A jelenlegi modern fizika több mint 100 éves. Ma már inkább gátja, mint segítője a tudomány fejlődésnek. Szükség van tehát egy új fizikára. De milyen is lesz ez az új fizika? Erre keressük a választ.
"Egy gondolatkísérletben azt veszek figyelembe (és hanyagolok el), amit akarok,
és ami éppen eszembe jut - vagy éppen nem jut eszembe."
Így van.
Erre nagyon jó példa Einstein vonatos gondolatkísérlete.
Nála a két villám a vonat elején és a végén csap le.
Így a középen álló bakter egyidejűnek látja a két villámcsapást.
De a mozgó vonaton ülő utas nem látja egyidejűnek, mert az egyik a fénysugárnak elébe szalad, a másiktól pedig eltávolodik.
Ebből szűrte le Einstein, hogy az egyidejűség relatív.
De vegyünk egy másik elrendezést!
Most húzzunk egy vonalat a vágányokra merőlegesen, középre, oda, ahol a bakter áll.
Csapjon le a a két villám ezen a vonalon egyenlő távolságra a vonattól. Az egyik villám a vonat jobb oldalán, a másik villám a vonat bal oldalán.
Mit fog látni a bakter és mit fog látni a mozgó vonaton ülő utas?
A bakter most is egyidejűnek fogja látni a villámokat, mert középen áll.
De a mozgó vonaton ülő utasok szintén egyidejűnek fogják látni a két villámcsapást, mert ők is folyamatosan egyenlő távolságra vannak a két villámcsapás helyétől.
Ebből viszont az a következtetés vonható le, hogy az egyidejűség nem relatív.
No lám. Az egyidejűség relativitása attól függene, hogy hová csapnak le a villámok? Nyilván nem.
Kimondhatjuk, hogy az egyidejűség relativitása egy butaság, amelyet Einstein egy ügyesen elrendezett, soha el nem végzett gondolatkísérletből következtetett ki.
Tegyük fel, hogy az űrállomás pályája 6.28 cm-rel hosszabb utat tesz meg a következő körben.
Feltételezve, hogy ez is körpálya, mennyivel van magasabban?
(1 pont cm)
Az űrállomás fordulatszámát állandónak véve, a geodetikus forgásból származó centrifugális erő a középponttól mért távolsággal arányos. Csak az a baj, hogy az előjele instabil. Pedig érdekes lenne harmonikus oszcillációt csinálni. Kár.
"A gondolatkísérlet lényege, hogy a kísérletet előtte átgondoljuk, megtervezzük."
Pontosan így van. A gondolatkísérlet hasznos lehet, de ki kizárólag ebből von le kövezkeztetést, annak semmi köze a tudományhoz. Márpedig Einstein pontosan ezt tette a vonatos gondolatkísérleténél.
Következtetést csakis a ténylegesen elvégzett kísérletekből szabadna levonni, de Einstein vonatos gondolatkísérletét soha senki nem végezte el.
Az egyik atom kibocsát egy kb. 3 méter hosszú hullámvonulatot, amelyben van kb. 7 millió rezgés (elemi hullám). Mivel az atomból a hullám minden irányban terjed, mindkét réshez ugyanez a hullámvonulat érkezik meg. A résekben keletkezik két különálló hullámvonulat, mert a keskeny rés másodlagos fényforrásként viselkedik, ami miatt a két különálló hullámvonulat örökli ez eredeti hullám fázisát. Tehát a rések után kapsz két különálló hullámvonulatot ugyanazzal a fázissal.
Azt írtad, hogy eddig érted. Akkor folytassuk!
Ez a két hullámvonulat kerül interferenciába, mert az öröklés miatt a frekvenciájuk és fázisuk azonos lesz, ezért lesznek koherensek. Emellett még a két hullámvonulat hosszúsága is ugyanaz lesz. Ez a két azonos hosszúságú koherens hullám fog találkozni, amiből majd a látható kép kialakul.
Tehát a hullámvonulat a saját ikerpárjával interferál. Utána az atomból jön a következő hullámvonulat, a réseken ő is kettéválik, és ő is majd a saját ikerpárjával fog interferálni. Mivel azonban az egymást követő hullámvonulatok ugyanabból az atomi átmenetből származnak, minden hullámvonulat ugyanazt az interferenciaképet adja kb. 10 nanoszekundum időtartamra.
Ezek a pillanatnyi interferencia-képek állnak össze egy tartós, jól látható intrerferencia-képpé.
Egy kicsit tovább részleteztem.
Mindez akkor igaz, ha a két ikerhullám nem csúszik el egymáshoz képest, vagyis éppen lefedik egymást a találkozáskor. Ha ugyanis a két hullámvonulat elcsúszik egymástól, akkor eltűnik az interferenciakép. Vajon miért?
Azért, mert a hullámvonulat elején és végén a frekvencia (és ezáltal a fázis sem) tökéletesen azonos. Van egy kicsi eltérés, ezért szélesednek ki a spektrumvonalak, amit sávszélességnek hívnak. Azt a távolságot nevezik "koherenciatávolságnak", amelynél a két hullámvonulat egymáshoz képesti elcsúszása éppen eltünteti az interferenciaképet. Ez akkor következhet be, ha az egyik hullámvonulat hosszabb utat jár be (a réstől vagy a féligáteresztő tükörtől a találkozásig), mint a másik.
Minél nagyobb a sávszélessége a fénysugárnak, annál kisebb a koherenciatávolság.
