modellek, csak matematikaiak lehetnek, sajnos.
            Ne tessék megijedni, nem ereszkedünk le a matematika pokoli bugyraiba, csak felülről érintjük azokat, mint fecske ivás közben a vízfelületét.
            Vegyük a hiperbola egyik ágát, úgy ábrázolva, hogy az aszimptótái, egyúttal a koordináta rendszer tengelyei is legyenek. Legyen az a egyenes párhuzamos az OY tengellyel és a b egyenes párhuzamos az OX tengellyel.
            Első látásra is világos, a hiperbola nem egyenes, hanem egy görbe. Ha a hiperbolának az a egyenestől balra eső részét veszem, ahol az X értéke nagyon kicsi, más szóval tart a nullához, az egy kis jóindulattal egy OY tengellyel párhuzamos egyenesnek vehető, legalább is határesetként.
 
5.
Ha a hiperbolának a b egyenestől lejjebb lévő részét veszem, ahol az X értéke nagyon nagy, tart a végtelenhez, az is tekinthető egy OX tengellyel párhuzamos egyenesnek.
            Mondjuk úgy, a hiperbola tekinthető egyenesnek, ha az X értéke szélső (nagyon kicsi, vagy nagyon nagy) értékeket vesz fel. Első esetben függőleges egyenes, míg a másik esetben vízszintes egyenes. Ahogy a részecske és a hullámjelleg kizárják egymást, úgy a vízszintes és a függőleges egyenes is, valami nem lehet mind a kettő. És amint látjuk, mégis lehet, de nem egyszerre, hanem ugyanannak a dolognak két szélső (kivételes) állapotaként.
 A hiperbola esetében sincs nagy gondunk, mert létezik az adott görbe fogalmára egy elnevezés, a hiperbola, nem kell ügyeskednünk az egyenesekkel. Azt is mondhatnánk, hogy a függőleges és a vízszintes egyenes hiperbolává egészítik ki egymást
            De mi legyen az elektronnal? Minek nevezzelek, tesszük fel nagy költőnkkel (Petőfi) a kikerülhetetlen kérdést. A részecske elnevezés és a hullámelnevezés is csak részben fedi a valóságot, a fenti értelemben, bizonyos esetekben így viselkedik, más esetekben úgy.
 Ahogy a hiperbola nem egyenes, hanem annál sokkal több, az elektron (vagy a foton, stb.), sem részecske, sem hullám, hanem annál sokkal több. Erre a többre szavunk, még nincs, hacsak az nem, hogy anyag. Hát ettől hullám a részecske, és fordítva, hogy a feltett kérdésre is feleljek Petőfi nélkül, minden érdeklődőnek.
                  Ezután minden hullám is lesz, mi lesz az ezzel ellenkező, a mindennapi, a fizikusok átlatl elfogadott, ellenőrzött, tapasztalatainkkal? Minden megfigyelés azt igazolja, hogy a testek lokalizálhatók, korántsem viselkednek hullámként, hogy mást ne mondjak, nem töltik be, még bizonyos idő után sem a teret, mint a hullám.
                  Ebből az következik, hogy a fenti állításaink nem vonatkoznak a makroszkopikus, hétköznapi, „nagy” testekre.
                  Ellenőrizendő, próbáljuk meg kimutatni egy test hullámjellegét. Minden becsületes fizikusnak magán kell kezdenie a kipróbálást. Az alábbiak személyes jellegét, amiért elnézést is kérek, ez magyarázza.
                  Tudjuk, ki kellene mutatni az interferencia jelenségét. Vegyük a Young kísérletet (lásd fent). Hogy a kísérlet sikeres legyen, a rés mérete nagyságrendileg (mikronos, milliméteres centiméteres, méteres, stb.) azonos kell, legyen a hullámhosszal.
 Egy méter és kilenc méter, azonos nagyságrendet jelent, amint egy milliméter és kilenc milliméter is.
                  De Broglie szerint egy test hullámhossza egyenlő, , ahol a h=értékű Planck állandó, m a test tömege, a v annak a sebessége. A saját tömegemet vegyük 100kg-nak (nem sok hiányzik), megszokott sebességem, 1( hosszú lábaim okán).
 
 
 
