Az ÉTER

avagy

a FIZIKAI VÁKUUM

Víz, föld, levegő, tűz – ebből a négy alapvető elemből rakták ki az ókori görögök az általuk ismert világot.  De rájöttek, hogy a logika igényel egy ötödik elemet is, amely kitölti az üres teret, és kapcsolatot teremt az anyagi testek között.  Éternek nevezték el. Láthatatlan, hiszen nem volt látható, nyilván könnyű és finom szerkezetű, hiszen nem volt tapintható.

    Az újkori fizika nemcsak átvette vagy éppen eltűrte az étert, mint létező fizikai entitást, hanem egyre nagyobb mértékben használta is, beépítette a XIX. századi fizika világképébe.  Mert mi más, ha nem az éter hordozná a Maxwell-féle elektromágneses hullámokat és a fényt. Azt a fényt, amelyről időközben kiderült, hogy szintén elektromágneses hullám. A fizikában az éter dicsősége egészen 1920-ig tartott. (Az éterről egykor egy illékony, orvoslásban használt vegyszert is elneveztek, amely mellesleg már kiment a divatból.  Nehogy összekeverjük ezt a jelentéktelen vegyszert a filozófia és fizika szempontjából rendkívüli jelentőséggel bíró klasszikus éter-fogalommal!)

    Akkoriban a fizikusok az étert alapvető és nélkülözhetetlen entitásnak tekintették.  És valahogy így fogalmaztak: "A vákuum, avagy éter, szuperfinom, súlytalan és tehetetlenség-mentes folyadék. Ez közvetíti a kölcsönhatásokat, úgymint a gravitációt, az elektromosságot és mágnesességet. Az éter fizikai jellemzői határozzák meg a benne mozgó fény haladási sebességét is.  Végtelen tenger ez, az egész kozmoszt kitölti.  Feltehetően mozdulatlan, így a testek mozgását ehhez viszonyíthatjuk."

     Mindezek csupán feltevések voltak egy láthatatlan közegről, de egyre több fizikai paraméterét fedezték fel indirekt módon, például, amikor az elektromosságot kutatták. Ilyen paraméter a vákuum dielektromos állandója (88*10^-12), a vákuum mágneses állandója (1,25*10^-6), a vákuum impedanciája, hullámellenállása (377 ohm/méter).  Ezek a fizikai paraméterek mutatják, sőt bizonyítják, hogy a vákuum anyagi tulajdonságú közeg, megkerülhetetlen fizikai valóság. Az előző állandókat már a XIX.  század fizikusai is ismerték.

     Az a vákuum balszerencséje, hogy láthatatlan, tapinthatatlan, és tömegtelen. Persze valójában nem a vákuum balszerencsés, hanem mi emberiség, hiszen emiatt nem vagyunk képesek tudomásul venni a létezését, ezáltal a fizikai folyamatokban játszott alapvető szerepét.  Nélküle csak csonka világkép alkotható, és így bizony jelenleg csonka világképünk van. A legfőbb ludas mindebben a relativitáselmélet, mely kiszorította a vákuumot a fizika perifériájára, vagy még azon is túlra.

     Az utóbbi évtizedekben a vákuumot már direkt módon kutatják és úgy nevezik, hogy "fizikai vákuum", hangsúlyozva, hogy ez más, mint Einstein abszolút üres vákuuma.  Mostanság már nem a "semmit" takarja.  Kiderült, hogy a vákuumnak belső mozgása, fluktuációja van, ez az ún.  nullponti fluktuáció. E belső mozgás rendkívül nagy energiákat rejt. Az elfogadott érték 10¹¹¹ Js/m³, tömegbe átszámolva (E=mc²) 10⁹⁴ kg anyag van tehát minden köbméternyi vákuumban. Ez roppant nagy anyagmennyiség, sokkal több, mint az általunk ismert világegyetem összes galaxisának anyaga együttvéve. (cca.10⁶⁰ kg) Ez a fajlagos anyagsűrűség mindennemű "ésszerű" elképzelést felülmúl, de nem vethetjük el pusztán ezen ok miatt.  A világegyetem nem az emberi képzelőerőhöz és az emberi korlátokhoz van igazítva. 

