Falowe podstawy materii - 4 - Lorentz vs Einstein

W poprzednich notkach przedstawiłem mechanizm falowy, zbudowany przy użyciu klasycznej mechaniki. Co zaskakujące, mechanizm ten dawał sie opisać przekształceniami Lorentza oraz spełniał zależność fali de Broglie'a. Wobec ujawnienia tak potęznej syntezy zjawisk fizycznych, narzuca się wniosek, że mechanizm ów ma swój odpowiednik w świecie rzeczywistym - że to on odpowiedzialny jest za ujemny wynik eksperymentu Michelsona-Morleya.

Pojawia sie jednak poważny problem, który być moze wielu już dostrzegło. Mianowicie, przekształcenia Lorentza tylko wtedy poprawnie opisują ów mechanizm, gdy są one obliczane względem jednego konkretnego układu współrzędnych - względem ośrodka.

O ośrodek ten pytano mnie już w poprzenich notkach. Ja go nazywam Eterem. Są tacy, co wolą nazwę "przestrzeń". Od biedy można by mówic o czasoprzestrzeni, ale nie zrobię tego ze względu na mylące brzmienie.

Dawno temu, w drugiej połowie XIXw,  gdy przekonano się już, że światło jest falą elektromagnetyczną, wprowadzono pojęcie eteru kosmicznego, jako jego nośnika. Eter ten miał mieć "dziwaczne właściwosci", jak pisze wielu popularyzatorów fizyki. Miał być mianowicie jednocześnie niesłychanie sztywny (aby przenosic światło z ogromną prędkością) oraz nieskończenie przenikalny (aby nie stawiac oporu materii). Z przekonań tych, a dokładniej z tego ostatniego, wynikły potem same problemy, gdyż nie potrafiono zrozumieć wyników eksperymentów i z rozpaczy zaakceptowano nieintuicyjne, ale "eleganckie" rozwiązanie sprawy autorstwa pewnego urzędnika patentowego, nazwane później Szczególną Teorią Względności.

Ale nie śpieszmy się tak. Po drodze mieliśmy jeszcze teorię Hendrika Lorentza, który do końca swoich dni wierzył w istnienie eteru. Zaproponował on proste, ale widocznie nie dosć eleganckie rozwiązanie problemu ruchu w eterze. Mianowicie, wg niego, ciała materialne miałyby sie skracać w kierunku ruchu przez eter. To samo tyczyłoby sie zwalniania zegarów w tymże ruchu. Nie potrafił jednak podać żadnego konkretnego mechanizmu, który miałby to tłumaczyć.

I tu na scenę wkroczył Albert Einstein. Poszedł on "po całości", biorąc dosłownie przekształcenia Lorentza, tzn aplikując je do każdego inercjalnego układu odniesienia. Wprowadził abstrakcje pokroju "interwału czasoprzestrzennego" etc. Pozornie abstrakcje te miały wyeliminować potrzebę istnienia spójnego, "materialnego" ośrodka dla fal świetlnych.

Tymczasem przekonalismy sie dziś, po odkryciu zachowań układu fal sferycznych, że to Lorentz miał jednak rację. Gdyby tylko wiedział o falowej budowie materii, miałby w ręku argument, którego potrzebował. Sferyczna fala stojąca zachowuje się w ośrodku dokładnie tak, jak materia powinna sie zachowywać w ruchu przez eter. Niestety, w czasach Lorentza ludzkość była widać zbyt świeżo po rewolucji, jaką była fuzja elektrycznosći, magnetyzmu i światła. Zbyt wcześnie było na kolejną rewolucję, jaką byłoby połączenie światła i materii w różne postacie zjawisk falowych w tym samym ośrodku. Oryginalna koncepcja eteru rezerwowała go tylko i wyłącznie dla światła.

Cóż zatem? Ano to:

1. Eter istnieje (a wraz z nim absolutny układ odniesienia).
2. Prędkość światła jest stała względem eteru, a zmienna względem obserwatora absolutnego (nieależnego od eteru).
3. Prędkość światła jest stała dla każdego obserwatora odmierzajacego czas pulsowaniem sferycznej fali stojącej (i dlatego większosć postulatów STW może być dla niego prawdziwa, przynajmniej w praktyce).
4. Zarówno mechanika Lorentza, jak i mechanika kwantowa, są wynikiem odddziaływania fal w eterze, w szczególności wpływu efektu Dopplera na falę stojącą.
5. W przyrodzie nie ma (najprawdopodobniej) żadnych zakręconych filozoficznie bytów w rodzaju dylatacji, zwielokrotnień rzeczywistości, tuneli czasoprzestrzennych czy fal prawdopodobieństwa. Jest tylko klasyczna mechanika ośrodka sprężystego.

W oczywisty sposób powyższe wnioski burzą status quo. Zasady równoważności inercjalnych układów odniesienia, uświęconych od czasów powstania STW, nikt dotąd na serio nie zakwestionował, choć wielu, zwłaszcza tu, na s24, wielokrotnie próbowało. Powszechnie łączy się wzory z QM ze wzorami STW, ale nie zdając sobie sprawy z niezwykle bliskich koligacji rodzinnych tych dwóch teorii.

Napomnkąłem kiedyś, że być moze cała skomplikowana maszyneria mechaniki kwantowej to w rzeczywistosci próba opisanai fal na powierzchni kałuży.  Jeden z blogerów stwierdził, że jest tym stwierdzeniem "oszołomiony". Mam nadzieję, że w ostatnich czterech notkach, dt falowej budowy materii, choć trochę uzasadniłem owo "oszałamiające" stwierdzenie.

Czy to ostateczny opis rzeczywistości? Ależ nie, to dopiero początek. Ujawniliśmy dwie charakterystyczne cechy falowej materii, trzeba jeszcze dostatecznie opisać pozostałe, znane nauce zjawiska. Grawitacja, wiązania atomowe i subatomowe, elektromagnetyzm... wszystko to czeka na opracowanie na gruncie teorii falowej. LaFreniere podjął się tego opisu, jednak go nie dokończył. Ja również nie będę go tu juz przywoływał, poświęcę temu kolejne notki.

Wydaje mi się jednak, że tak proste i eleganckie połączenie ze sobą dwóch wielkich i tajemniczych dotąd zjawisk przyrody, oraz nadanie im głębszego sensu, na dzień dobry w zupełności wystarczy, aby dać teorii falowej przynajmniej równe z pozostałymi szanse.