A kétrés-kísérlet

Az ernyőn még az egyenként, pontok formájában
kirajzolódó fotonnyomok is a maximumhelyeken
mutatnak sűrűsödést. Az ilyen interferencia-
maximumhelyek a hullámfrontok
metszésvonalában alakulnak ki.

Ez a kísérlet a kvantummechanikai jelenségek egyik alapkísérlete. Honnan is tudhatnánk, hogy milyen jelenségek játszódnak le a kis részecskék esetében, ha nem lenne olyan kísérlet, ami makroszkopikus szinten is láthatóvá teszi ezeket? A kétrés-kísérlet az egyik ilyen egyszerű, könnyen megvalósítható próba, amiben a kvantumos jelenségek megmutatkoznak.

Számtalan helyen találhatunk erre bemutatókat, magyarázatokat, ezért itt most nem is erről beszélnék. Ha az olvasó nem ismeri még ezt a kísérletet, javaslom, hogy keressen rá és tanulmányozza. ( A kétrés-kísérlet wikioldala itt van, ez pedig Vassy Zoltán írása a témáról.)

A kvantummechanikai jelenségek értelmezése nem lehetséges ennek a kísérletnek az alapos vizsgálata nélkül. Azonban figyelni kell rá, hogy ne vesszünk el a jelenség misztériumában. Sok példában arra helyezik a hangsúlyt, hogy milyen misztikus következtetésekre lehet jutni a kísérlet által, és elvész a lényeg: hogy valójában hogyan történik a kísérlet, és miért nehéz reális következtetésre jutni. Az ilyen háttérinformációk nélkül az egész valamilyen “hitkérdéssé” alakul, a logikus, tudományos megközelítés pedig elvész.

Például vegyük ezt az animációt, ami a kétrés-kísérletet és annak furcsaságait demonstrálja:

Az animáció nagyon látványos és érdekfeszítő, de egy szó sem esik arról, hogy hogyan figyelhetjük meg az elektront, hogy melyik résen megy át — anélkül, hogy befolyásolnánk a pályáját?
Nos azért nem esik szó róla, mert ez nem olyan egyszerű, sőt, a videóban bemutatott formában egyszerűen lehetetlen. Foton esetén ez méginkább így van: a foton nem is detektálható anélkül, hogy ne semmisülne meg.

A résen keresztülhaladás megfigyelése tehát abban nyilvánul meg, hogy akkor gyűjtünk információkat a részecskéről, amikor beérkezett.  Legalábbis miután átment valamelyik (vagy mindkettő?) résen. Nem útközben.

Ilyen információ lehet a “részecske” polarizációja, vagy a beérkezésének irányszöge.

A kísérleteket tehát a beérkezés előtti valamilyen szelektálás, osztályozás segítségével végezhetjük el — vagyis például valamilyen szűrőt helyezünk el. Gondosan ügyelni kell arra, hogy a szelektálás, a szűrő (elvileg és gyakorlatilag) ne befolyásolhassa a részecske pályáját. Célszerűen a becsapódás előtti utolsó pillanatban, vagy az után kell a szelektálást, információgyűjtést elvégezni.

A probléma viszont azzal van, hogy ez sem vezet szokványos eredményre.
Wheeler késleltetett választásos kísérletét vegyük példaként.

Variáljunk meg gondolatban egy kétrés-kísérletet, a foton réseken való áthaladása után próbáljuk meg például egy szűrő elhelyezésével a beesési szög korlátozásával megállapítani, hogy melyik résből érkezett a foton. Sajnos azonban ez esetben nem alakul ki interferenciakép, vagyis elvész a hullámjelenség (mintha a rések csak egyenként számítanának). 

Ha a szög meghatározását lehetővé tevő szűrőt eltakarjuk, elé egy ernyőt teszünk, akkor azon kialakul az interferenciakép, vagyis visszatér a hullámjelenség (mintha a két rés együtt befolyásolná a végeredményt). Tovább furfangoskodhatunk: mi történik, ha az ernyőt akkor távolítjuk el, amikor már a réseket elhagyta a foton, és ezzel mégis meg tudjuk állapítani a beesési szöget (vagyis utólag, késleltetve próbáljuk elkapni a “melyik rés” információt)? 

Nos, ez nem segít rajtunk: nem lesz interferenciakép. A részecske vagy hullámtulajdonság tehát sosem vizsgálható egyszerre, sőt, ezek a tulajdonságok sem külön-külön, sem együtt nem jellemzik pontosan a fény viselkedését.

Arra a következtetésre kell jutnunk, hogy nem csupán a szűrő (vagy egyéb vizsgálatra szolgáló eszköz) utáni (elképzelt) útszakaszt, ill. az azalatt való viselkedést befolyásolja a megfigyelés, hanem a foton teljes pályáját a keletkezésétől fogva.

Erre a manapság elfogadott modell, miszerint azt állítjuk, hogy ez nem jelent problémát, mert ez elvileg sem lehetséges a részecskékről minden információt megszerezni. A hullámszerű vagy részecskeszerű viselkedés komplementer tulajdonságok, legyen ez alaptétel. Matematikailag ez nem jelent gondot, ennek a figyelembevételével tökéletesen modellezhető a jelenség. 

Csakhogy az nem tűnik reálisnak, hogy a jelenség két távoli és időben különböző állapottól függően minden további magyarázat nélkül következetesen alakuljon ki. Ezért jöttek létre más elméletek is a jelenség magyarázatára, például a retrokauzalitás, vagy a saját elméletem, a Pártrigger Elv.

Szeretném még valamire felhívni a figyelmet: a fotonról csak két esetben szerezhetünk információkat: a keletkezésekor (elindításakor), valamint a megsemmisülésekor (megérkezésekor). Az, hogy a két esemény között “merre megy” hogyan viselkedik, csak ebből a két eseményből próbálhatjuk meg kikövetkeztetni, elképzelni.

Ha mindenképp “reális” képet szeretnénk kapni, kétféleképp gondolkodhatunk: a hagyományos módon, a köztes térrészben olyan viselkedést várunk el, amelyben az elképzelt események egymás után következnek be (ekkor azonban csak úgy találhatunk magyarázatot néhány furcsaságra, ha azt feltételezzük, hogy a jelen befolyásolja a múlt eseményeit), vagy el kell vetnünk ezt a képet, és újat kialakítanunk: a foton nem hagyományosan, szabadon építi fel a pályáját, hanem valami más hatás által van vezérelve, ami viszont összeköti a két eseményt, a keletkezést és a megsemmisülést. A Pártrigger Elv ismertetése során azonban bemutatom, hogy ez a két gondolkodási mód tulajdonképp egészen jól összefügg.

Megfigyelhetjük azt is, hogy nem tudunk olyan eseményt létrehozni az interferenciakísérlet során, amikor egy foton esetén a lehetséges két ágon a két detektor egyszerre szólal meg. Ez nem csak arra a következtetésre juttathat bennünket, hogy a foton nem osztódik ketté a két pályán, hanem arra is, hogy az interferenciát levezénylő információ kifejeződése nem pusztán a foton, hanem valami más, amit a kísérletben nem érzékeltünk, vizsgáltunk.

Alternatív link

Folytatás >>>