A tudomány hamis mítoszai – egyszerre több helyen

A kvantummechanika hétköznapi fogalmainkkal nehezen, vagy egyáltalán nem megközelíthető, annyira különbözik mindattól, amit a makrovilágban tapasztalhatunk. Hogy mégis beszélni tudjunk valahogy ezekről a jelenségekről, és képszerűvé, elképzelhetővé tegyük ezeket, sokan fordulnak olyan túlságosan leegyszerűsítő, sőt gyakran teljesen hamis ideák felé, amiket a nagyközönség számára eladhatóvá lehet tenni.

Számtalan ismeretterjesztő sorozat (a legjellemzőbb példa „Through the Wormhole with Morgan Freeman” című sokszor ismételt sorozat) hozza többször is elfogadott tényként mutatva be azt, az amúgy nem bizonyított állítást, hogy az elektron egyszerre több helyen is lehet, és a mozgása során többféle útvonalon is haladhat.

Mi lehet ennek az állításnak az eredete? Mert nem teljesen megalapozatlan, azt el kell ismerni. Ahogy az egyfotonos interferencia kísérletekből az derül ki, hogy a fényhullámok (vagy a fotonok) nem egymással interferálnak, hanem egy foton önmagával kölcsönhatva alakítja ki az ismert interferencia képet, ugyanúgy viselkedik az elektron is. (Itt most felváltva használjuk a foton és a fényhullám kifejezést, ami azért nem ugyanaz, de az interferencia jelenség magyarázatának szempontjából megfelelő bármelyik elnevezés.)

Elektronokat bocsátva egyenként egy kristályra, a becsapódási helyeket rögzítve, ha elegendő elektront küldünk át a kristályon, ki fog alakulni a fényhullámok esetében megjelenő interferenciakép. Úgy tűnik tehát, hogy az elektron is hullámként viselkedik terjedés közben, képes önmagával interferálni, a becsapódások helyét ez az interferencia határozza meg, a végső eredmény pedig sötét és világos területek váltakozó mintázata.

Elektron interferencia (forrás: www.britannica.com)

Ezek után könnyen arra a következtetésre juthatunk, hogy az elektron képes egyszerre több helyen létezni, és ezek a példányok vesznek részt abban a folyamatban, ami végül kialakítja az interferencia képet.

Csakhogy: ha ugyanaz az elektron lenne egyszerre több helyen, az több problémát is felvetne. Ugyanaz az elektron több helyen, ugyanazon időben létezve, többszörös tömeget és töltést is jelentene, márpedig ez nyilvánvalóan nem igaz. Sem a tömeg-energia megmaradás, sem a töltésmegmaradás törvénye nem teljesülne.

És még valami, ami nagyon fontos: ha bárhová a hullámtérbe elhelyezünk egy részecske detektort, az jelezni fogja, ha egy elektron beleütközik, ezzel egyidőben megszűnik az interferencia kép. Ha nagyon sok detektort helyezünk el, akkor minden egyes elektron kibocsátásakor lesz valahol egy detektor, ami jelez. Soha nem fog egyszerre több detektor jelezni, akárhány detektort helyezünk el bármilyen mintázat szerint. Soha senki sem észlelt még egyetlen kibocsátott elektront, egyidőben két detektorral. Ennél jobb ellenérv nem is kell a mítosz tévességének igazolására.

Ez a hamis mítosz, vagyis az, hogy egy elektron egyszerre több helyen is lehet, nem azt mondja, hogy egy elektron ugrál több hely között, vagy, hogy egy elektron szétkenve a hullámtérben interferál önmagával, hanem egyértelműen azt állítja, hogy egyetlen elektron (proton, részecske, atom…) létezik egyszerre több helyen.

A fentiek értelmében, a megmaradási törvények érvényességére alapozva, és annak ismeretében, hogy semmilyen kísérleti bizonyíték nem létezik, amely igazolná az egyszerre több helyen létezés hipotézisét, kijelenthetjük tehát, mely szerint a mítosz, hogy egy anyagi létező egyszerre több helyen is létezhet, merő képzelgés, hazugság, teljesen téves elképzelés.

Hogy miért terjesztik ezt még elismert fizikusok, tudósok, írók és más média szereplők is, annak sajnos az az oka, hogy manapság a figyelmet felhívni szimpla igazságokkal a médiában már nem lehet. Pénzt szerezni olyan kutatásokra, amik nem ígérnek szenzációt, sokkal nehezebb, mint térhajtóművekre, Ősrobbanás előállításra, gravitációs hullámokra, vagy éppen fantomként egyszerre több helyen létező részecskék kutatására.

Manapság a tudományban, és főleg annak populáris ágában szinte fertőzésként terjed a „minél nagyobbat mondani” kényszere. Így lesz multiverzum egyetlen Univerzumból, így lesz szimuláció a valóságból, így lesz hazugság és szemfényvesztés az igazságból.

Sikerült hát leszámolnunk az „egyszerre több helyen létezés” téves mítoszával, ettől persze még akkor is megmarad a rejtély, hogy hogyan képes az elektron interferencia kép létrehozására. Ez ugyanis teljességgel hullámtulajdonság, ilyen kép csak úgy keletkezhet, ha a térben terjedő hullámok csúcsai és völgyei találkoznak az ernyőn, és ott egymást erősítve, vagy kioltva hozzák létre a jellegzetes interferencia mintázatot, amik lehetnek világos-sötét sávok, vagy éppen koncentrikus körök is, esetleg ennél bonyolultabb alakzatok is. Ha nem az elektronok többszöröződnek, ahogy azt megállapítottuk, valaminek mégis csak terjednie kell hullámként a kibocsátó és a detektáló pont között, különben honnan állna elő az interferencia?

Egy biztos, a jelenséget semmilyen hagyományos, hétköznapi magyarázattal nem tudjuk megközelíteni. Csak azt tudjuk, hogy az elektron ott van a kibocsátáskor és a detektáláskor is, tömeggel, elemi töltéssel, feles spinnel, tökéletes klasszikus részecske, a terjedés közben azonban valami mássá alakul, amiről viszont csak hozzávetőleges képünk lehet, hiszen ahogy mérést végzünk, azonnal újra ott lesz a klasszikus részecske elektron, és egy pillanat alatt eltűnik az összes, most misztikusnak tűnő tulajdonsága.

Amit mérni tudunk az az elektron, viszont ami terjed, az nem az, hanem valami egészen más, ráadásul olyasvalami, amit semmilyen módszerrel nem tudunk körül tapogatni, megsejteni, milyen lehet, hiszen az egyetlen eszközünk a mérés, a detektálás, azzal pedig csak azt az eredményt kapjuk, hogy újra van egy szép klasszikus elektronunk, töltéssel, tömeggel, spinnel.

És ami most következik, az tiszta spekuláció lesz, elképzelése valaminek, aminek nincs hétköznapi leírása. Mérni, kísérlettel igazolni nem lehet, mert nincs olyan mérés, ami ezt a valóságot megismerhetné. Ha mérünk, elektront kapunk. Ha nem mérünk, nincs megismerés sem. Ez a kvantummechanika valósága, amit el kell fogadnunk, mert ilyen a világ. Nincs kisebb kölcsönhatás, ami megmutatná az elektron igazi arcát terjedés közben, de nem ugrasztaná össze azt a valóságot klasszikus elektronná. Nincs köztes szint, vagy mérünk, vagy sem, és akkor fogalmunk sincs arról, mi az, ami terjed, és azt hogyan teszi.

