doku doku
114
BLOG

Tajemnica neutronu

doku doku Technologie Obserwuj notkę 14

Pod wpływem dyskusji z przemiłym @ajdenem poczułem potrzebę uproszczenia ważnego zagadnienia fizyki kwantowej, które sprawia wrażenie trudnego - „odwiecznego starcia formalizmu mechaniki kwantowej z modelem klasycznym". Zamiast akademickiej ogólnikowej dyskusji filozoficznej proponuję konkretną dyskusję na temat konkretnego neutronu. Zaraz zobaczycie, jak prosty jest to problem.

Jak pewnie wiecie, neutron swobodny leci sobie przez próżnię i cały czas cierpi, bo męczy go nadmiar energii i czuje nieodpartą potrzebę zmienić pozycję stojącą na leżącą. Czuje jednak jakiś opór wewnętrzny - może wydaje mu się, że nie wypada tak szybko się poddawać, może uważa, że pozycja stojąca jest bardziej akuratna, a może jest tradycjonalistą, który po prostu nie lubi się zmieniać: "skoro stoję, to powinienem stać nadal - widać jakiś powód musiał być, że stoję, a nie leżę"... W końcu zmęczony neutron ulega pokusie i się kładzie... czyli zamienia się w proton.

Fizycy z pierwszej szkoły klasycznej fizyki (K1) dylematy neutronu nazywają "zmiennymi ukrytymi". Ale, jak to fizycy, powściągliwie nie nadają nazw tym zmiennym, gdyż słowa w rodzaju: "konserwatyzm", "zmęczenie", "wstyd"... wydają im się zbyt infantylne.

Istnieje jeszcze druga szkoła klasyczna (K2), która zakłada, że neutron nie ma żadnych "ukrytych" nastrojów, ani potrzeb. Wg K2 neutron ma jedną nieodpartą klasyczną potrzebę położenia się, gdyż dąży, jak każdy klasyczny byt fizyczny, do osiągnięcia jak najniższej energii. Upraszczając, w naszym przypadku neutron stara się wypluć nadmiar masy. Szkoła K2 mówi wprost, że neutron robi to natychmiast, jak tylko trafi się okazja. W ten sposób fizycy klasyczni unikają śmiesznych "zmiennych ukrytych", wprowadzając poważne i fascynujące naukowe pytanie: Na czym polega ta okazja?

Myślę, że możemy dyskusję teraz uprościć, zostawiając K1, jako niepoważny pomysł. Mamy po prostu model K:

K: Klasyczne Pytania: Co uniemożliwia neutronowi natychmiastowy rozpad i przemianę w proton? Na jaką okazję czeka neutron?

"Formalizm" mechaniki kwantowej jest prosty: neutron nie cierpi na nadmiar masy, ale spontanicznie pozbywa się tego nadmiaru. Robi to po prostu dlatego, że może to zrobić. Każdy byt fizyczny ma jakieś możliwości i każdy może spontanicznie zrobić coś, co wolno mu zrobić.

F: Fizyka ("Formalistyczna", jak ją nazwał Ajden): Odpowiedzią na wszystkie Klasyczne Pytania jest: Kaprys, czyli Spontaniczność. 

Poza tym, warto przypomnieć, że fizycy obalili fizykę klasyczną. Aby to podkreślić fizykę kwantową oznaczam literą F, jako skrót od "Fizyki", a fizykę klasyczną - literą K, jako skrót od "Klasyki".

F (Fizyka) ma wyraźną przewagę nad K (Klasyką). Najważniejszą zaletą F jest jedność natury podmiotów i przedmiotów. Ta natura, to spontaniczność. Mamy rozwiązanie klasycznego dylematu Kanta podmiot/przedmiot. Fizyk wie, że obserwator jest tak samo spontaniczny, jak obserwowane zjawisko lub cząstka - idealna jedność natury - cząstki, ciała, dusze... wszystko ma jednakową naturę - naturę spontanicznego kaprysu.

F ma mocne potwierdzenie w postaci rachunku prawdopodobieństwa. Intuicyjnie czujemy, że natura spontaniczności musi być losowa - natura kaprysu musi być całkowicie nieprzewidywalna. A rachunek prawdopodobieństwa opisuje właśnie losowość i nieprzewidywalność. Kapryśny neutron rozpada się, kiedy chce, więc nie można przewidzieć, kiedy się rozpadnie. Gdyby istniały jakiekolwiek zmienne ukryte, to ich wpływ zmieniłby charakter spontaniczności na zależność (od tych zmiennych) - matematyk udowodniłby, że wyniki obliczeń zaprzeczają losowości - to już nie byłby czysty kaprys. Oczywiście to nie jest dowód wykluczający zmienne ukryte, tylko intuicja, która pokazuje, że F jest intuicyjna, a K jest formalistyczna (i nieintuicyjna).

