Az intelligens elektron

Facebook Tweet Tetszik

2015. augusztus 15. - 38Rocky

Az intelligens elektron

Szin: A hidrogén atom

Szereplők: A Fizikus és az Elektron

Jellemzés: A fizikus a klasszikus fizikai gondolkodást képviseli, míg az elektron a mikrovilágból nyeri ismeretét

. . . . . . . . . .

Fizikus: Merre jársz most?

Elektron: Én nem járok, én vagyok.

Fizikus: Jó, de azért valahogy végig kell járnod a pályádat az atommag körül? Ahogy a bolygók is keringenek a Nap körül!

Elektron: Miért kellene keringenem, amikor a pályámon vagyok? Leginkább egy Bohr sugárnyira [1] vagyok a protontól, de ott vagyok a magban is, ott vagyok távolabb is. Én mindenütt egy kicsit ott vagyok.

Fizikus: Ez lehetetlen, az ember vagy itt van, vagy ott van, egyszerre két helyen nem lehet.

Elektron: Az ember talán igen, de nem az elektron. Én már csak tudom! De ha már megkérdezted, mit értesz keringés alatt?

Fizikus: Nézz fel az égre, láthatod, ahogy a Nap felkel, majd végig masírozik az égen és este lenyugszik, de éjjel követheted a csillagok mozgását is. Persze tudjuk, hogy a csillagok és bolygók mozgása csak látszólagos, mert a Föld forog. De ha ezt figyelembe vesszük, már kirajzolódnak a bolygók pályái és Kepler nyomán megfogalmazhatjuk a keringés törvényeit [2].

Elektron: De minek köszönheted, hogy látsz, hogy nyomon követheted a bolygó mozgását?

Fizikus: Hát a fénynek és alkotó elemének a fotonoknak, amelyek óriási számban érkeznek és sorba szedve az egymásután érkező képeket rajzolódik ki a pálya, a mozgás.

Elektron: Engem viszont már egyetlen foton eltéríthet a pályámról, sőt el is szakíthat a protontól, amelynek vonzáskörében tartózkodom. Viszont mindaddig, amíg ez nem következik be, ugyanazon a pályán maradok. Amíg nem kerül egy foton sem az utamba, addig nincsenek sorrendbe rendezhető események, számomra nincs „előbb” és „utóbb”, számomra az idő sem létezik.

Fizikus (kételkedve): De ha nincs idő, akkor nem beszélhetünk sebességről, gyorsulásról, impulzusról, sőt kinetikus energiáról sem!

Elektron: Csak részben van igazad. Sebesség, gyorsulás és nullától különböző impulzus tényleg nem létezik [3]. Kötött pályán vagyok, az impulzus eltávolítana a magtól, a gyorsulás pedig foton kibocsátásra kényszerítene és elveszteném az energiát és elnyelne a mag vonzó hatása. Kinetikus energiával viszont igenis rendelkezem!

Fizikus (tovább kételkedik): Ez hogy lehet, ha számodra a sebesség nem is létezik?

Elektron: Mert van valami, ami az idő helyébe lép, létezésem nem az időhöz, hanem a tartózkodási valószínűséghez kapcsolódik. Amilyen nehezen fogható fel számodra a térbeli eloszlás valószínűségi koncepciója, számomra az idő fogalma érthetetlen, mert nincsenek egymást követő események. De az energia két formájának, a potenciális és kinetikai energiának folytonos egymásba alakulása hozza létre a pályát. Számodra a pálya az időben formálódik, számomra pedig a valószínűség dimenziójában.

Fizikus (hitetlenkedve): Akkor az elektronok számára nincs is idő, nincs is mozgás, helyváltoztatás, csak a valószínűségi eloszlás létezik?

Elektron: Dehogy nincs! Amit elmondtam az csak a kötött, stacionárius állapotban igaz. De egyik elektron testvérem épp egy ciklotronba [4] került, ahol az elektromágneses tér körpályára kényszeríti. Ez a pálya már állandó gyorsulást és ezáltal állandó foton kibocsátást okoz. Számára tehát vannak egymást követő események, tehát létezik az idő is. Mozgását annak köszönheti, hogy a kisugárzott energiát a ciklotron váltakozó elektromágneses tere visszapótolja és egy határig meg is növeli.

Bár számomra ebben a stacionárius állapotban nincs történés és így az idő sem létezik, még érkezhet egy foton, amelyik kilendít innen és akkor számomra minden megváltozik, akkor történik végre valami, újra értelmet nyer az idő. De érteni szeretném, mivel írhatód le a makro-világban a keringő bolygó változó helyzetét?

Fizikus: A fázissal, amelyik jellemzi a bolygó pillanatnyi helyzetét. A fázis körbejár, és azaz idő, ami alatt a kezdőpontba visszatér, határozza meg a keringés frekvenciáját. De van-e számodra is értelme a fázisnak és a frekvenciának?

Elektron: Igen, van, de ez nem a térbeli helyzetemre vonatkozik! Az idő, amelyik számomra itt nem létezik, mégiscsak, ha rejtve is, de kifejti hatását. Jár bennem egy belső óra, amit én ugyan nem ismerhetek, de felkészít arra az eshetőségre, hogy mi történik velem, ha egy foton ideérkezik. Ez a rejtett paraméter a fázis, amelyik szintén körbejár és ennek ritmusát, frekvenciáját az energia határozza meg. A fázis ismeretlensége miatt véletlennek tűnik, hogy létrejön-e végül a fotonnal a kölcsönhatás, pedig ennek bekövetkezése a fázis által determinálva van.

Fizikus: De térjünk át egy másik kérdésre! Hogyan változik a térbeli eloszlás az irány függvényében?

Elektron: Mi az hogy irány? Számomra ez a fogalom nem létezik. Te beszélhetsz irányról, mert a környezetedből érkező fotonok információját összehasonlíthatod. De mit hasonlítsak össze én, akihez egyetlen foton sem jut el?

Fizikus (csodálkozva): Akkor egyáltalán nem érzékeled a teret?

Elektron: De igen, mert a vonzóerő nagymértékben változik a protontól való távolsággal. Például a proton belsejében, ahol bizonyos pályákon szintén ott vagyok, a vonzás már végtelenül erős. A vonzóerőt azáltal érzem, hogy a protonnal állandó párbeszédet folytatunk elnyelt és kibocsátott fotonok seregével.

Fizikus (elgondolkozva): Itt most két dolog is van, amit nem értek. Az előbb azt mondtad, hogy stacionárius állapotban nincs foton kibocsátás, a másik, hogy miért nem nyel el a proton, amikor végtelen nagy vonzóerő jön létre a közvetlen kontaktus miatt?

Elektron: Valóban egyik állítás sem érthető könnyen. Kezdjük az állandóan kibocsátott és elnyelt fotonokkal. Ezek nem valóságosak abban az értelemben, hogy nem figyelhetők meg közvetlenül, mert nem változtatják meg az elektronok állapotát. Úgy mondják, hogy ezek a fotonok virtuálisak. Egyszerre képződnek és elnyelődnek, ezért nem változtatják meg a stacionárius állapotot.

Fizikus: De ha nem változtatják meg az állapotot, akkor mi értelme van beszélni róluk?

Elektron: Van értelme, mert ezek építik fel az elektromágneses kölcsönhatást. Az általuk létesített tér azonban nem sztatikus, állandóan ingadozik az egyensúlyi érték körül. Úgy hívják ezt, hogy vákuum polarizáció.

Fizikus (kétkedve): Be kell, hogy valljam, én még mindig nem értem!

Elektron: Akkor folytatom. A mágneses tér precesszióra [5] kényszerít minket és két forgásirányt választhatunk, melyekhez különböző energia tartozik. A két energia különbsége arányos a mágneses térrel és van egy konstans, amelyik megmondja az energia szeparációt. Ez a konstans 2 a relativitáselmélet szerint, de ténylegesen ennél kissé nagyobb 2,0023. Ez a többlet, ami a vákuumpolarizációból származik [6].

Fizikus (elgondolkozva): Azt még mindig nem értem, hogy ez valamilyen matematikai játék, ami elvezet egy konstans reprodukálásához, vagy valóban léteznek-e ezek a „virtuálisok”. De lépjünk tovább: miért nem nyel el a végtelen erős vonzóerő az atommagban?

Elektron (büszkén): Mondjam azt, hogy azért mert szeretjük a szabadságot? Minél szűkebb ketrecbe zárnak minket, annál jobban dörömbölünk a falon! Hivatalosan ezt hívják határozatlansági relációnak [7]. Ha szűk térben vagyunk, akkor pontos a helymeghatározás, de ekkor az impulzus nagymértékben válik bizonytalanná.

Fizikus (hitetlenkedve): Korábban arról is szó volt, hogy kötött állapotban nulla az impulzus, azaz nem is létezik!

Elektron: Igen, átlagértékben, amit várható értéknek is hívnak, tényleg nincs impulzusunk, azt sem mondhatjuk, hogy a sebesség itt, vagy ott mekkora. Mégis van valami, amit az impulzus nulla érték körüli szórásának nevezhetünk, és minél szűkebb térbe vagyunk zárva, annál nagyobb a szórás, azaz az impulzus második hatványának várható értéke. Ez pedig, ha a tömeg kétszeresével osztjuk maga a már emlegetett kinetikus energia! Ez tehát a kinetikus energia, amelyik kis távolságban meghaladja a potenciális energiát a meredekebb távolságfüggés miatt. Hát ennek köszönhetjük, hogy kockázat nélkül elfoglalhatunk olyan pályát is az atomban, amivel ott lehetünk részben a magban is.

Fizikus: Pályákról beszélsz az atomban, ezek miben különböznek?

Elektron: A különböző pályákon más és más valószínűséggel vagyok a protontól egy bizonyos távolságban, egyes pályákon ott vagyok a magban is, más pályákon ez nem lehetséges. A pályának vannak tiltott zónái, amelyek szétválasztják a számomra elérhető helyeket, ahol a legtöbbet vagyok.

Fizikus (közbeszól): De hogy jutsz át a tiltott zónákon?

Elektron (rendre utasítóan): Már mondtam, hogy én mindenütt ott vagyok, ahol vagyok, nem kell átjutnom sehová.

Fizikus (csodálkozva): Akkor darabokra vagy szakítva?

Elektron (mosolyogva): Dehogy vagyok. Én elemi részecske vagyok, egy és oszthatatlan. Nálam nincs is kisebb tömeggel és elektromos töltéssel rendelkező objektum az univerzumban. A szétválasztás csak azt jelenti, hogy én egyszerre lehetek jelen a tér különböző tartományaiban. Az én „pályám” a valószínűségi eloszlás, de most te beszélj nekem a bolygók pályájáról! Miben különböznek? Hogyan jellemeznéd őket?

Fizikus: Persze nem csak bolygókról beszélhetünk, hanem a Nap körül keringő üstökösökről és mesterséges égitestekről is. Pályájukat a Naptól való átlagos távolságon kívül a pálya napközeli és naptávoli pontjának arányával is jellemezhetjük, ami rendkívül nagy lehet az üstökösöknél. Minél nagyobb a keringési sugár annál hosszabb időt vesz igénybe egy teljes fordulat, de ennek szabálya nem függ a bolygó tömegétől, ha az sokkal kisebb a Napénál.

Elektron: Az én pályámnak az atomban nincs időbelisége, csak valószínűségi eloszlása van, de ennek térbeli lefutása függ a tömegtől, pedig az enyém is nagyon kicsi az atommaghoz képest. Ha kétszer nagyobb lenne a tömegem, kétszer közelebb lennék a maghoz [8]. Miért van ez másképp a bolygóknál?

Fizikus: A vonzóerő és a tehetetlen tömeg aránya a mérvadó, a gravitációs erő pedig arányos a tömeggel [9}.

Elektron: Értem a különbség okát, nálam tehát azért más a helyzet, mert a proton által gyakorolt elektromos vonzás nem függ a tömegtől. Van egy másik kérdésem is: ugye csak bizonyos pályasugarak megengedettek [10], a hozzá tartozó energia ezért ugrásszerűen változik?

Fizikus (értetlenkedve): Miért lennének ugrások, a pályákhoz bármekkora sugár és bármekkora energia tartozhat!

Elektron (elgondolkozva): Amikor én még szabad elektron voltam és közeledni kezdtem a protonhoz a növekvő vonzóerő felgyorsította mozgásomat és ezért fotonokat bocsátottam ki. Minden foton épp Planck állandónyi változást hozott az impulzusmomentumban, ezért amikor kötött atomi pályára álltam az impulzusmomentum ℏ egészszámú többszöröse lett. Azóta is, ha változott a pályám egy foton elnyelés vagy kibocsátás miatt, mindig egy-egy ℏ egységnyi volt a változás. A pályaugrások során még egy valami változott: az eloszlási maximumok száma. Alapvetően ez határozza meg a pályák energiáját [11] az impulzusmomentum mellett, ami természetesen ugrásszerűen változik. De miért nincs ez így bolygómozgásoknál, ez vajon a gravitációs erő természetéből fakad?

Fizikus (töprengve): Jó kérdés! Arra még nincs egyértelmű válaszunk, hogy kvantumos-e a gravitáció. De a gravitációs erő gyöngesége miatt csak nagytömegű objektumok mozgását tudjuk tanulmányozni, amikor ℏ-nál annyival nagyobb az impulzusmomentum, hogy ennek változását nem tudjuk kimutatni. Visszatérve a mikro-rendszerekre, ott tehát a fotonok kvantáltsága okozza az energiaugrásokat?

Elektron: Igen, a fotonok választják ki az energia nívók közül a megengedett értékeket.

Elektron és fizikus együtt

Nincs nehezebb, mint megérteni egymást, mert más világokban élünk, és ez rányomja a bélyegét a térről, időről, mozgásról és pályáról alkotott fogalmainkra. De ha eljutunk a végső kérdéshez: MI AZ AMI ÁLLANDÓ A VÁLTOZÁSBAN, gondolataink találkozni fognak.

A blog további bejegyzéseinek összefoglalőja, lásd "Paradigmaváltás a fizikában"

A Bohr sugár határozza meg az atomi elektronpályák dimenzióját, a Planck állandóból, az elektron tömegéből és töltéséből lehet megadni:
Kepler második törvénye szerint a Naptól mért átlagos távolság harmadik hatványa arányos a keringési idő négyzetével.
A kvantummechanikai impulzus imaginárius, de ténylegesen mérhető csak valós mennyiség lehet, amit a matematikai formalizmus úgy vesz tudomásul, hogy csak a teljes fizikai kiterjedésre számított VÁRHATÓ ÉRTÉKET – ami viszont valós – határozza meg. Az atomban kötött elektron esetén az egyes térpontokban értelmezett impulzus IMAGINÁRIUS, azaz nem valóságos. Valós viszont minden egyes pontban az impulzus NÉGYZETE, ami egyúttal a szórást jelenti, hiszen nulla az átlagérték. Az impulzus négyzete pedig arányos a kinetikus energiával.
A ciklotron körkörös pályán gyorsítja fel az elektront.
A precessziót másodlagos forgás. Példa rá a Föld precessziója, amelyik 25 800 év alatt viszi körbe az évszakok változását előidéző ferde tengelyirányt. A forgás iránya lehet jobb és balsodrású.
A kvantummechanika szemléletétét emeli magasabb szintre a kvantumelektrodinamika, amelyik elválaszthatatlan egységbe foglalja a kölcsönhatást és a kölcsönható részecskéket. Az elmélet folytonosan képződő és eltűnő virtuális fotonokkal értelmezi az elektromágneses kölcsönhatást, amely fluktuációkat hoz létre a vákuumban, az un. vákuum polarizációt.
A határozatlansági reláció szerint nem lehet egy fizikai objektum helyét és impulzusát tetszőleges pontossággal meghatározni, a hibák szorzata nagyobb, mint a Planck állandó. Hasonlóan egy kvantummechanikai állapot élettartama behatárolja az energiamérés pontosságát.
Az 1. bejegyzésben a Bohr sugár képlete mutatja, hogy a sugár fordítva arányos a tömeggel.
A g.m.M/R*² gravitációs erő tart egyensúlyt az m.v*²/R centrifugális erővel.
Az elektronpályák eloszlását jellemző karakterisztikus sugár az n főkvantumszám ésa Bohr sugár szorzata: R_n = n.r_B
Az elektronpályák energiája

19 komment

SZESZEGO 2015.08.16. 20:10:23

Egy humántudománnyal foglalkozó észrevétele:

A színre vitt makro és mikrovilág párbeszéde nagyszerű.
Amit nagyon jól ki lehetne emelni, ha én jól értem: a nulla is van, az nem azt jelenti, hogy nincs az, ami nulla, hanem van tartalma, de a tartalmát egymást kioltó erők definiálják.

Fantasztikusan kiugratja a színre vitt makro és mikro világod a két rendszer közötti különbségeket, és a gondolkodási rendszerünkben meglévő sematizmusok gátló hatását. Ráhúzunk fogalmakat egyik világról a másikra.
Javaslatom: tovább törhetnéd a fizikai fogalmakkal bővelkedő részeket. Például ezt:

Idézem: "Elektron: Akkor folytatom. A mágneses tér precesszióra kényszerít minket és két forgásirányt választhatunk, melyekhez különböző energia tartozik. A két energia különbsége arányos a mágneses térrel és van egy konstans, amelyik megmondja az energia szeparációt. Ez a konstans 2 a relativitáselmélet szerint, de ténylegesen ennél kissé nagyobb 2,0023. Ez a többlet, ami a vákuumpolarizációból származik."

Egy fizikában nem jártas a következőkön akad el:

Mi az a precesszió: elhajlás? Mi az, hogy két forgásirány? Ha nincs irány az elektron számára, hogy lehet két irány? Mi az energia szeparáció? Rögtön pedig egy újabb fogalom: vákuumpolarizáció??

Innen pedig leírom, mit tartalmaz az írásod az én olvasatomban.

A protonban lévő elektronnak - mivel nincs távolsága a protontól, nagy az impulzusa... Én sem értem első olvasatra, nem csak a fizikus, hogy ha az elektronnak nincs impulzusa, akkor egyben hogy van mégis impulzusa?

Én ezt úgy képzelem el, hogy az impulzus nulla (ezt írod is), de ez egy tartalmas nulla. A nulla ez esetben nem azt jelenti, hogy nincs impulzus, hanem azt, hogy annak értéke nulla. Tehát nem nincs a nulla, hanem maga a van, de annak értéke általános esetben nulla.
Az impulzus ez esetben úgy nulla, hogy a nulla körül van, nagy szórással? Tehát a protonban nagy az elektron impulzusának szórása, ha távolabb van a protontól, kicsi a szórás, és a nulla impulzus másképpen nulla ott, mint a protonon kívül. Ennek következtében (a nagy szórás) az elektron kinetikus energiája nagy a protonban, tehát a proton nem nyeli el az elektront.

Valahogy így gondolkozom én a pénzről, annak létéről. A pénz kötelmi, kötelezettségi viszony. Értéke nulla, hiszen minden kötelezettséggel szemben ott az adósság. A pénzeszköz ezért lehet papír, elektronikus jel stb. Tehát a pénz nulla értéke tartalmas nulla, tartalma van a pénznek, nem értéke. A pénz léte a lényege, az, hogy a kötelmi viszonyt reprezentálja, így van viszonyértéke. Konkrétan pedig mindig elmozdul a kötelezettség a tartozásoktól. Tehát a kettő viszonya definíció szerint nulla, mégis van a kettő közötti különbségnek szórása, és az mindig változik, térben, időben. A pénznek van kinetikus energiája: minél nagyobb a kötelezettség eltérése a követeléstől, annál nagyobb a kinetikus energiája (azaz minél nagyobb utat jár be a pénz, mint követelés a pénzforgalomban, annál erősebb a kötelezettségi viszonytér, mint egy sajátos mágneses tér).
A pénz továbbá úgy viszony, hogy nem egyedi viszonyban létezik, hanem mint kötelezettségek (követelések) viszonytere. Egy meghatározott viszonytérben definiálható, azon kívül nem. Pénz és a kötelezettségek sajátos viszonytere egymást feltételezik, egymást definiálják. Például a dollár azért létezhet, mert van egy dollár viszonytér (katonai viszonyok,gazdasághatalmi viszonyok, nagy forgalmú dollár kötések, dollár-olaj alapviszonya, mely vonatkoztatási értékrendszer lett stb.) Bár a viszonytér szó furcsa, de jobb viszonytérről beszélni, mint a viszonyok teréről: ez utóbbi fogalmazás ugyanis már a teret dobozként érzékelteti, holott a viszonytér relatíve létezik.)

Visszatérve a fizikára: azaz amikor "csak" van az elektron, akkor az a helyzet, hogy van fotonkibocsátás, amit rögtön el is nyel az elektron, tehát két ellentétes előjelű energia hat egymásra, ami nullát hoz létre: ha jól értem: ez a kinetikus energiája az elektronnak? Ha pedig VAN energia (nulla formában, mint a nulla adózó adója, ami feltételezi az adózást mint rendszert), akkor van mágneses tér is. Ebben a mágneses térben létezik együtt a mágneses tér és alkotó részese, az elektron. De mert a mágneses tér már maga is hat, az elektront precesszióra (elhajlás?) készteti, és innen már értelmezhető - ha jól értem az energia szeparáció és a vákuumpolarizáció. (E két fogalomnak utána nézek.) A pálya pedig ezekkel a paraméterekkel jellemezhető? Nem mozgás, hanem itt-ott - ahogy Csaba mondja - VANÁS, VAN LÉT. Létezik, de létével együtt létrejön egy másik létező: a mágneses tér, ami szintén van, és paramétereivel más jellemzőket ad folytonosan az elektronnak is. A relativitás tehát létviszony, az elektron léte relatív viszonyok együttesében van: és így már tudom értelmezni: itt is van és ott is van.

(Vagyis az elektron olyan, mint a nő: itt is van és ott is van: nem tudod megfogni, behatárolni.. mindig új formában bukkan fel...)

Kíváncsian várom a reakciót.

2015-08-16

Válasz erre

ZOLIPISTA 2015.08.17. 14:55:15

Én is nagyszerű ötletnek tartom a párbeszédet, és igen jól sikerült mindjárt az első (mert remélhetőleg nem utolsó) változata! Nemrég újraolvastam Sas Elemér Beszélgetések a fizikáról című könyvét, ami szintén dialógus. Valamikor sokat segített nekem a felvételinél, de mostani eszemnek adott igazán gondolkodnivalókat. Nálad is érzem azt a jótékony és termékeny hatást, hogy így a nem fizikus helyzetébe és problémáiba kell beleélned magad. És itt nemcsak ismeretterjesztésről van szó, hanem arról is, hogy a legalapvetőbb kérdéseket kell magadnak újra föltenni és meggondolni.

A másik oldal természetesen a mi nyereségünk, hozzá nem értőké, amit nem lehet eléggé hangsúlyozni. Igyekeztem nagyon lassan és figyelmesen olvasni már elsőre, és büszkén mondhatom, hogy gyakran tettem fel ugyanazt a kérdést, mint a következő megszólalásában a Te Fizikusod. Egy idő után már sportot csináltam ebből: kifejezetten vigyáztam, nehogy meglássam a következő sort, hogy így próbára tegyem a gondolatmenetemet. Mondani sem kell, hogy sok kérdés maradt, illetve született meg bennem. Egyelőre csak egyet szeretnék feltenni, ami talán nem érdektelen.

Mit jelentsen az, hogy a térbeli eloszlás „valószínűsége”? Valószínűsége – úgy gondolnám – éppen eseményeknek van, és az elektron ilyenekről nem tud. Határozottan azt mondja, „mindenütt egy kicsit” van, nem pedig azt, hogy minden (számára megengedett) helyen van egy kis esély rá, hogy ott van – egészen. Az utóbbi esetben tudnék egyáltalán elképzelni valamilyen kísérleti ellenőrzést, legalábbis elvileg. Gyakorisági alapon, vagyis megvizsgálván, hogy milyen gyakran fordul elő minden egyes „ott”-lét, kirajzolódhatna az a bizonyos eloszlás. De hát ez sajnos, úgy tűnik, lehetetlen. Azt hiszem azért is, mert az elektron nem élne túl egy kísérletet sem, vagy nem lehet reprodukálni ugyanazt a kezdeti feltételt a kísérletsorozat számára, de főleg azért, mert hiszen állítja, hogy egyáltalán nem létezik a keresett ottléte.

Meglehet viszont, hogy nemcsak a fizikai, hanem a matematikai gondolkodásmódnak is van hagyományos, „klasszikus" módja, és olyan, ami a „formák világából” nyeri ismeretét (?). Vagyis az csap be, hogy a valószínűségszámítás ugyan „valaha” véletlen események vizsgálatából indult ki, de „ma már” egy bizonyos halmazalgebra elemeit értjük az „esemény” szón, melyen értelmezett mérték viseli a csalafinta „valószínűség” nevet. Így a kvantummechanikában működő formalizmuson a makrovilág fogalmait akarom számonkérni. Rendben, de akkor az egész elméletre vonatkozóan fölvetődik az a kérdés, hogy vajon nem „valamilyen matematikai játék”-e, és nem virtuálisak-e maguk az elektronok is? A matematikusok számára ez bizonyára nem probléma, de ne is zavarjuk e játékos elmék köreit. A fizikusok viszont komolyan veszik a valóságot, és az elektront ért sértő feltételezést sem hagyhatják szó nélkül. Az a legkevesebb, hogy (nyilván okkal) hivatkoznak a kvantumelmélet „teljesítőképességére”, tapasztalati bizonyítékaira, alkalmazására. De milyen tapasztalati ellenőrzést képzeljek el az előző bekezdésben leírt tanácstalanságommal szemben?

Erre is várom a válaszodat. Csak aztán nehogy eseményekre hivatkozz benne…!

38Rocky 2015.08.17. 18:42:06

A célom az volt, hogy egy elképzelt beszélgetés keretében ütköztessem a klasszikus fizika és a kvantummechanika fogalmi világát. Úgy látom, ez részben sikerült is, de az is látszik a kommentből, hogy hol maradtak nem eléggé tisztázott gondolatok. Ennek egyik oka, hogy néhány fogalom igazából csak a fizikusok számára világos. A precessziót talán mellékforgásnak lehetne nevezni. Példa rá a Föld precessziója, amelyik 25 800 év alatt viszi körbe az évszakok változását előidéző ferde tengelyirányt. A két forgásirányról annyit, hogy minden forgás lehet jobb és balmenetes, ennek nincs köze a térbeli mozgásirányokhoz. Az energia szeparáció egyszerűen a két energiaszint különbsége.
A legfontosabb, amit az impulzusról írsz. A kvantummechanikai impulzus imaginárius, de ténylegesen mérhető csak valós mennyiség lehet, amit a matematikai formalizmus úgy vesz tudomásul, hogy csak a teljes fizikai kiterjedésre számított VÁRHATÓ ÉRTÉKET – ami viszont valós – határozza meg. Az atomban kötött elektron esetén az egyes térpontokban értelmezett impulzus IMAGINÁRIUS, azaz nem valóságos. Valós viszont minden egyes pontban az impulzus NÉGYZETE, ami egyúttal a szórást jelenti, hiszen nulla az átlagérték. Az impulzus négyzete pedig arányos a kinetikus energiával. Ezt a formális kvantummechanikai képet igyekeztem „lefordítani” a beszélgetésben.
A kvantummechanika szemléletétét emeli magasabb szintre a kvantumelektrodinamika, amelyik elválaszthatatlan egységbe foglalja a kölcsönhatást és a kölcsönható részecskéket. A vákuum polarizáció az elektromágneses tér kismértékű ingadozását fejezi ki a folytonosan képződő és eltűnő virtuális fotonok miatt. A virtuális fotonok hipotézise azt a fizikai szemléletet tükrözi, hogy minden kölcsönhatást – így az elektromágnesest is – valamilyen részecske, például a foton, közvetít. A virtuális fotonok építik fel az elektromágneses teret, ami leírja a töltött elemi részecskék kölcsönhatását, és ezt parányi mértékben módosítja a vákuum polarizáció. A kinetikus energiát viszont nem a virtuális fotonok termelik ki, az elektron kötött állapotában ez a térbeni valószínűségi eloszlás struktúrájából fakad. Hétköznapi fogalmaink szerint ezt persze nagyon nehéz megérteni.
Az itt elmondottak részletes kifejtésre kerültek a blog egyéb bejegyzéseiben, bár azok többnyire kevésbé érthetőek a fizikáéban kevésbé járatosak számára. Itt most a közérthetősége koncentráltam, melyben a pontosító megjegyzéseket lábjegyzet formájában lehetne megtenni, hogy elkerüljem a túlzottan didaktikus megfogalmazást.
Különösen értékesnek tartom a megjegyzést a pénz világáról, hiszen a különböző fogalmak ütköztetése minden területen fontos és nagyon termékeny lehet a világ kusza folyamatainak megértésében, tisztázásában. A gondolatok egymást termékenyítik meg, analógia mindenütt található, még az elektronok és a nők között is!

38Rocky 2015.08.18. 10:31:03

Nincs nehezebb, mint kilépni szokásos fogalmi struktúránk kereteiből. A mikrovilág megismerése tette szükségessé, hogy átértékeljük fizikai fogalmainkat, amit a minket körülvevő világról alkottunk.
A XX. század első harmadában, amikor megalkották a kvantummechanikát, erre a fizikusok sem voltak képesek. Ezért létrehoztak egy „fordító programot”, amelyik hidat vert a makro és a mikrovilág között. A megszokott fogalmakkal dolgoztak, a szokásos módon kezelték az időt, sebességet, impulzust, energiát, de új értelmet adtak az egyes fogalmaknak az operátor szimbolika révén. A két fogalmi világ konfliktusát azonban nem tudták feloldani, ez tükröződik a kvantummechanika körül újra és újra felcsapó vitákban. Ennek ábrázolását kíséreltem meg egy párbeszéddel, ahol magamat képzeltem az elektron helyébe: vajon milyen fogalmakat alkotnék a külvilágról, ha én lennék ott az atomban.
A kiinduló pont a pálya fogalma. Mit értük ez alatt szokásosan? Két kérdésre keressük a választ, az egyik a „hol” a másik a „mikor”. Ha erre tudjuk a választ, akkor már ismerhetjük a sebességet, a gyorsulást, az erőt, az impulzust és energiát. De mit kezdjünk ezekkel a fogalmakkal, ha ott vagyunk az atommag körül és semmi sem változik, semmi sem „történik” velünk? Ha az atommagon kívül semmivel sem vagyunk kölcsönhatásban elvész számunkra az idő fogalma. Hogyan fordítja le ezt az állapotot a maga nyelvére a kvantummechanika? Az elektronpálya jellemzésére bevezeti az időt nem tartalmazó állapotfüggvényt. Ez a függvény a valószínűség megtestesítője, de nem azonos vele! Miről van hát szó? Ezentúl nem a „hol” és „mikor” kérdéseire keressük a választ, hanem arra, hogy „hol” és „mekkora valószínűséggel” találjuk meg az elektront. A módszer gondolkozási csapdája, hogy ez a valószínűségi fogalom nem azonos a megszokottal, amikor valamilyen esemény bekövetkezési valószínűségén gondolkozunk. A stacionárius elektron számára nincsenek események. Az értelmezési dilemma jelenik meg az általad tett fontos megjegyzésben is, amikor rámutatsz az alternatív valószínűségi fogalomra az elektron eloszlásával kapcsolatban: „minden (számára megengedett) helyen van egy kis esély rá, hogy ott van – egészen”. Amit felvetsz az a „klasszikus” valószínűségi fogalom. A kvantummechanikai állapotfüggvény viszont még nem a valószínűség, csupán valószínűségi amplitúdó, ennek négyzete adja meg a tartózkodási valószínűséget. Az állapotfüggvény azonban többet is tud: megmondja nekünk, hogy a megváltozott értelmű fizikai mennyiségeknek, az impulzusnak, az energiának mekkora lehet a várható értéke. A várható érték kulcsfogalma a részecske entitása, oszthatatlansága: csak úgy van értelme, ha a TELJES részecskére számolunk, és mivel a részecske nem „itt” van, vagy „ott” van, hanem itt is meg ott is, ezért a várható érték számítását ki kell terjeszteni az egész térre. Ezért nincs értelme az atomban kötött elektron esetén megkérdezni, hogy itt, vagy ott mekkora a sebesség, a gyorsulás, az impulzus. A kvantummechanika ezt úgy fordítja le, hogy IMAGINÁRIUS értéket ad! A kvantummechanika a rossz kérdésre így adja meg a választ!
Fölveted a kérdést, hogy fel tudjuk-e térképezni az elektron eloszlását az atomban. A válasz igen! Ennek nincs elvi akadálya, bár komolyak a technikai nehézségek. Ehhez olyan energiájú részecskékkel (célszerű elektronokkal) kell bombázni az atomokat, ahol a részecskék hullámhossza kicsi a Bohr sugárhoz képest. Természetesen ez szétveri az egyes atomokat, de ez nem akadály, mert nem kell egymás után ugyanazt az atomot vizsgálni, mert már egy parányi kristály is óriási számban tartalmaz azonos felépítésű atomokat. Az atomok seregéből szerzett együttes információ már elég ahhoz, hogy kirajzolódjanak az elektron pályák. Úgy tudom, hogy már kisebb molekulákkal sikerült is ilyen kísérleteket végrehajtani.
Azt is felveted, hogy talán az elektron is csak egy matematikai absztrakció, csak elméletünk segédeszköze, amivel megmagyarázunk bizonyos jelenségeket. Persze az elektront nem láthatjuk szabad szemmel, de szerintem nem ez a határ, ami a valódi és virtuális létezést elválasztja. A baktériumokat is csak erős nagyításon keresztül látjuk, de ettől még létezésükben nem kételkedünk. Bizonyos információhoz csak többszörös áttételen keresztül juthatunk. A valódiságnak azonban nem hiszem, hogy a közvetlen megismerhetőség lenne a kritériuma.
Nagyon jók és gondolkozásra serketők voltak megjegyzéseid.

SZESZEGO 2015.08.19. 16:50:00

@38Rocky:
Én analógiát fogalmaztam meg valóban a pénzzel kapcsolatban. Valójában egy vádiratot írtam az értelmiségi gondolkodással szemben. Később itt kifejtem, miért. Óriási eredménynek tartom, hogy a fizikai világ – azon belül a mikro világra vonatkozó világkép – fogalmainak újragondolására sarkallsz. Mégis úgy látom, hogy nagyon óvakodsz attól, hogy filozófiai szintre vigyed mindazt, amit látsz, vagy látni vélsz. Vagyis ebből én azt vélem látni, hogy igazából csak a fizikát – és annak mai matematikai apparátusát – tartod tudománynak. A filozófiát nem hogy gondolati alapozásnak, hanem mint gondolati kihívásnak sem szeretnéd belevinni a gondolkodásodba.

Igazából azzal, ahogy reagáltál az én analógiámra, valójában távol tartottad magadtól az analógiám gondolati magvát.

Valójában én egy gondolkodási hibára véltem rámutatni az analógiával. Ez pedig a fizikai gondolkodásban az, hogy a létezőkre koncentrál, és megfeledkezik közben a létről.. Erre az óriási, több mint 2000 éves gondolati tévútra Vass Csaba hívta fel figyelmemet.

A közgazdaságtan gondolati világával tudok példálózni, hiszen a fizikához nem értek. A pénzt azonosítjuk 300 éve (de inkább csak 100 éve) azzal a dologgal, amit látunk, amivel számolunk (elektronikus pénz, gondolati pénz). Amit pénzben nem tudunk mérni, az a gazdaság számára nincs. (Valahogy így lehet a fizikában is.) A gyermeknevelés „úri” időűzés, van aki kutyát nevel, van aki kártyázik…? A gyermekneveléstől a közgazdaságtan el is tekint, nincs benne a GDP-ben, a növekedésben stb. De – kérdezem én - ha a pénz ennyire meghamisítja az életvilág értékelését (annak szociális, humán, szakrális gazdagságát), akkor miért fogadjuk el? Miért lett a pénz a mindennapi élet igazi száma?? Miért fulladt a közgazdaságtan a matematikai formulázásba, miközben az események sodrása már globális katasztrófával fenyegetett 2008-ban? Ragaszkodunk az életvilágot már romboló hamis számításokhoz. Mint a viccben, úgy tesszük fel a kérdést a közgazdaságban, és úgy is válaszolunk: Mennyi? Harminc. Mi harminc? Mi mennyi? Gondoljunk csak az árakra, a jövedelmekre, az árfolyamokra, a hitelnek és annak árára?

A pénznek kamatot „KELL” hozni – nem gondja az aszály, a gyermek, a falvak kiüresedése, a természet, a Föld, az Ember tönkretétele: „Kamatra gyötört anyaföld” után mondhatnánk: . Matematikára gyötört anyaföld.

Mi köze ehhez a fizikusnak? Az, hogy azt a világot építette fel sikeres több ezer éves történetével, melyben ez a matematikai formalizmus – az életvilágról leválasztott formalizmus eluralja a gondolkodást. Azt, hogy mit hibáztatok az uralkodó matematikai formalizmusban, szintén példálózva tudom leírni.

Most olvastam Max Webertől, hogy egészen a XIV.-XV. századig nem volt a mai értelemben vett kalkuláció, ami a pénz működésének alapja. Az arab számok térhódítása erre az időre tehető Nyugaton, tehát még primitív módon kalkuláltak. Az arab számokkal történő kalkulációt az emberek ekkor még legtöbbször csalásnak gondolták, írja Max Weber, rácsodálkozva erre a jelenségre. Szerintem nem annak újszerűsége miatt (M.W inkább erre utal), hanem sokkal inkább azért, mert a kalkulációt egyes ügyletekre alkalmazták, és az ügyleteket kivonták az életvilág összefüggéseiből. (M W nem figyel fel arra, hogy miért a csalás szó súlyával illették az arab számokkal történő kalkulációt.) Mai értelmezésünkben próbálom megfogalmazni, miért gondolkoztak így az emberek, amikor még az üzlet csak elterjedőben volt. Ők ma a GDP számításunkat tartanák csalásnak. Milyen eredménykalkuláció az - mondanák, amibe a gyermeknevelés nem számít bele, de a prostitúció igen!. Az üzlet – írja Max Weber – a középkori Nyugaton még a családon belül folyó sajátos gyakorlat volt. A családba ágyazódott, annak rendelődött alá. Mint például a Rothschildoknál – írja M W.

Vagyis én azt vélem látni abban, amit a fizika világáról írsz, hogy a fizika - óriási eredményei ellenére - filozófiai alapjaiban rendült meg. Hiszen olyan erőket szabadított fel, amivel a világot többször is fel lehet robbantani (mondanád, óh nem a fizikusok, azok a csúnya politikusok....)!!! Kár hogy már Dürrenmatt drámáját kitöröltük a kultúránkból! Pontosabban életünket, mint drámát! A drámát távolra toljuk magunktól csakúgy, mint a közgazdaságtanban azt a kérdést, hogy a mennyi miért annyi?

2015. aug 19.

38Rocky 2015.08.19. 18:09:48

Nem akarom eltolni magamtól a kritikai észrevételeket, mert sok igazság van bennük. Az előző kommentre adott válaszomban a fizikai prezentációt ért megjegyzésre helyeztem a hangsúlyt. A gondolatok könnyebb követését már megpróbáltam lábjegyzetekkel megkönnyíteni, ami már szerepel „Az intelligens elektron” újabb változatában. Csak érintőlegesen reflektáltam a pénzről írt értékes gondolataidra, mert más volt érdeklődésem homlokterében.
Az ember ideje és szellemi kapacitása véges. A problémám, hogy hol tudok igazán fontosat, jelentőset mondani, vagy nagyképűen fogalmazva „alkotni”. Úgy érzem, hogy erre leginkább a fizika területén van esélyem, amelyik kitöltötte szinte a teljes felnőtt életemet. Kiterjeszthetném-e mélyebben gondolkozásom irányát a filozófia felé, a gazdaság felé, a tudomány eredményeinek gyakorlati felhasználása felé? Harcolhatnék azért, hogy a fizika vívmányait ne lehessen rossz célokra használni? Bizonyára ez így lenne jó, de számot kell vetni képességeimmel és félek, hogy ezekben az irányokban nem tudnék igazán eredményes lenni. Ez pusztán megalkuvás, önmentegetés? Lehet, de nekem is meg kellett kötni kompromisszumaimat. De ez nem jelenti azt, hogy lenézném a filozófiát, sőt fontosnak tartom és távol áll tőlem, hogy kizárjam a tudományok köréből. Végtére a fizika ősanyja a filozófia volt, abból vált le. Fejlődés volt ez, vagy visszahátrálás? Nem érzem úgy, hogy ezt nekem kellene eldönteni. Csak a fizikára koncentrálni hibául róható fel? Lehet, de én az igazi hibának azt tartanám, ha feladnám, és nem folytatnám az utamat.
Bár amit eddig leírtam a blogban az távol van a filozófia gondolatvilágától, de úgy remélem, hogy a felvetett koncepcionális kérdések vizsgálata lehet egy jó kiinduló pont. Talán lesz majd valaki, aki ebben az irányban fejleszti tovább elgondolásaimat. A szakma részéről leginkább értetlenség fogadja erőfeszítéseimet, amikor tisztázni igyekszem az ellentmondásokat a fizika néhány területén. Olyan megjegyzéseket hallhatók, ha van egy „tisztességes” szakmám, az ESR spektroszkópia, akkor miért kezdek foglalkozni „ilyenekkel”. Persze vannak ennél sokkal durvább megjegyzések is. Én azonban nem törődök evvel. Talán egyfajta megszállottság, ahogy újszerű módon próbálok egységet találni a fizika sokszor elnagyolt kérdéseiben. Mivel hiszek abban, hogy jó úton járok, nem hagyom abba. Várom, hogy valaki vagy megcáfolja téziseimet, vagy ha nem tudja, akkor fogadja el és lépjen tovább.
Amit a pénz természetéről írsz, azt mondja el számomra, hogy a közgazdaságtanban is hasonló küzdelemre kell számítani, mint a fizikában, ha az ember letér a hivatalosan elfogadott útról, ahol mindenki jár, amit a nagytöbbség elfogad. De igazán fontos eredményt csak így lehet elérni! Remélem, hogy neked ez sikerülni fog. Köszönöm soraidat.

38Rocky 2015.08.23. 08:24:15

A valószínűségnek két arca van. Az egyik megmutatkozik a stacionárius (kötött) állapotban. Ekkor a pályában az idő átalakul térbeli eloszlássá, amit a valószínűség jellemez. Az idő azonban nem teljesen tűnik el, csak „kivonul” a térből. A kvantummechanika ezt úgy fejez, hogy az állapotfüggvényt két részre bontja, az egyik csak a térbeli eloszlást mutatja, ami szorzódik a másikkal, egy időben periodikus függvénnyel, amelynek FÁZISA az időben körbe jár akárcsak az óra mutatója. De ezt az órát csak akkor lehet leolvasni, amikor egy foton elnyelődik, vagy kibocsátásra kerül. Ekkor azonban már „történt” valami, azaz az idő újra belép az elektron életébe. Az előtte lévő időszak látens ideje azonban nem múlik el nyomtalanul, ez határozza meg a fázist. Ez a fázis méltatlanul kevés figyelmet kap, csak a fény interferencia jelenségeinél beszélünk róla, pedig szerepet játszik a részecskék (nem csak az elektron, hanem atomok, sőt kisebb molekuláknál is) a hullámtermészet megvalósulásában.
A kvantummechanika alaposan félreértett interpretációja szerint az elemi folyamatok nem determinisztikusak a véletlen megjelenése miatt. Itt lép be a valószínűség második arca, amelyik meghatározza, hogy mennyire valószínű egy esemény bekövetkezése. Amikor például egy foton az üveg felületére megérkezik 96 százalék az esély, hogy áthalad rajta és négy, hogy visszaverődik. De hogyan dönti el egy kiválasztott foton, hogy melyik utat válassza? A válasz, amelyik visszahelyezi jogaiba a determinizmust: a fázis, a fázis valószínűségi eloszlása! Ugyanis nem csak a foton rendelkezik hullámtermészettel, hanem valamennyi részecske is, és emiatt valamennyi részecskénél szerepet játszik a fázis. Úgy is mondhatjuk, hogy az elektron kötött állapotában nem csak a háromdimenziós térben rendelkezik eloszlással, hanem a fázis terében is. A kétféle eloszlás alapja azonban más: az első esetben az idő nem-létezéséből fakad, míg a másodikban az információ hiányából. A fázist ugyanis nem tudjuk, nem tudhatjuk a kötött állapotban, hiszen a tudás megszerzése a fotonok által történik, amelyik átviszi a stacionárius állapotot egy másikba, vagy akár a kötött állapotot megszüntetve szabad pályára helyezi az elektront. Az információ hiányában nem tehetünk mást, mint feltételezzük valamennyi fázis egyforma valószínűségét. Viszont amikor a foton megérkezik az üveglapra és az elektronok sokaságával találkozik, mégiscsak van valamilyen jól definiált fázisa, úgyszintén van valamennyi elektronnak! Az üveglapon a fázisok összehasonlításra kerülnek, és ha van egyezés, akkor a foton visszaverődik, ha nem akkor továbbhalad. Így helyre áll a determinizmus, ami nem jelenti persze azt, hogy világunkat minden ízében a determinizmus uralná, csupán azt, hogy az objektív véletlen megjelenését – legalábbis szerintem – valahol másutt kell keresni!

......
A komment a teljesen normális gondolkodást tükrözi, amelynek alapja a makroszkopikus világban alkotott fogalomrendszer. A sötétben forgó pörgettyű példája nagyon szellemes. Ezen keresztül is bemutatható a mikro és makro világok eltérő szerkezete. A pörgettyű széle az időben körbejár, a mozgást nem befolyásolja, hogy látjuk-e vagy sem. A villanyt bármikor bekapcsolhatjuk, és ettől nem változik meg a pörgettyű állapota. Az atomi pályán lévő elektronhoz küldhetünk egy fotont és a foton „képessége” fogja meghatározni, hogy ezáltal milyen információhoz jutunk. Ha rövid a hullámhossz pontos adatot kapunk a helyre, ha hosszú akkor az impulzust ismerhetjük meg pontosan. Második fotont már hiába küldünk, mert ez már az elektronnak egy megváltozott állapotáról ad híradást. Minden foton egy „koccanást” okoz. Az információ ráadásul nem közvetlenül a fotonnal való reakció előtti állapotról ad hírt, hanem arról hogy milyen KÉT ÁLLAPOT KÖZÖTT történt egy ugrás. Csak az ugrást „láthatjuk” az előzetes állapotot nem. Lehet, hogy az elektron csak a másodperc egy parányi részéig volt az előző állapotban, de lehetett ott évmilliókig. Erről a megelőző állapotról nem tudhatunk semmit. Ez a „nem-történés” állapota, ebben a szakaszban nincs értelme időről beszélni. Idő akkor van, amikor történik valami.
A belső óra azonban „körbejár”, de nem a háromdimenziós térben, hanem a fázisban. Ez a fázis kap szerepet, ha megtörténik a foton és az elektron kölcsönhatása, ez a kulcsa a mikro folyamat determinizmusának. A makroszkopikus mozgásban a tér és az idő elválaszthatatlan, a fizikai objektumok térbeli helyzete és ideje közötti kapcsolat maga a mozgás. Az elektron számára csak akkor van idő, ha kibocsát vagy elnyel egy fotont, a két esemény között nincs értelme időről beszélni. Persze mi mégis beszélünk róla, mert nem tudunk elszakadni a makro világban megalkotott fogalmainktól. A kvantummechanika praktikus elmélet, mert hidat teremt a két fogalmi világ között és válaszol, amire lehet, de nem foglalkozik olyan kérdésekkel, amelyekre válasz nem adható. Ez nem hibája az elméletnek, hanem erénye. Megmondja, hogy hol az ismeret határa ameddig eljuthatunk.

38Rocky 2015.08.26. 16:46:08

Áthozat az angolnyelvű bejegyzés kommentjéből:

Válasz SZESZEGÓ-nek

A modern tudomány két jellemző trendje az egyre szűkebb specializálódás és a tudományok közötti határterületek megjelenése, ami folytonos átmenetet jelent a matematika, fizika, kémia és biológia között, de a közgazdaságban is divatba jöttek a fizikai analógiára épülő elméletek és a néha már öncélúvá váló matematikai modellek alkalmazása. A határterületek ma már külön diszciplínák lettek, mint a matematikai fizika, a fizikai kémia, a kémiai fizika, a biofizika, biokémia, a kvantumkémia és még sorolhatnám. Ami viszont problémát jelenti, hogy a határterületek megjelenése nem abban az irányban hat, hogy kialakulna valamilyen egységes tudományos felfogás, ami összekötné a különböző területeket, hanem egyre inkább minden kutatás önmagába zárkózva keresi az előrehaladást. Az általam indított blog segítségével kívánok szembeszállni evvel a tendenciával.
Miért jelenti a kötött állapot az idő hiányát? Ez természetesen csak a mikro állapotokra érvényes, hiszen a bolygók is kötött állapotban vannak a nap körül. A makro világgal folytonos kapcsolatban lehetünk az állandóan érkező fotonok által, de az elektronnal történő minden kapcsolatfelvétel megváltoztatja az állapotot. Így csak az ugrásokról kapunk felvilágosítást, de arról nem, hogy mi történik két ugrás között. A történés hiánya pedig nem más, mint az idő hiánya!
Nagyon fontos felvetés, hogy miért csak egyetlen elektronról beszélek, és mi van az „intelligens” elektronok „társadalmával”. A makro- és mikrovilág eltérő fogalomrendszerét a hidrogén atom elektronjával mutattam be, de valóban fontos kérdés, hogyan viszonyulnak az elektronok egymáshoz a különböző atomokban és molekulákban? A szén atomban hat, az oxigénben nyolc elektron van, de a periódus rendszer végén levő atomokban már közel száz elektron zsúfolódik össze. Molekulák esetén a szám jóval nagyobb lehet, a tízezer atomot tartalmazó fehérjemolekulákban már százezer elektron is lehet. A kvantummechanika két főszabályt állít fel az elektronrendszerekre, az egyik, hogy nem lehet két elektron azonos állapotban, a másik szerint két elektron felcserélhető az energia megváltozása nélkül. Egy futball hasonlattal tehetem világosabbá a törvényeket. Tizenegy játékos alkot egy csapatot, de minden poszton csak egyetlen játékos lehet, így nem lehet a csapatban egyszerre két kapus, vagy két középcsatár. Ennek felel meg a molekula elektron felépítése is, de itt a kapus és a középcsatár „személye” felcserélhető, anélkül hogy ez a csapat teljesítményén bármit megváltoztatna. Persze az elektronok nem gólokra játszanak, de nekik is megvan a sajátos szerepük, ami talán a rodeóra hasonlít. Ők kovácsolják egybe a molekulát a kémiai kötések által és vigyáznak a molekula egységére, nem engedik szétszakadni az állandó rezgések és ütközések során. Az elektronok saját „identitásokat” rendelik alá a közös célnak, hogy a molekula identitása, egysége megmaradjon és ebben minden egyes elektron szerepe egyformán fontos.
Az a törvény, hogy két elektron kvantummechanikai állapotának különbözni kell, azáltal valósul meg, hogy vagy eltér térbeli valószínűségi eloszlásuk szerkezete, vagy eltér perdületük iránya, amelyik bal- vagy jobb-sodrású lehet. Ez utóbbi tulajdonságnak köszönhető, hogy képesek az elektronok az atomokat molekulává összekötni. E nélkül az univerzum csak egymást taszító atommagokból állna és nem jöhetne létre csodálatos világunk. A két perdületi irány egyenlő energiájú párokba rendezi az elektronokat és egy-egy pár energiája úgy lehet a legalacsonyabb, ha a pálya két atom között jön létre. Ezt úgy lehet szemléltetni, hogy az elektronok „szabadságra” vágynak és keresik azt a tágas pályát, ahol még elég közel maradnak az atommagok vonzó hatásához. A kémiai kötés stabilitásában fontos szerepe van annak is, hogy a kötött, stacionárius állapotok energiája nem folytonosan, hanem ugrásokban változik, mert így elég nagy lehet a kötések által biztosított energianyereség, hogy a molekula a rezgések és ütközések ellenére is egyben maradjon.

Gorni 2019.02.21. 21:20:45

Rövid részlet (talán a valószínűségi mező megfelelője a Védákban)

A finom állapotban lévő anyag természetét pradhán-nak hívják.
A meghatározása: valamennyi elem finom, differenciálatlan összessége.
Bár az anyagi elemek (a teret alkotó akasa, az erőhatásokat és hangot alkotó váju, a formát létrehozó anala, az ízt létrehozó apa, az illatot létrehozó bhúmi) nem differenciálódnak, mégis tartalmazza azokat egy összegzett állapotban.
Amikor az anyagi elemek megnyilvánulnak az idő ösztönző erejének és az anyagi tudat három energiájának hatására, akkor azt a megnyilvánulást prakrtinek nevezik.
A pradhánban az ok-okozat nem nyilvánul meg egyértelműen (valószínűség?), s az elemek összességének reakciója sem zajlik le.
A pradhán különbözik az idő-től, mert annak jelenlétében vannak tettek és azok visszahatásai, van teremtés és megsemmisülés.
Valamint a pradhán nem a tudatos jíva, az élőlények összességeként meghatározható "határ-energia", illetve a megjelölések jellemezte feltételekhez kötött élőlények (a világban megjelenő halandó lények).
Pradhánnak tehát az anyagi természet állapotát nevezik közvetlenül megnyilvánulása előtt.
Az idézet a Bhágavata Purána 3. Énekének 26. fejezetéből van, a lényeget nem érintő magyarázatokkal kiegészítve.

Vér Vazul 2019.04.12. 15:41:39

Tisztelt professzor ur!
1 - Egy elektron letezese nem az idohöz, hanem a tartózkodási valószínuséghez kapcsolódik; ez ugye csak matematikai model?
Valojaban van sebesseg, csak mi nem szerzunk rola tudomast?
Az elektron nem ugral helyek kozott, hanem konkret sebesseggel halad.

2 - A határozatlanság nem jelenti a pozíció és az impulzus bizonytalanságát; a mikro rendszerrol szerezheto infok korlátozottságát mutatja? Igy van?
Egy elektron impulzusanak null ertek koruli szorasa annal nagyobb, minnel szukebb terrol beszelunk. Ez csak a meresi korlatainkat mutatja, az impulzus szorasa fuggetlen kell legyen poziciotol…

Vér Vazul 2019.04.12. 15:47:22

Elektron: Én mindenütt egy kicsit ott vagyok.
Ez a metafora csak arra szolgal, hogy szemleltesse az elektron valoszinusegi jelenletet egy bizonyos helyen vagy valoban fizikailag egy adott idopontba az elektron ket kulonbozo helyen is lehet?
Szamomra ez elkepzelhetetlen, mellozi a logikat.

38Rocky 2019.04.14. 18:27:18

@Vér Vazul: A metafora csak azt jelenti, hogy nincs információnk a mérés előtt (tehát stacionárius állapotban) arról, hogy az atomban az elektron éppen hol van, csak arról beszélhetünk, hogy hol lehet. Információhoz csak a stacionárius állapotból való kilépéskor jutunk. Mérések segítségével, például fotonokkal bombázva, nyerhetünk információt az elektron tényleges helyéről. A lehetséges pozíciók eloszlását a hullámfüggvény segítségével tudjuk feltérképezni.

Az intelligens elektron
1. Különbséget kell tenni a stacionárius állapotú elektron és a külső erőmezőben mozgó elektron között. Csak az előbbi esetben lép fel a LEÍRÁSBAN a valószínűség az idő helyett.
2. Igen, én is ezt az álláspontot képviselem.

Vér Vazul 2019.08.13. 15:14:08

Tisztelt professzor ur,

On irja: "A két perdületi irány egyenlo energiájú párokba rendezi az elektronokat és egy-egy pár energiája úgy lehet a legalacsonyabb, ha a pálya két atom között jön létre. Ezt úgy lehet szemléltetni, hogy az elektronok „szabadságra” vágynak és keresik azt a tágas pályát, ahol még elég közel maradnak az atommagok vonzó hatásához."

Miert van ez igy? Kifejtene egyszeruen kerem?

38Rocky 2019.08.14. 14:42:29

@Vér Vazul:

Igazán jó választ csak a kvantummechanikai formalizmus segítségével adható, azonban ennek szemléltetésével megpróbálkozok. Az atomi pályákon az elektronnak mindig van két azonos energiájú állapota, amit az ½ spin két beállása jellemez. A két különböző atom esetén két ilyen pályáról van szó, ami már 2*2 azaz négy állapotot ad. Az elektronok közötti kölcsönhatás miatt a két atom pályából kétféle molekulapálya alakul ki, az egyikben a két elektron spin beállása ellentétes, ami S =0 spinnek felel meg, a másikban a két beállás összeadódik S = 1 spinnek megfelelően. Az S =0 pálya, amit kötőpályának nevezünk egy állapotot (szingulett) ad és energiája a két elektron számára csökken, szemben az S =1 triplett (három állapotú) lazító pályával, ami energia növekedést okoz. A két elektron a kisebb energiájú állapotot foglalja és az energiacsökkenés a kötési energia. A kötési molekulapályán mindkét elektron egyidejűleg lehet itt és ott is a két atomi pályán. Ezt nevezi a szakirodalom Heisenberg kicserélődésnek.

Vér Vazul 2019.08.16. 13:01:14

Tisztelt professzor ur,

Koszonom valaszat.
Ha Onhoz hasonlo tanaraim lettek volna, talan a fizika es a kemia palyat valasztottam volna.

Maradok tisztelettel,

csimbe 2019.08.16. 13:27:26

@Vér Vazul:
Nem kell nekünk nyugdíjas egyetemre beiratkoznunk, hiszen megtaláltuk a professzorunkat a blogján. ;-)

Vér Vazul 2019.08.20. 11:39:06

@csimbe:

Udv,

Szerintem csak reszben van igazad.
Professzor ur megprobal levezetesek nelkul elmagyarazni nem szakmabelieknek olyan dolgokat, amiket megerteni nem konnyu, mas gondolkodasmod szukseges hozza es az alapok is hianyosak - legalabbis az en reszemrol.
Ebbol kifolyolag sokmindent egyszeruen nem ertek, nem tudom elkepzelni...

Peldaul:
-a mikrovilagban a fazis fogalma.
-Egy c•t sugarú, idoben tagulo valoszinusegi gömbön belül a foton bárhol lehet (a hullám valószínuségi eloszlás).
-Miert nem fugg a fenysebesseg a fenyforras es a megfigyelo mozgasatol?
-Hogy lehet az, hogy ket ellentétes töltésu, eltéro tömegu részecske lehet egy helyen?
-Miert van az, hogy az Univerzumban nem az anyag és antianyag van egyensúlyban, hanem a pozitív és a negatív töltések?
-Ezt egyaltalan nem ertem: kicsi méreteknél további dimenziók vannak, alakjuk határozza meg, hogy hogyan rezeghetnek a hurok. Ha ismernénk az új dimenziók alakját, ki tudnánk számolni ezeket a jellemzoket.
-Ezt egyaltalan nem ertem: az elemi objektumok tömege ... Talan a tér torzítása felel meg a szimmetriatörésnek, ami létrehozza a részecskék tömegét: a térnek van egy metastabil szimmetrikus állapota, amibol átmegy egy stabilabb alacsonyabb szimmetriájú állapotba. Az így nyert energia reven jön létre a Higgs-bozon, ami alapja a részecskék tömegének.
-Határértékben 0-hoz tartó mennyiséget a határértékben vegtelen számmal szorozva véges mennyiséget kapunk.
-Kvarkok: ... két lehetséges királis kettosforgás együtt van jelen, de súlyuk különbözik - hogy lehetseges ez? A királis szimmetriák szuperpozíciója építi fel a kvarkokat. ... az egymásba ágyazott kvark struktúrák közvetlenül érintkeznek, ezért a Coriolis ero csillapítás nélkül hat. Alapállapotban is vibráció lép fel a komponensek között igy a szín-kvantumszám (a vibráció tengelyiránya a tér 3 iránya felé mutathat).

A fenti megallapitasokat vagy reszben, vagy egeszeben nem ertem.
Ha idoben olyan tanaraim lettek volna, mint a professzor ur, akkor talan kialakult volna az a gondolkodasmod, ami szukseges ezen dolgok megertesehez.

csimbe 2019.08.20. 13:26:16

@Vér Vazul: A megértés hiánya nálam is tetemes, ezért örülök azon tanítóknak, akik segítségemre vannak a tudás megszerzésében.
Wikipédia: „A tudás viszont csak akkor minősül tudásnak, ha tárgya változatlan. A tapasztalat világában azt láthatjuk, hogy minden dolog változik, ezért a tudás valódi tárgya valahol a tapasztalati világon kívül keresendő: ez a világ az ideák birodalma.”
Mivel az ideák birodalmába bejutni csak a halál kapuján lehet, elfogadom, hogy valódi tudás nélkül kell élnem. Azonban a rengeteg információ, amihez a mai kor hozzásegít, a bőség zavarát kelti és nehezíti a válogatást. Azért választottam Rockenbauer tanárurat, mivel nekem vizuális a gondolkodásmódom, amihez ő nagyon képszerűen fogalmaz.

38Rocky 2019.08.20. 14:08:35

@Vér Vazul: Teljesen érthető, hogy a fogalmi rendszer sok esetben nehezen követhető. A felvetett pontokkal kapcsolatban különböző írásokban részletesebb magyarázatot adtam, de nem lenne sportszerű, ha csak ezekre hivatkoznék, ezért itt összefoglalom a magyarázatokat.

-a mikrovilagban a fazis fogalma.

A modern fizika szerint az anyag a fényhez hasonlóan hullámtermészetű is. A hullám időben és térben periodikus mozgás, amelyet a frekvencia és a perióduson belüli pozíció, a FÁZIS jellemez.

-Egy c•t sugarú, idoben tagulo valoszinusegi gömbön belül a foton bárhol lehet (a hullám valószínuségi eloszlás).
Ha a kibocsátás utáni t-időn belül nincs kölcsönhatás, akkor csak annyit mondhatunk, hogy a foton valahol a c.t sugarú gömbön lehet, mert nincs okunk feltételezni, hogy a gömbön belül épp hol van.

-Miert nem fugg a fenysebesseg a fenyforras es a megfigyelo mozgasatol?

Erre a feltételezésre épül a relativitáselmélet. Ha függne a kibocsátó és a megfigyelő közötti sebességtől is, akkor lehetnének c-nél gyorsabban terjedő fotonok is.

-Hogy lehet az, hogy ket ellentétes töltésu, eltéro tömegu részecske lehet egy helyen?
Az elektron bizonyos valószínűséggel lehet a proton belsejében, mert a két részecske saját frekvenciája eltérő és így nem jöhet létre közöttünk rezonanciaszerű összeolvadás eltérően az elektron és pozitron esetétől.

-Miert van az, hogy az Univerzumban nem az anyag és antianyag van egyensúlyban,hanem a pozitív és a negatív töltések?

Az univerzum nem létezhetne, ha egyenlően oszlana el benne az antianyag és az anyag az annihiláció miatt. A töltés egyensúly oka, hogy a szokásos párképződésekben egy pozitív és egy negatív töltésű részecske keletkezik, mert az elektromágneses sugárzásnak nincs töltése.

-Ezt egyaltalan nem ertem: kicsi méreteknél további dimenziók vannak, alakjuk határozza meg, hogy hogyan rezeghetnek a hurok. Ha ismernénk az új dimenziók alakját, ki tudnánk számolni ezeket a jellemzoket.
Szerintem nincsenek a négydimenziós téridők kívüli további dimenziók és így a húrelmélet sem helyes.

-Ezt egyaltalan nem ertem: az elemi objektumok tömege ... Talan a tér torzítása felel meg a szimmetriatörésnek, ami létrehozza a részecskék tömegét: a térnek van egy metastabil szimmetrikus állapota, amibol átmegy egy stabilabb alacsonyabb szimmetriájú állapotba. Az így nyert energia reven jön létre a Higgs-bozon, ami alapja a részecskék tömegének.

Ez a Higgs-féle mezőelmélet. Van benne logika, de nem tisztem, hogy magyarázzam.

-Határértékben 0-hoz tartó mennyiséget a határértékben vegtelen számmal szorozva véges mennyiséget kapunk.
Szorozd meg X-et 1/X-szel, az eredmény akkor is 1 lesz, ha X tart a végtelenhez.

-Kvarkok: ... két lehetséges királis kettosforgás együtt van jelen, de súlyuk különbözik - hogy lehetseges ez? A királis szimmetriák szuperpozíciója építi fel a kvarkokat. ... az egymásba ágyazott kvark struktúrák közvetlenül érintkeznek, ezért a Coriolis ero csillapítás nélkül hat. Alapállapotban is vibráció lép fel a komponensek között igy a szín-kvantumszám (a vibráció tengelyiránya a tér 3 iránya
felé mutathat).

A kvantummechanikai zérusponti rezgés akkor jön létre, amikor valamilyen erő két objektumot összeköt. Ez a feltételezés a nukleonokban lévő kvarkokra is, így ott is kötelező a vibráció. Ez a kép összhangban van az erős kölcsönhatás gluon koncepciójával és a három szín-kvantum számmal. Minden királis kettős forgáshoz egységnyi töltés tartozik, így a törttöltésű kvarkoknál a két királis geometria súlyaránya eltérő. A közvetlen kontaktus feltételezése az erős kölcsönhatás nagyságából következik. A geometriai kép elképzelése valóban nem könnyű feladat, de talán könnyíthettem ebben valamit.

A fizika kalandja