6.
                  Elvégezve az egyszerű számítást, kapom, hogy hullámhosszom =0,00000000000000000000000000000000000666m. Ez egy elképesztően kicsi érték.
                  A fény hullámhossza (például, kb.) 5.=0,0000005m, ez is kicsi, de az én hullámhosszomhoz képest óriási.
                  Teljesen valószínűtlen, hogy a közel 100 kilómmal egy ilyen résen átférhetnék, hogy interferencia jöjjön létre. Jobb, ha nem is próbálkozom átpréselni magam és elfogadom igaznak a tapasztalati tényeket, hogy a makroszkopikus testek nem viselkednek hullámként, hullámjellegük elhanyagolható. Hasonlóképpen járnék, ha más hullám jelenségekkel próbálkoznék
                  A fentiek nem cáfolják meg a newtoni mechanikát, sem a klasszikus fizika egyéb törvényeit, legalább is a mindennapi tárgyaink esetében nem.
                  Az „új”fizikát úgy kell felépíteni, hogy magába foglalja a régit, mint annak egy speciális esetét. Ha a mikroszkopikus részecskékről áttérünk a makroszkopikusokra, az új fizika törvényei, át kell alakuljanak a klasszikus fizika törvényeivé. Ezt az elvet a kontinuitás elvének nevezzük.
                  A komplementaritás elve sok felesleges vitát szült. A dialektikus materializmus ezt az elvet sehogy sem tudta megemészteni. Mert az még elmegy szódavízzel, hogy a munkásosztály és a burzsoázia kiegészítik egymást, de hogyan lesz a szocializmus, ahol a munkásosztály kiiktatja (nevezzük nevén, megsemmisíti) a burzsoáziát. Meg lehet-e szüntetni az egyik pólust, és ha igen, mi lesz e másikkal. Ma már tudjuk, hogy a vita felesleges volt a kérdést eldöntötte az idő, a „filozófusaink” megkérdezése, illetve meghallgatása nélkül. A botnak mindég két vége marad, bármit is mondtak „imádott” volt diktátoraink, nincs olyan bot, amelynek csak egy vége lenne.
                 A hullámjelleg következményei. A hullámjellegnek tulajdoníthatóan, a részecskék viselkedése meglehetősen eltér az anyagi pont viselkedésétől.
                  Ha egy mikroszkopikus részecskét bezárunk, mozgását a tér egy részére korlátozzuk, az energiája kvantált lesz. Csak bizonyos, jól meghatározott értékeket vehet fel, ellentétben az anyagi ponttal, amelynek az energiája folyamatosan változik, és bármilyen értéket felvehet.
                  Ezt a jelenséget először az atomon belüli elektronok energiájánál tapasztalták, ha nem is direkt módon, hanem áttételesen, az atomok által kibocsátott fény színképének tanulmányozásakor. Ebben az esetben az elektronok be vannak zárva az atomba, az elektromos vonzás következtében. Az elektron rendelkezésére álló térrész mennél nagyobb, mennél nagyobb a szóban forgó részecske tömege, az energiája annál kisebb ugrásokban változik. Határesetben (a térrész nagyon nagy, tart a végtelenhez, tömege, mint a makroszkopikus testeknek) az energia változása folytonossá válik, mint az anyagi pont esetében.
                  Egy anyagi pont pályájának a meghatározásához, (ahogy fennebb láttuk), meg kell oldani a mozgás egyenletét, ismerni kell a kezdeti feltételeket, a pont kezdeti helyzetét és sebességét. A pálya ismerete, előre jelezhetővé teszi a pont további sorsát (lásd, a bolygók mozgása).
 
 
 
