Hogyan jön ehhrz a határoztlansági reláció?

Úgy, hogy a határozatlansági reláció nem csak a hely és sebesség együttes határozatlanságát mondja ki - mint ahogy te a másik kérdésben ezt keverted ide -, hanem az idő és energia együttes határozatlanságát is. Ennek köszönhetően a nagy semmiből is keletkezhetnek és keletkeznek is ún. virtuális részecske párok, csak éppen az élettartamuk a határozatlsági reláció által meghatározott - nagyon rövid. Minél nagyobb az energiájuk, annál rövidebb.

Amit a szovjet tudósok kimutattak, az a Hawking-sugárzás egy speciális esete, forgó fekete lyukaknál. Hawking az ő ötletük és számításaik nyomán alkotta meg a Hawking sugárzás általános modelljét, megmutatva, hogy még forognia sem kell a fekete lyuknak, hogy részecskéket sugározzon az eseményhorizontja környékéről. Ez a sugárzás pedig a virtuális részecskék képződése miatt történik - ami a határozatlansági reláció következménye, így jön ez ide.

Tulajdonképpen egy virtuális részecske szökik meg az eseményhorizont környékéről, energiájával a fekete lyuk energiáját csökkentve. (Szokott erről lenni egy mese, hogy a virtuális részecske - antirészecske pár egyik tagja szépen beleesik a fekete lyukba, a másik pedig emiatt szabaddá válik, mint Dobby, amikor megkapta a zoknit - na, ez egy teljesen rossz kép.)

A részecskéknek van energiája. Pl kapásból a nyugalmi tömegüknek megfelelő energiája. Azaz a tér azon részén, ahol van egy részecske, ott van a részecske energiája is.

Vegyük a tér egy üres részét, azaz egy adag semmit. Mennyi ott a fent említett részecske energia nagysága? Nulla, hisz nincs ott semmiféle részecske. Viszont a Heisenberg féle határozatlansági reláció kimondja, hogy az eltelt időt és az energiát egyszerre nem lehet végtelen pontossággal megállapítani. Minél kisebb időintervallumon vizsgálunk valamit, annak a valaminek az energiájában annál nagyobb a bizonytalanság - a nagy üres semmiében is. Ha elegendően kis időintervallumon nézzük, ez a bizonytalanság az energiában elég nagy lehet ahhoz, hogy az az energia az létre tudjon hozni egy részecske - antirészecske párt. Egész pontosan a Heisenberg féle határozatlansági reláció miatti "energia fluktuáció" energiája fordítódik a részecskepár létrehozására - amely részecskepár normál esetben természetesen tragikus hirtelenséggel meg is szűnik létezni.

Ez egy kicsit béna lebutításokkal átszőtt magyarázat, de talán szemléletes.

Amikor olyan területre tévedünk, aminek a magyarázatához a terület igen alapos (fizikai, matematikai és filozófiai) ismerete szükséges, nagyon fontos a szavak használata. Mégpedig azért, mert a laikus - egyéb tapasztalat, ismeret híján - hajlamos hétköznapi értelmet tulajdonítani neki. És ezt bizonynem lehet!

"Minél kisebb időintervallumon vizsgálunk valamit, annak a valaminek az energiájában annál nagyobb a bizonytalanság - a nagy üres semmiében is. Ha elegendően kis időintervallumon nézzük, ez a bizonytalanság az energiában elég nagy lehet ahhoz, hogy az az energia az létre tudjon hozni egy részecske - antirészecske párt."

A gondolat csábító, felületesen azonnal elfogadjuk. Ám az adott térrészben nem tudjuk, van-e adott időtartományban bármi is. Akár energia. Ha tudnánk, hogy van, akkor elég kicsiny időintervallumban az energia mértékének BIZONYTALANSÁGA akármilyen nagy lehet. Csakhogy részecskepárt az ENERGIA hozhat létre (egyéb feltételek mellett), nem pedig az energia mennyiségének bizonytalansága. A kvantumfizika egyetlen elve sem tesz lehetővé ilyen következtetést az anyagra vonatkozóan.

Nagyon állítom, hogy nem vagyok a kvantumfizika olyan szintű művelője, hogy állapotok operátoraival számításokat elvégezve magabiztosan vitatkozzam a témáról. Annyira azonban vélem, hogy vagyok ismerője, hogy ne legyek képes bármely állítás mellett elmenni kritikai észrevétel nélkül. E kérdésekről ezt művelő, sok cikket publikáló tudósok vitatkoznak, korántsem megegyezve. Ezért nem tartom jó ötletnek laikusok számára ilyen hétköznapi állítások megfogalmazását. Azok nem igazak így, hétköznapi módon. Igazak bizonyos kemény matematikai levezetésekben, erősen kétséges interpretációkkal.

