Fórum: A távolhatás egy lehetséges magyarázata

Kedves Zilberbach!

Nem teljesen világos, mit szeretnél elérni hozzászólásaiddal. Ahhoz, hogy értsük a modellt amit leírsz, valahogy tedd számolhatóbbá, különben azok az állítások, hogy pl. "az elektron kölcsönhat a virtuális párokkal" érthetetlen marad. (Hogy hat kölcsön, van elektromos tere és azon keresztül? Milyen a csupasz elektron elektromos tere, hogyan cseng le? stb.)

A távolható erőket (pl. Coulomb taszítás) általában csak közelítésként szoktuk alkalmazni, amikor a fénysebesség a problémában megjelenő összes sebességnél lényegesen nagyobb. Az elektrodinamikában (már klasszikusan is) a töltések nem egymással hatnak kölcsön, hanem az elektromágneses mezővel. Így két töltés csak az elektromágneses mezőn keresztül érzi egymást.

Bizonyos esetekben azonban megtehetjük, hogy nem foglalkozunk az elektromágneses tér dinamikájával, effektíve feltesszük, hogy a töltések közvetlenül kölcsönhatnak. Ez azonban csak közelítőleg helyes. (Pl. a H-atom számolásánál feltételezzük, hogy Coulomb kölcsönhatás van a proton és elektron között, de ez igazából közelítés, mert figyelembe kéne vennünk az elektromágneses tér egyenleteit is. Kvantummechanika előadáson nem érti meg az ember, hogy miért gerjesztődik le egy atom, ui. a felírt Schrödinger-egyenlet nem írja le a legerjesztődést. Ha figyelembe vesszük az elektromágneses tér egyenleteit, akkor korrekciókat kapunk a H-atom spektrumához, vonalak tolódnak el, szélesednek ki stb.)

Összefoglalva tehát, addig nehéz értelmezni amit leírsz, amíg valahogy nem teszed kézzelfoghatóvá. Használsz olyan fogalmakat, amiknek bizonyos kontextusban van értelme, de itt számomra nem érthető, te mit értesz alatta.

üdv: Miklós

"Másik, ha bevezeted a virtuális elemeket és azoknak van negatív ill. pozitív töltése, akkor ezen virtuális töltések hatását mi juttatja el a szükséges helyre? A probléma ezzel nem lesz megoldva, csak egy szinttel mélyebbre "küldve". - írod.

Nem én vezettem be hogy a vákuumban virtuális töltéspárok vannak ill. lehetnek, a komolyabb fizikusok döntő többsége is ezt állítja. Én azt állítom hogy ezek a virtuális töltéspárok - mivel betöltik a teret - ott vannak a "szükséges helyeken" is... tovább nem akarom részletezni, inkább olvasd el a hozzászólás megfelelő részeit.

"Én úgy tudom, hogy az elektron is egyszerre mutat hullám ill. tömeg jelenségeket. Így elvileg, ha majdnem áll, akkor mi van a hullámtulajdonságával?" - kérdezed.

Az "egyszerre" szót a kvantummechanika tagadni szokta, egyazon időpillanatban nem, sőt legtöbben azt is tagadják, hogy egymás után ez lehetséges, de lásd: Ashfar experiment.

Forgalomban van egy elfogadott képlet ami azt állítja, hogy minél gyorsabban halad az elektron annál rövidebb a hullámhossza. Ebből az következik, hogy ha áll, a hullámhossza végtelenül nagy lesz.

Valójában nem az elektronról, hanem a virtuális töltéspárokról állítottam hogy (majdnem?) állnak. Így az ő hullámhosszuk is a végtelent közelíti. Pont erről van szó, hogy ezek a virtuális, tulajdonképpen a mikrovilághoz sorolt elemek ezáltal kozmikus méreteket képesek ölteni.

Nem olvastam végig mind a 4 hsz-edet, nem is vagyok (már) annyira benne a fizikában, főleg nem az atomi szintűben, de pár igen nagy kérdőjel kialakult bennem az első elolvasása alatt.

Én úgy tudom, hogy az elektron is egyszerre mutat hullám ill. tömeg jelenségeket. Így elvileg, ha majdnem áll, akkor mi van a hullámtulajdonságával?

Másik, ha bevezeted a virtuális elemeket és azoknak van negatív ill. pozitív töltése, akkor ezen virtuális töltések hatását mi juttatja el a szükséges helyre? A probléma ezzel nem lesz megoldva, csak egy szinttel mélyebbre "küldve". Az Ockham beretvája elv értelmében egy újabb elem, változó behozatala ugyanannak a dolognak a magyarázatra nem életszerű.

