A fizika kalandja

A modern fizika dilemmái

Haladás vagy zsákutca?

2015. július 22. - 38Rocky

 

A modern fizika dilemmái

Haladás vagy zsákutca?

Rockenbauer Antal

 

  A fizikai törvények három alapvető kritériuma

Hétköznapi életünkben kialakultak fogalmaink a mozgásról, mint a tárgyak egymáshoz képesti viszonyáról, térbeli elhelyezkedésével és az események időbeli lefolyásáról. Valójában négy alapfogalomról van szó: a térről, időről, a tárgyakról és a mozgásokról. A fizika rendszerezett módon kapcsolja össze ezeket a fogalmakat és állapítja meg törvényeit. Ennek során elfogad bizonyos alapelveket. Törvényeit úgy akarja megfogalmazni, hogy érvényessége ne függjön a megfigyelőtől, és legyen reprodukálható bárki számára, aki azonos kiinduló feltételeket teremt. Ebben már benne rejlik az egyik fontos kérdés: mi annak a kritériuma, hogy tényleg azonosak-e a kezdő feltételek? Honnan tudhatjuk, hogy nem marad rejtve előttünk valami, ami befolyásolni fogja az eredményeket? A reprodukálhatóság pedig feltételezi a kauzalitást és a determinizmust: a vizsgált rendszer egy jól definiált állapotból mindig egy másik jól definiált állapotba megy át. Természetesen bonyolult rendszerekben, például egy gázban, nem követhetjük minden egyes atom és molekula mozgását, ilyenkor csak valószínűségi megállapításokat tehetünk, erre példa a termodinamika, de ekkor is feltételezzük, hogy ez a valószínűség nem a determinizmus hiánya, hanem csak annak lehetetlensége, hogy nyomon kövessük a rendszer összes elemének a mozgását.

Jogosan vetődik fel a kérdés, hogyan alkalmazhatjuk a mikrovilágban azokat a fogalmakat, amelyeket eredetileg a makrovilágban alakítottunk ki. Atomok és elemi részecskék esetén óriási léptékváltásról van szó. A szemünkkel közvetlenül látható milliméteres világtól hét nagyságrend választja el az atomokat:  tízmillió atomot kell összefűzni, ha a lánc hosszát szabad szemmel is látni akarjuk. Hasonlóan nagyságrendi ugrást jelent a sebességek terén a hétköznapi életben szokásos értékekhez képest a fény sebessége, amihez közel kerülhet az elemi objektumok mozgása is. Ne feledjük a fénynek a másodperc törtrésze elegendő ahhoz, hogy akkora utat tegyen meg, mint Földünk teljes kerülete, hol van ehhez képest a puskagolyó, a szuperszonikus vadászgépek, vagy akár az űrrakéták sebessége is, a különbség mintegy tízezerszeres! A fizikában is hasznos útmutató lehet a józanészre való hivatkozás, de erre csak korlátozottan szabad hagyatkozni, mert ez extrapolációt jelent: nincs garancia arra, hogy sok-sok nagyságrenddel kisebb távolságokban és hatalmas sebességeknél is ugyanolyan törvények uralkodnak, mint amit megszoktunk a mindennapokban. Ezért, ha a modern fizika törvényei a józanész számára nehezen befogadhatók, akkor különös gondossággal kell eljárni, lehet, hogy a józanész szavát kell igazítani a felismert új világhoz, de az is lehet, hogy a fizikai elméletek kidolgozói indultak el rossz úton. Az előbbire példa a geocentrikus világ elvetése. Évezredekig természetesnek tűnt, hogy a Föld körül forog az egész világ, erről naponta meggyőződhettünk, ha néztük a Nap mozgását, vagy éjszaka a csillagokét. De ma, amikor tudjuk, hogy Földünk egy apró porszem, sőt annál is kisebb a világegyetemhez képest, ma már a józanész sem állítja, hogy e-körül a porszem körül forogna egész univerzumunk. Az utóbbira is akad példa, amikor az elmélet elfogadhatatlan mértékben elrugaszkodik a valóság talajáról. Erről a kérdésre később még kitérek a kauzalitással kapcsolatban.

 A fizika mennyiségi viszonyokat vizsgál, ehhez szükség van matematikai összefüggésekre is. A fizika törvényei ezért matematikai alakban formálhatók meg. A fizikának ezért tisztelni kell a matematika logikáját, nem teheti meg, hogy önkényesen eltér a matematika szigorú szabályaitól. Ugyanakkor a fizikai elméleteknek, törvényeknek, akkor van értelmük, ha alá lehet vetni a kísérlet próbájának, ami vagy megerősíti elképzeléseinket, vagy cáfolja azt. A kísérleti ellenőrizhetőség nélkül a fizika elveszne az ezotériában. Amikor feltesszük a kérdést, hogy a fizika fejlődik-e vagy zsákutca felé halad, akkor azt vizsgáljuk, hogy mennyire sikeresen tisztázza az alapfogalmakat és azok kapcsolatát, valamint tiszteletben tartja-e az előbb felsorolt három követelményt: a kauzalitást, a matematikai korrektséget és a kísérleti kontrollálhatóságot. 

 A klasszikus fizika alapfogalmai: abszolút kategóriák

A klasszikus fizika megalkotta a maga fogalomrendszerét, a tárgyak mozgását a tömeg, erő, energia és impulzus kategóriáival jellemezte, leírja pályájukat a térben és időben a newtoni differenciálegyenletekkel, megfogalmazta az elektromágnesesség törvényeit Maxwell nevezetes négy egyenletében, bevezetve az elektromos töltés, az áram, az elektromos és mágneses tér fogalmát. A termodinamika összegzi az energia különböző formáinak egymásba alakításával mozgásba hozott rendszerek (gépek) működéséből nyert tapasztalatokat és törvényeivel kimondja, hogy nem lehet örökmozgót konstruálni. A klasszikus fogalomrendszer olyan kategóriákon alapult, ami a teret és időt egymástól függetlennek és abszolútnak tekintette, amiben a tárgyak, a fizikai objektumok elhelyezkednek és mozognak. A klasszikus leírás a fizikai objektumok tulajdonságait is abszolútnak tekinti, jól definiált tömeget és méretet rendel minden tárgyhoz.

 Relatív kategóriák megjelenése a modern fizikában: a téridőtől a téridő-részecskéig

A huszadik század hajnala forradalmi változásokat hozott a fizika egész szemléletében, ennek három fő fejezete a speciális, az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika. A speciális relativitás új kapcsolatot teremtett a tér és idő között, sőt megváltoztatta a tárgyakról alkotott elképzeléseinket is. Eszerint nincs külön tér és idő, csak a kettő együtteséről a téridőről beszélhetünk. Nem mondhatjuk meg, hogy mekkora egy tárgy hosszúsága anélkül, hogy tisztáznánk milyen rendszerből nézzük. A gyorsan haladó vonat ablakából rövidebbnek látszik a vízszintesen tartott rúd, mint amekkorának az látja, aki a rudat a kezében tartja. A hétköznapi életben természetesen ezt nem vehetjük észre, mert ehhez olyan vonatra lenne szükség, amelyik egy másodperc alatt körbe futná a Földet, azaz közel kerülne a fény sebességéhez. De most képzeletben gondoljuk azt, hogy ilyen vonaton utazunk. Ebből a vonatból nézve megváltozik az idő futása és a tömeg is. Ha a vonat mellett álló ember egy rúgót tart kezében, amin egy súly fel és alá mozog, akkor a vonaton lassabbnak látszanak a rezgések, mint amit a rugót kezében tartó ember lát. Ezt a vonaton ülő úgy értelmezi, hogy odakinn lassabban telik az idő. A rezgésidőből, amikor a súly tömegére következtet, akkor azt állapítja meg, hogy nagyobb a tömeg, mint ami a földön álló megfigyelő megállapít. Tehát a hosszúság és az idő is relatív, ugyanez vonatkozik az objektumok tömegére is, de van-e akkor valami, ami abszolút? Igen van, és ez a négydimenziós térben mért hosszúság, amit a tér és idő koordináták alapján számíthatunk, ha az időt megszorozzuk a fény sebességével és figyelembe vesszük, hogy az időbeli komponens négyzetéből a térbeli komponensek négyzetösszegét kell levonni. Evvel megfogalmaztuk a relativitáselmélet legfontosabb tételét. A józanész nehezen követi ezeket a szabályokat, de a felhalmozott kísérleti tapasztalatok súlya miatt nem lehet kétségünk, hogy a különösnek tűnő jelenségek mégis a fizikai valóság alkotórészei. Megnyugtató, hogy a sebességeknek abban a tartományában, amivel mindennapjainkban találkozhatunk elhanyagolható mértékűek a relativisztikus effektusok. A klasszikus fizika a mozgások leírására bevezette az energia és az impulzus fogalmát. A relativitás elmélete szintén átrendezte ennek a két fogalomnak a viszonyát. Az energia négyzetéből és impulzus négyzetösszegének különbségéből álló mennyiség a tárgyak mozgásának igazi állandója, amelyik egyúttal kapcsolatot teremt a tömeg és energia között a nevezetes E = mc2 ekvivalencia szabály szerint. Bár hétköznapi tapasztalataink alapján képzett fogalmainkkal nem könnyű érteni a speciális relativitás különleges szabályait, mégis egyértelmű, hogy az elmélet jelentős előrelépést jelent a fizika történetében, mert a megállapítások összhangban maradtak a fizika alapelveivel.

Szintén egyértelmű előrelépés az általános relativitás elmélete. Ebben Einstein tovább fejlesztette a relativitás fogalmát, mert már nem az egyenletes sebességgel száguldó vonatot vette alapul, tehát az inercia rendszert, hanem a gyorsulót. Mindannyian éreztük már, hogy a gyorsuló liftben nagyobb erővel tapad a lábunk a padlóhoz, vagy a gyorsuló vonaton a hátunk nekifeszül az ülés támlájának, ez a tehetetlenségi erő. Einstein ekvivalenciát állapított meg a gyorsuláskor fellépő tehetetlenségi erő és a tömegtől származó gravitáció között. A tömeg begörbíti a körülötte levő teret, ahogy egy súly besüppeszt egy gumimatracot, és emiatt a súly közelében levő tárgyak a súly felé gurulnak. Ez az elmélet tovább finomítja a téridő és a tárgyak kapcsolatát: többé a tárgyak nem passzív szereplői a térnek, hanem alakítói is, meghatározzák a tér struktúráját. A továbbiakban ezt a gondolatot akarjuk továbbépíteni, célunk egy olyan fizikai világkép kialakítása, ahol a téridő nem egy „tartály”, amiben a fizikai jelenségek, a részecskék és más fizikai objektumok mozgását leírjuk, hanem a tér, idő, a mozgások és a részecskék egymással kölcsönható világa, amelyben elválaszthatatlan egységet alkot ez a négy fogalom. A téridő a mozgásokban nyilvánul meg, ami kapcsolatot teremts a négy dimenzió között, ennek alapformája a fénysebességű forgás, ami nem más, mint az elemi részecskék sokasága. Ez alatt azt kell érteni, hogy a részecskék nem léteznek elválasztva a téridőtől, hanem annak mozgás szülte gyermekei. Ennek hangsúlyozására érdemes egy új fogalmat bevezetni: a téridő-részecske összetétel által. Ez a fogalom azt fejezi ki, hogy a részecske a téridő létezési módja. A részecskék által mutatkozik meg a téridő, részecskék nélküli térről és időről nem lehet beszélni. Ennek a koncepciónak kifejtése legfőbb célunk, amihez az utat a kvantummechanika nyitja meg. 

