(2043) A véletlenszerűség (megjelent a NewScientist-ben)

Tibor bá’ online

 

Játszunk el a gondolattal, hogy a kvantumvilág alapjai, szilárdabbak a feltételezetteknél. Ugyanis ezek a feltételezések sok furcsaságot tudnak megmagyarázni.

 Ahhoz képest, hogy az elmélet a világ legnagyobb elméit is meghökkentette, a kvantummechanika elképesztően sikeres. Az elméletnek köszönhető a számítógép megjelenése, a lézer alkalmazása, az atomreaktorok létrehozása, ezeken kívül megmagyarázza, miért sugárzik a Nap, és lábunk alatt a talaj miért szilárd, csak hogy néhányat említsünk. De ezek mellett furcsa, nyugtalanító és érthetetlen. Ez az elmélet ragaszkodik ahhoz, hogy a mikrokozmosz egy árnyékvilág, ahol semmi sem biztos, ahol egy elektron egyszerre két helyen is lehet, míg két foton a Világmindenség ellenkező sarkaiban vidáman kommunikál egymással a fény sebességét jóval meghaladó tempóban. Próba

Csakhogy néhány fizikus újabban feltételez  egy másik valóságszintet a kvantum­világ alatt. A Nobel-díjas Gerard’t Hooft úgy véli a kvantum furcsaságok támogatása egy idejét múlta determinisztikus elv, ahol egyszerű kapcsolat áll fenn ok és okozat között. Antony Valentini (Imperial College, London) még ennél is messzebbre ment. Véleménye szerint a kvantummechanika nem feltétlenül volt mindig érvényben, mivel a korai Világmindenséget más törvények irányíthatták. Sőt, véleményét még azzal is megtoldja, hogy a nem-kvantumvilágból származó dolgok egy része mind ez ideig itt maradhatott. Ez pedig azzal a lehetőséggel kecsegtet, hogy esetleg befigyelhetünk egy változatlan formában visszamaradt kozmikus titkosírásba. Távlatok? A létezőnél jóval gyorsabb számítógépek, fénynél sebesebb kommunikáció, stb.

Az ok, amiért feltételeznek egy mélyebb szintet az, hogy a kvantummechanika szerint egy mérés eredménye mindössze bizonyos valószínűséggel bír és nem bizonyosság. Ez némileg ahhoz hasonlít, amikor egy ember halálának várható időpontját az átlagéletkorból kiindulva jósolják meg. Ennél sokkal pontosabb eredményt, illetve előrejelzést kaphatnának, ha figyelembe vennék az adott személy mondjuk szív és érrendszerének állapotát is (a hasonlat ugyan jócskán sántít, de melyik hasonlat nem).

Tény az, hogy a fizikában, amikor egy elmélet valószínűségeket jósol meg, a fizikusok mindig egy mélyebb valószínűségi szintet feltételeznek. Mindig, kivéve a kvantummechanikát. És ott miért nem? Erre a kérdésre a fizikusok zöme azt válaszolná azért, mert ez a mélyebb magyarázat szükségtelen (rejtett változó elmélet), ugyanis a kvantummechanika minden ismert tapasztalati eredményt kielégít. Vagyis a kvantummechanika a gyakorlatban kitűnően megállja a helyét, minek tovább kutatni!

Ennek ellenére néhányan megpróbálkoztak a „tovább kutatással”. Ezek egyikének eredménye a „vezető-hullám” (angolul „pilot-wave”) elmélet, amit 1920-ban Louis Broglie francia fizikus javasolt és, amit David Bohm amerikai fizikus az 1950-es évek elején ki is fejlesztett. Ugyanis, amíg kvantummechanikában a hullám egyenlet semmi több, mint egy olyan matematikai eszköz, melynek segítségével megállapítható, hogy egy részecske milyen valószínűséggel jelenik meg a tér egy adott pontjában, addig a vezető-hullám elmélet esetében a hullám valós, ténylegesen létező. Ez egy láthatatlan, de fizikailag jelenlévő hullám, ami mentén a részecske mozog és hozzátartozik a részecske mozgását okozó áramlat is, (pontosan úgy, ahogy a tengeráramlat egy magára hagyott csónakot tovahajt). Ez az elmélet reprodukálja a kvantummechanika valamennyi statisztikai előrejelzését. Azonban Lucien Hardy (Oxford) szerint a fizikusok jelentős része nem hisz ebben az interpretációban, beleértve önmagát is. „De ettől függetlenül fontos – állítja – mert lehetőséget ad arra, hogy az úgynevezett rejtett-változó interpretációja érvényes lehessen a kvantummechanikára”.

Ezt az interpretációt azonban sokan elvetik az „idevalótlanság” (angolul: „non-locality” ami azt sugallja, hogy nem tartozik a mi három dimenziónkhoz) elnevezésű tulajdonság miatt, ami egy fénynél gyorsabban terjedő fizikai hatás. Ámbár a hagyományos kvantummechanika is feltételezi az idevalótlanság-hatást. Mérések között egy elektron spinje (némi felületességgel) felfogható erősen gerjesztett állapotnak, ami véletlenszerűen ide-oda kapcsol az egyik spinből a másikba. Ennek azonban van egy különleges feltétele, éspedig korrelált elektron-pár spin összegének zérónak kell lenni. Mivel a természet törvényei szerint a spinek összege nem változhat meg, a két elektron spinje akkor is ellentétes marad, ha azok szétválnak és a távolság közöttük bármi. Ezen az sem változtat, ha az egyik elektron egy acél dobozban el van temetve a tengerfenéken, a másik pedig a Tejút másik végében szaladgál. Valentini nyomatékosan kijelenti: „Ha az egyik spinjét megváltoztatják, a másik azonnal ellentétes spint vesz fel, ami teljes mértékben megsérti a fény terjedési sebességének abszolút voltát.”

Viszont az idevalótlanságot fel lehet fogni, mint a kvantummechanika perifériáján elhelyezkedő kinövését, ami semmiképp sem mondható el vezető-hullám elméletről. Nézzük újra ezt a két – korrelált – elektront. A vezető-hullám elmélet szerint, mi ezt a korrelált részecskepárt egy hatdimenziós rendszerhez tartozó háromdimenziós térben látjuk mozogni. A két részecske valójában összekapcsolódva marad egy magasabb dimenziójú rendszerben.

A fizikusok nagy része szkeptikus az idevalótlansággal kapcsolatban, mert a min­dennapi tapasztalatuk szerint a dolgok nincsenek szétbonthatatlanul egy­máshoz kötődve. Minden olyan elméletre, aminek ez a központi témája, a gyanú ár­nyé­­ka ve­tő­dik. ’t Hooft (Utrechti Egyetem, Hollandia) ellenzi az idevalótlanság elméle­tét, de azért úgy gondolja, hogy egy újfajta rejtett-változó elmélettel meg lehetne kerülni. A múlt század kilencvenes éveiben megfogalmazott elképzelése szerint va­lamifajta determinisztikus elmélet alkalmazható lehetne a téridő legkisebb méretei­nél. Ezek szerint, ha valami eseményt le lehet vinni a 10-43 másodperc és 10-35 méter tartományba, akkor észlelhető lenne egy klasszikus, előre jelző elméletben, ahol nincs valószínűség és bizonytalanság. Ezek szerint kvantum­mechanika elmélete az összes apró eseményt számba­ veszi, hogy az eseményről adjon egy bizonytalan átlagos leírást.

Hogy a kvantummechanika mélyebb alapokra épül azt több dolog is sejteti. Az egyik ilyen ok az, hogy közel 90 év nagyfokú erőfeszítés ellenére még mindig nem sikerült összeegyeztetni a gravitációt a kvantumvilággal. A szuperhúr elmélet számtalan dolgot állít, de túlságosan általános ahhoz, hogy el lehessen fogadni. A másik ilyen „dolog” emberileg mélyen ülő, amit Albert Einstein úgy fogalmazott meg, hogy isten nem kockajátékos. Magyarul a kvantummechanika statisztikai állításai nehezen emészthetőek.

Ezekkel szemben Valentini úgy gondolja, hogy az idevalótlanság elvetése helyett, fel kellene azt karolnunk. Külön rámutat arra, hogy a hagyományos kvantum­mechanikában egy „gyanús egybeesés” elhomályosítja az idevalótlan­ságot. Példának okáért, korrelált elektron-pár alkalmazásakor azt lehet hinni, hogy fennáll egy időtlenül gyors kommunikáció közöttük, ami nincs összhangban a fényterjedési sebességének felülmúlhatatlanságával. Ez azonban lehetetlen. Ugyanis az elektron spinjének megállapítása előtt nem lehet megmondani annak állapotát. Tehát, ha az egyik spin-irányt „1”-nek kódoljuk, míg a másikat „0”-nak, és „1”-et kívánjuk továbbítani, ennek bizonyossága mindössze 50 százalékos – mert jelen van egy bizonytalansági színt, vagy „zaj”, ami az üzenetet összezavarja. Valentini szerint ez úgy néz ki, hogy: „Bár az idevalótlanság a kvantumelmélet alapvető tulajdonsága, a természet pontosan akkora kvantum-zajt hoz létre, amekkora szükséges annak felhasználhatatlanságához. Nem hiszem, hogy ez véletlen lenne.”