Nehezen tudjuk elfogadni a távolhatást. Azt már gyermekkorunkban értjük, hogy ha meglökjük a golyót, az elgurul. De hogyan vonzza magához a megdörzsölt fésű a "távolból" - érintés nélkül - papírfecniket? Hogyan taszítják egymást érintés nélkül az azonos mágneses pólusok? Amikor aztán tanulunk az elektromos és a mágneses tér tulajdonságairól akkor is fölmerül bennünk: azt értem, hogy távolhatás - de mégis, hogyan működik, de hogyan csinálja, mi a mechanizmusa? Aztán amikor már egy kicsit több fizikát tudunk, rájövünk, hogy a golyó meglökésekor is az elektron-héjak taszító hatása működik... Az alábbi elemzés tulajdonképpen azt próbálja elmagyarázni, hogy az elektromos tér távolhatása milyen közelhatások során át jön létre, és így az elménk (legalábbis az enyém) úgy gondolja: már "érti".

A gyorsuló, lassuló, rezgő elektron elektromágneses rezgést kelt a térben. Tételezzük föl, hogy az elektromágneses rezgés egyenértékű a virtuális töltéspárok bizonyos mértékű váltakozó polaritású dipolarizálódásával és rezgésével, és ennek a rezgésnek a szomszédaira (fénysebességgel) történő átterjedésével. A rezgő elektron esetében ez nem is meg lepő hogy így történik, de miért kelt elektromágneses rezgést az elektron gyorsulása és lassulása? Erre a kérdésre már csak kicsit jobban sántító hasonlataim vannak a makro-világból, de a szemléletességet fontosnak tartom, ezért leírom. Lasssulás: gondoljunk egy (vész)fékező autóra - hol (lassulva) gördülnek, hol csusszannak a kerekek, közben szörnyen csikorognak (=rezgés). Gyorsulás: ugyanez fordítva - csikorogva, váltakozva hol kipörögnek , majd újra hajtanak a kerekek. Vagy egy kevésbé kellemetlen hangú hasonlattal: húzzuk a vonót a húron akár lassulva, akár gyorsulva (sőt akár állandó sebességgel, de hát minden hasonlat sántít az érvénnyességi tartományán kívül). Precízebben fogalmazva: ahogy az autó gyorsulása és lassulása is rezgéseket kelt a gumikban (pl; csikorgás), (az útban és az autó többi részében is csak azt nem halljuk) ugyanígy az elektron gyorsulása és lassulása is rezgéseket kelt a köré gyülekező virtuális töltéspárokban (a megpörgetésükön felül).

Az (első közelítésben) álló elektron-pozitron párok az egész világegyetemre kiterjedő Einstein-Bose koncentrátumot alkotnak. Fölmerül annak lehetősége, hogy más ennek a kondenzátumnak a "halmazállapota" ebből következően a viselkedése, attól függően, hogy mekkora a hőmérséklete. Arra gondolok, hogy például az 1 milliomod kelvin fok hőmérsékletű töltéspárok másként viselkednek, mint az 1 tizmilliomod kelvin fokosak, illetve megint másként az 1 százmilliomod kelvin fok hőmérsékletűek. Ha például valamilyen okból pl. 1 tízmilliomod kelvin fokról 1 milliomod kelvinre melegszik a tér töltéspárjainak egy része, akkor csökken a szétkenődésük, mert valamivel gyorsabb mozgásúak lesznek a töltéspárok, ebből következően a sebesség-ingadozásuk valamivel nagyobb lehet, ezért a helyzetük valamivel határozottabbá válik. Ha emiatt nagyon sok részecskepár mérete lecsökken pl. egy galaxis méretére, vagy valamivel kissebbre is, akkor alkothatják a galaxisok sötét anyagát. Illetve fordítva: ha valmilyen módon -mondjuk kint a galaxiscsoportok közötti térben - 1 milliomod kelvin fokról lehűlnek a virtuális töltéspárok 1 ezermilliomod fokra, akkor a méretük sok-sok galaxisnyi lesz. Elképzelhető, hogy ez a hűlési-tágulási folyamat az oka a tér tágulásának, illetve ez maga a sötét energia.

