Valójában létezik a térbeli semmi, vagy az üres tér valójában nem lehet üres?

2016. augusztus 26., péntek




Az embereket mindig is érdekelte, hogy mi lehet az a semmi, vagy egyáltalán létezik-e? Gondoljunk csak bele, ha a térből eltávolítunk mindent, akkor az már semmi? Vajon a tér csak akkor definiálható, ha van benne valami?

Hiszen a teret hétköznapi fogalmaink szerint úgy definiáljuk, mint egy körülzárt, véges, jól meghatározható valami. Ellenben mi a helyzet az üres térrel? Lehet-e végtelen a tér?

Az üresség megfigyelése

Ilyen és hasonló gondolatok foglalkoztatták évszázadokon át a filozófusokat.

Már Arisztotelész megmondta, hogy a természet irtózik az ürességtől, mert minél inkább el akarjuk távolítani a térben lévő dolgokat, annál nehezebb a feladat.

Nem is csoda, hogy Arisztotelész ezen a véleményen volt, hisz az ő korában még nem tudtak vákuumot előállítani.

kvantumfizika-reszecske

Azután Torricelli az 1600 az években higannyal töltött meg egy 1,2 m hosszú, egyik végén zárt üvegcsövet, majd az üvegcsövet megfordítva egy higannyal teli tányérba állította.

Megfigyelte, hogy a higany egy része nem folyik ki, s a csőben légritkított tér alakul ki a higanyoszlop felett.

Így azután Torricellinek sikerült először vákuumot létrehoznia. Számos megfigyelés során ara következtetett, hogy a higanyoszlop magassága a légnyomásnak felel meg.  Felfedezését azonban nem publikálta, így a légnyomás felismerése Pascal nevéhez fűződik.

Az üres térben is van valami

Kiderült tehát két dolog is: egyrészt egy levegőóceán mélyén élünk, melynek súlya van, másrészt sikerült légritkított teret létrehozni, így megkezdődhetett a vákuum tanulmányozása.

Hamarosan úgy okoskodtak, hogy ez a létrejött vákuum mégsem lehet üres. A fény áthalad rajta, így valaminek lennie kell ott.

Megalkották a fényvezető éter fogalmát. Erről úgy gondolták, hogy egy olyan egyetemes szubsztancia, mely közvetíti az elektromágneses hullámokat valahogy úgy, mint ahogyan a levegő a hanghullámokat.

szellem-reszecske

Az éterről feltételezték, hogy tömeg nélküli, átlátszó és súrlódásmentes, fizikai és kémiai módszerekkel nem figyelhető meg.

Továbbá átjárja a teret és minden anyagot. A 19. században igen elterjedt ez az elképzelés. A fény és az anyag szerkezetének jobb megismerésével azonban egyre ellentmondásosabbá vált ez az elmélet.

Majd a híres Michelson-Morley kísérletben sikerült bebizonyítani, hogy az éter nem létezik. Úgy okoskodtak: ha az éter mindent kitölt, akkor amikor a föld áthalad az éteren attól függően, hogy keringése során szemben vagy egy irányban halad az éterrel, a fény sebességének eltérőnek kell lennie.

A kvantumfizika adja meg a választ?

Interferométerrel kettéválasztottak egy fénynyalábot és azt nézték, hogy megjelennek-e az interferencia csíkok, mivel a két fénysugár eltérő utat tesz meg. Ilyet azonban nem tapasztaltak.

Végül 1905-ben Einstein relativitáselmélete feleslegessé tette az éter fogalmát, így azt elvetették. Ismét felvetődött a kérdés, hogy akkor létezik-e a semmi?

Ez időben már meglehetősen erős légritkítást tudtak elérni, megjelentek a vákuumcsövek. Több tudóst komolyan gondolkodóba ejtett, hogy van-e valami a vákuumban.

Ennek a kérdésnek a megválaszolására a kvantummechanika elmélete adott választ. E szerint

minden, így a részecskék mozgása és helyzete is bizonytalan az atomi világban.

atomok

Sőt, ha kis méretben vizsgáljuk a teret és az időt, akkor azok maguk is bizonytalanná válnak. így arra a következtetésre jutottak, hogy

az üres tér valójában nem lehet üres, hanem bizonytalan, hogy ott van-e valami.

Úgynevezett hamis vákuum állapotában van. A térben lévő energia ingadozásából egy rövid időre felbukkanhat a vákuumban egy részecske, mely azonban nyomban el is tűnik. Így valójában még a tökéletes vákuumban is virtuális részecskék tengere van.

A fizikusokat elgondolkodtatta, hogy hogyan tűnhet fel és el egy részecske a vákuumban. Ennek magyarázata az volt, hogy a hamis vákuumban lévő energiából nem egy, hanem egy részecskepár keletkezik. Például egy elektron és egy pozitron. A pozitron az elektron antirészecskéje, vagyis antianyag.

Majd ezek alighogy felbukkannak, találkoznak és szétsugárzódnak. A hamis vákuumból kölcsönzött energia visszafizetődik. Így tehát

ma már azt kell mondanunk, hogy a vákuum nem üres, még ha eltávolítjuk belőle az utolsó atomot is.

A világegyetem nagy léptékű szerkezetében vannak hatalmas ürességek, melyek a galaxis halmazok között találhatók. Ezeknek az átmérője akár 100 millió fényév is lehet.

sotet-anyag

Azonban – mint láttuk – még ezek a roppant űrök sem üresek.

Az utóbbi évtizedek felfedezései szerint a teret nem csak virtuális részecskék de a rejtélyes sötét anyag, mely az univerzum anyagának 20%-át teszi ki,

és a sötét energia tölti ki, mely ott bújik meg a tér szövetében, és aránya megdöbbentő: 75% körüli. Így tehát talán mégiscsak Arisztotelésznek volt igaza, hogy a természet irtózik az ürességtől.

Forrás: Montázsmagazin

tudomány fizika


Megtekintések száma: 4468





Szólj hozzá Te is a cikkhez

Ez is érdekelhet