A négy térdimenziós modell

Bizonyíték a négydimenziós térre? Lehet.

Tartalom:

/könyvrészlet/

A négy térdimenziós modell

Negyedik dimenzió

Tér (fizika)

Egely György : A négy térdimenziós modell

A négy térdimenziós modell Az eddigiekből megnyugtató módon feleletet adni a gömbvillámok keletkezésére: nem lehet. Az esettanulmányok csak a tényt rögzítették, az UFO-jelenségek pedig nem adhatnak választ arra,hogyan, milyen fizikai erők hatására keletkezik a gömbvillám. Márpedig ez az alapkérdés; vizsgálódásainkat elsősorban ez a cél vezérelte. A válaszadás elől nem akarunk kitérni, mégis kénytelenek vagyunk azzal kezdeni, hogy minden, ami itt következik: feltételezés. Egy jelenség egy lehetséges értelmezése. Hipotézis, amit a tudomány mai állapotában pontos, vitathatatlan érvekkel, illetve tényekkel még nem tudunk alátámasztani. De a hipotézis arra (is) való, hogy segítségével elindulhassunk olyan úton, amely a megszokott eszközökkel, szemlélettel és módszerekkel nem járható. Az igazán jó feltételezés azonban sohasem életidegen, üres, logikai csinálmány. Köze van a valósághoz. A negyedik térdimenzió gondolata - akármennyire megfoghatatlan, érzékelhetetlen is a ma embere számára - a tudomány előtt korántsem ismeretlen. Most még csak azt tudjuk mondani a negyedik dimenzióra, hogy “olyan, mint..." vagy “úgy kell elgondolni, mint ahogy..." Most még csak viszonyítunk, mert nem tudjuk elképzelni - érzékszervileg tapasztalhatatlan. De amit ma még nem értünk, nem tudunk, nem tapasztalunk, az nem biztos, hogy nem lesz holnapra evidenciaértékű tény. Sokat idézett példa, hadd hivatkozzunk rá mi is: Galilei elmélete a Föld mozgásáról ugyancsak hipotézis volt a maga korában, s a korábbi feltételezések mára alaptörvénynek számítanak a fizikában. Természetesen nem lehet (s nem is akarjuk) a gömbvillámokkal kapcsolatos kutatásokat Galilei korszakos felfedezésével összevetni, a módszerre azonban szeretnénk az olvasó figyelmét felhívni. Tudjuk, hogy van gömbvillám - ezt egybeeső esetleírások sora igazolja -, tudjuk, mikor keletkezik, ismeretesek megjelenési formái, természete, de nem tudjuk (még) tudományos bizonyossággal meghatározni működési elvét s azt: hogyan keletkezik. Ezek, ha nem tartoznak is a titkok birodalmába, de egyelőre felderítetlen, megoldásra váró rejtélyei a természetnek. Honnan van az energia?   A gömbvillám bizarr tulajdonságai miatt többször is felvetődött a kérdés, hogy vajon egyetlen jelenség húzódik-e meg a megfigyelések mögött, vagy pedig több különböző fizikai elven alapuló jelenséget látunk. Arra azonban nincs igazán okunk, hogy különböző elveket tételezzünk föl, hiszen az egyes megfigyelésekben előforduló tulajdonságok azonosakegymással. Nincs elvi különbség a spontán, hirtelen keletkezett gömbvillám viselkedése és a villámbecsapódás után keletkezett gömbvillám viselkedése között. A különböző módon eltűnő gömbvillámok is azonos módon viselkednek előzőleg. A jelenség megítélésekor alapvetően kétfajta energiaforrást kell feltételeznünk: vagy külső forrásból kapja folyamatosan az energiát a gömbvillám, vagy pedig keletkezésekor valamilyen folyamat során az összes energia a gömbvillámon belül raktározódik. Mindegy, hogy a jelenség mögött milyen konkrét fizikai jelenség van, végül is a két lehetőség közül az egyiket kell választani - annak minden elvi és gyakorlati következményével együtt. Belső energiaforrás esetén a gömbvillám összes elektromos töltésének és energiájának a gömbön belül kell lennie. Ezt azonban a megfigyelések eddig nem támasztották alá. Gondol   juk meg: egyetlen elektromos biztosíték kiolvasztásához lényegesen több töltés és energia szükséges, mint amennyit egy néhány centiméter átmérőjű gömbben egyáltalán tárolni lehet. Azokat az eseteket pedig, amelyek bizonyíthatóan előzmény nélkül keletkeztek, semmiképpen sem lehet belső energiaforrásos modellekkel értelmezni. (Az ilyen elméleteket ismertető cikkek nem is említik ezeket a megfigyeléseket.) A külső energiaforrásos modellek viszont nem tennék lehetővé az olyan eseteket, amikor a gömbvillám zárt helyiségekben vagy víz alatt jelenik meg, ezenkívül a megfigyelőknek mindig hőt kellene érezniük a jelenség közelében. A gömbvillám által okozott károk és nyomok, valamint