 A kauzalitás elvesztése a kvantummechanikában

Einstein elmélete a gravitációról nyitva hagyta a kérdést: miért és milyen mechanizmuson keresztül görbíti meg a tömeg a teret? Ez a kérdés azóta is a fizika neuralgikus pontja, neki feszültek már a fizikusok legjobb koponyái, de áttörés máig sem következett be, de ez a kérdés már átvezet a huszadik század fizikájának következő fejezetéhez, a kvantummechanika megszületéséhez. Hétköznapi életünkben „nagy” tárgyakkal kerülünk kapcsolatba, amit nagyszámú atom és molekula alkot és ahonnan óriási számú foton áradata érkezik hozzánk. Ezen alapul a méréstechnikánk is. A modern tudomány azonban eljutott arra a szintre, amikor már felmerül a kérdés, hogy mi van az atomok belsejében, sőt mi történik az egyedi fotonokkal, elektronokkal vagy atommagokkal. Kiderült, hogy szokásos fogalmaink már csak részben alkalmasak a mikrovilág folyamatainak leírására, szükség volt egy új matematikai formalizmusra, a függvények jól bevált világa helyett operátorokat kellett rendelni az energiához, impulzushoz és így tovább. A klasszikus fizikában megszokott folytonos változások helyett értelmezni kellett energiaugrásokat is, és az elemi folyamatok leírásában bekerült a valószínűség fogalma. Az a kép alakult ki, hogy a mikrovilágban többé nem érvényesül a kauzalitás és a determinizmus, ebben a világban a valószínűség az úr. Ha például egy üveglapra fény érkezik, akkor a fotonok 96 százaléka áthalad az üvegen és 4 százalék visszaverődik, de ha kiválasztunk egyetlen fotont, akkor mi dönti el, hogy melyik utat választja? A kvantummechanika erre a kérdésre nem ad választ. Ezért mondta Einsteinaz Isten nem kockajátékos”. Fölvetette a kérdést, hogy a kvantummechanika valószínűségi világa mögött kell lenni valamilyen egyedi tulajdonságnak, amit rejtett paraméternek nevezett, amelyik eldönti, hogy egy kiválasztott foton milyen reakcióba lép az anyaggal, annak elektronjaival. A fizikustársadalom nem fogadta el Einstein érveit, helyette a koppenhágai iskola nézete vált elfogadottá. Amíg nem jön létre kölcsönhatás a foton, elektron vagy más elemi objektum között, addig a lehetőségek skáláját kell figyelembe venni, de amikor lezajlik a mikro folyamat, akkor beleesik a vizsgált rendszer valamelyik lehetséges állapotba. Ezt nevezték el a hullámfüggvény redukciójának. Ez az álláspont viszont a kauzalitás és determinizmus „leváltását” jelenti a valószínűségi elvvel. Ezt tekintem az első hibás lépésnek a fizika zsákutcája felé.

 Matematikai ellentmondások a részecskék mezőelméletében

A mikrovilág folyamatairól a fotonok adnak felvilágosítást, de minden foton kibocsátás, vagy elnyelés megváltoztatja az elektronok mozgásállapotát. Emiatt az elektronok mozgását nem tudjuk a fotonoktól elkülönülten tárgyalni, és szükség van olyan elméletre, amelyik a képződő és eltűnő fotonokat együtt tárgyalja az elektronok rendszerével. Ezt valósítja meg a tér-, pontosabban mezőelmélet, a kvantum elektrodinamika (QED). Az elmélettel látványos eredményeket lehetett elérni az elektron mágneses tulajdonságainak leírásában, de akadt egy bökkenő: amikor az elektronok sajátenergiáját meghatározták végtelenül nagy értéket kaptak. A probléma elméleti kiküszöbölésére tett erőfeszítések nem hozták meg a kívánt eredményt, ezért az elméleti fizika belenyugodott a ténybe: bizony a divergencia nem küszöbölhető ki, evvel kell „együtt élni” a továbbiakban. Ez a megalkuvó álláspont egy újabb törés a fizika történetében, mert megszegi a matematikai korrektség követelményét. A mezőelmélet módszertanát sikerült átvinni a magfizika más területeire is, jól bevált a nukleonok átalakulását előmozdító gyenge kölcsönhatás esetén és az atommagban uralkodó erős kölcsönhatás leírásában is, eltekintve persze a szokásos divergencia problémáktól.

 Húrelméletek: menekülés a valóság elöl

 A fizikusok nagy álma, hogy megalkossák a „mindenség elméletét”, ahol a mezőelméletben elnyeri helyét a gravitáció is, minden erőfeszítés ellenére sikertelen maradt. Ekkor indult meg a próbálkozás a szokásos téridőn kívüli további dimenziókkal. Maga az ötlet csábítónak tűnik, hogy valamiféle rezgő húrok hozzák létre az anyagi világ legkisebb építőköveit, az elemi részecskéket, de konzekvens elméletet nem sikerült alkotni, bárhogy is növelték elszánt tudósok a „láthatatlan” dimenziók számát. Ennek ellenére a húr, szuperhúr elmélet és társai olyan divatosak lettek, hogy egész iparággá nőtt a kutatásnak ez az iránya, vezető intézetek neves tudósai keresik meg evvel kenyerüket, sőt többnyire az ő véleményük a hangadó a tudományirányítás kérdéseiben is, de amit csinálnak, az már távol van a fizika alapvetésétől, mert főleg avval foglalkoznak, hogy megmagyarázzák miért nincs lehetőség az elmélet kísérleti ellenőrzésére. Ez már a fizika teljes zsákutcája, a három alapelvből semmi nem maradt! 

 Tényleg megtalálták a Higgs-bozont?

Bizonyos szempontból a Higgs-bozon kerüli felhajtás is beletartozik a képbe. Higgs feltevése a szimmetriatörésről az elméleti fizika egyik legszebb gondolata. A metastabil szimmetrikus tér átbillen egy alacsonyabb szimmetriájú állapotba, és az így nyert energia az alapja a részecskék tömegének, és ennek a folyamatnak első lépésében jön létre a Higgs-bozon, amelyik aztán tömeget adhat a többi elemi részecskének. Ennek a hipotézisnek bizonyítása a nagyenergiájú LHC kísérletek fő célja. A nagy felhajtás ellenére azonban nincs szó bármilyen bizonyítékról. Az elmélet a tömegről csak annyit jelent ki, hogy elég nagy legyen a tömeg továbbadáshoz, megmondja viszont a töltését és a spint. Mit talált viszont a kísérlet? Talált egy nagy tömegű részecskét, viszont semmit nem lehet tudni a töltésről és a spinről. Ezek után miféle bizonyítékról lehet beszélni? Ez különösen kérdéses azután, hogy a talált részecske tömege jóval kisebb a top kvarkénál, aminek újabban sikerült pontosan meghatározni az értékét. 

 Milyen legyen a következetes fizikai világkép?

A zsákutcából való kiútkeresés olyan elméletet kíván, amelyik betartja azokat a játékszabályokat, amit a fizikai megismerés megkövetel: a mikrovilág törvényei ne mondjanak ellent a kauzalitásnak, tartsák tiszteletben a matematika szigorú szabályait, azaz ne jelenjenek meg végtelenbe futó energiák véges rendszerekben, és ami mindennél fontosabb, hogy ne akarják elkerülni a kísérleti kontrollálhatóság követelményeit.

Egy ilyen elméletre tettem javaslatot a korábbi bejegyzésekben. A vázolt elméletben olyan fizikai világkép kidolgozására törekszem, ahol minden tárgy, minden objektum a téridő speciális mozgásformája és ez vonatkozik a fizikai erőkre is. A fizikai világ két egymásba fonódó, egymást kiegészítő alapelemre épül: a részecskékre és a részecskéket stabilizáló, forgásba hozó görbült téridőre. ahol a sajátforgások hozzák létre a téridő görbületeit, ez a görbület adja viszont azt az erőt, amely a forgásokat létrehozza.  Erre használom a téridő-részecske fogalmat. A részecskék és antirészecskék létezése a mozgások tükörszimmetriáján alapul, ez a szimmetria a kettősforgások kiralitása, amely lehet jobb- és balsodrású. Lásd a „Fénysebességű forgások és a relativitáselmélet I és II.

A blog további begyzéseinek összefoglalóját lásd "Paradigmaváltás a fizikában"

A bejegyzés trackback címe:

https://afizikakalandja.blog.hu/api/trackback/id/tr667647686

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Gyula Szasz 2017.08.14. 12:58:46

A fizika dilemmái kiküszöbölhetök paradigmaváltással.
A következetes fizikai világkép onnan jön, hogy az anyag atomisztikus felépítésü és nem az energiamegmaradásra épül www.atomsz.com

gregor man 2018.07.27. 17:59:38

„Valójában négy alapfogalomról van szó: a térről, időről, a tárgyakról és a mozgásokról.”

Anyag és Tér; Valami és Semmi; Forma és Üresség.

Első ránézésre látszik, hogy csillagászati léptékben a mindenség nagy része üresség/tér. De ma már azt is tudjuk, hogy az atomok 99.99%-a is üresség.
Ha a te elméleted igaz, akkor a maradék is ürességnek tűnik, hiszen a fénysebességű forgások által létrejött részecskék is pontszerűek, bár van sugaruk, de a felületük nulla, azaz kívülről nézve nincs kiterjedésük.

Olybá tűnik, a mindenség 100%-a Tér/Üresség!

Persze az anyag azért eléggé kézzelfogható „valami”, de ha igazad van, akkor az anyag sem más, mint az Üresség/Tér fénysebességű forgása által ponttá zsugorodott térdarabkák visszahatása magára a térre és egymásra.
Továbbá, ha minden részecske tulajdonképpen a tér fénysebességű forgása/száguldása, akkor a részecske nézőpontjából még Tér sincs. /És Idő sem./ Tér és Idő nélkül pedig mozgás sincs.

Úgy tűnik, mikor a valamit vizsgálom, mindig a semmit kapom vissza a végén. /Spin; töltés, stb./

Viszont a valóság megkérdőjelezhetetlen: „Gondolkodom, tehát vagyok.”
De mi akkor a Valami?

Mondhatjuk, hogy az Anyag Térből van a Forma Ürességből? Tulajdonképpen igen, de ez nem mond semmit a lényegről.

Ahogyan egy bonyolult épületről sem sokat árul el egy tégla vizsgálata, ugyanúgy az anyag vizsgálata sem fogja feltárni a világ mibenlétét, pedig a világ ebből a szempontból olyan egyszerű /vagy bonyolult?/, hogy még "tégla" sem kell hozzá.

38Rocky 2018.07.28. 11:05:49

@gregor man: Kitűnő bűvészmutatvánnyal tüntetted el a világot. A trükk alapja, hogy a hétköznapi világ néhány definiálatlan fogalmát kevered néhány ténnyel a mikrovilágból. De fordítsuk visszájára a dolgot! Induljunk ki az atommagból, ez képviseli az univerzum tömegének látható részét és kísérletileg mérhető térfogattal rendelkezik. Ez semmiképp sem üres tér. Nézzük az atomot. Itt az elektronok sűrűség eloszlása kiterjed az atomokat összekötő tartományra, még az atommagban is megjelenik az s pályákban, ezenkívül minden pályának van egy exponenciálisan lecsengő farkincája is. Tehát az atomok belsejében nincs üres tér egyáltalán, csak klasszikus fogalmainkra épülő képzeletünk beszél üres térről. Persze ott vannak a hatalmas távolságok a csillagok és a galaxisok között, de ez milyen jogon tekinthető üresnek, hiszen több-kevesebb fény az univerzum minden szegletébe eljut, és a tömeg-energia ekvivalencia értelmében akár még tömeget is rendelhetünk hozzá. Tehát anyag mindenütt van, az üres tér nem létezik. Így lehet visszájára fordítani érvelésedet.

gregor man 2018.07.28. 12:56:59

@38Rocky: Pontosítsunk egy kicsit. :)

A részecskék különféle tulajdonságaik által az egész univerzumot áthatják. Nincs olyan pontja az univerzumnak ahonnan ne lehetne érzékelni az elektromágneses sugárzást. Ugyanakkor ha egy adott pontban nincs érzékelő, szemlélő, azaz nincs kölcsönhatás, akkor ott van-e a foton, vagy a tér adott pontja inkább ürességnek tekinthető?

