Héjjas István John Wheeler nyomán vetette fel a lehetőséget, hogy az idő visszafelé is terjedhet, amikor az okozat megelőzi az őt létrehozó okot. Ezt egy késleltetett választási kísérletre alapozza. Ebben két rés segítségével interferenciát hoznak létre oly módon, hogy a fény fotonjait egyesével indítják. A késleltetés azt jelenti, hogy az egyik rést lezárják, amikor már elég idő telt el ahhoz, hogy a fény túllépjen a résen, de még nem érte el a fényérzékeny detektort. Olyan megfigyelést tettek, hogy ebben az esetben romlik, vagy eltűnik az interferencia, ami akkor várható, ha csak egyetlen rés engedte át a fényt és nem kettő. Következtetés: a késleltetett lezárás utólagosan zárta el a fény útját, tehát a következmény megelőzte az okot.

Nézzünk utána a jelenségnek! Szerintem az idő megfordításának koncepciója az anyag hullám és részecske természetének téves interpretációjából következik. 

Mi történik akkor, amikor nem történik semmi?

Mi is a foton? Egy közvetítő részecske két térben elkülönül elektron között. Például a lámpa felgyújtásakor egy elektron megváltoztatja állapotát és kibocsát egy fotont. Ez megérkezik, mondjuk a szemünkbe és ott egy másik elektron állapotát fogja megváltoztatni. Ez a látás folyamata. De mit tudunk mondani a fotonról az „utazása” során? Valójában semmit! Amíg nem történik a foton és az elektronok között semmilyen reakció, addig nincs információnk a foton tényleges állapotáról. Ebből fakadnak a különböző paradoxonok, mert olyan kérdéseket vetünk fel, hogy mi történik akkor, amikor nem történik semmi! Ebben az állapotban nincs értelme időről beszélni, amiért a foton állapotának leírásában az idő helyett a valószínűség jelenik meg. Szokásos gondolkozásunk azonban az időre és nem a valószínűségre épül, ezért gabalyodunk be olyan kérdésekbe, hogy felcserélhetőnek gondoljuk az ok és okozat sorrendjét. A kölcsönhatás előtti valószínűségi mezőben leírt világban nincs értelme szétválasztani az okot és az okozatot. Erre csak akkor kerülhet sor, ha már történt valami, azaz létrejött a kölcsönhatás.

Mit tudunk mondani a fotonról, amíg nem lépett kölcsönhatásba?

Alapvető szellemi igényünket fejezi ki, hogy a kölcsönhatás értelmezése kedvéért a kölcsönhatás előtti állapotot is le akarjuk írni. Ez a leírás viszont a priori valószínűségi jellegű. Ilyen valószínűségi alapon nyugvó elmélet a Huygens-féle gömbhullám modell, amely alkalmas az interferencia jelenségek magyarázatára. (Közbevetőleg jegyzem meg, hogy az interferencia a priori makroszkopikus jelenség, akkor is, ha a fotonok egymás után külön-külön érkeznek meg. Ha csak egyetlen foton fut be a fényérzékeny emulzióra, akkor egyetlen pont önmagában nem alkothat periodikus sávot. Ekkor azt mondhatjuk, hogy a detektált magányos foton részecskeként viselkedik és hullámról értelmetlen beszélni.) 

A fontos kérdés, hogy hol lehet a foton az észlelés előtti szakaszban? Mivel ekkor „nem látjuk”, ekkor csak totózhatunk és megadhatunk valószínűségeket. Ilyen valószínűséget ad meg a Huygens modell, amely szerint egy c•t sugarú gömbön belül a foton bárhol lehet. Ekkor tehát egy időben táguló valószínűségi gömbről beszélünk, ami nem arról szól, hogy hol van a foton, hanem csak arról, hogy hol lehet. Gondolkozásunk önkéntelenül is keveri a hullám és részecske felfogást, pedig nem szabad a hullámot úgy felfogni, mint amit „bejár” egy pontszerű objektum, a hullám egységes és oszthatatlan valószínűségi eloszlás, egy matematikai leírási mód. Ennek oka, hogy maga a foton kölcsönhatás hiányában nem „lát” semmit, nem „tudhatja”, hogy hol van, nem „ismerheti” az irányokat sem. Erre mondjuk mi, akik a megfigyelők vagyunk, hogy a c•t sugarú gömbön belül a foton bárhol lehet. Az már külön kérdés, hogy a foton hol képes kölcsönhatást létrehozni. Az elektrodinamika szerint a kölcsönhatás az elektromos és mágneses mezőn keresztül valósul meg. De mit értünk ezeken a mezőkön? Egy képességet, ami megmondja, ha valahol van egy elektromos töltés, akkor arra a foton mekkora erővel hat. Persze ha VAN! De valójában a kölcsönhatás előtt nem kerül ilyen töltés a foton útjába, hiszen ekkor nincs semmilyen kölcsönhatás. Az elektromos és mágneses mező ezért csak egy matematikai leírás és nem tulajdoníthatunk neki olyan valóság tartalmat, mint például az elektronoknak. 