Fölmerül a kérdés: mekkora az elektron kicserélődéses vándorlásának sebessége? 1. "Hagyományosan" gondolkodva maximum a fény sebességével történik. 2. Ismerve azt, hogy a csatolt párok között fénysebességnél gyorsabban zajlik a komplementer formációk rögzülése a pár egyik tagjának megmérése esetén, akkor elképzelhető, hogy az elektronok is - ilyen értelemben - "csatolt részei" a térnek és a világegyetemnek, és a kicserélődésés vándorlás a fénynél nagyobb sebességgel zajlik. Különleges esete ennek a változatnak az, ha a folyamat sebessége mérhetetlenül nagy. Ez egyenértékű azzal a lehetőséggel, hogy az elektron különböző mértékben ugyan, de egyszerre sok helyen jelen van. Föntiekkel magyarázható az is, hogyan "érzékeli" az elektron, hogy egy vagy két rés került az útjába - a nevezetes kétréses kísérletek során - ami nem csak fénnyel, hanem elektronokkal is működik. Ha állandó kicserélődésben állva bejárja környező teret, illetve egyszerre több helyen van jelen, akkor érthető, hogy "észrevesz" két egymáshoz közeli rést.

Azt, hogy két elektron taszítja egymás általában úgy magyarázzák, hogy állandóan virtuális fotonokat lövöldöznek egymásra. De honnan veszik ehhez az energiát? Ugyanígy, virtuális fotonok egymásra lövöldözésével magyarázzák az ellentétes töltésű részecskék vonzó hatását is. Ez még nehezebben elképzelhető a számomra. Hogyan lehet vozó hatású az, hogy a részecskék folyamatosan virtuális fotonokat lődöznek egymásra? Nem is szólva arról, hogy a virtuális töltéspárok tényleg észlelhetően fölbukkannak bizonyos körülmények között a térből, de virtuális fotonok megjelenését még soha nem észlelte senki. Szerintem jobban magyarázható az ellentétes töltésű részecskék vonzó hatása, az alábbi módon: Helyezzünk egymás mellé az "üres" térbe egy "valódi" elektront és egy pozitront. Az elektron a virtuális töltéspárok pozitronjainak közös elektronjává válik - egy elektronnyi töltés erejéig ezzel megkönnyítve a pozitron felé irányuló mozgását, a pozitron viszont a virtuális töltéspárok elektronjainak közös pozitronjává válik, ezzel megkönnyítve az elektron felé irányuló mozgását. Ez vonzó hatásként mutatkozik.

Eddig - a klasszikus értelemben véve - álló elektront (és pozitront) vizsgáltam a virtuális töltéspárok alkotta Bose-Einstein kondenzátummal kitöltött térben. Ha a töltés (pl. elektron) egyenesvonalú, egyenletes mozgást végez, akkor tudjuk hogy mágneses teret kelt. A mozgó elektron körül is dipolarizálódnak a virtuális töltéspárok (hasonlóan ahogy azt már az álló elektronnál leírtam). Az egyenes vonalú mozgást végző elektron viszont megpörgeti ezeket a dipolarizálódott virtuális töltéspárokat - hasonlóan ahhoz mint amikor egy álló abacuson pl. föntről lefelé végig-húzva a kezünket - az abacus golyói is megforognak. A forgó dipolarizált virtális töltéspárok a mágneses tér okozói. Ezt a dipolarizációt és pörgést - a gyakorlati tapasztalattal egyezően - egyre csökkenő mértékben továbbadják a szomszédos virtuális töltéspároknak is. (A dipolarizálódott - és így félig-meddig materializálódott - töltéspárok elektron és pozitron tagjai hasonlóan közös részecskéivé válnak a környező virtuális töltéspároknak és így közelhatások sorain át alakítják ki a mágneses távolhatást.) Természetesen miután az elektron tovahaladt, a dipolarizáció hamarosan megszűnik, összhangban azzal a tapasztalattal, hogy a haladó mozgást végző elektron elhaladása után a mágneses tér is hamarosan megszűnik. (Ugyanez érvényes, ha elektronok áramlása folyik egy vezetékben.)