7.
                  Méréssel határozzuk meg ezeket a feltételeket (helyzet és sebesség). A mérés teszi lehetővé, mennyiségi összefüggések (képletek) megállapítását is, tehát a dolgok kiszámíthatóságát, és ennek következtében az előrejelzését is. Nélküle a fizika nem fizika, tehát a mérés elemzése is „megér egy misét”.
                   A klasszikus fizikában, ha nem is mindég tudatosan, de feltételezzük a mérés „objektív” jellegét, hogy a mérés, mint eljárás, nem befolyásolja a mérendő mennyiséget. Az, hogy felállunk a mérlegre, nem növeli, nem csökkenti súlyunkat, pedig bár csökkentené, milyen lehetőség lenne ez egy igazán egészséges fogyókúrára. (De hiába, Murphy szerint, minden, ami jó az életben, az vagy törvénytelen, vagy erkölcstelen, vagy hizlal.)
                  A mérés pontossága, a mérő műszerektől és a mérési módszertől függ. Ahogyan ez a kettő fejlődik, a mérés is egyre pontosabbá válik. Ennek a pontosságnak nincsenek elvi korlátai. Annak sincs akadálya, hogy akármilyen sok mennyiséget egyszerre, akármilyen pontosan meghatározzunk.
                  A hullámjellegből adódik (de nem csak abból lehet levezetni) az alábbi összefüggés, amelyet először W. vonHeisenberg állapított meg. Legyen egy részecske, amely az OX tengely mentén mozog, akkor:, ahol a x az a pontosság, amellyel megmérjük a részecske koordinátáját (meghatározzuk a részecske helyét), a v a pontosság, amellyel meghatározzuk a részecske sebességét.
                  Például, x=1mm, a részecske egy milliméteres szakaszon belül van (mondjuk vonalzóval mértem, aminek ennyi a pontossága), a v=5km/h, régi típusú radarral mértem és a 63km/h lehet 58km/h, de lehet 68km/h is. Fontos pontosan tudni a részecske helyét, és a sebességét (hogy tudjuk mit „tesz” a részecske), hogy pontosan ismerjük a pályáját és a részecske jövőjét.
                  Ha pontosan ismerjük a helyét, akkor az azt jelenti, hogy,,, a részecske egy pontban van, nem egy szakaszon. A szorzat nulla, ha az egyik tényezője nulla, vagyis,  ami nem lehet, mert, , és a h, a Planck állandó bármilyen kicsi, de a nullánál nagyobb.
                  Ha a nullát valamivel szorzunk, a szorzat csak akkor lehet egy szám (h), ha az a szorzó végtelen, vagyis, , tehát a sebesség meghatározásának a bizonytalansága végtelen, vagyis fogalmam nincs, mennyi lehet a részecske sebessége. Ott van valahol nulla és a fénysebesség értéke között, ezek egy anyagi pont lehetséges sebességének a határai.              
                  Fordítva is igaz, ha tudjuk mennyi a részecske sebessége, vagyis (akkor a fenti gondolatmenet eredményeként,, tehát, annyit tudok a részecske helyéről, hogy az valahol itt van e világegyetemben, minden közelebbi nélkül.
                  Ezek után indokolt a Heisenberg által megállapított összefüggést, határozatlansági relációnak nevezni.
                  Próbáljuk megállapítani ennek a jelenségnek az okát. Legyen egy elektron egy bizonyos állapotban, egy bizonyos helyen, egy jól meghatározott sebességgel, amelyek értékeit, természetesen, nem ismerjük.
                  Ha meg akarjuk határozni a részecske helyét, elvileg szükségünk van legalább egy fotonra (gyakorlatilag sokkal több szükséges), amelyet „elküldünk” a részecskéhez, a foton ütközik a részecskével, majd a visszavert fotont felfogjuk a szemünkkel és „látjuk”
8.
a részecskét (a látás úgy történik, hogy felfogjuk szemünkkel a megfigyelt tárgyról visszaverődő fényt), meg tudjuk határozni a helyét.
                  Az ütközés, viszont energia és impulzus átadással jár, megváltozik a részecske energiája és impulzusa és értelemszerűen a sebessége is. Tehát a méréssel megváltoztattuk a részecske állapotát.
                  Hiába mérnénk meg most a részecske sebességét, az már megváltozott, aztán a sebesség mérés megváltoztatná a részecske előbb meghatározott helyét.
                  Ugyanerre a következtetésre jutunk, ha a részecske sebességét akarjuk megmérni. A mérés következményeként nem ismerhetjük a részecske tartózkodási helyét.
                  Miért nem tapasztaljuk ugyanezt a mindennapi életben? A válasz egyszerű. A makroszkopikus (nagy) testek esetén ez a hatás nem mutatható ki, a nagy tömegkülönbségek miatt. Egy foton tömege (függ a foton hullámhosszától) kb. 4,4kg, ami már az 1kg-hoz képest is elenyészően kicsi, nem tudja, ütközéskor kimutathatóan megváltoztatni a makroszkopikus test sebességét, ahogyan a biliárdgolyó sem löki odébb az asztalt, amikor a szélének ütközik.
                  Az elektron tömege viszont 9kg, amely már összemérhető a foton tömegével, amiért az ütközés hatása nem hanyagolható el.
                  Ha tudjuk azt, hogy hol van a részecske (), nem tudjuk, mit tesz (), ha tudjuk, mit tesz (), akkor nem tudjuk, hol van ().
                  Könnyű belátni a fentiek alapján, hogy nem tudjuk megállapítani (kiszámolni) a részecske pályáját, következésképpen nem tudjuk előre jelezni annak a jövőbeni állapotait.
                  A fizikus tovább megy. Van-e értelme egyáltalán olyasvalamiről beszélni, amit nem tudok megállapítani, kiszámítani, megmérni? Aligha. Ha ezt tenném, akkor az, amit művelek nem fizika, lenne, hanem valami más.
                  Ezek után, el kell döntenünk, hogy mihez kezdünk. Hogyan fogjuk a jelenségeket előre jelezni, hogyan fogjuk a kölcsönhatások következményeit meghatározni, kiszámolni?
                  A fentiekből világosan kitűnik, hogy a mechanikából ismert út, ebben az atomnál kisebbek világában nem járható. Mást kell keresnünk.
                  A részecskék állapotát egy hullám függvénnyel jellemezzük. Ez a függvény egy hullámegyenlet megoldása. (Most nem bonyolódunk az egyáltalán nem egyszerű matematikai részletekbe.) M. Born megállapította, hogy a hullámfüggvény amplitúdójának (egy szám, legfeljebb komplex szám) a négyzete arányos azzal a valószínűséggel, hogy a részecske egy bizonyos állapotban legyen (egy bizonyos helyen legyen, egy bizonyos értékű energiával rendelkezzen, stb.). Innen következik, hogy csak azt tudjuk kiszámítani, hogy egy bizonyos állapotnak mekkora a valószínűsége, mekkora valószínűséggel tartózkodik a részecske egy bizonyos állapotban.
                  Vegyünk egy egyszerű példát. Legyen egy részecske, amely tartózkodhat az (1)-es állapotban 25%-os valószínűséggel, egy (2)-es állapotban, 10%-os valószínűséggel, és egy (3)-as állapotban, 65%-os valószínűséggel. Ha a részecskének nincs több lehetséges állapota, akkor a valószínűségek összege 100% kell, legyen. A valószínűségeket ki lehet fejezni, egynél kisebb számokkal is. A fenti esetet véve, ezek a valószínűségek a három esetben 0,25, 0,1, illetve 0,65 lesz, összegük 1 kell, legyen.
 
9.
                  A valószínűség értéke, még ha a legnagyobb is (de egynél kisebb), nem jelent bizonyosságot. Bizonyosság a 100%, vagy számban kifejezve az 1.
                  A legnagyobb valószínűség esetében is a részecske bármely állapotban lehet. Nagyon nagy számú részecske esetén viszont, a részecskék 25%-a az egyes állapotban, a 10%- a kettes állapotban, a 65%-a a hármas állapotban lesz.
                  Hogy konkrétan melyik állapotban van egy részecske, az csak akkor derül ki, ha elvégzem a szükséges méréseket (koordináta, sebesség, energia, stb.).
                  Hogy érzékeltessük, hogy mit is jelentenek a fentiek, leírjuk a Schrödinger macskája néven elhíresült gondolatkísérletet.
                  A gondolatkísérlet a német fizikus E. Schrödinger (a kvantummechanika egyik kidolgozója) „agyszüleménye”. Legyen egy macska egy átlátszatlan dobozba bezárva. A dobozban még van egy méregfiola, egy kalapács, egy ionizáló kamra, egy radioaktív anyag és a szükséges mechanizmusok. A radioaktív anyag részecskéket bocsát ki, egy bizonyos valószínűséggel. A részecskét az ionizáló kamra felfogja, abban egy áram keletkezik, az áram működésbe hozza a kalapácsot, amely eltöri a fiolát, amitől a macska előbb, utóbb megdöglik. Kérem az állatvédőket, legyenek megértéssel, a tudomány áldozatokat követel, mivel gondolatkísérlettel van dolgunk, csak elképzeljük az egészet, a macskát csak virtuálisan irtjuk ki, ami ugye nem is állatkínzás.
                  Miután mindent a dobozba zárunk, választ keresünk a kérdésre, hogy mi van a macskával?
                  Két állapota lehetséges (a végletekig leegyszerűsítve a dolgokat), vagy él őkelme, vagy nem. Mindegyik állapotot leír egy hullámfüggvény.
                  Mivel a részecske kibocsátásának csak a valószínűségét ismerjük, nem tudjuk kívülről megmondani, hogy a folyamat már végbement-e, vagy csak ez után következik.
                  A macska állapotát leíró függvény, a két lehetséges állapot (élő, vagy halott) bizonyos módon összeadott függvényeinek az összege.  Az összegben nagyobb súllyal jelentkezik a valószínűbb állapot. Most aztán csak azt mondhatom, hogy a macska, bármily furcsa, egyszerre élő is meg halott is ( habár, zombikkal nem foglalkozunk).
                  A makroszkopikus világban, természetesen ilyen nincs, nehezen képzelhető el, hogy a mi macskánk a Prézli, egyszerre élő is meg döglött (Isten ments, hiszen családtag!) is legyen.
                  Az ellentmondás azonnal eltűnik, ha a dobozt kibontjuk és belenézünk, azonnal meg tudjuk különböztetni az élő macskát a holttól. Fizikus ezt úgy fordítja, hogy elvégzem a mérést, ami feloldja a bizonytalanságot. A pontos állapotot csak egy mérés kapcsán állapíthatjuk meg.
                  Ha a newtoni mechanika alapján vizsgáljuk a jelenséget, akkor nincs semmi gubanc. A radioaktív preparátum által kibocsátott részecske pályája, mozgása a legutolsó részletig ismert, tudjuk mikor lép ki a preparátumból, kiszámítható, mikor hozza létre az áramot az ionizáló kamrában, mikor törik el a mérget tartalmazó fiola, és mikor válik a szóban forgó macska néhaivá. A dolog világos, érthető, megszokott, csak éppen nem igaz. A radioaktív preparátum által kibocsátott részecskéről, csak a kibocsátásának a valószínűségét tudjuk, semmi biztosat, a kibocsátás időpontja sem ismeretes. Az atomok világa már csak ilyen!
                  Képzeljük el egy középkori vár kőfalát. Jön az ostromló sereg és megpróbál a várlakóknak „ajándékokat” küldeni, ágyúgolyók formájában. Amennyiben a golyók
10.
pályája a fal felett vezet el, semmi akadálya annak, hogy a golyó célt érjen. Ellenkező esetben a golyó a falat találja el. Ha a golyó energiája (a mozgási energiára gondolunk, amit, a sebessége befolyásol) elég nagy ahhoz, hogy a falon keresztül menjen, akkor megérkezhet a kívánt helyre.
                  Ha az energiája ennél kisebb, valahol a falban elakad, nem jut be a várba. Az soha nem történhet meg, hogy a fenti értelemben kis energiájú lövedék behatoljon a várba. Előre bocsátjuk, hogy a fal homogén, egyforma vastagságú, azonos ellenállást fejt ki a golyó behatolása ellen mindenütt. Mert még azt találná mondani valaki, hogy a golyó éppen eltalál egy vékonyabb falat és már nincs is igazam és eltérítettük a gondolatmenetet, mint az arabok a hatvanas években a Boing-ot.
                   Ezzel szemben, ha az ellenség, csak be akar ordibálni a várba, mondjuk a vár feladására akar rávenni, a hang be fog jutni a falon keresztül is. Tudjuk, a hang egy rugalmas hullám, amely ha eléri a vár falát, ott kettőbe válik egy része, visszaverődik (visszhang), egy része megtörik, átlép a fal anyagába, abban terjed (gyorsabban, mint a levegőben), majd abból kilép, ily módon bejut a várba. Ez mindég megtörténik, függetlenül a hang (a hullám) energiájától.
                  Legyen most egy potenciál fal, egy erőtér (sötét középkor után, messzi jövő), amely egy töltött részecske mozgását fékezi. Ha a részecske energiája nagy, az erőtér nem tudja a részecskét megállítani, csak csökkenti a sebességét, és kisebb sebességgel, de átjut a falon.
                  Ha az energiája ettől lényegesen kisebb, akkor a részecske az erőtérben (a potenciál falban) lelassul, megáll, majd az eddigi mozgásának ellenkező irányában felgyorsulva, visszakerül, oda, ahonnan jött (ellentétben az ágyúgolyóval). Nem jut át az erő falon.
                  Mi van akkor, ha ez a részecske egy elektron, amiről bizonyították, hogy hullámként is viselkedhet, viselkedik? Akkor rá is érvényesek a hullámra jellemző jelenségek, a visszaverődés, és a hullámtörés.
                  A kicsi energiájú részecske is átjuthat a falon, egy hullámtöréshez hasonló jelenség kapcsán (mint a hang a falon). Egy elektron magától érthető módon egyszerre, nem verődhet vissza, és ugyanakkor nem juthat át a falon.
                   A visszaverődésnek és a falon való átjutásnak is csak a valószínűségét tudjuk kiszámítani. A valószínűséget a fent tárgyalt értelemben használjuk. Ha a valószínűség mondjuk 70% a visszaverődés esetében, illetve 30% az átjutás esetére, de nem nulla, ez nem jelenti azt, hogy biztosan vissza fog verődni az elektron a potenciál falról.
                  Egy adott esetben bármelyik megtörténhet, de nagyon sok elektron esetében az elektronok 70%-a visszaverődik és a 30%-a pedig túljut a falon.
                  A kis energiájú elektronnak a falon való átjutása elég hihetetlennek tűnt, e jelenséget éppen ezért alagúthatásnak nevezték el, mintha a részecske egy alagutat találna a falban, és azon jutna át. Természetesen semmilyen alagút sincs, az átjutás a részecske hullám jelegének köszönhető.
 Az alagút jelenségre a radioaktivitás a példa. A jelenség abból áll, hogy az atommag spontán módon (külső behatás nélkül) részecskéket bocsát ki, aminek a következtében átalakul más atommaggá.
 