Amit tudunk: az elektron olyan kölcsönhatásban fog részt venni, ami minden fizikai törvénynek eleget tesz. És most szabadulhat el igazán a fantáziánk. Képzeljük el, hogy van egy elektron egy atom körül, gerjesztett állapotban, ami egy foton kibocsátásával képes egy alacsonyabb pályára kerülni, ehhez azonban a Pauli-féle kizárási elv értelmében az szükséges, hogy legyen egy szabad energiaszint valamelyik alacsonyabb energiájú pályán. Csakhogy az elektron csak olyan energiájú fotont tud kibocsátani, amekkora a mostani energiája és a leendő energiája közötti különbség. Bonyolíthatjuk a dolgot azzal, hogy van valahol egy másik elektron, amelyik fel fogja venni ezt a fotont, és egy nagyobb energiájú pályára fog állni, de ezt csak akkor tudja megtenni, ha van ilyen szabad energiaszint valamelyik távolabbi pályán. Ráadásul a foton a kibocsátás és elnyelés helye között olyan pályán fog mozogni, hogy a két esemény között a legkisebb legyen az eltelt idő, és persze mindeközben fénysebességgel fog haladni a kibocsátó és elnyelő között, úgy, hogy eközben jól viselkedő hullámként önmagával is interferál.

És most jön a felismerés, hogy ezt semmilyen hétköznapi módon nem tudjuk elképzelni: elindul a foton, amit kibocsát az elektron, majd azt elnyeli a másik elektron. Közben kiderül, hogy nincs olyan befogadó energiaszint, ahová a kibocsátó elektron beeshetne. Visszakéri a fotont, amit a másik elektron esetleg már elnyelt, vagy ami már messzire távolodott? Visszacsinálja ez egészet, majd újra próbálkozik? Ha talál magának megfelelő helyet, de a kibocsátott fotont nem tudja elnyelni a másik elektron, mert neki nincs szabad helye az elnyelés utáni energiával, akkor a foton körbejár az Univerzumban, és keres magának egy megfelelő elektront, ami elnyelhetné?

Már ebből is látható, hogy van valami alapvetően nem-lokális az Univerzumban, valami titokzatos „próbálkozó”, előrelátó mechanizmus, ami képes arra, hogy egyeztessen a kölcsönhatások résztvevői között, és ha minden résztvevő azt jelzi, hogy minden rendben, akkor ez a szervező kiadja az engedélyt, és a kölcsönhatás lezajlik.

Tudom, hogy ez most így nagyon furcsán hangzik. Kiindultunk abból a mítoszból, hogy egy elektron egyszerre több helyen is lehet, megcáfoltuk, majd most előállunk egy ilyen elmélettel egy kísérteties távolhatással, ami számol, egyeztet, engedélyez és mindent eligazít.

Az érdekes az egészben az, hogy ha valahogy magyarázni szeretnénk a mikrovilág viselkedését, akkor a fenti elképzelés még a legegyszerűbb, legártatlanabb leírása annak, ami történhet.

Hogyan zajlik le ezek alapján az elektron interferencia, amiből kiindultunk. A kibocsátás előtt a nem-lokális „teszt” lezajlik, kiderül, van-e detektor valahol, és az fel tudja-e venni az elektront. Ha igen, akkor az elektron kilép, és becsapódik a detektorba, ami jelzi, hogy egy klasszikus elektron megérkezett. Ha nincs detektor, de van rés (kristály) az útban, akkor a teszt hullám letapogatja a környezetet (az egész Univerzumot?), kialakítja az eredő hullámképet, majd megvizsgálja, hogy van-e a hullám útjában ernyő, azaz detektáló eszköz. Ha igen, kideríti, hogy annak melyik pontján a legvalószínűbb a becsapódás, és hogy abban a pontban van-e olyan objektum, amivel kölcsönhatásba léphet az elektron. Ha minden rendben van, akkor elindul az elektron, majd az ernyő megfelelő pontján detektáljuk. Sok elektront átküldve a rendszeren megkapjuk az ernyőn az interferencia képet.

Képtelenség? Elsőre valóban úgy tűnik. Csakhogy nincs más lehetőségünk egyelőre. Nagyon úgy néz ki, hogy csak olyan kölcsönhatás lehetséges, amelyet előzőleg ellenőrzött egy nem-lokális mechanizmus. Ennek végtelen sebességűnek kell lennie, különben az ellenőrzés közben megváltozhatnak a feltételek, és egy esetlegesen engedélyezett kölcsönhatás mégsem tud megtörténni emiatt.

És ha már képtelenség: van egy másik lehetőség, ami ugyanilyen abszurdnak tűnhet. Talán minden lehetséges és lehetetlen megtörténik egy olyan szinten a háttérben, amiről elvben sem lehet tudomásunk. Majd az összes lehetetlen és lehetséges történésből úgy lesz érzékelhető valóság, hogy csak azokat a variációkat tudjuk érzékelni, amik lehetségesek a valóságnak azon a szintjén, ahol a mi világunk elhelyezkedik.

Van tehát két réteg, az egyikben minden megtörténhet, ebből viszont csak az jelenik meg a másik rétegben, amit mi valóságként ismerünk, ami átmegy a fizikai törvények ellenőrző folyamatán. Ebben az esetben viszont kell egy visszafelé hatás is, ami ugyanis valósággá válik, az eltörölhet egy csomó korábban még valószínű, most azonban már teljesen lehetetlen ágat. Ha egy sakkjátszmában leütik a sötét királynőt, akkor az alsó szinten minden olyan esemény ágnak törlődnie kell, amiben a sötét vezér (királynő) szerepelne. Hát ez sem egy egyszerű elképzelés.

Egy másik lehetőség lenne az, ha a legmélyebb szinten az Univerzum determinált, ekkor ugyanis csak az történhet meg, ami megtörténik, a világnak csak egyetlen bejárható ösvénye van. Ennek ellentmond az Aspect-kísérlet, ami valójában a rejtett változós elméletekkel számolt le, ilyen lenne egy legmélyebb szinten determinált világ, ennek a létezői lennének a rejtett változók. Ez a lehetőség tehát kiesett, a világ nem determinisztikus, marad tehát a nem-lokális ellenőrzés, vagy a mindent eljátszó, de észlelhetetlen szint, amiből csak a validáción átment történések válnak a valóságos világ részeivé. A kettő nagyon hasonlít abban, hogy valamilyen, általunk észlelhetetlen szinten megtörténik minden, és ebből csak az lesz valóság, ami nem okoz ellentmondást. Ha több ilyen lehetőség is lenne, akkor marad a pénzfeldobás, a valódi véletlen.

Végül eljutottunk oda, hogy bár sikeresen megcáfoltunk egy, a tudományban széles körben elterjedt tévhitet, mégis azt mondhatjuk, hogy ha egy klasszikus elektron nem is lehet egyszerre több helyen, az elektronnak valamilyen manifesztációja mégis végigmegy a lehetséges életútjainak mindegyikén. Talán a Feynmann-gráfok valóban a világ szemünk elől elrejtett viselkedését írják le? Talán John Cramer tranzakciós interpretációja a retardált és avanzsált, időben előre-, és visszafelé haladó hullámokkal az a megközelítés, amely legközelebb áll a valósághoz?

A végtelen számú lehetőség végtelen összegzése, ez van az egész mélyén? Sajnos a kísérletek nem segítenek, ami marad, az a metafizika és a fantázia…

Vagy a világ működésének legalacsonyabb szintjén olyan mechanizmusok működnek, amiket még elképzelni sem lehet, annyira különböznek attól, amit mi valóságnak érzékelünk? Idő és tér nélküli kalkulációk, egy végtelen bonyolult módon összefonódott egységes Univerzum, ki tudja hány dimenzióval, aminek mi csak egyetlen vetületét látjuk, azt, amit a tudatunkkal képesek vagyunk leképezni és valóságnak elismerni?

Lesz-e vajon a tudománynak valaha olyan eszköze, amellyel megláthatjuk a legalapvetőbb szintjét az Univerzumnak, és ha lesz is ilyen, megértjük-e valaha mitől ilyen a világ, vagy ahhoz egy, a mostanitól sokkal, de sokkal bonyolultabb agyra, tudatra és intelligenciára lesz szükségünk?

Nyíregyháza 2020. február 18. – 2020. február 23.


Discover more from szucsjanos.hu

Subscribe to get the latest posts to your email.

Írj véleményt