Tisztelt elmelkedok!
Nehany gondolat a fotonrol
A foton (=feny) tortenelmileg eloszor Newtonnal lesz polemia targya.
Anyag-e vagy hullam? Newton szerint, szerint a foton korpuszkula, amely-
nek lehet, hogy van hullamtulajdonsaga is. Az 1800-as evekben azutan sok
kiserleti bizonyitek merult fel a hullamtermeszet mellett, es mivel ez gon-
dolatilag nem egyeztetheto ossze a korpuszkulaval, pontosabban nem volt is-
eretes tapasztalati analogia, igy vonult be a foton melle az eter, mint
amelynek rezgese a ma fotonnak nevezett feny.
Mivel a feny nem egy kulonallo letezo, hanem az eterben terjedoz zavar-
hullam, igy a feny, foton nem lehet onallo letezo, reszecske, ahogy pl. a
levegoben terjedo hang sem all reszecskekbol, tehat nincs onallo hang-
korpuszkula.
Ezzel ket letezo kerult a fizikaba (termeszetbe): 1./ anyag 2./ eter,
amely sulytalan, tehat nem anyagi termeszetu alkotoja a termeszetnek. (Itt
most figyelmen kivul hagyhatjuk a hofolyadekot, az elektromos fluidumot stb.)
A kesobbiekben sokasodtak a kerdojelek a vilageter lete korul, korulbe-
lul ezzel egyidoben a foton uj tulajdonsaga kerult felismeresre, ez a tehe-
etlenseg. Elmeleti, masreszt Lebegyev reven tapasztalati uton bizonyitott
tenykent kerult a fizikaba, hogy a fenynek tehetetlensege van. De ez meg ma-
garazhato volt az eterrel, tehat a fotont tovabbra sem kellett anyagnak
tekinteni.
A fizikai kategoriak alapja az absztrakcio, melynek az elemi, kozos
tulajdonsagokra valo lebontas a lenyege. Az anyag atomokbol felepulo letezo,
amelynek sokasagaban kozos tulajdonsag a tehetetlen es sulyos tomeg. Ma
kiegeszul meg azzal, hogy minden anyagnak hullamtulajdonsaga is van. (Ez
alatt azt ertjuk, hogy egyes kolcsonhatasokban a hullam-tulajdonsagnak van
nagyobb szerepe mig a tomeg szerepe masodlagos, tehat nem az egyik vagy
masik tulajdonsag eltunesere kell gondolni.) Ezen absztrakcio kovetkezmenye
az anyag mai fogalmanak tapasztalati ismervei:
- Anyag az, amelynek tehetetlen es sulyos tomege, valamint hullam-
tulajdonsaga van. (De nem az anyagtol valo elkulonito szempont pl. a
sebessege, vagy az elettartama. A radioaktiv anyag is anyag, pedig igencsak
sajatos tulajdonsagokkal rendelkezik.)
Most nezzuk a fotont, milyen tulajdonsagokat teljesit ezek kozul?
- Tehetetlen tomeg? Ez, mint a korabbiakban emlitesre kerult kiserletileg
bizonyitottan van.
- Sulyos tomege? A relativitas elmelet idejen meg ismeretlen volt, csak
1918-as megfigyelesek soran bizonyosodott be, hogy van ilyen. A Nap mellett
elhalado, csillagokrol szarmazo foton palyaja elterul a Nap fele. Az el-
terules merteke nagyobb, mint ami a foton tomegebol kovetkezik, de nem
egyezik az alt. relativitaselmelet ertekevel sem, bar nagyon megkozeliti.
Mi lehet az oka? Ma meg pontosan nem tudjuk, de azt mar igen, hogy a
Napnak nagy kiterjedesu "legkore" van, azt is tudjuk, hogy hatalmas
mennyisegu anyag tavozik el folyamatosan elsosorban reszecskek alakjaban,
amelyen a vizsgalt fotonoknak at kell haladniuk sok ezer kilometeres uton .
(A Naprol valo ismeretek akkoriban meg meglehetosen szerenyek voltak a ami
es korantsem teljes kephez merten, a magneses hatast nem is emlitve.)
- Hullamtulajdonsag? Ezt a foton eseteben mar egy evszazaddal korabban is-
mertek, mint az anyag eseteben.
Ha az anyag kriteriuma a tehetetlen-, a sulyos tomeg valamint a
hullamtulajdonsag, akkor meg kell allapitanunk, hogy a foton anyagi
reszecske.
Felmerult, hogy a foton anyagi tulajdonsaga ellen szol, hogy nincs
nyugalmi tomege. Ez a sulyos erv azonban tulzott absztrakciobol szarmazik.