A NatGeon hangzott el, mikor a semmiről értekeztek, hogy az atommag mérete és az atom mérete alapján az atom 99,9999% -a üresség. A Net is tele van az állítással, nem én találtam ki.

De induljunk ki az elektronból. Azt mondod szóráskisérletek alapján pontszerű, azaz a kéttengelyű fénysebességű forgás miatt nulla felületű gömbként értelmezhető.
Egy ilyen pont, akármilyen pályát is jár be, kívülről nézve, csak a hatásaiban és nem dimenzionális értelemben vett méretben létezik.

Az atommagnak van mérete akárcsak a naprendszernek, de, ha a benne lévő részecskék/kvarkor nulla felületű tértorzulások, akkor dimenzionális értelemben nincs kiterjedésük, a hatáscentrumaik között ugyanúgy üresség van mint a bolygók között. Én másként ezt nem tudom vizualizálni.

Ha nem a pályákat és a gravitációs, vagy egyéb kölcsönhatási sugarakat nézem akkor bizony a mindenség ürességnek tűnik.
Persze a részecskék hatásai által így is van értelme a térdimenzióknak.

Hol hibás ez a logika?
A pályák, meg a sűrűség eloszlás csak idődimenzióban oldja fel az abszurditást. A pillanatfelvételen csak üresség látszik.

Wez9 2018.07.28. 15:33:26

@gregor man: Két dolgot említenék még az üresség cáfolatára.
Egyik a kozmikus sugárzás, amiben elektronok, protonok, atommagok, fotonok (gamma-sugárzás) van. Ez mindenhol mérhető a térben. Ez nem üresség. (a vákuumfluktuációt nem is említve)
A másik az elektron az atommag körül nem egy pontban van, gyakorlatilag mindenhol ott van eltérő sűrűséggel. Hiába csak egy elektronról van szó, pl a hidrogénnél, az a mérések szerint egyidőben jelen van bárhol az atommag körül. Tehát ez így nem üresség, sokkal inkább egy szilárd mező. Szilárdnak is tűnik ha a makrovilágot nézed. Tehát ez a nagy üresség csak filozófia.

gregor man 2018.07.28. 17:17:18

@38Rocky: Még egy megjegyzés. Azt írod: "Tehát anyag mindenütt van, az üres tér nem létezik."

Fentebb ezt írtam: "Mondhatjuk, hogy az Anyag Térből van a Forma Ürességből? Tulajdonképpen igen..."
Akkor ezt én is megfordítom:
A Tér Anyagból van, az Üresség Formával telített. Azaz Üresség és Forma közt nincs különbség, csak szemléletmódbeli. Amíg az Ürességet Anyagként érzékelem az maga a Samsara. Ha az Üresség az lesz ami: Üresség, az maga a Nirvana. Buddha alapján szabadon. :)

Persze tudom, ez csak játék a szavakkal.

38Rocky 2018.07.28. 18:36:06

@gregor man: A csillagközi térben mindenütt ott van az elektromágneses sugárzás, így a mikrohullámú háttérsugárzás is. Mit tekintünk üres térnek? Ez definíció kérdése, és definíciókon nem érdemes vitatkozni.

A gondolati hiba legkönnyebben az utolsó mondatodon érhető tetten : „A pillanatfelvételen csak üresség látszik.” Az atomban lévő elektronról nem lehet pillanatfelvételt készíteni, ez nem teniszlabda! Az elektron csak akkor ad hírt magáról, amikor ugrik két állapot között, így a stacionárius pályáról nincs időbeli információ. A kvantummechanika révén csak annyit mondhatunk, hogy mekkora valószínűséggel tartózkodhat egy adott helyen, ami viszont kiterjed az atom teljes térfogatára.
Az elektron térfogatának nincs értelme, illetve nullának tekinthető, így arról beszélni, hogy az atom terének mekkora részét tölti ki értelmetlen. Az általad hallott apró szám egy félreértésből fakad. Sajnos egy önkényes definíció alapján bevezették a „klasszikus elektron sugarat”, de ennek az égvilágon semmi alapja sincs. Bizonyára ebből számoltak ki valamilyen térfogati arányt. Sajnos, aki felvetette ezt a nem létező sugarat, az sokakat félrevezetett, ez vonatkozik a NatGeo szerkesztőire is!
Amiről értelme van beszélni, az a tömegsűrűség az atommagban, illetve az atomban. Az elektron tömege 1837-szer kisebb a protonnál, az atom térfogata a maghoz képest 12 nagyságrenddel nagyobb, tehát az anyagsűrűség a magon kívül rendkívül kicsi a maghoz képest, de ettől még nem nulla. Az atom belsejében ezért nem beszélhetünk üres térről, hiszen az elektron nem lokalizálható.
Ha az atommagot a kvark elmélet alapján értelmezzük, akkor annak térfogata azt a tartományt jelöli ki, ahol a kvarkok előfordulnak. A kép analóg az atom és az elektronok viszonyával.

38Rocky 2018.07.28. 20:35:09

@gregor man: Nekem erről Lao-Cse egyik mondása jut az eszembe, amit a Tiencsin Egyetem falára is felírtak. E szerint a dolgok hasznossága nem azok anyagában rejlik, hanem az általuk bezárt üres térben. Példaként a korsót és a házat hozta fel.

gregor man 2018.07.29. 13:09:07

@38Rocky: "Az elektron térfogatának nincs értelme, illetve nullának tekinthető"

Pont ezt mondtam én is, csak hozzátettem, hogy ez minden fénysebességű forgást végző részeszkére igaz kell, hogy legyen, így az atommag belsejében lévőkre is, és máris közeledünk a méretnélküliség, azaz az üresség elfogadásához.

Most vagy elfogadjuk igaz állításnak az elektronra - és minden fénysebességű forgás által létrejött részecskére- az extrém tértorzulás következményét: nulla felület, azaz kívülről nézve nulla átmérő, vagy itt valami nagy ellentmondás van az értelmezésben.