Wiara w zmienne ukryte, które skutecznie udają, że ich nie ma, jest jak wiara w Boga. Pewnie dlatego przyjęło się mówić "fizyka klasyczna". "Klasyczna" kojarzy się z "dawną", a dawniej fizycy musieli udawać wierzących.

Mamy więc odpowiedź Fizyki, na niewyjaśnione Klasyczne Pytania dla neutronu: Nie istnieją żadne przeszkody, który uniemożliwiają rozpad swobodnemu neutronowi. Nie istnieją okazje - kaprys jest okazją.

Ostatni bastion fizyki klasycznej wygląda więc tak:

K: Skoro mamy jedność natury przedmiotów i podmiotów, to mamy też przyczyny. Każdy fizyk wie, że kaprysy mają swoje przyczyny: Każdy to czuje: "Na widok poziomki lub prawdziwka w lesie spontanicznie startuję". Wyobraźmy więc sobie, że poziomki i prawdziwki w lesie rozłożone są losowo, albo rozłożone są tak gęsto, że startujemy do nich spontanicznie. Dodatkowo wyobraźmy sobie, że nie wiemy o tym, że w lesie są poziomki i prawdziwki. To nie są zmienne ukryte - to jest ocean poziomek i prawdziwków - ocean grawitonów, ocean cząstek ciemnej materii, ocean cząstek wirtualnych... W każdym - najmniejszym nawet ułamku sekundy - każda cząstka ma okazję, która staje się przyczyną... i rozkład tego jest całkowicie losowy, dopóki zliczamy zdarzenia z niewielką częstością.

Ten argument za K jest mocny i też intuicyjny, ponieważ diagramy Feynmana pokazują, że coś jest nie w porządku. Szkoda, że nie potrafię tutaj rysować... Muszę odesłać Was do istniejących rysunków. Porównajcie diagram odpychania elektronów z diagramem emisji fotonu przez elektron. Z którym jest coś nie tak?

Popatrzmy na to z takiej perspektywy: diagram emisji nie ma przeszłości, diagram odpychania ma coś pomiędzy skrzyżowaniami. Jest bardziej złożony (jest połączeniem dwóch diagramów emisji), ale dzięki temu ma coś w przeszłości. Diagram emisji ma nieokreśloną przeszłość, co jest kluczową wadą.

Dla mnie diagram odpychania jest bez zarzutu. Pokazuje przyczynę i pokazuje skutek - niezależnie od tego, z której strony spojrzymy na skrzyżowania, widzimy wyraźnie, że przyczyną było napotkanie elektronu, a skutkiem - odepchnięcie elektronu. Mamy więc jasną odpowiedź na pytanie o okazję. Okazją było spotkanie innego elektronu.

Odpowiedź na pytanie: Co uniemożliwia elektronowi odepchnięcie się od innego elektronu? Uniemożliwia mu brak drugiego elektronu. Tak diagramy Feynmana ratują fizykę klasyczną przed infantylnymi zmiennymi ukrytymi - przez Bogiem.

Diagram Feynmana rozpadu neutronu, jest taki właśnie kaleki - nie ma określonej przeszłości. Jak uzupełnić kaleki diagram, aby odpowiedź na klasyczne pytania była możliwa? Patrząc na diagram odpychania elektronów odpowiedź wydaje się oczywista:

Trzeba dodać pochłonięcie (emisję) np. grawitonu, przez neutron, a wtedy wszystko stanie się jasne - kaprys będzie miał przyczynę, spontaniczność zostanie uratowana, zmienne ukryte staną się widoczne. Dostajemy piękne obrazki tego, co zdarzyło więc w przeszłości i tego, co zdarzyło się podczas Rozpadu.

Podsumowując, kompletny opis zjawiska "rozpad neutronu swobodnego" wygląda następująco:

Początek - zdarzenie w przeszłości, będące przyczyną Rozpadu: napotkanie przez neutron grawitonu.

Rozpad neutronu - zdarzenie, które nas interesuje - neuton dzieli się na proton i bozon W-.

Możliwe, że diagramy Feynmana z udziałem grawitonów (a może nawet cząstek ciemnej materii) są przyszłością fizyki - fizyki, która zadowoli jednakowo Klasyka i Fizyka. Jasne staną się wszystkie "kaprysy", "okazje", "zmienne ukryte", "przyczyny"... Po prostu, każda przemiana i każde zdarzenie musi mieć przyczynę w postaci spotkania cząstki, która umożliwi to zdarzenie, a może nawet zainicjuje przemianę. 

 


  

doku
O mnie doku

Nowości od blogera

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie