Mihály György

II. A kvantumfizikai szemlélet

Előfordul, hogy néhány egyszerű jelenség alaposabb megvizsgálása arra a meglepő felismerésre vezet, hogy a korábban helyesnek vélt elképzeléseink feloldhatatlan ellentmondásokat tartalmaznak. A megértéshez új fogalomrendszert kell alkotni, túl kell lépi a klasszikus fizika korlátain.

Valószínűségi értelmezés

A CCD kamerával felvett interferencia-kép a fényrészecskék által keltett véletlenszerű felvillanásokból épül fel, ugyanakkor a kép pontosan leírható a Maxwell-féle hullámegyenletekkel (lásd az animációt - gif, 239K). Ennek a képnek a puszta létezése azt jelzi, hogy a "hullám vagy részecske?" kérdést nem lehet megválaszolni, egyszerűen azért, mert a kérdés rossz. De mit jelent az, hogy egy kérdés rossz?

7. ábra

a következő animációra

Einstein e=h összefüggése már önmagában is látványosan kapcsolja össze a részecske és hullám tulajdonságot: az egyenlet bal oldalán a foton "részecske" energiája szerepel, míg a jobb oldalon a hullám rezgésére jellemző frekvencia jelenik meg. Az arányossági szorzó szerepét betöltő Planck-állandó a kvantumfizika kikerülhetetlenségét jelzi. Ha egy formulában a Planck-állandóval találkozunk, biztosak lehetünk abban, hogy kvantumfizikai jelenséghez kapcsolódik (fordítva ez nem igaz).

8. ábra

következő animációtanimáción

A részecske- és a hullámtulajdonság együttes megjelenésének elfogadásával közelebb jutunk a fény igazi természetének megismeréséhez. A kép kialakulásának folyamatát (lásd a korábbi animációt - gif, 92K) a korábbi gondolatkörből kilépve újra kell értelmeznünk: a helyes megközelítés a kvantummechanika valószínűségi leírásmódja. A fotonok becsapódása véletlenszerűnek látszik, mégis pontos függvény írja le a hosszú idejű expozícióval kialakuló interferenciaképet. A kvantummechanika egyenletei valószínűségi függvényekkel dolgoznak, s ha nem is adják meg előre a következő becsapódás helyét, megmondják, hogy az ernyő mely pontján mekkora lesz a becsapódás valószínűsége. Ez a valószínűségi függvény épp olyan precíz leírását adja az interferenciaképnek, mint a klasszikus hullámegyenletek. A kvantumfizikában felvetődő más problémákra is valószínűségi választ kapunk, s ha a kérdés jól van feltéve, a válasz valószínűségi megfogalmazása nem jelenti azt, hogy a tudásunk bizonytalan.