Hol lehet a foton a kölcsönhatás előtt? 

De hogyan tud a foton egyáltalán kölcsönhatásba lépni, amikor túljut a réseken? Ez a kétréses kísérlet kulcskérdése, amit rengetegszer félre magyaráznak, mert nem a valószínűségi mezőben, hanem az időben értelmezik a folyamatokat és így jutnak el téves teóriákhoz, például az idő irányának megfordításához. Itt a „túljut” szó már magában rejti a tévedés kockázatát, helyesebb inkább a „túlterjed” szót használni, mert amíg nem lép kölcsönhatásba a foton egy elektronnal, addig a c•t hatásgömb teljes tartományában ott LEHET, azaz bizonyos valószínűséggel az R = c•t_r gömbön belül lehet, és valamekkora valószínűséggel lehet azon kívül is. (Itt t_r adja meg azt az időt, ami alatt a foton eljuthat a résig.) A kölcsönhatás előtti szakaszban az egymásmellettiség elve érvényesül, és csak a kölcsönhatás bekövetkeztekor beszélhetünk „okozatról”, amikor már az idő egymásutánisága határozza meg az ok és az okozat közötti kapcsolatot. 

Tehát a kölcsönhatás előtt a foton a c•t sugarú gömb bármely pontjában lehet, de ez nem jelenti azt, hogy a gömb bármely pontján egyforma eséllyel hozhatna létre kölcsönhatást. Ennek oka, hogy a fotonnak van egy „beépített” tulajdonsága: saját frekvenciájának ütemében állandóan változtatja az elektromos és mágneses mező irányát. A Huygens elv szerint a gömb bármely pontja új gömbhullám forrása. Erre alapozza Feynmann nagyszerű könyvében (QED. The strange theory of light and matter), hogy rengeteg különböző utat kell számba venni, de az eredő hatás csak ott jöhet létre, ahol az utak sokasága azonos fázist ad. Ilyen speciális út az egyenes és ezáltal kapcsolódik össze a gömbhullám modell és a fény egyenes vonalú terjedése. Ez a terjedés azonban bármilyen irányú lehet, ezért a kölcsönhatás szempontjából az egész c•t gömb felülete jön számításba. Tehát kétféle valószínűségről beszélhetünk: az egyik azt mondja meg, hogy a foton a gömb bármely pontjában (nem csak a felületén!) lehet, de a hatását csak a gömb felületén tudja kifejteni. Ha ezt megértjük, akkor már megadhatjuk a helyes magyarázatot a késleltetett kétréses interferencia kísérletre is. 

Mi történik a fotonnal a kétréses kísérletben?

A kétréses kísérletben lezárjuk a lehetséges utak java részét, csak két a hullámhossznál keskenyebb résen szökhet ki a foton. Ez azt jelenti, hogy a fotonok java része elvész a falban, de vannak szerencsések, amelyek nem reagálnak a falak egyetlen elektronjával sem. A c•t gömböt valószínűségi gömbként kell kezelni, ha épp olyan a foton, hogy elkerülte a falat, akkor egyenlő esélye van, hogy mindkét résnél ott lehessen, hiszen a foton a teljes gömbön belül bárhol lehet. Ne feledjük, mindig csak valószínűségekről van szó. Nem az a kérdés, hogy a foton hol VAN (ez rossz kérdés!), hanem az, hogy hol LEHET. A lehet-re pedig a valószínűség szabályai mérvadók, amelyek eltérnek attól, mint amikor valódi részecskének képzeljük el a fotont. Valódi részecskéről csak a kölcsönhatás után beszélhetünk! A kölcsönhatás előtt viszont teljesen helyénvaló a valószínűségi hullám modell. A valószínűségi hullám viszont kilépve a két résen, már létrehozza az interferenciát, mert vannak olyan pontok a két réshez képest, ahol a két valószínűség összeadódik, de van olyan hely is, ahol kivonódnak egymásból. Ha csak egy rés van, akkor természetesen nincs interferencia. 

A késleltetett lezárás hatása 

Mi van abban az esetben, amikor azt az időzónát választjuk a rés lezárására, amikor már elvben kijuthatott (figyelem: kijuthatott, de nem biztos, hogy tényleg kijutott!) a résen a valószínűségi hullám, de még nem érkezett meg a detektorhoz? Legyen t_r idő, ami alatt a foton valószínűségi front vonala a résig ér el és t_d, amikor a detektorhoz. Az egyik rés lezárását abban a t időben kell végrehajtani, ami t_r és t_d közé esik. Mivel egyesével indítjuk el a fotonokat és a fotonok nagy része nem jut ki a szűk réseken, így milliószámra kell ismételni a foton kibocsátást, majd a rés lezárását és az újra nyitását, hogy vizsgálhassuk az interferenciát, és különbséget tehessünk az egyréses (nincs interferencia) és a kétréses (van interferencia) kísérlet között. Nem könnyű kísérlet, de gondoljuk azt, hogy sikerült megvalósítani. Ez az utóhatásos kísérlet valójában a valószínűségi tartomány átalakítását jelenti, abban a zónában, amíg nem került sor a foton detektálására. Ennek hatása, hogy az interferencia kép részben gyengülni fog, amelynek mértékét az szabja meg, hogy a t – t_r különbség hogyan viszonyul t_r-hez. Képzeljünk el két gömböt, ami leírja a foton lehetséges tartományát, az egyik a réseket alkotó falig terjed ki, a másik sugarát pedig a rés lezárási ideje adja meg: R = c•t. Ha a t – t_r időkülönbség kicsi, akkor a c•t sugarú gömb térfogata nem sokkal nagyobb a c•t_r sugarúhoz képest, ezért a valószínűségek számításánál azt kapjuk, hogy döntő mértékben az egyréses kísérlet feltételei érvényesek. (A t_r-nél csak kissé hosszabb t időben sokkal nagyobb annak a valószínűsége, hogy a foton a résen belüli tartományban van, mint annak, hogy már átjuthatott a résen). Emiatt nagymértékben leromlik az interferencia minősége, noha a lezárásokat t_r idő után hoztuk létre. Ha viszont a t – t_r különbség jóval nagyobb, mint t_r, akkor az interferencia mértéke csak kissé fog romlani. Ez a kísérlet tehát elvi lehetőséget ad az elmélet ellenőrzésére, és nincs szükség arra, hogy megfordítsuk az idő irányát, amikor az okozat visszahat az okra. Nincs szó tehát időben visszamenőleges hatásról, az interferencia romlás a foton valószínűségi terének sajátságaiból adódik.

Más kísérleti lehetőség a visszaható okozat vizsgálatára

Az időparadoxon vizsgálatára tudnék ajánlani egy sokkal egyszerűbb módszert a kétréses interferencia helyett. Elegendő lenne hozzá egy fényforrás, amelyik egyesével bocsátja ki a fotonokat, egy lezárható rés és egy érzékeny detektor. Ebben a kísérletben a rés mérete tetszőlegesen nagy lehet. Itt is az lenne a feltétel, hogy a rést abban az időben zárjuk, amikor t hosszabb, mint t_r, de rövidebb, mint t_d. Ha t rövidebb t_r –nél, akkor nem tudjuk detektálni a fotont, ha viszont hosszabb, mint  t_d , akkor a rés geometriai mérete mondaná meg, hogy mekkora eséllyel detektáljuk a fotonokat. Eddig a dolog triviális. Az érdekes, amikor a zárás a két idő közé esik. Ekkor várakozásom szerint romlani fog a detektálási arány. Ez viszont nem azt jelenti, hogy a késve bezárt rés utólag elkapná a már átbújt fotont, hanem azt, hogy a foton bizonyos valószínűséggel még a rés előtt és bizonyos valószínűséggel már utána lehetett. Az idők aránya adna felvilágosítást, hogy mekkora lenne az „elkapott” fotonok aránya.

Az értelmezés nehézségei

A jelenség magyarázatánál az a legfőbb gond, hogy annyira belénk ivódott az időben való gondolkozás, hogy szinte képtelenek vagyunk megérteni az egymásmellettiség világát, ahol a valószínűség az úr, és innen származnak tévképzeteink, amikor el kezdünk az idő visszafordítására gondolni és kidolgozunk különböző elméleteket az oda- és visszaható időről.

A blog további írásai elérhetők : "Paradigmaváltása fizikában"