Azt azonban fontosnak tartom megjegyezni a legcsekélyebb félreértés kizárása céljából, hogy a válaszoló jelen és korábbi ilyen irányú erőfeszítéseit erősen méltányolom, De (átvitt értelemben) itt is érvényes a Heisenberg határozatlansági elv a megértés és a rendelkezésre álló ismeret között.

@5: Pont erről volt nemrég itt egy vitám/eszmecserém pár emberrel - ahol abszolút a te álláspontodat képviseltem.

Ott pont nehezményeztem, hogy az ismeretterjesztő művek igencsak gyakorta félreviszik az embert - néha konkrétan hazudnak az egyszerűség és érthetőség kedvéért. Pl a Nobel-díjas Steven Weinberg simán elmagyarázta minden idők egyik legnépszerűbb és a laikusok világképét leginkább befolyásoló ismeretterjesztő könyvében, az "Az első három perc"-ben, hogy a távoli galaxisok vöröseltolódását a Doppler-effektus okozza, miközben ő is tudja, hogy az ettől alapjaiban eltérő kozmológiai vöröseltolódásról van szó. A Templeton-díjas Paul Davies több művében is leírja, mint abszolút fix tényt, hogy az ősrobbanás előtt nem létezhetett idő, az ősrobbanás előttről beszélni olyasmi, mint arról, hogy mi van az északi sarktól északabbra - miközben tudja, hogy ez egyáltalán nem egy biztos ismeret, és a helyzet nem ilyen egyszerű. Michio Kaku kb minden második mondata hasonlóan terhelt mindenféle félrevezető megfogalmazástól. És így tovább. És én ezt maximálisan nem tartom elfogadhatónak. Szóval teljesen egyetértek.

Ugyanakkor amikor itt magyarázok, magam is kénytelen vagyok súlyos egyszerűsítésekhez folyamodni - ahol ez necces szintet üt meg, jelezni szoktam, ahogy itt is tettem. De lehet, túl sok volt és én is abba a hibába estem, amit nemrég még kritizáltam - ebben az esetben elnézést kérek.

Amúgy nagyon igaz, hogy az interpretációk sokszor kétségesek. De őszintén nincs jobb ötletem egy ilyen kérdésre válaszolván, mint egy interpretáció erősen butított és néha bénácska megfogalmalmazással előadott változatát írjam le. A másik verzió az "ehhez tanulj x évet, addig úgysem értheted" lenne. Nem érzem produktívnak, jónak.

Ami a témát illeti, az energiában bekövetkező bizonytalanságok fizikai jelentése nem csak az, hogy nem tudjuk jól mérni, a határozatlansági elv miatti fluktuációk nagyon is valóságosak - legalábbis ez az interpretáció áll a legközelebb a megfigyelésekhez. Jó példa erre a gyenge kölcsönhatást közvetítő bozonok tömege - amik csak akkor tudnak mediálni bizonyos bomlásokat, ha nagyon eltér a tömegük egy rövid időtartamra a "normál" nyugalmi tömegüktől. Az eltérés tényleges, kézzel fogható, hisz működik a gyenge kölcsönhatás.

A virtuális részecskéknél meg elkezdhetjük taglalni, hogy a részecskéket hogy értelmezi a kvantumtérelmélet, hogy kvantummezőkben milyen oszcillációk, hogy a perturbációelmélet milyen átmeneteket enged meg a kvantummezők kezdeti és végállapotai között stb stb. De egyrészt aligha tudom ezt egyszerűen átadni (ugye Einstein szerint ha nem tudunk valamit egyszerűen elmagyarázni, mi magunk sem értjük igazán - itt ez sajnálatosan igaz), másrészt ha tudnám, lehet egyszerű lenne, csak épp 50 oldal, annyira sok mindent és annyira messziről kellene kezdeni - azaz abszolút nem lenne megvalósítható a fórum adta keretek között. Szóval itt is marad, amit írtam, vagy az "úgy sem értheted". Őszintén szólva nem érzem annyira rossznak az általam elmondott értelmezést és butítást, hogy ne legyen jobb az utóbbi verziónál. Ismételten, elnézést, ha mégis túl félrevezető volt, de nem igazán látom, hogyan lehetne jobban leírni. Ha neked van ötleted erre, szívesen látom.

Mindenesetre akkor itt egy link, amit most túrtam:

[link]

Mindenesetre nagyon fontos és nagyon jó témát hozott fel az ötös. Erről is oldalakat, sőt oldalak százait lehetne írni. Lehet, fel is teszek egy kérdést erről.

Szerk: már fel is tettem, íme:

https://www.gyakorikerdesek.hu/tudomanyok__termeszettudomany..

Kedves ötös, megtisztelnél, ha esetleg ránéznél és elmondanád a véleményed :)