 
11.
                  Az atommagon belüli részecskék energiája nem elég arra, hogy a magot elhagyják, e miatt az alagút jelenség kapcsán, annak következtében lépnek ki a magból.
 Ez az oka, hogy a részecskék (alfa részecskék, elektronok) nem egyszerre, rövid idő alatt, hagyják el a magokat, hanem lassan, akár évszázadokon keresztül is tarthat a kibocsátás.
                  Ennek a jelenségnek, nincs és nem is lehet, klasszikus megfelelője, mivel a makroszkopikus (nagy) testek hullámjellege, ahogy a fentiekben láttuk, elhanyagolható.
                   Következtetés. A fentiekből kitűnik, hogy az atomi méreten aluli részecskék másként viselkednek, mint az annál lényegesen nagyobbak.
                  A „furcsa” viselkedésnek az oka, hogy ezek a részecskék hullámként is viselkednek, viselkedhetnek, hullám tulajdonságokat is mutatnak, a hullámokra jellemző jelenségek részvevői.
                  Bemutattuk, hogy a klasszikus fizika és a kvantumfizika, valahol „találkoznak”, a kvantum fizika határesetekben, nagyméretű testek (makroszkopikus), nagy távolságok (az atom méreteihez képest) esetében átmegy a klasszikus, fizikába, annak törvényeit reprodukálja.  
 
 
 
 
 

 

STINCIFIKUS ÉRTEKEZÉS A LYUKRÓL
1.
            Az alábbiakban vizsgálat tárgyává a lyukat tesszük. Egy fogalmat sokféle szempont szerint lehet vizsgálni, mi az alapfogalmat igyekszünk tisztázni. Nem egy adott, konkrét, valóságos lyukat fogunk tanulmányozni, hanem minden lyukat, az általános lyukat. Kutatásunknak nem lesz és nem is lehet semmilyen gyakorlati jellege (hiszen valamikor elméleti fizikát tanultunk), alapkutatás a célunk. Ha, ne adj Isten, eszmefuttatásunknak bármi, minimális köze is lenne a valósághoz, arra az értekezés végén fogunk kitérni.
            Meghatározás: A lyuk egy folytonossági hiány. Az egyszerűség kedvéért tételezzük fel, hogy van egy anyagi közeg, amelynek a kiterjedése végtelen, vagy legalább is elég nagy ahhoz, hogy a széle ne befolyásolja a közepén történteket. (ahogy azt illik feltételezni). Ebben a közegben legyen egy háromdimenziós folytonossági hiány. Van a közeg, majd egy adott pillanatban nincs, majd újra van, persze a tér minden irányában. Könnyű belátni, hogy ami nincs, az a lyuk.
A természet egyik tulajdonsága lehet a szimmetria is (következik az általános elvek kötelező alkalmazása), a dolog megtörténhetne akár fordítva is. Legyen az általunk választott közeg a semmi, tudományos szóhasználattal a légüres tér. Ez megfelel a feltételeknek, elég nagy. Ha ebben a semmiben van egy kis kiterjedésű valami, akkor az a valami lesz a lyuk a semmiben. Van a semmi, aztán egy kis valami, majd megint a nagy semmi. Amint látható ez megfelel a fenti meghatározásnak, azzal összhangban van, tehát ez is a lyuk meghatározása.  Összefoglalva, a valamiben a lyuk a semmi, illetve a lyuk a semmiben a valami. Mielőtt tovább mennénk, lássunk példát mindkettőre. A nyílászáró nélküli nyílás a lyuk a falban, viszont a fal a lyuk a semmiben.
            A lyuk előállítása: Állítsunk elő, egyelőre egy gödröt, ami lyuk a földben. A művelet egyszerű, minden ember tudja, a leendő lyukból ásóval, vagy más alkalmas szerszámmal, el kell távolítani a földet, ami biztosítja annak objektív lyukjellegét. A művelet elvégzése után rá kell jönnünk, az óhajtott lyuk létrejött, de kötelező módon létrejött egy, a célkitűzésben nem szereplő domb, egy földhányás is. Következésképpen csak lyukat nem lehet előállítani, ahogy csak dombot sem, bármelyik előállítása a másik megjelenésével jár, egyszerre jelenik meg a lyuk és a domb. A fordított műveletnek természetesen azonos tulajdonságai lesznek, egyszerre tűnik el mindkettő, amikor a dombbal betömjük a lyukat. A fontos dolgok megértése után, sok hasonló példát is adhatnánk, még olyat is, ami a fiatal fiuk élénk érdeklődésére tarthat számot, de én ebben az irányba nem mennék el.
            Megboldogult egyetemista koromban, mikor a vizsgák után hazajöttem, szüleim, illetve később már, sajnos, csak anyám, megkérdezte, hogy ment a vizsga, milyen jegyet kaptam, amit egy szülő meg szokott kérdezni. Negyedévesen, félévkor, anyám azt is megkérdezte, hogy mit húztam a vizsgán. Gondolkozás nélkül megmondtam „párképződés és a lyukelmélet”-ből kellett felelnem. Anyám nem lévén jártas az elméleti fizikában, rám nézett és azt mondta: ezt a viccet nem anyádnak kellett volna elmondani. A vicc az volt, hogy ez nem volt vicc, még akkor sem, ha meglehetősen pajzánnak tűnik a téma, a fenti problémákat tárgyaltam a vizsgán, igaz egy kicsit más formában.
            Mikor minden világosnak tűnik, menetrendszerűen előáll valami, amit még be kell illesztenünk a képbe. A semmiben keletkező lyuk a problémás. Egy közegben, például, úgy állítom elő a lyukat, hogy elveszek belőle. Amit a közegből elveszek, lesz a
2.
„domb”, a „hűlt” helye megmarad lyuknak, létrejön kötelező módon a domb, lyuk pár. Most, ha a semmiben óhajtok lyukat előállítani, és már miért ne óhajtanék, elvégre vérbeli elméleti fizikus volnék, akkor mit kell, elvegyek a semmiből, hogy valami maradjon? A fentiek alapján, ha azt, amit a semmiből elvettem, rátenném az így megkapott valamire, semmit kell kapjak. Ez mind elég meredeken hangzik, megoldhatatlannak tűnő dilémát vet fel, el lehet-e venni a semmiből valamit? A józanész azt mondatja velünk, hogy nem lehet. Ha így van, egész gyönyörű lyukelméletünk kútba esik. Milyen kár volna érte!
Szerencsére, az, hogy valami ellentmond a józanésznek, az elméleti fizikus számára nem lehet akadály, nem ok arra, hogy egy elméletet hamisnak tartsunk. Szerencsére a matematikusok segítségünkre sietnek (megjegyzendő, ők a cinkosaink), szerintük létezik a semminél kisebb valami, a negatív valami. Ezt a negatív valamit kell a semmiből elvenni, és a helyén marad a valami. Ha a valamire rátesszük a negatív valamit, akkor semmit kapunk, pont, ami nekünk kell. Furcsa viszonyban van az elméletis a matematikával. A matematikusok nem tudnak a valóságtól olyannyira elrugaszkodott valamit kitalálni, amit a fizikusok nem tudnak előbb utóbb alkalmazni. Amíg a matematikusnak a matematika a szerelme, addig a fizikus úgy viszonyul a matematikához, mint a selyemfiú a nőjéhez, igaz költ is rá, de főleg kihasználja. Ezek után, hogy minden rendben legyen, azt fogjuk állítani, hogy a semmi az nem „teljesen” semmi, hanem igenis valami, csak mi semminek érzékeljük. (Ezzel fogjanak meg!).