Ezt úgy kell értelmezni, hogy a fénysebességnél gyorsabb kommunikációt lehetővé tevő idevalótlanság hatását a Világmin­den­ségben jelenlévő kvantum-zaj ellehetetleníti. Valentini állítja, hogy idevalótlanság-jeleket nem tudunk fogni, mert azok egymást statisztikai szinten kioltják. Ez különben érvényes bármely rejtett-változó elmélet esetében is. Igaz, Valentini munkája legnagyobb részét vezető-hullám elmélettel kapcsolatban végezte.

Valentini elképzelései egymásnak egyértelműen ellentmondóak, amivel kapcsolatban Hardy a következőket mondja: „Ezek a konklúziók a vezető-hullám elmélet egy bizonyos interpretációjától függenek, ami, legyünk őszinték, mindössze néhány fizikus egyetértését bírja, de azért teljes mértékben a többi sem utasítja el, beleértve Hardyt is, aki viszont úgy nyilatkozik, hogy: „Valentini egy komoly elméleti fizikus és nagy gondolkodó”. Lee Smolin elméleti fizikus (Waterloo, Kanada) szerint: „Valentini elképzelései igen érdekesek és nem lehetetlen, hogy a kvantumelmélet alapjaival kapcsolatban leginkább közelítik meg a valóságot azok közül, amiket eddig hallottam”.

Hát igen! Amennyiben Valentininek igaza van, úgy az implikáció elsöprő. Közvetlenül az Ősrobbanás után a Világmindenség olyan állapotban lehetett, amiben az idevalótlanságot nem zavarta össze a véletlenszerű zaj. A részecskék között fellépő kölcsönhatás ebben a korai Univerzumban igen gyorsan egy olyan egyensúlyi állapotot alakított ki, amilyet ma ismerünk. Ezek a kölcsönhatások azt jelentik, hogy a részecskéket hajtó vezető-hullám áramlatok nagyfokú kitekeredettsége miatt a részecskék eloszlása összekeveredik – ami az energiát átcsoportosítja a gyorsan mozgó részecskéktől a lassan haladók felé – a gáz termikus egyensúlyi állapotának felvételét okozva.

A mi világunkban a részecske valószínű helyzetét hullámegyenletben szereplő amplitúdó négyzete adja meg. Azonban a tárgyalt korai Univerzumban, még mielőtt a kvantumzaj elült volna, az eloszlás valószínűségét sokkal inkább a négyzetes hullámfüggvény szabta meg. Kisebb kvantumzaj mellett lehetséges volt a részecske helyének pontosabb meghatározása. Mivel pedig az idevalótlanság nem homályosult el, ez azt jelenti, hogy akkor a jelek a fénynél gyorsabban terjedhettek. Például kisebb lenne a bizonytalanság két korrelált elektron spin állapotát illetően, aminek következtében a Világmindenség egyik sarkában az egyik elektronba kódolt üzenet azonnal fogható lenne a Világmindenség másik sarkában. Valentini komolyan hisz feltételezésében. Véleménye szerint közvetlenül a Világmindenség megszületése után két, egymással versengő folyamat létezett. Az egyik a részecskék közötti kölcsönhatást eredményezte, pontosan úgy, ahogy gázokban lévő molekulák között létrejön, ami aztán a Világmindenséget egy zajos egyensúlyi állapot felé vezette. Azonban az egyensúlyi állapot olybá történő felvételét kiegyenlítette a Világmindenség őrült méretű kitágulása, ami az anyagot széthúzta, és csak amikor a tágulás lelassult, akkor tudott a részecskék kölcsönhatása felülkerekedni, ami aztán az anyagot egy bizonytalan, zavaros formába helyezte, olyanba, amit napjainkban látunk. Ez a történés valószínűleg akkor keletkezett, amikor a Világmindenség 10-43 másodpercidős volt.

Mivel az átállás roppant gyorsan történt, azt lehetni hinni, hogy nem volt jelentős következménye. Ez azonban Valentini szerint nem igaz. Ez az átállás megoldhatja azt a talányt, miért van, hogy a Világmindenség egymástól messzire eső részeiben azonos a hőmérséklet és az anyagsűrűség. Hogyan tudtak ezek hatni egymásra, ha még annyi idő sem állt rendelkezésre, hogy a fény elérjen egyik helyről a másikra? Erre a szabványos válasz a Világmindenség elképesztő gyors felfúvódása, ami egészen piciny térfogatból történt, ezért minden egyes részecske tudhatott az összes többiről.

Következménye a felfúvódásnak is volt, amennyiben tényleg ez történt. A felfúvódást okozó térben keletkezett kvantum fluktuációnak nyoma kell hogy legyen a kozmikus mikrohullámú háttér sugárzásnak apró hőmérséklet eltérések formájában. Valentini szerint: „Ezek a variációk visszaadhatják a korai Világmindenségben jelenlévő kvantum fluktuációkat. Amennyiben a kvantum fluktuációk nem engedelmeskednek a kvantummechanika törvényeinek, akkor látnunk kell a „fosszilis” lenyomatot a mai mikrohullámban, háttér­ sugárzásban. Amit megkaphatjuk a NASA által fellőtt műhold MAP megfigyelőjétől.

Valentini elméletét még meglepőbbé teszi, hogy bizonyos mennyiségű nem- kvantumanyag mind a mai napig megmaradhatott. Tekintve, hogy az átalakulás kulcsa a részecske kölcsönhatások egyensúlyi állapota, minden olyan részecske fennmaradhatott, amely a kritikus időpillanatban nem vett rész kölcsönhatásban, vagyis körülbelül 10-43 másodperccel az Ősrobbanás kezdete után. Konkrétabban, a gravitációs erő továbbítójából, a gravitonból néhány elszigetelődhetett körülbelül az átalakulás idejében. Magyarul ebből az időből visszamaradó gravitonok még ma is a nem-kvantális  állapotban lehetnek.

Valentini azt is feltételezi, hogy lehetnek rejtőzködő ismeretlen nem-kvantális részecskék is. Elképzelhető, hogy ezek alkotják a láthatatlan sötét-anyagot, ami uralja a Világmindenséget. Az ismert kvantumelméletnek engedelmeskedő anyag a Világmindenségnek csak elenyésző részét adhatja. A nem-kvantális anyag részecskéi olyanok lehetnek, mint a normál részecskék, csak nem engedelmeskednének az ismert valószínűségi törvényeknek. Egy dobozba zárt nem-kvantális részecskének a helye nem függ a négyzetes hullámtörvénytől, ezért az sokkal pontosabban lenne meghatározható.

Eddig ez nagyon szép volt, de hogy lehetne ezt az elképzelést bizonyítani? Az Ősrobbanást túlélő gravitonok azonosítása nagyon valószínűtlen, de sötét-anyagra szert tenni se látszik kivitelezhetőnek a legkisebb mértékben sem. Az viszont feltételezhető, hogy a sötét-anyag részecskéi olyan fotonokra bomlanak, amelyek megtartják a részecske nem-kvantális viselkedését. Ha ilyen fotonokat detektálni lehetne, mondjuk úgy, hogy egy teleszkópot a sötét-anyag felé irányítunk, ezek a kvantum-fotonoktól eltérően viselkednének. Például közönséges fotonokkal könnyen lehet interferenciát előállítani két miniatűr résen történő áteresztéssel. Ez a kísérlet nem-kvantális fotonokkal nem eredményez interferenciát, mindössze homályos foltokat ad.

 

Természetesen fantáziálhatunk tovább. Ha sikerülnek szert tenni némi non-kvantális anyagra, át tudnánk vele lépni Heisenberg bizonytalansági elvén, ami megszabja milyen pontosan állapítható meg egy részecske helye (lokalitása). Aztán sikerülne létrehozni a fény terjedési sebességét messze felülmúló kommunikációt. Így aztán szükségtelen lenne embert küldeni a Világmindenség veszélyes és távoli helyeire. A non plusz ultra mégis az lenne, hogy újra át kellene gondolnunk a relativitás elméletét és Einstein elképzelésével ellentétben mégis csak lenne egy univerzális időskála. Evvel szemben pillanatnyilag az emberiség egy kvantum-ködben él, amitől csak akkor szabadulhatunk meg, ha egy teljesen új Világmindenség létezésére fókuszálnánk.

P.S. Aki a hasonló terjedelmű második részt lefordítja, annak kinyalom a seggét. 😀

 

_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________

 

Éljetek a lehetőségekkel!

8 gondolat erről: „(2043) A véletlenszerűség (megjelent a NewScientist-ben)

  1. Bocs, hogy megint rámutatok: a „non-locality”-t még mindig helytelenül ferdíted idevalótlanságnak. Nem azt jelenti, hogy nem a mi 3D-nkhez tartozik, hanem azt, hogy nem lokális, nem helyi, nem határozható meg a helye egy pontban, hanem kiterjedt. Illetve, hogy a hatás nem magyarázható térben szomszédos pontok közti hatásként, hanem nagy térrészen ível át, ahogy leírtad.