Hogy miert? A fotonnak az anyagi tulajdonsagai foton allapotban bizonyitast
nyertek, de mi tortenik kolcsonhataskor? A foton elnyelodve az elnyelo
anyag tehetetlen es sulyos tomeget noveli, megvaltoztatja az elnyelo anyag
hullamtulajdonsagait, megvaltoztatja annak sajatrezgeset, anelkul, hogy pon-
tos reszletes mechanizmusat ma ismernenk. Ebbol csakis az a kovetkeztetes
vonhato le, hogy amikor a foton elnyelodik es megszunik, mint foton letez-
ni, nem tortenik anyagga alakulas, vagyis a foton korabbi tulajdonsagai a
tehetetlen tomeg, a sulyos tomeg a hullamtulajdonsag megjelenik az elnyelo
anyagban. Kisugarzas eseten ezek forditva tortennek. Tehat a feny maga is
anyag, es nem alakulhat anyagga. Kulonlegesse az teszi, hogy a fotont nem
tudjuk megfogni anelkul, hogy at ne alakulna. Ezert foton. (Meg kell je-
gyezni, hogy a pl. proton is atalakulhat mas reszecskekke, ettol meg nem
szuntetjuk meg anyagi mivoltat sem a protonnak, sem az atalakulas soran let-
rejovo reszecskeknek, pedig ha a fotonra vonatkozo okfejtest -egyedi tulaj-
donsaga, hogy nincs nyugalmi tomege- kovetkezetesen alkalmazzuk, akkor
minden uj, eltero tulajdonsag egy-egy onallo letezo bevezetesevel jarna,
megszuntetve a csoportositas minden elonyet. Pl. nem lehetnenek femes
vezetok, csak teteles felsorolas, es nem lehetne azokra egyseges magyarazatot
adni, hiszen az ellenkezne absztrakcios modszerunkkel. Nem maradna a vilagban
semmi, ami az egyseges termeszetet alkotna, csak fuggetlen dolgok halmaza .)
Tehat az absztrakcionak itt csak addig van ertelme, amig kozos
tulajdonsagokat tartalmaz. Mar maga a felosztas sem nelkulozheti a kozos
tulajdonsagok ismeretet, rejtve marad, de nelkuluk nem tudnank ezt a
felosztast elvegezni.
A foton nem csak elnyelodni tud, hanem utkozni is, amelyek soran
teljesen azonos allapotvaltozast hoz letre, mint mas, nyugalmi tomeggel
rendelkezo reszecskek. Megvaltozik a tehetetlen tomeg, a sulyos tomeg,
a sajatfrekvencia. Ha kolcsonhatas azonos jelensegekhez vezet, az okot is
azonos tulajdonsagunak feltetelezzuk, ezt kotelezoen tesszuk mindaddig,
amig kiserleti bizonyiteka nem merul fel annak, hogy itt masrol van szo.
A fizika targya, lenyege a tapasztalas.
Osszefoglalva: A foton anyag. (Megjegyzes: Ha valaki feluti egy fenytannal
foglakozo konyv tartalomjegyzeket, akkor a kiserleti tenyek olyan halmazanak
felsorolasaval talalkozik, hogy ha eter nincs, akkor foton van, a kerdes nem
fogja gyotorni.)
Atommagatalakulasokat ket egymastol kulonbozo uj anyag megjelenese kiseri,
amelyek a kovetkezo tulajdonsaggal rendelkeznek:
reszecskek (pl. uj atommagok letrejotte) fotonok (e.m. sugarzas)
sebesseg: < c = c
tehetetlen tomeg: van van
grav. terben: sulyos tomeget mutat sulyos tomeget mutat
hullamtulajdonsaga: van van
energiaja (mozgasi) van van
egyedi tulajdonsag egyedi tulajdonsag
atalakulas nelkul nem erheti el a atalakulas nelkul sebessege nem
fenysebesseget, de tetszolegesen nem csokkentheto tetszolegesen.
megkozelitheti. Atalakulas utan tomege
, mozgasi
Atalakulas utan pl. gamma foton- energiaja, hullamsajatossaga az
ban tehetetlen tomeg, a sulyos tomeg, elnyelo kozegben jelenik meg.
a hullamtulajdonsag megtalalhato.
Az elso erdekesseg, hogy a c fenysebessegnel kisebb sebessegu reszecskek is
azonos modon mozgasi energiat hordoznak magukban. Azert erdekes, mert ez azt
mutatja, hogy az "energia sebessege" eppen ugy lehet c mint annal kisebb,
vagyis a sebesseg nem tesz kulonbseget a anyag ket megjelenesi formaja kozott.
A masodik erdekesseg, hogy mind az anyaginak nevezett reszecskek, mind az a-
nyagi voltaban megkerdojelezett foton teljesen megegyezo tulajdonsagokat mu-
tatnak.
A kulonbseg korulbelul annyi, mint a kek es a voros feny kozott, amennyiben
pl. azt tekintjuk a megkulonboztetes alapjaul, hogy egyes kemiai reakciokban
mas es mas hatassal vannak. Megsem mondjuk, hogy a voros feny a foton, a kek
feny pedig egy mas letezo pl. xoton
Nem mellekes korulmeny, hogy ha a fotont, mint nem anyagi letezot
definialjuk, ahogy tettek ezt a tudosok a rel. elm. kialakulasanak idejen
a korabeli ismeretek miatt, akkor az anyagmegmaradas torvenyet el kell
vetnunk, pedig ma ugyancsak megalapozott okok miatt ez a fizika, a termeszet-
tudomany alapjat kepezi. A foton kerdese (itt definicioja) tehat nem mas,
mint az anyagmegmaradas es az energiamegmaradas tapasztalati torvenyeinek
elfogadasa, vagy tagadasa.
Miert van a kerdesnek nem csak filozofiai jelentosege?
Tisztelettel: B.Janos
|
