Új Szó, 2019. október (72. évfolyam, 228-254. szám)
2019-10-18 / 243. szám
TUDOMÁNY ÉS TECHNIKA 101 2019. október 18. I www.ujszo.com A megfigyelő hatása a valóságra A megismerés örök dilemmája, hogy mi lehet pontosabb vezetőnk a megértés útján, a tapasztalataink, vagy a logikánk? (Fotó: Shutterstock) HORÁNYI GÁBOR Az eredetileg hullámként megismert fényről kiderült számunkra, hogy részecskékkel is leírható. A fény részecskéi a fotonok. Az elektromosságot hordozó legkisebb részecske, az elektron hullámtermészetét előző írásunkban elemeztük. Mindezek alapján elmondható, hogy a mikrovilágban a dolgok részecskeként és hullámként egyaránt megnyilvánulnak annak ellenére, hogy a részecske- és hullámtermészet ellentmond egymásnak. Az anyag kettős természete egy olyan komplex valóságot takar, melyet a fizikusok absztrakt matematikai eszközökkel sikeresen írtak le, miközben mindennapi tapasztalataink segítségével nem tudjuk ellentmondásmentesen értelmezni ezt a kettősséget. Ez azt jelenti, hogy bár a kvantummechanika leírása logikailag koherens, a tapasztalatink segítségével megalkotott képeink a modellek mögött álló valóságról korántsem azok. A helyzet egy kicsit ahhoz hasonlítható, mint amikor Zénón, a görög filozófus i. e. 5. században azzal a hivatkozással vetette el annak lehetőségét, hogy a gyorslábú Achilleus utoléri a lassú teknőst, hogy bár látja, érzékszerveivel tapasztalja ezt, de logikailag ennek éppen ellenkezőjét tudná bizonyítani, s ő inkább az eszére hallgat, mint az érzékszerveire. A megismerés örök dilemmája, hogy mi lehet pontosabb vezetőnk a megértés útján, a tapasztalataink, vagy a logikánk? Az alábbiakban megvizsgáljuk azt a matematikájában ugyan logikus struktúrát, mely a valóságot leírni próbáló megfigyelő és a valóság viszonyáról szól, de a klasszikus fizikával teljesen összeegyeztethetetlen, s a mindennapokban oly hatékonyjózan eszünket használva, csupa képtelenségre vezet. Az anyag kettős természetének vizsgálatára szolgáló egyik alapkísérlet az úgynevezett kétréses kísérlet. A kettős rés egy akadály, melyen két nyílás, s mögötte egy ernyő található. A kettős résen áthaladó hullámok a rés mögött lévő ernyőn egészen más intenzitásképet rajzolnak ki, mintha apró részecskék sokasága haladna át a kettős résen. Például az interferáló hullámok az ernyő egyes tartományaiban kioltják egymást - tehát ezekre a helyekre nem juttatnak energiát - míg a részecskék akár el is érhetik ezeket a tartományokat. így az ernyőn kirajzolódó mintázatból következtethetünk arra, hogy a kettős résen áthaladó objektum hullám volt, vagy részecske, vagy egy kicsit pontosabban fogalmazva: hullámszerűen, vagy részecskeszerüen viselkedő anyag. Ne feledjük, ez a kétféle viselkedés nemcsak markánsan megkülönböztethető egymástól akár éppen ezzel a kísérlettel is, hanem szemléletünk „szempontjából” tökéletesen ellentmond egymásnak. Ha egy elektronágyúból elektronokat lövünk ki egy kettős résre, az akadály mögötti ernyőn egyesével becsapódó elektronok sokasága meglehetősen váratlan becsapódási képet rajzol ki. Amit megfigyelhetünk, olyan, mintha az elektronok hullámként haladnának át a kettős résen, azaz interferálnának, éppen úgy, mint ahogy erről megelőző cikkünkben írtunk, mikor az elektronok hullámtermészetével először szembesültünk. Tulajdonképpen megfogalmazható az általánosítás, az elektronok hullámként terjednek az ernyő felé haladva, a kettős résen át, de részecskeként csapódnak be, kerülnek kölcsönhatásba az ernyővel. Ezt a helyzetet nehéz elfogadni, hiszen azt jelenti, hogy az egyes elektronok - s ez egy hullám esetében természetes -, mindkét résen egyszerre haladtak át, mintha a rések előtt valahogy kettéoszlottak volna, majd az ernyőbe való becsapódást megelőzően ismét egy részecskévé egyesültek, ami viszont képtelenségnek tűnik. Ez a kísérlet átdolgozható olyan módon, hogy - valamiféle virtuális megfigyelő alkalmazásával - megállapíthatóvá tesszük, vajon egy adott elektron a két lehetséges rés közül melyiken ment keresztül. Ha így járunk el, változik a becsapódó elektronok eloszlásának képe, s nem a hullámszerű interferenciakép, hanem a részecskékre jellemző eloszlási kép jön létre az ernyőn. A helyzet olyan, mintha azáltal, hogy eldönthetővé tettük, hogy az elektronok melyik résen haladnak át, azok részecskeként kezdtek el viselkedni, míg abban az esetben, ha ez a kérdés eldönthetetlen maradt, akkor az elektronok hullámként viselkedtek a réseken áthaladóikban. Akármilyen furcsán is hangzik