            Vegyük P.A.M. Dirac (nobeldijas, angol, elméleti fizikus volt, a párképződés és a lyuk elmélet megalkotója) adta példát. Egy óceán mélyén, távol a felszíntől, ahonnan nem lehet kilátni a vízből, él egy intelligens (gondolkodó), kellő irányban iskolázott Hal. Számára a víz az a közeg, ami nélkülözhetetlen, amibe beleszületett, amit észre sem vesz, illetve nincs állandóan a tudatában, hogy az létezik, ez számára a közömbös, a semmi. Ez köti össze a lyuk és a domb világát. Ugye, hogy emlékeztet ez egy algebrai struktúra semleges eleméhez? A választott művelethez viszonyítva semleges és nem feltétlenül zéró, de szükséges a struktúra meglétéhez. Tehát a „semmi”, nem feltétlenül semmi, csak a művelet (valami, amit elmondani akarunk) szempontjából az. Mi, akik „kint vagyunk a vízből”, másképp látjuk a dolgokat, nekünk a levegő játssza ezt a szerepet. Ha a Halunk (nagybetűvel írandó, mert Ő a víz elméleti fizikusa) kreatív egyéniség, érdekes következtetéseket fog a megfigyeléseiből levonni. Fent az általa nem észlelt viharok miatt, különböző tárgyakat (horgony, zsebóra, vaskampó stb.) lát lefele mozogni, mint a halak Newtonja, rájön a gravitáció létére, működésére. Majd egyszer egy süllyedő palackból kiszabadul egy buborék, az üvegben a levegő (negatív valami) helyét a víz (a jelen esetben a semmi) foglalja el, és a buborék felfelé fog mozogni. Az üveg úgy viselkedik, mint a valami, lefelé mozog. Rájön, hogy a buborék, egy lyuk, nincs benne víz, és mozgása nincs összhangban eddigi ismereteivel. Ebből kiindulva a Halunk eljut a fent vázolt lyuk elmélethez, sőt azt valószínűleg tovább is fejleszti.
            Eljut a gravitáció fogalmáig, hogy a föld vonzza a tárgyakat, ami általános érvényűnek látszik. Csak az a fránya buborék nem akar beállni a sorba. Mivel, az pont az ellenkező irányban mozog, mint a például a horgony, azt jelenti, hogy a buborékot a föld nem vonzza, hanem taszítja. Emlékezzünk a lyukra a semmiben, ami úgy keletkezik, hogy a semmiből elvesszük a negatív valamit. A buborékot elnevezhetjük negatív valaminek, vagy ha jobban tetszik ellen valaminek, ellenanyagnak. Ezt az ellenanyagot a
3.
föld taszítja, e miatt tömege legyen negatív (hiányzik belőle a víz, ahelyett, hogy lenne benne valami).
Elérkeztünk az anyag, ellenanyag (antianyag) fogalmához. Ha a természetes szimmetria érzékünkre hagyatkozunk, akkor a pozitív tömegek és a negatívak is vonzzák egymást, a negatív tömeg és a pozitív tömeg taszítja egymást. Ez, az elektromosságnál egy kicsit másképp van, ott az azonos töltések taszítják, a különbözők vonzzák egymást. Megszoktuk, hogy a gravitáció, az mindig egy kicsit más, mint az elektromosság (a modern fizikában ennek nagy a jelentősége).
            Ha találkozik az anyag és az ellenanyag, akkor eltűnik mindkettő, lásd a domb és a lyuk esetét. Ha ez így van, akkor, vagy nincs a világegyetemben ellenanyag (ami kevésbé valószínű, mert mi is elő tudjuk állítani, részecskegyorsítókban), vagy nem keveredik az anyaggal, ami úgy lehetséges, hogy a kettő taszítja egymást, ahogy a fentiekben láttuk Ugye milyen szép, milyen logikus? Sajnos, nincs teljes és felhőtlen boldogság. Az ellenanyag negatív tömegét, az anyag ellenanyag taszitó kölcsönhatását kísérletileg nem sikerült igazolni. Az is lehet, hogy elméletünk (sajnos, nem az enyém) igaz, csak az elemi részecskék világában ahol létre tudjuk hozni az ellenanyagot, a gravitációs kölcsönhatások az elektromosok mellett, jelenleg kimutathatatlanok. Az elektromos kölcsönhatás mellett, ami az irányadó, a gravitációs kölcsönhatás mértéke belül van a mérés hibahatárán. Erre, azt kell, mondja sajnos, a fizikus, hogy az antirészecske tömege nem negatív, mert a negatív tömeg léte kísérletileg nem igazolható. Bármennyire is tetszetős az elmélet, nem fogadható el, ha, a tapasztalat nem igazolja. Ha a józanésznek ellentmond az nem baj, csak kísérletileg igazolható legyen.
          Nem szokványos berekesztés
            Tűnhetnek a fent mondottak viccesnek, az egész egy paródiának is, de nem az. Minden igaz, csak az előadás (az eladás) módja tér el a megszokottól. Egy kicsit azért kifiguráztuk az elméletiseket, nagy szerénytelenség lenne azt állítani, hogy magunkat. Tudjuk, a fizika körül (mint minden körül), háromféle ember kóvályog: -aki tudja, az csinálja a fizikát, az a fizikus,- aki nem az tanítja (például mi)- és aki csak úgy, ahogy a „könyv” bevezetőjét ismeri, az vezeti a tevékenységet (ebből is volt részünk).
            Végezetül lássunk egy gyakorlati alkalmazást, a félvezetőket. A félvezető kristály semleges. Semleges atomok (Ge, Si stb.) alkotják a kristályrácsot. A rács nem tartalmaz mozogni képes töltéseket (töltéshordozókat), legalább is nagyon alacsony hőmérsékleten, tehát nem vezeti az áramot. Az egész semleges, noha tartalmaz negatív és pozitív részecskéket, egyenlő arányban, ezért egyenlítik ki egymást. Az atomok közötti kapcsolat az elektronok segítségével jön létre. Most ha a vezetőképességet nézzük, akkor a kristály a semmi, de csak a vizsgált jelenség szempontjából. Ha az atomok közötti kötésből kiszakítunk egy elektront (melegítéssel például), kapunk egy negatív töltéshordozót, egy szabad elektront. Ahonnan az elektron kilépett, marad egy kiegyenlítetlen pozitív töltés, amely mozoghat (tulajdonképpen a kötött elektronok mozognak az ellenkező irányban), létrejön a pozitív töltéshordozó a lyuk. Ahogy a fentiek alapján várható volt, megjelenik a negatív és pozitív töltéshordozó, a „domb” és a lyuk. Ha a kristályból elveszünk egy elektront, vele egyidőben megjelenik a pozitív lyuk is, létrejön a töltéshordozó pár. Lesz egy negatív töltés és az ellennegatív, vagyis a pozitív töltés. Ugyan olyan elektromos erőtérben a mozgásuk ellentétes. Ebből következik, hogy a félvezetőben kétféle vezetés jön létre, az elektron és a lyukvezetés. A két féle vezetésnek a különbözősége (okait most
4.
nem tárgyaljuk) teszi alkalmassá a félvezetőket miniatűr, sokoldalú áramköri elemek gyártására.
             Bármilyen furcsa is az elmélet, a kísérlet, a tapasztalat igazolja. Mindannyiunk, mindennapi tapasztalata. A műholdas televíziótól kezdve az életünket állandóan befolyásoló számítógépen keresztül, a mindenkinek a zsebében lapuló, vagy közszemlére kitett (fontos ember!) mobiltelefonig,          minden a félvezető technológia terméke, amelynek a fenti elmélet az alapja. Ezek a berendezések egyre biztonságosabban működnek, még akkor is, ha néha, néha jön az embernek, hogy a falhoz vágja, hogy fogja már be legalább egyszer, minden sátoros ünnepben a pofáját. Ha pedig valamilyen okból nincs (meghibásodott, vagy csak nem tudom hova tettem), akkor nagyon tud hiányozni.
 
 
Szatmárnémeti 2010-09-03. Muhi Miklós.
 
 

Hozzászólások

Hozzászólás megtekintése

Hozzászólások megtekintése

Blood Weight Readings Explained

(AQuessyTulselo, 2018.10.12 01:20)

Compression est comment dur votre sang pousse contre les parois de vos arteres lorsque votre coeur determination pompe le sang. Arteres sont les tubes qui transportent prendre offre sang loin de votre coeur. Chaque culture votre moelle bat, il pompe le sang tout au long vos arteres a la flanerie de votre corps.
https://www.cialispascherfr24.com/cialis-naturel-homme/

Candid Ways to Downgrade Blood Distress

(AQuessyTulselo, 2018.09.27 16:17)

Pression arterielle est comment dur votre sang pousse contre les parois de vos arteres lorsque votre coeur determination pompe le sang. Arteres sont les tubes qui transportent perseverent b gerer offre sang loin de votre coeur. Chaque temps votre coeur bat, il pompe le sang par vos arteres a la flanerie de votre corps.
https://www.cialispascherfr24.com/prix-cialis-20mg-pharmacie-paris/

ma25@muhi.eu

(muhimiklos, 2011.10.19 15:35)

ma25@muhi.eu

(muhimiklos, 2011.10.19 15:34)

muhisandor@freemail.hu

(Muhi Sándor, 2010.11.13 19:05)

Kedves Miklós, látom beindultál, további sok sikert és eredményes szerkesztést kívánok, Sanyi

Re: muhisandor@freemail.hu

(köszönet, 2010.11.15 14:03)

köszönöm