Mégegszer mondom csak a részecskék dimenzionális értelemben vett méretéről beszélek nem arról, hogy tulajdonságaik által milyen messzire hatnak.

A fénysebességű forgások által létrejött részecskéken kívül, van bármilyen más részecske, vagy bármi "Valami" a téridőben a téridőn kívül? /A kvarkokat, az elekromágneses sugárzást, vagy a vákumfluktuáció kvázi részecskéit is tudtommal fénysebességű forgással ertelmezed. /

Tehát az én problémám a következő:

1. Ha téridőben nincs más csak a fénysebességű forgások által extrém módon torzult nulla felületű téridő-részecskék, és állításod szerint az elektron "térfogata nullának tekinthető" , akkor ez a többi részecskére is igaz kell legyen.
2. Ha ez igaz akkor a világ minden ilyen elemi részecskéjének nulla térfogatát összeadva is nulla jön ki. Ez dimenzionális értelemben maga az Üresség.
3. Ha nem igaz, akkor milyen nem fénysebességű forgás által létrejött "elemi" részeszke van még amiről nem tudok. /A proton, meg a neutron nem elemi, de az őket alkotó összetevők már azok./

Bocs, hogy ezen lovagolok, de ezt szeretném megérteni és szeretném, ha engem is pontosabban étrenél. Én nem beszéltem arról, hogy az elektron mekkora részét tölti ki az atom térfogatának.
Én az atomon belüli ürességről beszéltem.

Ha nem is pontosan, de tudható mekkora egy atom, egy atommag?

Erre bizony rengeteg válasz található a neten: "Az atom átmérője 100 pm (10−10 m) nagyságrendű; térfogatának nagy része üres. A középpontjában található egy nagyon kis méretű atommag: tipikus átmérője 10 fm (10−14 m)."
Ha ezek tudhatók, akkor bizony kivonható az atom térfogatából az atommag térfogata, és kijön a 99,9999%

Vagy te azt mondod az atom az atommag mérete meghatározhatatlan, még hozzávetőlegesen is?

38Rocky 2018.07.29. 14:27:41

@gregor man: Nézőpontjainkban az jelenti az alapvető különbséget, hogy mit tekintünk üres térnek. Valóban az én elképzelésem szerint az összes valódi elemi részecskének a saját térfogata nulla. Az atom térfogata elég jól definiált, lényegében a Bohr sugár alapján adható meg. Az atomot ugyanabban az értelemben tekintem kitöltöttnek, mint az atommagot. A különbség, hogy az atomot az elektron sűrűségeloszlása, az atommagot a kvarkok sűrűségeloszlása „tölti ki”. Tehát ha egy összetett objektumban (atom, vagy hadronok) a pontszerű komponensek (elemi részecskék) eloszlása mindenütt ott van, akkor az objektum nem üres. Ez az én definícióm.
Matematikailag ezt úgy fogalmaznám meg, hogy amikor integrálunk, akkor végtelenül kis téglányokat végtelen számban adunk össze és az eredmény véges lesz. Az egyes elektronok végtelenül kis térfogatát végtelenül sok pontban összegezzük az atom belsejében, azért az összegzés véges eredményt ad. Ugyanez lehet a helyzet az atommag , illetve hadronok és a kvarkok viszonylatában. Én ebben az értelemben mondom, hogy az atom nem üres, és hasonlóan az atommag sem az.
Klasszikus hasonlattal: ha egy edényben valamekkora tömeg van beletéve az nem üres. Ez tömeg- (súly-) méréssel ellenőrizhető. Az atomok esetén is tudunk tömeget mérni, amelyik nagyobb a semleges atomban, mint ha csak a atommagot mérjük. De végezhetünk különböző szórás kísérleteket is: az atomon való szóródás hatáskeresztmetszete nagyobb, mint amikor csak a puszta atommagot vizsgáljuk. Más szóval, ha tényleges fizikai mérésekkel definiáljuk az ürességet, akkor az atom nem tekinthető üresnek.

Wez9 2018.07.29. 14:58:40

@38Rocky: Azért van valami gregor man nézőpontjában. Mert mi is az atom? elektron(ok), protonok, neutronok építik fel. A protonokat, neutronokat kvarkok (ha igaz!). Ezek a részecskék a tér forgásai. Olyan gömbök, vagy körlapok, amelyek kerülete, vagy felülete 0. Sugaruk még is van. Ezt mondjuk elég nehéz ép ésszel felfogni, de ha így van, akkor a térben a részekcsék valójában nem terjednek ki, azaz a tér egy nagy üresség.
Ellenben az anyag még is felépül a forgásokból (a sugarak miatt?), azaz a tér még sem üres, mert anyag van mindenhol. Tehát ha az anyagot létezőnek tekintjük, akkor a tér nem üres sehol. Viszont ha megnézzük miből épül fel az anyag, ürességet képzelünk a forgások leírása miatt.

38Rocky 2018.07.29. 16:10:50

@Wez9: Valójában az elektron saját térfogata fiktív fogalom, aminek nincs fizikai tartalma abból a szempontból, hogy az atom mekkora hányadát tölti ki. Olyan fizikai mérés nincs, ami erre felvilágosítást adna. Ezt a kérdést csak a mi hétköznapi tapasztalatokon alapuló gondolkozásunk veti fel. A lényeg, hogy nem lehet „pillanatfelvételt” készíteni az atomban stacionárius pályán lévő elektronról. Információnk csak az „elkent” elektronpályáról van, ezért „üres teret” emlegetni az atomban a makrovilághoz adaptált szemléletünket tükrözi, de nincs helye a mikrovilágban.

Wez9 2018.07.29. 17:56:48

@38Rocky: Ha ezt a legutóbbi kérdésemre válaszoltad, akkor nem a felvetett kérdésekre válaszoltál( 2018.07.29. 14:58:40). Az elektronról írt elméletedet elfogadom, de mi van a felvetéseimmel?

gregor man 2018.07.29. 18:51:18

Olyan gyönyörű a modelled és a józan ész alapján helyre tesz olyan abszurditásokat, mint például a fénynél gyorsabb azonnali kommunikáció az összefonódott részecskepároknál.
Nagyon tetszik mert vizualizálható és bizony a makrovilág fogalmaival is operál, mikor a spint annak tekinti aminek mindíg is tűnt, forgásnak, szemben a ma elfogadott állásponttal, hogy a spint nehogy valaki forgásnak fogja fel.

És akkor most a saját elméleted szépségét feladva olyan magyarázatokat adsz a felvetésemre, ami megfelel a kvantumfizika józan észt megerőszakoló leírásának. /Például: "Mindenütt jelenlévő pontok"/

Azt írod: "ha egy edényben valamekkora tömeg van beletéve az nem üres"

Oké de dimenzionális értelemben is igaz ez az állítás? Az elektronnak van nyugalmi tömege de nincs térfogata. Tehát, ha nem a részecske tömegét /ami a pontszerűségen túlnyúló térgörbület/, hanem a térfogatát veszem alapul akkor üres-e az edény? Én mindíg kiterjedésről és nem a hatásokról beszéltem az ürességgel összefüggésben.

Azt is írod magyarázatként: "az atomon való szóródás hatáskeresztmetszete nagyobb, mint amikor csak a puszta atommagot vizsgáljuk."
"ha egy összetett objektumban (atom, vagy hadronok) a pontszerű komponensek (elemi részecskék) eloszlása mindenütt ott van, akkor az objektum nem üres."

Egy küllős keréken simán átdobható egy kis kavics, de ha a kerék forog a kő lepattan. Mondhatjuk-e hogy a forgó kerék küllőinek eloszlása mindenütt ott van ezért a kerék nem üres. Vagy inkább az az állítás igaz, akár forog a kerék akár nem a küllők között a kerék üres.

Biztos, hogy a józan ész szerint gondolatban vizualizálható pillanatfelvétel az abszurditás, és nem a kvantummechanika homályos leírásai: mindenütt jelenlévő pontok; sűrűségeloszlás; elkent elektronpálya?

38Rocky 2018.07.29. 19:09:42

@Wez9: Úgy látszik, hogy nem ért célba az érvelésem, ezért megpróbálom újra fogalmazni. A félreértések elkerülése érdekében ide másolom soraidat:
„Azért van valami gregor man nézőpontjában. Mert mi is az atom? elektron(ok), protonok, neutronok építik fel. A protonokat, neutronokat kvarkok (ha igaz!). Ezek a részecskék a tér forgásai. Olyan gömbök, vagy körlapok, amelyek kerülete, vagy felülete 0. Sugaruk még is van. Ezt mondjuk elég nehéz ép ésszel felfogni, de ha így van, akkor a térben a részekcsék valójában nem terjednek ki, azaz a tér egy nagy üresség.
Ellenben az anyag még is felépül a forgásokból (a sugarak miatt?), azaz a tér még sem üres, mert anyag van mindenhol. Tehát ha az anyagot létezőnek tekintjük, akkor a tér nem üres sehol. Viszont ha megnézzük miből épül fel az anyag, ürességet képzelünk a forgások leírása miatt.”
A tér fogalmát makroszkópikus tapasztalataink alapján alakítjuk ki, amiben megkülönböztetünk anyagot és az anyagi objektumok közötti űrt. Ezt a felfogást akarjuk ráerőltetni az atomok világára is, amikor az atomon belüli üres térről beszélünk. A makrovilágot minden pillanatban látjuk, vagy legalább is azt képzeljük róla, de az atomot és a benne lévő elektronokat nem láthatjuk, csak az elektron állapotok közötti ugrásokról van információnk a kibocsátott, vagy elnyelt fotonok által. Ennek ellenére elképzelünk elektronokat, amelyek keringenek az atommag körül. Az elektronokat gömbnek képzeljük el egy extrém módon görbült nem-euklideszi térben, ahol a gömb felszíne a tér görbülete miatt nullára zsugorodik, azaz csak egy dimenzió marad és így nem beszélhetünk háromdimenziós térfogatról. Az atom és az atommag, illetve a hadronok összetett képződmények, amelyben nem lokalizálható komponensek (elektronok, vagy kvarkok) vannak. Minden komponens kijelöl egy-egy pontot a térben, és a pontok eloszlása (pályája) már megad egy véges tértartományt, amit nevezhetünk atomnak, vagy atommagnak. A kvantummechanikában ezeket az eloszlásokat nevezzük stacionárius pályáknak. A tér három dimenziójának és ezáltal a térfogatnak a létrejötte a pontszerű részecskék eloszlásán alapul. Az egyes pontokat külön-külön nem láthatjuk, ami fizikai, azaz mérhető objektum, az a kiterjedt pálya. Más szóval a pálya nem darabolható fel pontokra, a pálya csak mint egységes egész fogható fel, ez maga a kvantum, ha úgy tetszik a tér kvantuma. Az érdektelen hogy mekkora az elektron, vagy a kvark térfogata, csak az a térfogat rendelkezik megfogható realitással, amit a pályák töltenek ki. Persze képzeletünk ez ellen tiltakozik, mert hozzászoktunk a makrovilágban a felbonthatósághoz.

38Rocky 2018.07.30. 17:57:21

@gregor man: A válaszhoz mélyebbre kell nyúlnom, hogy a magyarázat érthető legyen. A probléma nyitja ott van, hogy a magyarázat akkor lesz érthető, ha van kapcsolódási pont eddigi ismereteinkben. Ez a kiinduló bázis a józan ész makro világából származik. Amikor a modern fizika elkezdte feltárni a mikrovilág titkait szintén innen indult el. Kidolgozta a maga matematikai rendszereit, de elmaradt a fogalmi rendszer megújítása és ez lett forrása a különböző paradoxonoknak. Igazából a modern fizika nem tudott mit kezdeni a forgás fogalmával, ezért megpróbálta kiküszöbölni és nem próbálta meg összekapcsolni a momentumokat (spin, mágneses) a forgásokkal és az objektum fizikai méretével. Amire én kísérletet teszek, hogy bevigyem a forgás és a sugár fogalmát a mikrovilágba is. Ezek a fogalmak ugyan a klasszikus fizikából erednek, de jelentésváltozáson esnek át. Ennek oka a felbonthatóság hiánya az atomok világában. Jogosan bontod fel elemeire a forgást, ha a kerékről és a küllőkről van szó, de az elemi részecskék sajátforgásánál ez nem tehető meg. Nincs olyan információ, ami arra utalna, hogy az elemi forgásnak épp milyen a pillanatnyi fázisa, erről pillanatfelvétel nem készíthető. Van ugyan forgás, de ennek hatása csak a forgás egészében értelmezhető, ami elvezet a momentumok magyarázatához és a sugárhoz. Másik dilemma, hogyan értelmezzük a kerületi sebességet, ha a kerület hossza fénysebességnél nullára csökken? A relativitáselmélet szerint ugyanaz a játékszabály csökkenti le a kerületet, mint az időt, ezért hányadosuk, azaz a sebesség egy adott sugárnál nem függ a frekvenciától, csak annyit mondhatunk, hogy egy adott frekvencián arányosan növekszik a kerületi sebesség a sugárral és így elér egy kritikus méretet, ahol a kerületi sebesség eléri a c értéket. A lényeg, hogy a forgás elemi elfordulásokra való felbontása nélkül is értelmezni tudjuk a kerületi sebességet. A speciális relativitáselméletből adódik a mikrovilág sajátforgásainak felbonthatatlansága, hiszen hogyan lehetne darabjaira bontani a nullahosszúságú kerületet? Emiatt volt Diracnak olyan könnyű dolga, amikor a speciális relativitáselméletet összeolvasztotta a tovább nem osztható kvantumok elméletével!
De térjünk rá a térfogati felbonthatóság kérdésére. Valójában a térfogat is makroszkopikus fogalom és te is ehhez ragaszkodsz, amikor az üres térről beszélsz. Az elemi részecskék szintjén nem értelmezhető ez a fogalom, a háromdimenziós tér kiterjedése már megkívánja, hogy több elemi objektumról legyen szó. Nem beszélhetnénk az univerzum háromdimenziós kiterjedésről, ha az csak egyetlen elemi objektumból állna. Az atom is, az atommag is több elemi objektumból épül fel. Arról jogosan beszélsz, hogy az atommag milyen parányi részét tölti ki az atomnak, de annak nincs értelme, hogy az atom térfogatát az elektron térfogatához mérjed. Egy háromdimenziós objektum nem vethető össze az egydimenzióssal, összehasonlítani csak azonos dimenziójú fizikai objektumokat lehet. Az atom térfogata nem más, mint az elektronok tartózkodási tartománya, a maghoz láncolt elektronok által megalkotott tértartomány. Az atomban üres térről ezért nem beszélhetünk.
A fénysebességű forgáson alapuló részecske modell térfogat nélküli objektumot definiál és ezáltal azt is magyarázza, hogy a Standard Modell szubatomi részecskéi miért nem oszthatók tovább. Viszont bármely objektum, amihez véges térfogat rendelhető felbontható, például az atom felbontható magra, elektronokra és virtuális fotonokra, míg a hadronok kvarkból és gluonokból épülnek fel.

gregor man 2018.07.30. 22:05:57

Nagyon köszönöm a válaszokat. Kezdem érteni és elfogadni amit mondasz.

Persze egydimenziós részecskét, vagy mindenütt jelenlévő pontot nehéz elképzelni a józan eszünkkel, de el kell fogadnom, hogy a mikrovilágban a "józan ész"-hez való ragaszkodás néha a rendhagyó/forradalmi gondolatok elfogadásának korlátja.

Ezt a témát tovább vitatni azt hiszem nem szükséges.

Volna viszont egy teljesen más természetű kérdésem.

A te forgásmodelled tud valamit mondani a fekete lyukakkal kapcsolatban. Mi történne például két fekete lyuk találkozásakor, ha az egyik antianyagból lenne. /Ellentétes kiralitás./

Wez9 2018.07.31. 09:39:36

@38Rocky: Köszönöm a kimerítő válaszaidat!

38Rocky 2018.07.31. 18:55:38

@gregor man: Időnként a józan ész is utánamegy a nagy felfedezéseknek. Egykor még azt diktálta a józan ész, hogy a Föld lapos és körülötte keringenek a nap és a csillagok, ma már aligha gondolkoznak így sokan. Talán egyszer a józan ész is befogadja a mikrovilág különös törvényeit, de ma még ettől messze vagyunk.
A fekete lyukak a csillagvilág gigászai, sorsuk csak áttételesen kapcsolódik a fénysebességű forgásokhoz. Van azonban egy határ, amit nem léphet át a tömegsűrűség. Minden elemi objektum tömege a fénysebességű forgás frekvenciájától függ, a gravitáció viszont megforgatja a tömeg körül a teret, illetve a tömeggel rendelkező objektumokat. Ez a Kepler forgás. A tömeg, illetve annak sűrűsége azonban korlátozott, mert a Kepler forgás frekvenciája nem lépheti át a tömeget létrehozó sajátforgás frekvenciáját.
Az anyag és antianyag találkozáskor szétsugárzik, de egy galaxison belül csak kevés az antianyag, ezért nincs módja elérni a fekete lyukak anyagsűrűségét, ezért ilyen találkozástól nem kell tartani.

D.gY. 2018.09.06. 12:35:18

Kedves Antal, ha van rá lehetőséged kérlek keress meg Emailben . VAn egy gondom , mely a fizikai törtvényekkel kapcsolatos . Ahhoz hogy megoldjam tanácsodat szeretném kérni segítségedet., ha nem sikerűl rájönni az okokra nekem annyi .. Köszönöm előre is segítségedet. D.Gy.

csimbe 2018.09.09. 14:11:53

@D.gY.: Ezen a néven egy ismert fizikatanár szokott kommentálni és ki van zárva, hogy ily módon szorulna tanácsra szakmai kérdésekben. Egy provokátor, vagy egy névtolvaj, vagy egy troll vagy, aki felakarja kavarni az itteni állóvizet.