9. Fale nano-grawitacyjne: dyfrakcja elektronów

    W jednej z poprzednich notek zwróciłem uwagę na możliwość wyjaśnienia (ewentualnie interpretacji) dualizmu korpuskularno-falowego na bazie plankonowej. Zgodnie z hipotezą przedstawioną tam, to, co mechanika kwantowa rozważa jako fale prawdopodobieństwa, jest układem zrezonowanych przestrzennie drgań, elementarnych pól grawitacyjnych. Jak więc wyjaśnić w oparciu o ten nowy model zjawisko dyfrakcji elektronów przechodzących przez sieć krystaliczną? [Moglibyśmy poprzestać na prawdopodobieństwie (fale de Broglie): „Jeśli tak już jest, to widocznie...”. Ale to przecież jeszcze nie wyjaśnienie. Znów się wtrynia to nieszczęne „Dlaczego?”.] Jak wyjaśnić? Otóż tak, jak się wyjaśnia dziś, z tym, że z natury mowa o elementarnych falach grawitacyjnych. Można nawet je roboczo nazwać falami nano-grawitacyjnymi. W przeszłości „niematerialność” fal de Broglie –  fal prawdopodobieństwa była źródłem poważnej filozoficznej rozterki. Wątpliwości nie mają tylko epigoni. Einstein wciąż poszukiwał innej interpretacji, jakiejś materialnej alternatywy dla „fal prawdopodobieństwa”, których nie potrafił zaakceptować. I chyba słusznie. „Bóg nie gra w kości” – mawiał.

Zgodnie z sądem panującym dziś, fale prawdopodobieństwa są mimo wszystko bytem wyłącznie matematycznym, choć trzeba przyznać, że to matematyka bardzo specyficzna. Genialność mechaniki kwantowej przejawia się między innymi w tym, że operowanie bytami matematycznymi prowadzi do bardzo wielu przewidywań potwierdzanych przez doświadczenie. Niektórzy jednak nie potrafią oddzielić matematyki od realności przyrodniczej, materialnej, a to bardzo ogranicza jasność spojrzenia w materię jako taką. 

    Ale dlaczego to tak wspaniale działa? Wielu zachodzi w głowę. Dziś, tutaj chyba możemy pokusić się o odpowiedź. Zapewne domyślacie się, że fale te, głębiej, w skali struktury cząstek (tam mechanika kwantowa już nie dociera) są naszymi falami nano-grawitacyjnymi. Aż prosi się, by podjąć badania szczegółowe (także) w tej dziedzinie. Dzięki nim uzyskalibyśmy teoretyczny wgląd w skale stuktury czastek, aż ku skali Plancka. Pokusa niemała. A dziś... kto się da skusić?... Jakaś grawitacja dualna, jakieś plankony, wymyślałki emeryta... Ale nie trzeba być pesymistą. Już coś się ruszyło, choć gdzie są dzwony, jeszcze ludzie nie wiedzą. Oto tekst w Wikipedii: W 1990 amerykański fizyk Milo Wolff wyprowadził długość fali de Broglie’a ze struktury sferycznych fal stojących poddanych efektowi Dopplera^[2][3]. Odkrycie to skłoniło go do uznania sferycznej fali stojącej za prawidłowy model opisu cząstki materialnej, na bazie czego rozwinął swoją teorię budowy materii, zwaną rezonansem przestrzeni. Opisując cząstkę materialną w postaci fali stojącej, teoria ta rozwiązuje paradoks dualizmu korpuskularno-falowego dla cząstek materialnych. Czy rozwiązuje? Chyba jeszcze nie do końca. To na razie zbłąkana jaskółka.

    Właśnie istnienie odpychania grawitacyjnego w odpowiednio krótkim zasięgu, umożliwia zaobserwowanie dyfrakcji cząstek. Nie znające przeszkód tradycyjnie pojmowane pole grawitacyjne nie mogłoby przecież dać obrazu interferencyjnego po przeciwnej  stronie przeszkody (Przeszkody? Przeszkoda by nie istniała.), tak, jak przeźroczysta na całej powierzchni szyba dużych rozmiarów nie może dać obrazu interferencyjnego światła przechodzącego przez nią. Dla przypomnienia, obraz interferencyjny światła, by go można było dostrzec, uzyskamy przepuszczając je przez szczeliny w materiale nieprzeźroczystym, szczeliny, których szerokość porównywalna jest z długością fali. [Dla przykładu, światło odległych (punktowych) latarń ulicznych przechodząc przez gęsto tkaną firankę, staje się światłem w pewnym stopniu spójnym, a po przejściu przez źrenicę oka (i soczewkę) interferuje na powierzchni siatkówki, co widzimy jako prążki na lewo i na prawo od latarni.] Tylko wówczas bowiem otrzymamy fale spójne, czyli takie, które w danym punkcie spotykają się ze stałą w czasie różnicą faz. A fale prawdopodobieństwa? Czy istnieje materiał, który ich nie przepuszcza? Trochę dziwne pytanie.

  Każda cząstka elementarna, jako układ plankonów, jest układem drgającym. Gdy mamy kryształ, jego węzły (atomy) zajmują stałe wzajemnie położenie. Jakie? Takie, które zapewnia równowagę oddziaływań ze wszystkich stron (w tej skali chodzi o  oddziaływania elektromagnetyczne). W temperaturach odpowiednio niskich, drgania atomów-węzłów są uporządkowane (niechaotyczne). W tych warunkach fale grawitacyjne towarzyszące np. elektronom są spójne, a ich dyfrakcja prowadzić może do dostrzegalnej interferencji. W naszej interpretacji, wyżej stwierdziłem to, istnienie fal nano-grawitacyjnych związane jest z drganiami grawitacyjnymi elementów struktury cząstek. Jeśli cząstka porusza się, to jest ruchomym źródłem fali grawitacyjnej.

    Tu warto zwrócić uwagę na jeszcze jeden aspekt tej sprawy. Elektron (dla przykładu) poruszając się pozostaje tym samym elektronem, a jego ruch (względny) nie ma wpływu na to czym jest. Zmienne (cyklicznie) pole grawitacyjne wokół niego odebrać można jako falę grawitacyjną. Jeśli węzły kryształu (medium, w którym porusza sie nasz elektron) nie zmieniają swego położenia, mamy do czynienia z falą stojącą, w której węzłach natężenie lokalnego pola grawitacyjnego, równe jest zeru. W podobny sposób opisać można rzecz na bazie mechaniki kwantowej (chodzi o specyficzną budowę danej sieci krystalicznej), traktując nasze fale grawitacyjne jako fale prawdopodobieństwa. [Fale stojące tu mogą istnieć, gdyż w węzłach kryształów – atomach, znajdują się elektrony, które też są źródłem fal  grawitacyjnych. Zajść więc może interferencja tych fal z falami elektronów swobodnych (tych z zewnątrz). Przy ilościowym rozpracowaniu tego zagadnienia należałoby chyba uwzględnić też efekt Dopplera, w związku z ruchem elektronów względem sieci.] Oczywiście rzecz wymaga badań bardziej dogłębnych, z użyciem stosownych środków matematycznych. To, co napisałem stanowi tylko zagajenie, podstawę dla motywacji ich podjęcia.

     Czy fale prawdopodobieństwa unoszą energię? Trochę dziwne pytanie. Jeśli jednak są to w rzeczywistości fale grawitacyjne, to pytanie zyskuje sens. A jednak, wbrew tradycyjnemu podejściu, także fala grawitacyjna nie unosi energii. Nie pozbawia przecież naszego elektronu jego parametrów „osobistych”, jego zasób grawitacji (gravity resource) jest niezmienny. Wszak jak powyżej zaznaczyłem, elektron poruszając się pozostaje tym samym elektronem, a sam ruch jest przecież względny i nie może decydować o grawitacyjności samego elektronu, która nie posiada cech lokalności. Dodam, że sam elektron (jak wszystkie cząstki, zgodnie z tutejszymi zapatrywaniami, zbudowany jest z plankonów, które stanowią podstawowy element grawitacji. Poza tym istnienie grawitacji oznacza uczestnictwo danej cząstki w oddziaływaniu, oznacza, że zawsze ciało „posiadające” pole grawitacyjne ma partnerów w oddziaływaniu. Nasz elektron grawitacyjnie nie jest, nie może być samotny i nie ma upoważnienia do szastania w pojedynkę wspólnym dobrem. Jeszcze powrócę do tego motywu.

    Czy można ekranować grawitację? Powraca, jak bumerang pytanie. Jeśli już, to na pewno w sensie jakościowo innym. W związku z istnieniem odpychania w bardzo krótkim zasięgu, istnieją przeszkody w ruchu. Przeszkodami takimi mogą być węzły sieci krystalicznej. Dla elektronów (i innych cząstek, pod warunkiem, że węzły sieci je zawierają), także dla fal grawitacyjnych, towarzyszących im,  stanowić one mogą przeszkody, a sieć jako całość, działa jak siatka dyfrakcyjna – dla fal grawitacyjnych towarzyszących elektronom. Nic dziwnego, że ruch elektronów przechodzacych przez sieć, modyfikowany jest przez rozkład pól grawitacyjnych, ich superpozycję i zdradza cechy typowo falowe (dyfrakcja i interferencja). [Zauważmy, że sieć krystaliczną stanowią atomy, a w nich mamy elektrony, które przecież są układami drgającymi (grawitacyjnie). Nukleony nie liczą się przez zupełnie inny zestaw drgań własnych (wykrycie doświadczalne dyfrakcji protonów na węzłach sieci krystalicznej byłoby bardzo trudne). Drgające pola w sieci krystalicznej, to jak radiolatarnie dla przelatujących elektronów, których drgania grawitacyjne rezonują z nimi. Prędkość elektronów jest stosunkowo niewielka wobec bardzo dużej czestotliwości drgań grawitacyjnych w ich strukturze. [Ale uwzględnić efekt Dopplera chyba należałoby.] Można więc sądzić, że tworzą się fale stojące. Efektem fenomenologicznym tego jest dyfrakcja i interferencja elektronów (a właściwie ich fal nano-grawitacyjnych) wskutek ich przejścia przez sieć krystaliczną.]

     Można by zreasumować, że dyfrakcja elektronów świadczy o istnieniu fal grawitacyjnych, których detekcja stała się wyzwaniem dla wielu fizyków. Tutaj jednak fale grawitacyjne mają zdecydowanie inny sens. Nazwałem je więc falami nano-grawitacyjnymi. Ich detekcja nie sprawia problemów. Przecież już od dawna posiadamy mikroskopy elektronowe... 

Ostatnio mówi sie sporo o tzw. polach torsyjnych. Warto zapoznać się z tym tematem. Chodzi o to, że przy odrobinie wyobraźni skojarzyć je można z falami nano-grawitacyjnymi.