A vákuum nem üres tér. Virtuális részecskéket tartalmaz. Tele van például rengeteg virtális elektron-pozitron párral - nagy részüknek a sebessége (majdnem?) pontosan = 0. Emiatt a helyzetük (majdnem?) teljesen bizonytalan - ahogy azt a Heisenberg-féle bizonytalansági összefüggés állítja - vagyis valószínűleg betöltik a teljes világegyetemet. (Bizonyos körülmények között esetleg "ki is lóghatnak" belőle, majd újra belezsugorodnak, de erről a vad spekulációról majd talán később, egy másik hozzászólásban.) Mondhatjuk úgy is, hogy az álló elektron-pozitron párok az egész világegyetemre kiterjedő Einstein-Bose koncentrátumot alkotnak. Tulajdonképpen ezért virtuálisak - vagyis csak bizonyos körülmények között válhatnak észlelhető részecskékké. Mondhatjuk úgy is, hogy a Dirac-tenger nem elektronokból áll - ahogy azt Dirac gondolta - hanem virtuális elektron-pozitron párokból. Fölmerül a kérdés: miért nem súrlódunk ezzel a rengeteg töltéspárral? Azért nem, mert mivel (szinte) tökéletesen állnak - nincs meg még az ún. alapállapoti rezgéshez szükséges energiájuk sem - a hőmérsékletük (majdnem?) 0 kelvin fok. Tudjuk, hogy kevéssel 0 kelvin fok fölött is tapasztalható már, hogy a cseppfolyós hélium súrlódás-mentesen áramlik, az áram ellenállás nélkül folyik. (Azt is tudjuk, hogy a különlegesen hideg héliumban különleges örvények alakulnak ki, amik mindaddig fönnállnak, amíg a hőmérséklet nem emelkedik. Érdekes lenne utána gondolni, hogy mit okozhatnak a még hidegebb virtális elektron-pozitron párok Bose-Einstein kondenzátumában kialakuló(?) örvények. De erről majd talán később.) Ezeket tudva, simán elképzelhető hogy a (majdnem?) 0 kelvin fok hőmérsékletű virtuális töltéspárok sűrű tengerében (Bose-Einstein kondenzátumában) is ellenállás nélkül tudunk haladni, ugyanúgy, mint a hideg héliumban.

Ha az "üres" térbe egy elekront helyezünk, a virtuális, térben-szétkenődött töltéspárok egy része mozgásba jön, és átrendeződik: a pozitron-felükkel az elektron felé fordulva, gömbhéj-szerűen körbeveszik, a méretük is csökken, kb. az elektron nagyságrendjére. Emiatt, egy az eredeti elektron méreténél nagyobb gömbfelületen alakul ki egy kifelé negatív töltésű felület, de csökkent térerővel, mert - a központi, "eredeti" elektronnal ellentétben a töltéspárok kifelé forduló negatív tötésű tagjainak térerejét már csökkenti az elektron felé fordult pozitron párjaik pozitív jellegű elektromos térereje - amit viszont csökkent a középen álló 1 db "eredeti" elektron negatív töltése. A végeredmény: az egy elektronnyi töltés már egy nagyobb felületen oszlik el. Az ezt a gömböt hasonló módon körülvevő második, nagyobb gömb felületén a térerő hasonló okok miatt még kisebb... és így tovább. Ez összhangban áll azzal a tapasztalati ténnyel, hogy a töltött testet körülvevő térben az elektromos térerő a távolsággal négyzetes arányban csökken. Leírhatjuk a fönti helyzetet úgy is, hogy a valódi elektron "kötésbe" kerül az őt körülvevő virtuális töltéspárok pozitronjaival - a közös elektronjukká válik. Illetve ami ezzel egyenértékű: állandó (és rendkívül gyors) kicserélődésben áll a virtuális párok elektronjaival - minél távolabbiak ezek az elektronok, annál ritkábban. A fönt leírtakat nevezhetnénk az elektron virtuális (okozatú) mozgásának. Mivel kicserélődésről van szó, az elektron nem tűnik el, "nem szívódik föl", csak elmosódottá válik. Összhangban áll ez azzal a ténnyel, hogy az elektron nagyon pontos helyének és sebességének együttes megállapítása nem lehetséges. (Lehet hogy túl merész a föltételezés, de úgy is fogalmazhatnánk, hogy a fönt leírt kicserélődés gyorsasága és kiterjedése határozza meg a Heisenberg-féle bizonytalanság mértékét, vagyis összefüggésben áll a Planck-állandóval.)

Helyezzünk a térbe egy másik elektront, olyan közelségbe, hogy jól érzékelhető legyen a közöttük föllépő taszítás. Miért és hogyan keletkezik a taszító-erő két elektron között? A második elektron körül ugyanazok a virtuális töltéspár burkok alakulnak ki, mint amit az első elektron körül leírtam már. A két (egymáshoz közeli) elektron esetében az egymás felé történő mozgásuk nehezített, mert "vetélkedniük kell" az egymás irányába történő kicserélődéskor a virtuális elektronokért - mert egy virtuális elektron egyszerre csak egy valódi elektronnal képes kicserélődni, kettővel nem. Tehát a két elektron egymás felé történő mozgása nehezített, az egymástól távolodó mozgás viszont jóval könnyebb, mert arra nem akadályozzák (annyira) egymás kicserélődését. Föntiek eredménye: taszítás.