     A kvantummechanika vákuumra vonatkozó egyenletei bizarr eredményeket szolgáltatnak.  Valamiféle vákuum-erőkre mutatnak, a "semmiben", ha ott egy geometriai test határait jelölik ki. Egy piciny téglatestet kell elképzelnünk, egy dobozt, amelyben vákuum van, és körülötte is vákuum van.  Azt hihetnők, hogy a doboz oldal-lapjaira nem hatnak erők.  Egyrészt azért nem, mert belül is és kívül is ugyanaz a közeg van. Másrészt azt is gondolhatjuk, hogy a „semminek” nincs nyomása.   A fizikusok szerint azonban a vákuum a lapokat kívülről erőssebben nyomja, mint belülről, ezért a dobozt össze akarja roppantani. Minél közelebb vannak az oldallapok egymáshoz, annál nagyobb a számított erő.  Az említett doboz esetén a vákuum a legnagyobb lapokat fogja a legnagyobb fajlagos erővel egymás felé nyomni. 

     Nem csak a kvantumfizikában jelentkezik a nyomás, hanem a gyakorlatban is.  A jelenség-csoportot kísérleti felfedezőjéről Casimir-effektusnak is szokás nevezni. És ez nemcsak téglatesteknél jelentkezik, hanem minden aszimmetrikus test esetében, például egy lapult buborék esetében is. Nagynyomású áramló folyadékban a buborékok eltorzulhatnak, lapult felületeik mentén összenyomódnak és hatalmas robbanás keletkezik a helyükön. Ekkor a mérhetetlenül nagy energiájú vákuum piciny része mutatja meg nekünk roppant erejét. A jelenségre a lent idézett könyv egy másik fejezetben már láttunk példát. (A csattogó rák csodafegyvere)

    A vákuum tehetetlen tömeg nélküli, gravitáció nélküli, szuperfolyékony, azaz súrlódásmentes folyadék, megfoghatatlan és láthatatlan.  Anyagi jellegű-e egyáltalán? Feltehetőleg igen.  Akár sok féle nagyon piciny, tömegtelen részecske keveréke is lehet, erre ma még alig van ismert jelölt.  Egyet talán ismerünk a virtuális elektront, és ennek anti-részecskéjét, a virtuális pozitront.  Többen felteszik, hogy ezek sűrű elegye alkotja a vákuum térfogatának legnagyobb részét.  Ezek a részecskék 0 energia szinten vannak, és 0 a tömegük is. Mégis valóságosak, ezt kísérlettel lehet kimutatni. Eszerint a magányos elektronhoz közelítve az őt körbevevő elektromos térerősség már nem négyzetes arányban nő – ahogyan az elméletileg elvárható lenne – hanem annál kisebb mértékben.  E jelenségnek az lehet a magyarázata, hogy a virtuális elektron pozitron párok, – mint dipólusok – irányítottan állnak be, oly módon, hogy a pozitív töltésű részek fordulnak az elektron felé. Íly módon e dipólusok az elektront mintegy leárnyékolják.  Ha a virtuális részecskék jelenlétét nem fogadnánk el, akkor a kísérletet úgy kellene magyaráznunk, hogy a fizikai vákuum furcsa sajátossága, hogy a töltésekre annak közeli terében elektromos árnyékoló hatást ad.

     Legnagyobb fizikusunk, Eötvös Lóránd egyik híres kísérlete arra irányult, hogy igazolja a tehetetlen és súlyos anyag szigorú arányosságának számszerű egyezését. De mélyebb kérdések is foglalkoztatták, kora vezető tudósaival egyetemben. Azt is meg szerette volna határozni, hogy a tehetetlen tömeg milyen arányban oszlik meg az anyagi test és a környező tér között.  Bár a XIX. század végének tudósai nem ismerték az atomot – persze az elektromos töltést hordozó szubatomi részecskéket sem – mégis meg voltak győződve arról, hogy a köznapi anyagi testek határa nem a felszínükön van, hanem az űrben, esetleg a végtelenben.  A fizikai kép az volt, hogy a vákuum sűrűn be van hálózva vékonyka libegő szálakkal. Ezek az elektromos töltésekből indulnak, és jórészt a végtelenbe tartanak. Úgy képzelhetjük el a dolgot, mint az össze-gömbölyödött sündisznót, melyből körös-körül egyenletes sűrűséggel kiállnak a tüskéi. Csakhogy a részecske tüskéi hosszúak és igen-igen vékonyak. Valószínűleg nincs is vastagságuk és ezért számuk is végtelen. Meglehet, hogy e szálak csak analógiák, szegényes fantáziánkat segítő hasonlatok.  Mégis valóságosak, hiszen meglehet, hogy a testek tehetetlensége és elektromos erőtere – részben, vagy teljes egészében – e szálakban helyezkedik el. Eötvösék legalábbis ezt gondolták, és ellenkezőjét azóta sem bizonyította be senki.  A szálak is az éter alkotó elemei.

-----oOo-----

Ü   Þ

web counter