ez az állítás, de logikailag ellentmondásmentes, s az elektronok viselkedését pontosan írja le. Az, hogy nekünk, megfigyelőknek, s a megfigyelés során alkalmazott eszközöknek hatása van a megtapasztalható valóságra, nem tűnik problémának, hiszen, ha megmérem a lázamat, akkor a hőmérő kismértékben engem is lehűt, minden mérés, megfigyelés valamilyen kölcsönhatás a valósággal, mely megváltoztatja azt. A kvantummechanikában azonban másról van szó. Képzeljük el a követekező kísérletet. Lehetővé tesszük annak azonosítását, hogy az elektronágyúból kilőtt elektronok melyik résen haladnak át. Ennek az a következménye, hogy a kétréses kísérletben részecskeszerű eloszlásképet kapunk az ernyőn. Képzeljük el, hogy a kísérletet úgy alakítjuk át, hogy azt az információt, mely megadja számunkra, hogy az egyes elektronok melyik résen mentek át, megsemmisíthetővé tesszük még azelőtt, hogy az eljutott volna hozzánk, az észlelőhöz, de már azután, hogy az elektronok a résen áthaladtak. Mi van akkor, ha megtesszük azt, amit az új elrendezés megenged, s az elektronok rés és ernyő közötti helyzetében tudatosan megsemmisítjük azt az információt, mely azt adja meg, hogy az elektronok melyik résen mentek át korábban? Az elektroneloszlás az ernyőn hullámszerű lesz, összhangban egyébként a korábban megfogalmazott elvvel: Ha nem tudhatjuk, melyik résen mentek át az elektronok, akkor az ernyőn hullámszerű eloszlási kép keletkezik. Képtelenség, de így van! Úgy tűnik, hogy tudatos cselekedetünkkel visszamenőlegesen módosítottuk a valóságot. Egyáltalán miért olyan fontos a valóság megnyilvánulása szempontjából, hogy a megfigyelő mit tudhat? Mi köze a valósághoz a tudatunknak azon túl, hogy nyilván tapasztalataink értelmezése tudatos tevékenység? Itt az ideje egy kicsit közelebbről megvizsgálni az anyag kvantummechanikai leírását. De addig is álljon itt a nagy fizikus John Archibald Wheeler (1911— 2008) példázata a valóság megismerésének klasszikus és kvantummechanikai módszeréről. A klasszikus fizika megismerési módja olyan - mondja Wheeler -, mintha a fizikus feladata az lenne, hogy egy számára kezdetben ismeretlen világot fokozatosan felfedezzen, bejárja korábban be nem járt útjait, lefektesse térképét. A kvantummechanika megismerése inkább ahhoz hasonlít, mintha egy hómezőt taposnánk, s az utak, melyet a valóság térképe rögzíteni fog, valójában a mi lábnyomaink, melyek arra húzódnak, amerre szándékaink vittek minket. A klímaváltozás durván érinti a Földközi-tenger térségét MTI-HÍR A globális átlagnál jóval gyorsabban emelkedik a hőmérséklet a Földközi-tenger térségében, fenyegetést jelentve a régié élelmiszer- és vízkészleteire - figyelmeztetnek kutatók egy új tanulmányban. „Világviszonylatban ez a klímaváltozás által leginkább érintett régiók egyike” - mondta Nasser Kamel, a Mediterrán Unió főtitkára, a több mint 600 kutatót tömörítő Mediterranean Experts on Climate and Environmental Change (MedECC) nevű szervezet által készített tanulmány ismertetésekor. A Földközi-tenger térsége három kontinens, Európa, Ázsia és Afrika egyes részeit foglalja magába. A régióra enyhe, esős telek és forró, száraz nyarak jellemzőek. Az iparosodás előtti korszakhoz képest mostanra 1,5 Celsius-fokkál emelkedett az átlaghőmérséklet a térségben, ami meghaladja az 1,1 Celsius-fokos globális átlagot. Az emelkedő hőmérséklet és a csapadék hiánya hozzájárul a kiszáradáshoz, ami fenyegetést jelent a térség élelmiszer- és vízkészleteire nézve (Fotó: Shutterstock) A kutatók előrejelzései szerint 2040-re 2,2 Celsius-fok lesz az átlaghőmérséklet emelkedése a térségben, és a század közepére a régió bizonyos részein akár a 3,8 Celsiusfokot is elérheti. Emellett rendszeresebbé, illetve intenzívebbé fognak válni az aszályok. A hőmérséklet-növekedéssel párhuzamosan a csapadékmennyiség csökkenni fog a következő évtizedekben. Egyes területeken, például a Balkánon és Törökországban akár 30 százalékkal is csökkenhet a csapadék mennyisége, miközben a heves esőzések gyakoribbá válhatnak. Az emelkedő hőmérséklet és a csapadék hiánya hozzájárul a kiszáradáshoz, ami fenyegetést jelent a térség élelmiszer- és vízkészleteire nézve. A térségben élő „vízszegény” emberek száma a 2013-ban becsült 180 millióról várhatóan eléri és akár meg is haladja a 250 milliót a következő két évtizedben. A terményekre a gyengülő talajminőség, az aszályok és hőhullámok, míg a tengeri élővilágra a túlhalászat és az egyes fajok eltűnéséhez vezető melegedő tengervízjelent fenyegetést.