  2. 1:
    Én úgy gondoltam, hogy a non-locality az “nem lokális” vagyis nem ide valósi. Ha nem tetszik, akkor fordítsd le helyesebben. Megjegyzem, hogy a liquid cristal-t (vagy 50 éve) én fordítottam le elsőre (abban az időbe amerikai szabadalmakat fordítottam)folyékony kristály-ra, aztán a folyadékkristály honosodott. Szerintem a folyékony kristály jobb, de ez nem számít.

  3. 2: Valóban “nem lokális” a magyar szakzsargon, de kérdés, hogy ez mit jelent. Szerintem azt, hogy nem helyi, nem azt, hogy nem evilági.

    Folyékony kristály – folyadékkristály ügyben szerintem mindkettő értelmes, védhető, de tény, hogy mára a második terjedt el, ez a megszokott, mindenki érti, hogy miről van szó. Hogy amikor elsőre fordítottad, mást írtál, az rendben van, hogy nem ez terjedt el, az valami véletlen, szerintem erre nem érdemes több szót vesztegetni.

  4. Kedves Tibor bá’!

    Csak megjegyezném, hogy a fenti értekezésben több a feltételes mód, mint a néhány nappal ezelőtti posztodban, aminek a “Nincs isten” címet adtad… 😀

  5. 4:
    A Nincs Isten a “there is no god” fordítása, amivel idéztem Hawking-ot.

  6. Ábel elvész a rengetegben. Szerintem elég lett volna egy KÖSZÖNÖM az ingyen fordításhoz.

  7. A részecskék pontos helyét soha a büdös életben sem fogjuk tudni meghatározni. Értelmetlen ezzel foglalkozni. A feltételezett sötét anyag felé irányítunk egy fotont Minek a helyét sem tudjuk meghatározni.

  8. Tesla motort épített a magyar szemorvos Svájcban – Nikola álmát Mikós valósította meg
    Forrás : Világtudomány.hu
    Címkék : termomágneses motor, Tesla, Nikolaus Vida,
    1889-ben Nikola Tesla szabadalmaztatott egy motort, amely hőből nyerte ki az energiát, de ő nem építette meg a motort. Egy magyar származású szemorvos Svájcban most bemutatta Tesla ötlete alapján megépített működő termomágneses motort.
    Tesla motort épített a magyar szemorvos Svájcban – Nikola álmát Mikós valósította meg

    Az ötlet nem tőle származik, mondja Vida. Nikola Tesla és Thomas Edison volt az, aki leírta a 19. század végén, hogy egy kis hőmérséklet-különbség révén a termomágneses anyagok segítségével mozgási energia hozható létre. Korábban senkinek sem sikerült ilyen motort építeni, csak most. Nikolaus megvalósította Nikola tervét. A fizika a termomágneses motor mögött egyszerű, mondja Vida. Hideg állapotban a forgókereket egy külső állandó mágnes vonzza magához, meleg állapotban akadálytalanul foroghat. A művészet a megfelelő ütemű kapcsolás milliszekundumonként a két állapot között.

    Amúgy nem túl sok kell ahhoz, hogy a motort meghajtsák. A 14 és az 53 fokos vizet váltakozva vezetik oda és ez elegendő ahhoz, hogy mozgásba hozza a motor forgókerekét. A generátor alakítja a forgó mozgást elektromossággá, a teljesítménye most még csak egy kilowatt. Ez nem túl sok. Ugyanakkor az áram hulladékhőből nyerhető, olyan meleg vízből, ami eddig csak úgy elfolyt a különböző ipari űzemekben.

    Egy tanulmány szerint Svájcban mintegy 85 üzemnél lehetne felszerelni a motorokat, az összteljesítmény 5,3 megawatt. Németországban mintegy 850 üzemben 320 megawatt összteljesítménye lehetne a motoroknak.

    Ez óvatos becslés, mert azt feltételezi, hogy a teljes hulladék hő potenciál 6 százaléka kerül felhasználásra. Különösen nagy lehetőséget látnak a tanulmány szerzői a gyógyszeriparban és az élelmiszeriparban. A 320 megawatt egy nagyobb teljesítményű hagyományos erőmű teljesítményét válthatná ki.

    A Neue Züricher Zeitung cikke szerint Nikolaus Vida – Vida Miklós most úgy véli, hogy a profiknak kell jönniük, hogy javítsák a motor teljesítményét, ezért megkezdődött az együttműködés különböző cégekkel és kutatóintézetekkel a hatásfok javítása érdekében. -Inkább ez az érdekesebb, mint az elméleti fizikusok milliókért történő bohóckodása.-

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük