Új Szó, 2019. december (72. évfolyam, 280-302. szám)

2019-12-20 / 296. szám

10| TUDOMÁNY ÉS TECHNIKA 2019. december 20. | www.ujszo.com A kvantummechanika valóságértelmezése Nem lehetséges az, hogy a valóság megértésére irányuló absztrakt gondolkodásunk egy olyan szintre lépett, amikor már agyunknak, gondolkodásunk eszközének sajátosságai határozzák meg, vagy legalábbis befolyásolják gondolko­dásunk eredményét? (Fotó: Shutterstock) HORÁNYI GÁBOR Az előző alkalommal a világ kvantummechanikai leírásának azon furcsa sajátságával ismerkedtünk meg, mely szerint nem létezik valóság, csak megfigyelt valóság van. Na de mi a kettő között a különbség? Ha azt feltételezzük, hogy létezik megfigyelőktől független valóság, s a megfigyelő célja ezt a rajta kívül álló, tőle független valóságot leírni, akkor a klasszikus fizika útját járjuk. Akik ezt az utat járják, azok is tud­ják, hogy minden megfigyelés egy­ben valamilyen kölcsönhatás a meg­figyelt objektummal, olyan folya­mat, ami befolyásolja, megváltoz­tatja azt, amit megfigyelünk. Ha megmérjük gyermekünk lázát egy hagyományos hőmérővel, nem na­gyon gondolkodunk el azon, hogy a hőmérő hogyan hűtötte le lázas gyermekünket. Márpedig az nyilván hidegebb volt, mint gyermekünk, mivel a szoba hőmérséklete alacso­nyabb az ember hőmérsékleténél. Ebben az értelemben tehát a hőmérő nem azt mutatta, mekkora volt gyer­mekünk hőmérséklete a mérés előtt, hanem azt, hogy mekkora lett a mé­rés következtében. Mindenesetre a lázcsillapítás bevett módja a hideg fürdő, s nem a hideg hőmérő. A klasszikus fizika felfogása szerint egy jó mérőműszer csak kis mérték­ben befolyásolja azt a valóságot, ami a mérést megelőzően objektíve lé­tezett. A hőmérő anyagának, hő­mérsékletének, méretének, valamint a mérés eredményének, gyerme­künk fizikai paramétereinek isme­retében visszakövetkeztethetünk, hogy mekkora volt a gyermek hő­mérséklete a mérés előtt. A kvan­tummechanika ezzel szemben mint­ha azt állítaná, hogy a mérés, a meg­figyelés előtt a dolgoknak nem volt a klasszikus leírás logikájának meg­felelő egzakt állapota, hanem az csak a mérés, megfigyelés során, annak következtében alakult ki. Ez a gon­dolat a filozófia területére terel min­ket, s el kell döntenünk, merre me­gyünk tovább. Hogyan viszonyul­junk a kvantummechanika furcsa valóságértelmezéséhez? Az egyik, számos fizikus által választott lehe­tőség, hogy a kvantummechanika matematikai leírását elfogadjuk he­lyesnek, de nem vagyunk hajlandók azon gondolkodni, milyen filozófiai következtetések fakadnak a mate­matikai modellből. Ilyenkor tulaj­donképpen azt feltételezzük, hogy a matematika mint absztrakt rendszer hatóköre túlnyúlik a filozófiára jel­lemző fogalmi struktúrákon, a fo­galmakat jelentő szavakon, a sza­vakkal kifejezhető gondolatokon, vagy legalábbis nem hozható szink­ronba a matematika és a fogalmi gondolkodás rendszere. Egy másik, korábban népszerű, de mára egyre valószínűtlenebb elképzelés szerint a kvantummechanika hibás, s ki kell hogy derüljön, mi a hibája, milyen rejtett paramétert nem vettünk fi­gyelembe az elmélet megalkotása során. S ha valaki kijavítja az elmé­letet, helyreáll a gondolat és a szá­mok közötti rend. Ezen az álláspon­ton volt Albert Einstein is, aki szá­mára a kvantummechanika furcsa determinálatlansága, a nagyon sike­res relativitáselmélet hétköznapi ember számára nehezen követhető, de tökéletes determináltságával szemben teljességgel elfogadhatat­lan volt. Einstein egész életében azért harcolt, hogy elérje a kvan­tummechanika újrafogalmazását, de minden ez irányú kísérlete kudarcot vallott. A kvantummechanikai ér­telmezés tarthatatlanságára találta ki Edwin Schrödinger