Mēs, kas dzīvojam materiālā pasaulē, par realitāti uztveram visu, kas ir veidots no matērijas, t.i. to, ko mēs varam uztvert ar savām maņām, tātad saprotot sīkāko matērijas vienību, vai elementārdaļiņu uzvedību, mēs varētu atbildēt uz virsrakstā uzdoto jautājumu. Tātad, kas ir tas ko mēs redzētu, ja skatītos uz jebkuru no matērijas veidotu objektu caur palielināmo stiklu, kas būtu daudzkārt jaudīgāks par jebkuru teleskopu?
Kas ir realitāte?51
655
3
Atoma uzbūve
Skolā mums mācīja, ka priekšmeti sastāv no vielām, vielas no molekulām un molekulas no atomiem. Tātad, ja mēs zem tāda palielināmā stikla paliktu ūdens pilienu, tad mēs redzētu, ka tas ir uzbūvēts no blīvi, kā maziem ķieģelīšiem, sakārtotiem ūdeņraža un skābekļa atomiem? Nē, patiesībā viss ir krietni sarežģītāk. Ja neskaita atsevišķus piemērus ar neitronu zvaigznēm un melnajiem caurumiem, kuros atomi tiešām ir saspiesti maksimāli cieši, tad elektromagnētiskais spēks ir pārāk spēcīgs attiecībā pret gravitāciju, lai atomi būtu šādi saspiesti kopā. Abu spēku atšķirība ir tiešām liela, tik liela, ka atomi viens no otra atrodas tik tālu, ka normāla matērija sastāv no 99.9999999999999% (13 skaitļi aiz komata) tukša gaisa. Tad kāpēc mēs nevaram izbāzt cauri pirkstu piemēram rakstāmgaldam? Lai to saprastu visvieglāk ir domāt par matēriju kā par divriteņa ratu ar spieķiem, kas tiek griezts tik lielā ātrumā, ka tam nav iespējams neko izbāzt cauri. Kā mēs zinām no pamatskolas, atoms nav arī pati mazākā matērijas vienība, jo katrs no tiem sastāv no protoniem, kuri salīdzinoši ciešā telpā veido atoma kodolu, un elektroniem, kuri orbitē apkārt kodolam. No tā izriet, ka, ja mēs spētu saprast šo elementārdaļiņu uzvedību, mums būtu skaidra arī visas matērijas daba un atbilde uz virsrakstā uzdoto jautājumu.
Kvantu lēciens
Līdz 20.gs sākumam valdīja pārliecība, ka uz visiem fundamentālajiem jautājumiem Ņūtonistu fizika jau ir atbildējusi. Tā laika pārliecību vislabāk raksturo Lorda Kelvina citāts: Fizikai vairs nav nekā jauna ko atklāt, viss kas atliek ir veikt arvien precīzākus un precīzākus mērījumus. Protams, drīz vien radās jaunas problēmas, viss sākās no negaidīta rezultāta laboratorijās veicot eksperimentu ar uzkarsētām gāzēm. Kad šīs gāzes uzkarsēja un to izstaroto gaismu izlaida cauri prizmai, iegūtais rezultāts bija pretējs gaidītajam – gaisma neveidoja ierasto varavīksnes spektru, bet atsevišķas kā ar zīmuli novilktas līnijas, it kā gaisma nāktu no vairākiem dažādiem avotiem, nevis no viena. Atbildi uz šo problēmu piedāvāja dāņu fiziķis Nīls Bors. Bors ar saviem vienādojumiem pierādīja, ka elektronu enerģija ir sadalīta specifiskos daudzumos vai quanta, kas nevar tikt sadalīta vēl sīkāk. Pēc katras enerģijas quantas, ko elektrons ir ieguvis, tas, pilnīgi ignorējot veselo saprātu un loģiku, pārlec no vienas orbītas nākamajā pa taisno, ne mirkli neatrodoties starp abām orbītām, līdzīgi kā, ja Zeme vienā acu mirklī pazustu no savas orbītas un parādītos Neptūna orbītā. Pēc katra šāda lēciena tiek izstarota specifiska spektra gaisma, kādēļ karsējot gāzes tika iegūtas dažādu krāsu atsevišķi gaismas stari, nevis vienots kūlis.
Janga eksperiments
19.gs sākumā Tomas Jangs nāca klajā ar eksperimentu, lai izpētītu elementārdaļiņu, kas veido gaismu, vai fotonu dabu. Viņa eksperiments ir gaužām vienkāršs: Jangs, pretī sienai, uzstādīja plāksnīti ar divām vertikālām atverēm, kas mazliet atgādina rozetes dažās ārzemju valstīs, tad viņš plāksnītes virzienā sūtīja gaismu, bet tā, lai plāksnīti vienlaicīgi sasniegtu tikai viens fotons. Loģiski domājot, ir tikai trīs varianti kā var beigties fotona ceļojums:
1) Izkļūstot cauri kreisajai atverei un atstājot nospiedumu kreisajā pusē uz sienas
2) Neizkļūstot cauri nevienai no atverēm un neatstājot nospiedumu uz sienas
3) Izkļūstot cauri labajai atverei un atstājot nospiedumu labajā pusē uz sienas
Tātad Jangs bija pārliecināts, ka iegūtais rezultāts būs divas izteiktas līnijas uz sienas aiz plāksnītes, tomēr, tas izrādījās aplami. Fotonu atstātie nospiedumi uz sienas vairākas līnijas, arī tieši pretī vietām, kur plāksnītē nebija atveres. Patiesībā tie bija tieši tādi, kā, ja cauri atverēm būtu ceļojuši viļņi, nevis daļiņas, kas nozīmē, ka elementārdaļiņas kādā mistiskā veidā spēj uzvesties gan kā daļiņas, gan kā viļņi. Bet pats šokējošākais atklājās vēlāk, kad 20. gadsimtā eksperiments tika papildināts ar fotonu detektoriem, kuri var uztvert atsevišķus fotonus vēl pirms viņi ir izceļojuši cauri kādai no plāksnītes atverēm. Tiklīdz tika ieslēgti detektori, tā REZULTĀTI MAINĪJĀS! Viļņveida nospiedumi uz sienas pazuda un tā vietā parādījās Janga sākotnēji paredzētās divas izteiktās līnijas. Mērītāji bija ietekmējuši mērījuma rezultātu ar to vien, ka ir veikuši mērījumu. Tā dzima viena no absurdākajām parādībām zinātnes vēsturē – mērijuma problēma, kas par spīti savai absurditātei ir pierādīta neskaitāmos eksperimentos un ir zinātniski neapgāžama.
Kvantu nenoteiktība
Kvantu nenoteiktība Janga eksperimenta rezultātus skaidro ar to, ka elementārdaļiņas, kā fotoni, elektroni utt, nav ne gluži viļņi, ne daļiņas, bet… tādi kā iespējamību mākoņi. Kad mēs uzdodam jautājumu: Kur atrodas elementārdaļiņa? Jautājums ir sastādīts nepareizi un uz to nav iespējams atbildēt. Pareizs jautājums ir šāds: Kāda ir iespējamība, ka šajā konkrētajā vietā atrodas tieši šī konkrētā elementārdaļiņa? Eksperimentu rezultātā kvantu fizika ir spējīga atbildēt uz pareizo jautājumu ar apbrīnojamu precizitāti. Bet ko tas dod mums? Ko mēs no tā varam pateikt par realitāti? Tā pamatu līmenī matērija ir ļoti nekonkrēta, un ir tāla no mūsu lielo izmēru pasaulē ierastās noteiktības. Nevienai elementārdaļiņai nav konkrēta atrašanās vieta, drīzāk tā ir izsēta pa visu Visumu, līdz brīdim, kad tiek veikts mērījums, vai citiem vārdiem sakot, to apskata novērotājs ar apziņu, tiklīdz tas ir veikts, elementārdaļiņa izvēlas vienu no visām iespējamajām vietām Visumā un atrodas tieši tur. Tātad, lai cik tas dīvaini neizklausītos, vismaz elementārdaļiņu pasaulē, mēs vērojot nevis vienkārši apskatām realitāti, bet piedalāmies tās veidošanā.
Kvantu lauka teorija
Bet galu galā, kā tad paliek ar Janga sākotnējo jautājumu? Vai elektroni, fotoni u.c. elementārdaļiņas ir viļņi, vai daļiņas? Mēs zinām, ka tie var uzvesties gan kā viens, gan otrs, bet kas tieši tie ir patiesībā? Uz to visprecīzāk atbild Kvantu lauka teorija. Tā paredz, ka cauri visam Visumam atrodas elektronu lauks. Fizisks elektrons, kā tas kurš orbitē apkārt atoma kodolam, nav šī lauka sastāvdaļa, bet katrs Visumā atrodamais elektrons ir īpašas frekvences vibrācija šajā laukā. Un elektroni nav vienīgās elementārdaļiņas, kas sastāv no lokalizētām vibrācijām šajā laukā; Visas elementārdaļiņas tādas ir. Ir fotonu lauks, kvarku lauks, gluonu lauks, muonu lauks, katrai zināmajai daļiņai ir savs lauks un katra daļiņa ir vibrācija attiecīgajā laukā.
Tātad, atbildot uz ievadā uzdoto jautājumu no fizikas skata punkta, mēs visi sastāvam no atomiem, atomi – no elementārdaļiņām, bet elementārdaļiņas ir vien dažādu frekvenču vibrācijas kvantu laukā. Kaut arī mums šķiet, ka mēs esam tai pieskārušies, vai sajutuši ar citām mūsu maņām, matērija nav ne kas ciets, ko mēs varētu sataustīt. Tā vietā, kad mūsu pirksti pieskaras ūdens molekulās esošajiem atomiem un to elementārdaļiņām, no tiem, cauri mūsu nervu sistēmai, uz smadzenēm steidzas tādas vien pašas no vibrācijām sastāvošas elementārdaļiņas kā pašā ūdenī, ar informāciju, ka ūdens ir slapjš. Tādēļ, ja šobrīd vispār pieņemtās teorijas tiešām ir patiesas, ir jāuzdod jautājums, vai vispār pastāv tādas īpašības kā ciets, mīksts, slapjš, rūgts, salds utt, vai arī tas viss ir tikai mūsu prātos radīts noformējums mūsu Visumam, kuru mēs dalām savā starpā, tomēr katrs to uztveram mazliet savādāk, bet par tā eksistenci ārpus mūsu prātiem nekad nevarēsim būt droši?
Ja Tev raksts patika, tad pasaki to citiem spiežot + un pastāsti to saviem draugiem iesakot draugiem.lv, facebook un twiter! Ja Tevi interesē vēl raksti par astronomiju, kvantu fiziku, visuma rašanos, galu un citām eksistencionālām tēmām, meklē citus rakstus par šīm tēmām manā profilā: http://spoki.tvnet.lv/profils/justaride
