Milyen alakja, kiterjedése van a szubatomi részecskéknek (ha van egyáltalán, meg értelmezhető a dolog)? Hogyan, mivel lehet ezeket megfigyelni, vizsgálni, mérni?

"Lehet olvasni, hogy pontszerűek..."

Nem, nem azok. Például az elektronnak is van belső szerkezete, aminek megértése túlmutat a jelenlegi tudásunkon.

És igen, minden részecskére igaz a korpuszkulum-hullám dualizmus. Sőt, elméletileg minden mozgó anyagi objektumnak van hullámhossza is, csak a nagyobb tömegűeké olyan kicsi hogy gyakorlatilag nem mérhető.

De Broglie anyaghullámokról alkotott elmélete indította útjára a hullámmechanikát (vagy mai ismertebb, divatosabb nevén kvantummechanikát / kvantumfizikát). Ezt kísérletileg is igazolták már szubatomi részecskékre (proton, neutron, elektron, ...) diffrakciós mérésekkel.

"pontszerűek"

Talán ezzel kapcsolatban hallhattad:

"A kvantumtérelmélet a kvantummechanika általánosítása fizikai mezőkre, más szóval térelméletekre. Az általánosítás analóg a kiterjedés nélküli tömegpontokkal dolgozó klasszikus mechanika és a folytonos közegek (például hidrodinamika vagy a rugalmas közegek mechanikája) kapcsolatához."

[link]

"valami minimális kiterjedésük kell, hogy legyen"

Pl. a standard modell elemi részecskéinek? Nem kell. Némelyiküknek még konkrét helye sincs, mondjuk az atom elektronjainak. Ez csak egy pontatlan hasonlat, de mondjuk egy barlangban elsütsz egy pisztolyt. Az a hang, amit még sokáig hallasz visszhangozni, annak sincs alakja vagy mérete, vagy ha van is, folyamatosan változik, pedig ugyanarról a hangról van szó. Vagy mondjuk a folyadékoknak sincs alakjuk vagy átmérőjük, ezekkel nem tudjuk jellemezni őket. Térfogatuk van ugyan, de egy hullámnak már nincs térfogata, még határa is csak definíciótól függően.

Térbeli, állandó, anyagszerű golyókként képzeled el a részecskéket, pedig ez nagyon távol áll a valóságtól.

Azt hiszem az utolsó kérdés rávilágít a válaszolás problémájára.

Egy dolog megértetéséhez segítségül hívunk más dolgokat, azok segítségével magyarázunk. Ha ott is probléma van néhány esetben, azokat ismét más dolgokkal világítjuk meg. Ha ismét van probléma, folytatjuk.

A gond ittaz lesz, ha túl sok a probléma, elfogy az ideje, türelme a magyarázónak is, meg a kérdezőnek is.

Itt azt kell megérteni, hogy a világ jelenségeinek bizonyos szintű megértéséhez bizonyos mennyiségű időre és munkára van szükség. E célra szolgálnak az iskolák, ahol egyesek pénzért idejüket azzal töltik, hogy kitalálják, hogyan lehet valamit a leghatékonyabban elmagyarázni, ezt beosztják és elkezdik csinálni. Egy csomóan el is jutnak a végére, mások meg nem.

Na most egy ilyen fórumon lehet iskolát szimulálni, de bizonyos határig. Azon túl nem.

Nem könnyű megértetni azt sem, hogy az emberi ismeret tapasztalaton alapszik. Amíg ehhez elég az öt érzékszerv, nincs gond. Amikor nem leég, elkezdünk eszközök sorozatát előállítani. Az első megvizsgál valamit, továbbadja, azt még nem bírjuk érzékelni. Jön a következő, ezt feldolgozza, továbbadja. Azt se érzékeljük, így a dolog több lépcsőn át jut el hozzánk. Eközben biztosítani kell, hogy az információ se ne torzuljon, se ne vesszen el.

Az első ilyen probléma a fotonnal adódott, mikor a fénytörést vizsgálták. A foton visszapattant a közegről, mint egy golyó. Tehát anyag, mondták. De át is ment, és olyan volt mint egy hullám. Na de most anyag vagy hullám? Hát az attól függ. Mitől? Hát attól, mivel vizsgáljuk. Ha úgy figyeljük meg, anyag, ha így, hullám.

Ekkor derült ki, hogy nehogy a szerkezet (például kiterjedés) nem válaszolható meg ezzel a módszerrel, de még az se dönthető el, anyag vagy se. Ekkor kezdték más eszközökkel kezelni, közülük egy módszer a térelmélet. Hozzávetőleges megértéséhet kell egy szakirányú egyetemi kurzus. És valaki árulja el, enélkül miképpen lehet elmagyarázni, de úgy, hogy biztosan ne tévképzeteket hintsünk. Azt ki fogja megvizsgálni, hogy mire az információt a kérdező feldolgozza, az nem torzult? Mert ez bizony nem magától értetődő. Erre a pedagógia tud ezer bizonyítékot szolgáltatni.

#8-as válaszoló nagyon jól leírta a hasonló kérdések fő problémáját. Elég rövid és egyszerű legyen a válasz, hogy egy gyerek is megértse, és még igaz is legyen, mindezt úgy, hogy a válasz kb. matematikai egyenletek formájában létezik, és a hétköznapi környezetünkben nem igazán tapasztalható jelenségeket és tulajdonságokat ír le.

Kérdező, először gondold végig, mi kell ahhoz, hogy alakja legyen valaminek. Először is legyenek határoló felületei (vagy legalább valami pontháló), és hogy időben ne nagyon változzon. Az gond az, hogy szubatomi méretekben az anyagi felület, vagy általában a "méret" kicsit homályosabb fogalom, mint amit megszoktál, és még az a nehezen leírható kiterjedés sem feltétlenül állandó időben. Arról nem is beszélve, hogy látni még senki nem látott protont, és (jelen tudásunk szerint) nem is nagyon fog.

(Kicsit olyan, mintha azt kérdeznénk, hogy három dobókockával dobott szám összege mennyi lesz pontosan. Hiszen a kockák nem eshetnek az élükre, csak a lapjukra, szóval muszáj valami konkrét számnak lennie. Ez igaz, de mégis csak statisztikai úton lehet megválaszolni a kérdést, ami egyeseknek nehezen lesz érthető.)

A nagyobb formációk, pl. molekulák, kristályrácsok már olyanok, mint a hurkapálcával összetűzdelt gesztenyék. Összességében van alakjuk, de azokhoz nem kell, hogy a gesztenyéknek is legyen bármilyen pontos alakjuk.

További válasz példák hasonló kérdésekre:

"Proton and neutron doesn't have any definite shapes as they are made of quarks, which also do not have a definite shape ( unfortunately we can't ever possibly see it as uncertainty principle forbid it) and are rather known as the quantum fluctuations in space bound with gluons. So upto my knowledge, shape can only be achieved at nuclear dimensions where it can obtain shperical, oblate or prolate shoes depending on the energy distribution inside and on the surface of the nucleus."

[link]

"Well, no one has ever seen an electron, proton or a neutron so no one really knows the shape of those particles. Now since spheres are considered to be the most stable structures of all electrons might have a spherical shape. Protons and Neutrons are supposed to be made up of elementary particle called 'quarks' held together by 'gluons' (Proton=2 up quarks+ 1 down quark and Neutron=2down quarks + 1 up quark) so their shape must be like some 3 spheres joined together"

[link]