német fizikus a híres macska paradoxont, melyre hamarosan visszatérünk. Egy har­madik lehetőség megpróbálni elme­rülni a kvantummechanikában, s va­lamilyen módon érthetővé tenni ma­gunk számára furcsa sajátságait. Mindez egyet jelent azzal, hogy kí­sérletet teszünk megismerésünk korlátjainak felismerésére, arra, hogy megértsük, hogyan észleljük, illetve értelmezzük a világot, s ebből mi következik, s mi nem következik a világról szerzett tudásunkra nézve. A kvantummechanika alapvetését - bár korántsem korlátozódik az elemi részecskék mérettartományára -, egy elemi részecske állapotának le­írásán keresztül érthetjük meg ala­posabban. Ennek lényege az, hogy egy elemi részecske kapcsán nem tehetünk olyan klasszikus megálla­pításokat, hogy az hol van, vagy ho­gyan mozog. Az elemi részecskék térbeli helye és mozgásállapota egy­aránt határozatlan, elvileg sem is­merhető meg. Tehát nem abban az értelemben határozatlan, hogy nincs elegendően pontos mérőeszközünk ezek meghatározására, s még csak abban a tekintetben sem, hogy a megfigyelés során, a megfigyelés­ben rejlő kölcsönhatás következmé­nyeként, úgy sem tudunk pontos ké­pet kapni a megfigyelés előtti álla­potról. A kvantummechanika állítá­sa, hogy ezen kezdeti paraméterek eleve nem határozottak, azaz egy elemi részecske helyéről megálla­píthatjuk, hogy hol biztosan nincs, de hogy hol van, arról annyit mondha­tunk: ahol nem nincs, ott van. A ré­szecske nem egy helyen van, hanem mindenütt van, ahol nem nincs, s lé­tezésének ezen tartományában megtalálásának esélyét valószínű­ségek írják le. Tehát a létezésének tartományához rendelhető ré­szintervallumokban a megtalálásá­nak esélye meghatározható és min­dig 100%-nál kisebb, míg létezésé­nek teljes tartományában ez az esély éppen 100%. Az a kérdés tehát meg­válaszolhatatlan, hogy az elektront pontosan hol találjuk meg, helyette az a kérdés lép, hogy az elektron bi­zonyos intervallumokban mekkora eséllyel található meg. Einstéin ezen a ponton fakadt ki, s azt mondta: „Is­ten nem kockázik!” Mindez ugyanis azt jelenti, hogy amikor egy ütkö­zési kísérletet tervezünk két elemi részecske között, akkor nem mond­hatjuk meg előre, mint a klasszikus fizikában, hogy a két elektron adott feltételek teljesülése esetén össze fog-e ütközni vagy nem, hiszen nem tudhatjuk, hogy pontosan hol van­nak, de azt megjósolhatjuk, hogy mekkora az esélye annak, hogy az adott körülmények között a két ré­szecske összeütközik. Ha a konkrét ütközési kísérletet végrehajtjuk, a két részecske vagy összeütközik, vagy nem, de ha sokszor ismételjük meg ugyanazt a kísérletet, akkor jó közelítéssel éppen annyi esetben fognak a részecskék valóban össze­ütközni, mint ahányszor a való­színűségek alapján ezt várni lehe­tett. A kvantummechanika ezen sa­játossága - mely nemcsak a részecs­kék helyére, hanem mozgásállapo­tára is vonatkozik - az a „filozófiai szálka”, mely sok fizikus torkán akadt. Van-e értelme valóságosnak, a dolgokat jellemzőnek tekinteni a dolgok azon tulajdonságait, melye­ket elvileg sem ismerhetünk meg, mert nem meghatározottak? Nem arról van-e szó, hogy a világ leírása során az emberi észlelés és gondol­kodás dobozaiba akarunk bepréselni mindent, miközben a valóság össze­tettebbnek mutatkozik annál, hogy ezekbe a dobozokba bepasszírozha­­tó legyen? A kvantummechanika születése, Einstein fényelektromos jelenséget értelmező korszakos cikke óta las­san 115 év telt el. Einstein, aki a kvantummechanikából fakadó va­lóságértelmezés elleni harc emble­­matikus vezetője volt, 65 éve ha­lott, s az elmélet működik, haté­kony, kiállta az idő próbáját. Vajon azok az akadályok, melyeket fogal­mi gondolkodásunk elé állít a kvantummechanika, nem agyunk működésének korlátáit jelzik? Nem lehetséges az, hogy a valóság meg­értésére irányuló absztrakt gondol­kodásunk egy olyan szintre lépett, amikor már agyunknak, gondolko­dásunk eszközének sajátosságai határozzák meg, vagy legalábbis befolyásolják gondolkodásunk eredményét? Ha így lenne, akkor a kvantummechanikával való vias­­kodásunk mindenképpen önisme­retünk fontos része lehet. A továb­biakban megvizsgáljuk, hogy va­lóban logikus és magától értetődő­­e, hogy a dolgok valahol, a tér egy meghatározott pontjában léteznek. Hogy honnan ered a hitünk a dol­gok helyének meghatározottságá­ban, s valóban olyan nagy prob­léma-e, ha a kvantummechanika határozatlansága határozza meg lé­tünket. S ha valaki úgy gondolja, hogy a macskáknak egészen más világban való létezésük, mint az embereknek, akkor biztosan szíve­sen megismerkedik Schrödinger macskájával, amelyik egyszerre volt élő, s egyszerre holt. Két hullámban zajlott a csillagképződés a Tejútrendszer közepén A tudósok eddig azt gondolták, hogy folyamatos a csillagok képződése, ám most kiderült, nem ez a helyzet (Fotó: Shutterstock) MTI-HlR Először sikerült rekonstruálni a Tejútrendszer középpontjában lezajlott csillagkeletkezés történetét, és meglepő dolgot találtak a kutatók. Eredményeik szerint két lökésszerű fázisban játszódott le a folyamat. Az első több mint nyolcmilliárd évvel ezelőtt, a második pedig mint­­egy egymilliárd évvel ezelőtt történt - közölte a Max Planck Csillagásza­ti Intézet (MPIA). A tudósok eddig abból indultak ki, hogy a galaktikus középpontban folyamatos a csilla­gok képződése. Az új „változat” ha­tással van a galaxis középpontjában levő hosszúkás régió, a küllő kiala­kulására vagy tulajdonságaira. A tudósok szerint két hullámban alakultak ki a csillagok a Tejútrend­szer centrumában: több mint 90 szá­zalékuk az első, legalább nyolcmil­liárd évvel ezelőtti, 5 százalékuk pe­dig az intenzív csillagfejlődés máso­dik, rövid fázisában egymilliárd éve. E két fázis között szinte alig jöttek létre új csillagok. Az érintett csillagok az MPIA sze­rint egy sűrű, lemezformájú, mintegy ezer fényévnyi átmérőjű régióhoz tartoznak, ez a Tejútrendszer csillag­lemeze átmérőjének mintegy egy százaléka. Ez az úgynevezett köz­ponti lemez öleli körbe a Tejútrend­szer központi csillaghalmazát. A középpontban a galaxis szupemagytömegű fekete lyuka van. Az újonnan megalkotott csillagkép­ződési elméletből az következik, hogy ez a fekete lyuk mai tömege nagy részét szintén elérte már nyolc­milliárd éve, azóta pedig csak kis mértékben növekedett. Az MPIA szakértői úgy vélik, a rö­vid, de intenzív csillagaktivitási ki­törés egymilliárd évvel ezelőtt a ga­laxis történetének egyik legnagyobb energiájú eseménye lehetett. Több százezer újonnan létrejött, nagy tömegű csillag robbanhatott fel eb­ben az időszakban egymillió év alatt. Ezek az eredmények a galaxis egy alapvető ismertetőjegyének újra­gondolására is késztetik a tudósokat. A Tejútrendszer egy úgynevezett küllős spirálgalaxis. Az ilyen típusú spirálgalaxis magja egy egyenes, csillagokból és csillagközi anyagból álló struktúra, a küllő közepén van, a spirálkarok a küllő végeitől indul­nak. Ezek hossza a becslések szerint 3-15 ezer fényév lehet. Egy ilyen küllő hatékony mecha­nizmussal juttat gázokat galaxisa központi régiójába, ami a csillagok képződését idézi elő. Az, hogy a központi lemezben évmilliárdok teltek el csillagképződés nélkül, arra kényszeríti a csillagászokat, hogy átgondolják a küllő tulajdonságait. Ezekben a nyugalmas időkben ugyanis nyilvánvalóan nem juttatott elegendő gázt a galaktikus közép­pontba.

Next

/
Thumbnails
Contents