az energiaátadás módjának vizsgálata további fontos és érdekes információkkal szolgál. Nézzünk például egy olyan esetet, amikor egy légcsavaros repülőgép találkozott egy körülbelül tíz centiméter átmérőjű gömbvillámmal! Amikor a gyorsan forgó légcsavar hozzáért, a gömb eldurrant. Leszállás után megállapították, hogy a fém légcsavarból egy darabka kiolvadt. A gép sebességéből, a légcsavar méretéből és fordulatszámából ki lehetett számítani, hogy a gömb és a légcsavar “találkozási ideje" körülbelül néhány tízezred másodpercre tehető. Mivel belső energiatárolás esetén az energiaátadás csak hőátadással, hővezetéssel és hősugárzással történhet, kiszámítható az is, hogy a gömbben rendkívül nagy hőmérsékletnek kellett lennie ahhoz, hogy ilyen rövid idő alatt meg tudja olvasztani az alumíniumötvözetet. Ez a hőmérséklet már lényegesen meghaladja azt az értéket, ahol az atommagok még stabilak. Nincs okunk feltételezni, hogy a gömbvillám belsejében sokkal magasabb hőmérséklet lenne, mint ami például a neutrínócsillagok belsejében van, s már csak ezért sem valószínű, hogy belső energiaforráson alapul a gömbvillám. De újabb érvek is szólnak a belső energiaforráson alapuló modellek ellen. Az ilyen elven működő gömbvillámokat a szél magával sodorná, és nem hozhatnák létre az olyan típusú roncsolásokat, mint például az ablaküvegbe égetett lyukak, melyeket viszont több alkalommal is megfigyelhetünk. Más elvi problémák is felvetődnek. Elképzelhetetlen olyan mennyiségű energia raktározása a gömb belsejében, mint amennyi kiszámítható azokban az esetekben, amikor a gömb nagy mennyiségű vizet párologtat el. A fizikai törvények szabnak felső határt a különböző energiatípusok esetén raktározható energiasűrűségnek. A gömbvillám által leadott energia gyakran sokkal több ennél. A külső energiaforráson alapuló elméletek persze ezekkel a problémákkal nem küszködnek. Elvileg látszólag minden külső ok nélkül, váratlanul is létrejöhet a jelenség. (Külső forrásból, elektromágneses sugárzás segítségével a levegő is fölhevíthető!) Jó néhány ilyen modell létezik, de ezek több ponton is vitathatók. Nem magyarázható velük a gömbvillám által okozott elektromos hatások nagysága, mivel a gömbből feltűnően nagy töltés áramlik ki. (Például a Siklóson megfigyelt esetben a néhány centiméter átmérőjű gömbben raktározott össztöltés nem haladhatná meg a 4x10-6 coulomb értéket. Ennél nagyobb töltésmennyiség már jóval nagyobb sugarú gömb körül okozna szikrázást, fényjelenséget. (Lásd a 46-47. oldalon a 139/a. számú esetet.) További probléma, hogy a gömbvillám elpárologtathat vagy összeroncsolhat elektromosan szigetelő tárgyakat is, például ablaküveget, tégla- vagy vályogfalat, kiszáradt fát stb. Ezt elektromágneses sugarak segítségével nem lehet elérni, az erre irányuló kísérletek mind sikertelenek maradtak. Fölvetődik a kérdés: ha sem belső, sem külső energiaforrással nem lehet megoldani ezt a problémát, akkor vajon hogyan magyarázható egységes modellel ez a jelenség? A gömbvillám furcsa tulajdonságaiból már sejthető, hogy a magyarázat sem lehet szokványos, mert egy nagyon furcsa jelenséget valószínűleg csak különös magyarázattal közelíthetünk meg. Ezek az ellentmondások feloldhatók, és a megfigyelések egységes modellel értelmezhetők, ha feltételezzük, hogy nem három, hanem négy térdimenzióban játszódik le a jelenség. A fizika törvényei elvileg nem tiltják a több mint három térdimenzió létét, és hosszú idő óta próbálkoznak már olyan modellek kialakításával, melyek több mint három térdimenzióban írják le a fizika törvényeit. Elképzelhető viszont a gömbvillám jelensége olyan négydimenzios terhen, ahol a negyedik, most altatunk bevezetett térdimenzió ugyanúgy viselkedik, mint az általánosan ismert három, de ezekre merőleges. Természetesen azonnal felvetődik, hogy ha van ilyen, negyedik térdimenzió, miért nem látjuk ugyanúgy, mint azt á hármat, amiben benne vagyunk, és amihez hozzászoktunk? Ezzel a kérdéssel már régebben is foglalkozott a fizika, kutatva, hogy miért éppen három térdimenziós az általunk ismert világ. Ehrenfest holland kutató vizsgálatai szerint az anyagi világunk stabilitási okok miatt három térdimenziós. A tér-idő fogalom kialakulásáról, problémáiról ír G. I.Gorelik: Miért háromdimenziós a tér? című könyvében. A befejezésben írja a szerző: “Hogyan állunk a »Miért háromdimenziós a tér?« kérdéssel? Erre a fizika még nem tud végleges választ adni. (... ) A tér három dimenziójára lényegében még egyetlen »végleges« megoldás sincs. Nincs olyan fizikai elmélet, amely a 3+1 dimenziót mélyebb fizikai tényekkel magyarázná. Ezzel együtt a szerző reméli, hogy ez a könyv képet ad a dimenzió óriási szerepéről a fizikai világképben. A címben szereplő kérdés éppen megválaszolatlansága, valamint a dimenzió fizikai szerepe miatt oly fontos és rejtélyes." ( Ford. Lendvai Endre. Bp.1987, Gondolat.) Ehrenfest vizsgálatai szerint ha léteznek magasabb térdimenziók (negyedik, ötödik stb.), akkor azokban az anyag hosszú időn keresztül stabilan nem maradna meg. Ha bármilyen ok miatt mégis kijutna oda anyag-tehát például négy térdimenziós kristályokat tudnánk valamilyen módon előállítani -, akkor instabil lenne, idővel visszaalakulna eredeti, háromdimenziós formájába. Ha tehát nincsen anyag “kint", a negyedik térdimenzióban, akkor természetesen onnan fény sem juthat hozzánk, hiszen nincs ott olyan tárgy, amiről visszaverődne vagy amiből kisugározódna. Ha lenne “kint" olyan tárgy, amiről fény visszaverődne, akkor látnánk egy tárgyat valahol, próbálnánk elérni, de mindig csak a "semmibe" nyúlnánk. Ezt a jelenséget nem tudnánk másként értelmezni, csak úgy, hogy azért nem érjük el ezt a fényforrást, mert egy negyedik térdimenzióban van valahol. A négy térdimenzióban való gondolkodás szokatlan és nehezen érthető, de egy hasonlat segítségével a gondolatkör talán közelebb hozható megszokott fogalmainkhoz.   Tegyük fel, hogy "lapos", két térdimenziós világban élünk, és nincs tudomásunk egy harmadik térdimenzió létezéséről, ami merőleges a világunkra. A lapos világban egy négyzet vagy akármilyen zárt görbe lezárt “teret" hoz létre, úgy, mint a háromdimenziós térben például egy szoba vagy gömb belseje. A kétdimenziós lezárt helyiségben élő megfigyelő “csodának" tartja, ha valaki behelyez vagy elvesz egy tárgyat az ő lezártnak hitt teréből, holott ez természetes a háromdimenziós világban levő megfigyelő számára (1. ábra). Mi történik a különböző dimenziójú tárgyak találkozásakor?   A “lapos" világban élő megfigyelő szabályos kört lát, ha egy hengert merőlegesen átnyomunk az ő világán; ez azonban rögtön ellipszissé alakul át, mihelyt a henger nem merőleges az ő világára (2. ábra).   Ugyanígy a háromdimenziós világban élő megfigyelő gömböt lát, ha egy négydimenziós hengert átnyomunk a háromdimenziós térre merőlegesen, és ellipszoidot, ha nem merőlegesen. (Ha négydimenziós csövet nyomunk át, akkor gömbhéjat, “buborékot" látunk a háromdimenziós térben.) Az egyszerűsített, “lapos" világnál maradva, ott egy gömbvillám olyan háromdimenziós gyűrű, ami két helyen átüti a megfigyelő kétdimenziós terét, és nagy sebességű, nagy energiájú, elektromosan töltött részecskék áramlanak benne (3. ábra).   Ez a töltött részecskékből álló alakzat azért marad stabil egy darabig, mert a nagy keringési sebesség miatt erős mágneses tér keletkezik körülötte, méghozzá olyan, amely az azonos irányba száguldó részecskék között vonzást kelt. Ez erősebb, mint a részecskék közötti - az azonos elektromos töltésből adódó - taszítóerő. (A természetben látott villám is részben azért csak négy-öt centiméter átmérőjű, mert amikor az elektronok párhuzamosan száguldanak a villámcsatornában, akkor a köztük ható vonzás vékony nyalábbá húzza össze magát a villámot.) Ez az önösszehúzó hatás csak akkor alakul ki, ha az áram erőssége meghalad egy bizonyos, elég magas küszöbértéket. A már meglévő stabil áramgyűrű pedig azon a helyen robban szét először, ahol ez az áram és a mágneses tér a kritikus érték alá csökken. Ez a stabilitási feltétel a gyakorlatban csak ritkán, a nagy teljesítményű villámoknál teljesül, s ezért is ritka jelenség a gömbvillám. A gyűrű alak azért alakulhat ki, mert a Föld gyenge geomágyteses terében nagyjából körpályán keringenek a gömbvillámot alkotó töltött részecskék. Ennek a töltött gyűrűnek az átmérője attól függ, hogy milyen töltésű és energiájú részecskék alkotják. Előzetes becslések szerint ha elektronokból állna a gyűrű, akkor az energiájuktól függően tíz-harminc kilométer lenne az átmérője, míg ha a gyűrű pozitív ionokból állna, akkor átmérője elérhetné a több száz kilométert is. A fentiek alapján a gömbvillám viselkedésének főbb jellegzetességei könnyen megérthetők.Akkor lesz gömb alakú a háromdimenziós térben látott gömbvillám, ha ez a valójában négydimenziós gyűrű az átütési pontokban merőleges a mi háromdimenziós terünkre. Ha 90°-nál kisebb szög alatt érkezik a két átütési helyhez, akkor ott ellipszoidot látunk. A 3. ábrából már világosan látszik, hogy nem egy, hanem mindig két gömbvillám keletkezik egyszerre. Az egyik azon a helyen, ahol a villám becsap, a másik pedig ettől a helytől jó messzire, akár olyan helyen is, ahol egyáltalán nincs zivatar. Ez a második hely lehet lezárt helyiség, szoba vagy akár fémdoboz is, ennek ellenére megjelenhet ott a gömbvillám. Ezzel a modellel érthetővé válik a gömbvillám szokatlanul nagy energiatartalma is. A valóságban nem a piciny gömbben, hanem a jóval nagyobb gyűrűben tárolódik a jelenség energiája, töltése és impulzusa. Az, amit látunk belőle, egy kis rész csupán. A gömbvillám energiáját természetesen meghatározza az azt létrehozó villám energiája; annál mindenképpen csak kisebb lehet. Egy ilyen gyors mozgású, nagy energiájú áramgyűrű körül kialakul a fenntartásához szükséges, erős mágneses tér. Elektromos tér is létrejön körülötte, mert a jelenség gyorsan mozgó töltésekből áll. A gömbvillám jellegzetes mozgása elég könnyen megérthető az előbb ismertetett modell segítségével. Mivel elektromosán töltött a gyűrű, a fémtárgyak - ha a gyűrű a közelükbe jut - a töltésmegosztás miatt vonzzák. Ha a fémtárgy földeletlen, akkor először magához vonzza az áramgyűrűt, majd az föltölti a fémtárgyat, ezután az eltaszítja magától a gyűrűt. Ezért ugrál a gömbvillám például szögről szögre, ha egy szobába betéved. Mivel csak az elektromágneses terek befolyásolják a jelenség mozgását, a szél mozgása és iránya nem hat rá. Ezért mozog például széllel szemben is. Amikor ez az áramgyűrű áthatol a mi háromdimenziós terünkön, akkor a levegővel ütköző töltött részecskék szóródnak, energiájuk egy részét leadják, izonizálják a környező levegőt, és a gyűrűből az ütközések során töltött részecskék távoznak. Ha a szóródás elég jelentős, akkor az külsőségekben is megnyilvánul: a kiszóródó töltés a látható plazmagömb körül aurát, burkot hoz létre. Ha a kiszóródó részecskék árama egy bizonyos értékhatás fölé növekszik, akkor olyan erős is lehet, hogy a gömb felületén vékony, világító pászmák alakulnak ki. Ekkor lángnyelvekhez hasonló jelenséget láthatunk a gömb felszínén. Ha még ennél is nagyobb a szóródás, akkor a gömb egész felszínén szikrázást tapasztalhatunk. A kiszóródó elektromos töltésből keletkező áram gyakran olyan erős, hogy kiégeti az elektromos lámpákat, megütheti a mellette lévő embereket, állatokat, s működtetheti az elektromos berendezéseket. A kiszóródó töltés elektrosztatikus hatásokat okoz. Így például a gömbvillám kinyitja maga előtt az ajtókat, ablakokat (ha nincsenek kulcsra zárva), falhoz nyomhatja vagy lenyomja az embereket, és tárgyakat lökhet odébb. A járműveket olykor azért követi, mert a fém alkatrészek a töltésmegosztás miatt egy darabig vonzzák, de ha túl közel kerülnek egymáshoz, akkor a követett tárgyak a sok kiszóródó töltés miatt már inkább taszítani fogják a gömbvillámot. Elképzelhető, hogy így egy darabig stabil egyensúly alakul ki, s ezért követi a jelenség a mozgó járművet. A földelt fémtárgyak mindig vonzzák a gömbvillámot, mert a kiszóródó töltést a földelés levezeti, így a taszítás nem jöhet létre. Szigetelő tárgyak viszont mindig taszítják a jelenséget. Csak akkor megy neki a gömbvillám például falnak vagy ablaküvegnek, ha erre a külső elektromos tér “kényszeríti". A jelenség gyakran lebeg be nyitott ajtón, ablakon át a szobába. Ez annak a következménye, hogy a szobák belsejében a helyi elektromos potenciál alacsony. Az elektromosan töltött gyűrű látható része így belebeg a szobába, majd ott a töltéseket kiszórva magából, megemeli a szoba elektromos potenciálját, úgyhogy szinte kilökődik a helyiségből. Ha ilyen esetben, amikor a gömb éppen bent van egy helyiségben, kinyitják az ajtót, akkor a szomszéd helyiségben levő alacsony potenciál miatt azonnal áthúzódik oda. (Ilyenkor hiszik azt, hogy a huzat viszi át, pedig ennek semmi köze hozzá.) Mivel mozgását az elektromospotenciál-különbség vezérli, előfordulhat, hogy a jelenség átbújik akár a kulcslyukon is, és ezután visszaalakul eredeti nagyságára, eredeti alakjára. A torzulás azért következik be, mert a helyi elektromos tér a látható gömböt az áthatolási helyen eltorzítja, de miután áthalad az akadályon, fölveszi újra az eredeti formáját, hiszen az áramgyűrű akkor megint csak levegőrétegen hatol át. (Hasonló jelenség megy végbe, ha egy vizet szállító gumicsövet enyhén megnyomunk: az áramlási keresztmetszet eltorzul.) A gömb hosszú ideig megmaradhat a víz alatt is, olyankor gőzbuborékot hoz létre maga körül. A nagy tömegű szilárd testekben viszont nem képes megmaradni, olyan nagy az energia- és töltésvesztesége. Amikor rendkívül nagy a szóródási veszteség, és a gömbvillám hamar elveszti az energiáját (gyakorlatilag fölrobban), töltése azon a helyen szétszóródik. Nagy mozgási sebesség esetén azonban előfordulhat, hogy a jelenség áthalad vékony falon, ablaküvegen. A látható gömb forgása is a kiszóródó elektromos töltésekkel magyarázható. A gyűrű körül erős mágneses tér jön létre. A látható gömbből kiszóródó töltés ebben az erős mágneses térben mozog. Emiatt mozgása nem csak sugárirányú lesz: impulzusnyomatékot is kap. Ez viszont a gömb forgását idézi elő. Ha egy ilyen gömb elhalad valaki mellett, akkor az legfeljebb bizsergést érez, vagy halk sistergést hall, amit a kiáramló töltések okoznak. De meleget nem érez, mert nem egy szilárd testből sugárzik hő, mint ahogy ezt a látványból gyaníthatnánk, hanem töltött részecskék hevítenek nagyon kis sűrűségű gázgömböt. Ilyenkor a hősugárzás minimális. Nem véletlen, hogy némely vidékeken "hideg villámnak" nevezik ezt a jelenséget. A jelenség eltűnésekor a megfigyelők vagy azt látják, hogy a gömbvillám egyik pillanatról a másikra megszűnik egy kis pukkanás kíséretében, vagy hatalmas dörrenést követően nyoma vész. (Ez egyébként nagy energia- és töltéskibocsátással jár.) Ha azon az áthatolási helyen látja a megfigyelő a jelenséget, ahol az áramgyűrű stabilitása először bomlik föl, akkor ott szóródik ki a teljes töltésmennyiség, és a jelenség teljes energiája nagy dörrenéssel azon a helyen oszlik, illetve áramlik szét. Ez azonban olyan érdekes módon mehet végbe, hogy ha lezárt helyiségen belül robbanna föl a gömb, még akkor is jutna a falon kívülre töltés és energia. Ez a fenti modell segítségével könnyen értelmezhető. Természetesen ha valaki ilyenkor a másik áthatolási helyen is látja a gömböt, ott egyszer csak azt veszi észre, hogy az egyik pillanatról a másikra eltűnik a jelenség, s nem hagy maga után semmi nyomot, legfeljebb egy kis csípős szagot, a töltött részecskék által ionizált levegő szagát. Az áramgyűrű több párhuzamos gyűrűre is bomolhat, s ezek együtt haladnak, azonos pályán mozognak, egyszerre és azonos módon tűnnek el, ahogy ezt a csoportos megfigyelések példatára igazolja is. Ha egy ilyen négydimenziós áramgyűrű eltalál egy tárgyat, akkor azt tejes térfogatában melegíti fél. (A kétdimenziós analógiában ez annak felel meg, mint amikor egy részecskesugár felülről talál el egy tárgyat, s annak teljes "térfogatát" éri.) A merőlegességi feltétel   A jelenség keletkezése már nem érthető meg ebben az itt leírt, rendkívül egyszerűsített modellben. A modell szerint több alapvető feltételnek kell teljesülnie ahhoz, hogy a jelenséget generáló három térdimenziós villámból a töltések kiemelkedjenek a negyedik térdimenzió irányába. Az egyik feltétel az, hogy a jelenséget létrehozó villám irányt változtasson, mégpedig hirtelen, törésszerűen, az eredeti irányra merőlegesen. Ez a merőlegességi feltétel. Ez például akkor válik valóra, ha a villám belecsap a földbe, vízfelületbe, fának, villanyoszlopnak az oldalába vagy vízszintesen kifeszített rádióantennába, drótkötélbe. Akkor is teljesülhet ez a feltétel, ha a villám a levegőben elágazik (ami gyakran előfordul), s az ágak körülbelül 90°-os szöget zárnak be egymással (ez már ritkább). Ha a földbe vág a villám, az áram általában tovább halad függőlegesen lefelé (erről az olvadásnyomok tanúskodnak), ezért csak ritkán válik valóra a merőlegességi feltétel. Ha mély vízbe vág a villám, akkor az áram nagyjából egyenletesen terjed; sekély víztócsában viszont inkább a felszínen - ilyenkor nagyobb a keletkezés valószínűsége. A merőlegességi feltétel nem valósulhat meg akkor, ha például függőleges villám csap bele függőleges villámhárítóba - de ha oldalról csap be, akkor már igen. A merőlegességi feltételt egyértelműen alátámasztják a megfigyelések is: a villámból csak ilyen módon jött létre gömbvillám. (Erre mind a magyar, mind a külföldi szakirodalomból számos példát ismerünk.) Vajon mi lehet ennek a feltételnek a fizikai háttere? Elképzelhető, hogy az úgynevezett Lorentz-erő általánosított esetével találkozunk. (Ha mágneses térben, a térre merőleges irányban egy elektromosan töltött részecske mozog, akkor a részecskére ható erő merőleges a mágneses térre és a mozgás sebességének irányára is.) A Lorentz-erő akkor tudna kiemelni a mi háromdimenziós terünkből töltött és mozgó részecskét, ha lenne egy különleges irányú mágneses terünk. Ezt azonban a szokásos laboratóriumi körülmények között nem tudjuk előállítani, de nagyon nagy távolságok és görbült három térdimenzió esetén már igen. Gyakorlatilag görbületmentes térben (azaz rövid távolságok esetén, a szokásos laboratóriumi méretek esetén) ez nem valósítható meg. A görbült háromdimenziós tér már valójában négydimenziósnak tekinthető, de a hatása csak nagy távolságok esetén vehető észre. Nem véletlen, hogy földünket is laposnak tekintették régen, mert a szokásos rövid távolságokra ez a közelítés használható. Ha azonban hosszabb a távolság, már látszik - nagy vízfelületeken különösen -, hogy a felszín nem sík, hanem görbült, gömbszerű, azaz nem két, hanem három térdimenziós. Ma már ismeretes, hogy a gravitáció miatt valóban görbült a terünk. Finom mérésekkel kimutatható, hogy például egy ház pincéjében nagyobb a tér görbülete, mint a padláson, bár az eltérés - és egyáltalán a görbület - mértéke, terünk görbületének mértéke rendkívül kicsi. Háromdimenziós terünk kevéssé érzékelhető görbültségével magyarázható, hogy miért éppen a gömbvillámnál jelentkezik a többdimenziós hatás, és miért nem találkozunk vele ennyire nyilvánvalóan a fizika más folyamataiban. Mivel kicsi a térgörbület, ezért csak akkor jelenik meg ilyen látható módon, ha olyan folyamatot nézünk, ahol rendkívül nagy méretekkel, távolságokkal kell számolnunk. A szokásos laboratóriumi méretek mellett ezek a hatások természetesen rendkívül gyengék, elhanyagolhatók, és csak akkor tűnnek elő, ha a folyamatok több kilométeres távolságokon játszódnak le. A többdimenziós folyamatokat elsősorban elektromosan töltött, nagy energiájú részecskéknél érdemes keresni, mert ezek energiája elegendő lehet ahhoz, hogy kilépjenek terünkből, meg együtt is maradjanak, s így szabad szemmel is könnyen észlelhető jelenséget okozzanak. Kézenfekvő tehát, hogy a térgörbültséget mutató jelenség a nagyméretű, nagy energiájú villámok esetében jelenik meg. A görbült négydimenziós térben lejátszódó elektromos és mágneses hatások szemléletes, egyszerű leírása, a kilépés mechanizmusának értelmezése már nem megy egyszerű fogalmakkal. Itt olyan fizikai és matematikai fogalmakat kell bevezetni, amelyeket a hétköznapok elektrodinamikájában nem használunk, és hasonlatot is nehéz találni rá. Még a jóval egyszerűbb négydimenziós euklidészi térben is problémák merülnek fel a hétköznapi fogalmaink használatában. Tudjuk például, hogy egy madzagra a mi háromdimenziós terünkben nyugodtan csomót lehet kötni, s nem bomlik szét. Ugyanez a csomó kétdimenziós térben nem létezhet, a négydimenziós térben pedig már szétbomlik, nem értelmezhető. A négydimenziós térben viszont a kétdimenziós, végtelen kiterjedésű (görbült) síkra lehet csomót kötni. A négydimenziós térben a tárgyakat három térdimenziós felületek borítják, és tengely körül nem lehet ezeket a testeket forgatni, csak síkok körül. A térnek, különösen ha újabb és újabb dimenziókat veszünk Figyelembe, még jóval több ilyen furcsa vonása is van. Nyilván fölvetődik az a kérdés, hogy miért ritka a gömbvillám jelensége. A leírt modellbál nagyjából már látszik, hogy miért. Lényeges, hogy annak a villámnak, amelyik létrehozza ezt a jelenséget, nagyon hosszúnak kell lennie, hogy a tér görbültsége megmutatkozhasson. Rendkívül nagy energiatartalommal kell rendelkeznie, hogy a kiléptetéshez elegendő energiája legyen, és hogy a töltött részecskék energiája és mennyisége elegendő legyen ahhoz, hogy egy stabil, önösszehúzó töltésgyűrűt hozhassanak létre. További követelmény, hogy ez a gyűrű önmagába záródjon. E a sok feltétel csak ritkán teljesül. Nem véletlen, hogy a gömbvillámot is ritkán látjuk. Bár ez a modell elég jól leírja a jelenség tulajdonságait, még nagyon messze áll attól, hogy általánosan elfogadható, részletesen kidolgozott elmélet legyen, hiszen rengeteg olyan fizikai és matematikai problémával kell megküzdeni, melyekkel mindeddig nem volt dolgunk. (Szokatlan dolog több mint háromdimenziós térben gondolkodni.) Még akkor is, ha papíron már működik az elmélet, hátravan a kísérleti igazolás. Ezt a természetben lejátszódó folyamatot nem tudjuk mesterségesen, kísérleti körülmények között megismételni, mert valószínűleg sohasem leszünk képesek arra, hogy több kilométer hosszú mesterséges villámot állítsunk elő. (Közvetett kísérletek elvégzésére azonban már mais lenne mód.) Hol keletkezik a töltésgyűrű?   Néhány példán keresztül érdemes lenne megnézni, hogyan működik az előbbiekben vázlatosan ismertetett modell. Kezdjük a sort egy régi megfigyeléssel, amely Nagymaros környékén történt, s az Időjárás című folyóiratban jelent meg 1920-ban: 1920. június 22-én délután két óra után Visegrádon, a Lepence patak torkolata mellett, a Dunában horgásztam. Szenvedélyes horgász vagyok, így dacára annak, hogy zivatar közeledtét láttam, nem tudtam abbahagyni a horgászatot. Az eső nagy cseppekben megeredt. Az első villám után csakhamar villám villámot ért. Most már sietve kapkodtam össze a holmimat. Már csak a vízben lévő, zsinórra húzott halaim összeszedésével bíbelődtem, midőn vakító fény és fülsiketítő durranás közben tőlem talán háromszáz méter távolságra a villám a Dunába csapott. Ijedelmem dermesztő volt, annál is inkább, mert mezítláb állottam a vízben, és a villamosság úgy összerázott, mintha egy Rumkorf-gép (elektrosztatikusfeszültségmegosztó gép. A szerk.) pólusait fogtam volna meg. Önkéntelenül a lecsapás irányába néztem, ahol gőzölgő és sistergő vízpárák között egy kékes fényű (higanylámpa fényéhez hasonló) gömböt láttam a Dunában állani, illetve, hogy úgy mondjam, rezegni. Bár még sohasem láttam gömbvillámot, rögtön tudtam, hogy ez a tünemény zizeg a víz felett. Csillagászkodásaímból már megszoktam, hogy másodperceket számláljak, és így a megpillantástól az elpattanásig tizennégy másodpercet számláltam. Ez idő alatt a golyó lassan mintegy felém táncolt. Később ugrándozva zegzugos utat vett, végre tőlem talán százötven méter távolságban tompa pukkanással elpukkadt, minden különösebb fénytünemény nélkül, csupán újra éreztem azt a bizonyos Rumkorf-áram féle rázkódtatást. (I: Károly, Nagymaros)   Figyelemre méltó, hogy az illető leírja a jelenség kialakulását is. Szembetűnően nem az a fontos, hogy a villám éghető anyagba csapjon (mint ahogy ezt néhány elmélet feltételezi). Másik lényeges mozzanata a leírásnak, hogy a megfigyelő nagyjából azonos mértékű áramütést érzett a villám és a gömbvillám kisülésekor, ami azt jelzi, hogy akkor is nagyon sók töltés szóródik ki azon a helyen, amikor a gömbvillám - azaz a töltésekből álló gyűrű - szétesik. Ha valaki történetesen a gyűrű második áthatolási helyét (a másik gömböt) is látta volna, az azt vette volna észre, hogy a gömb hirtelen keletkezik, majd tizennégy másodperc múlva nyom nélkül eltűnik. A következő megfigyelésnél az előbbi esetnek részben a fordítottja történik:1987. június 16 án egy barátomnál voltam Újlengyelben (Pest megye). Kellemes volt az idő, sokáig ültünk kint az udvaron egy fémvázas hintaágyon. Hajnali egy vagy fél kettő lehetett, amikor azt vettük észre, hogy hirtelen fehéres fényárban úszik a hintaágy - de csak az, a környéke nem. Olyan volt, mintha felülről világítottak volna, de körülöttünk sötét volt minden. Felnéztünk az égre, és egynagy gömböt láttunk. Vakítóan fénylett, sárgásfehér színű volt, és akkorának tűnt, mint egy futball-labda. Úgy húsz másodpercig tartott az egész jelenség, a fény utána fokozatosan csökkent, visszakúszott a gömbbe, ami észrevehetően fogyott. Ezután a gömb villant egyet, és eltűnt. Semmit nem éreztünk a jelenség alatt: se hőt, se fájdalmat vagy bizsergést, semmit. Az ég egyébként derült volt, tele csillagokkal, de a jelenség után néhány órával zivatar tört ki. A közelünkben nem volt magas tárgy, tíz méterre állt tőlünk a legközelebbifa, és öt méterre voltunk a háztól. (B. Kriszta, Besnyő)     Itt a töltésgyűrű valószínűleg a még harminc-negyven kilométerre járó zivatarfrontnál keletkezett. A megfigyelők csak a második áthatolási helyet látták, s az hirtelen, minden látható előzmény nélkül jelent meg. A gyűrűből (aminek csak egy kis része látszik - a gömb) a levegőmolekulákkal való ütközések miatt töltés szóródik ki, ami egyenletesen oszlana meg - ha nem lettek volna ott a vas hintaágy éles csúcsai. Emiatt eléggé erős helyi elektromos térerősség keletkezik, s ez összegyűjti a kiszóródott részecskéket. Nagy feszültségű, kis áramerősségű kisülés indul rneg a gömb és a hintaágy között, s ez légköri nyomáson is ionizálja a levegő molekuláit -fénykúp alakul ki. Mivel a hintaágy nem földet teljesen, nagyobb mennyiségű töltés halmozódik fel rajta, s így egy idő múlva csökken a feszültségkülönbség a hintaágy és a gömb között, s az ionizált zóna lassan eltűnik, visszahúzódik. Közben mindkét áthatolási helyen állandóan töltések szóródnak ki a gyűrűből, a gyűrűben keringő áram egyre kisebb lesz, egyre kevésbé bírja összetartani a még megmaradt töltéseket a mágneses tér. Ekkor - történetesen ugyanott, mint az előző megfigyelésnél - a gyűrű stabilitása megbomlik, és szétesik, nem messze attól a helytől, ahol keletkezett, s kiszóródnak belőle a töltések. A mi megfigyelőink persze ezt nem látják, csak azt, hogy a jelenség hirtelen, nyom nélkül tűnik el. Mivel a gömbök (az áthatolási helyek) nagyon távol vannak egymástól, ezért egy helyről egyszerre nem láthatók. Ahhoz már igazán nagy szerencse kellene, hogy két ember úgy lássa a két gömböt, hogy éppen akkor telefonon beszélgetnek egymással, amikor észreveszik a jelenséget. (Ez azért is valószínűtlen, mert nem szükségszerű, hogy mindkét áthatolási hely nagyjából a földfelszín felett legyen, lehet az nagy magasságokban is.) Ha viszont az egész gyűrű nagy sebességgel mozog egy erős horizontális elektromos erőtér miatt, akkor elképzelhető, hogy mindkét áthatolási hely látható, amint ezt a következő leírás mutatja is: 1987. szeptember 20-án este egy húszperces, erős zivatar vonult el a város felett. Néztem a zivatart, s ekkor magasan négy-öt, öklömnyi nagyságú tűzgolyó száguldott el a fejem felett, nagyon gyorsan, “kötelékrepülésben ; vízszintesen, egyenes vonalú mozgással. Kisvártatva megismétlődött az egész jelenség, ugyanannyi tűzgolyó, ugyanolyan gyorsan, azonos irányba repült, mint az előzőek. (Mihály, Eger)   Felvetődik a kérdés: miért marad együtt a csoport, miért nem taszítják a töltésgyűrűk egymást? Ez a viszonylagos stabilitás annak köszönhető, hogy a mágneses térerő, ami a gyűrűk közti vonzást okozza, a távolsággal fordítottan arányos, ( r ) míg a taszítóerőt okozó elektrosztatikus hatás a távolság reciprokának négyzetével (1/r2 -tel) arányos. Így kialakul egy kritikus távolság. . Eddig a taszítás az erősebb, ezen túl viszont már a vonzás, s így állandó egyensúlyhoz jutunk. (Ha viszont az egyik gyűrűben megszűnik a stabilitás, azaz a taszítóerő nagyobb lesz mint a vonzóerő, az a többi gyűrűt is felrobbantja. Ezért látjuk, hogy azonos módon tűnnek el a csoport tagjai a csoportos megjelenésnél.) Nézzünk most egy olyan esetet röviden, ahol jól látszik a négydimenziós gyűrűből kiszóródó töltések hatása! 1987. augusztus 2-án, vasárnap délben a Borsod megyei Bekecsen Cs. László nyugdíjas a házuk udvarán lévő lócán pihent, felesége pedig bent a házban. Szép, csendes, derült idő volt. A felesége hirtelen egy fénylő golyót látott ellebegni az ablak előtt. Olyan volt, mint a lenyugvó nap - mondta később. Kisvártatva durranást hallott, majd a férje kiáltott rémülten. A kövér (száznégy kilogrammos) férfit valami felemelte a lócáról, és háromnégy méterrel odébb a földhöz vágta. Ekkor kezdett el jajgatni. Cs. Lászlóné kiszaladt az udvarra, felsegítette a férjét, akinek az ijedtségen kívül más baja nem lett. Ekkor vették észre, hogy a szomszéd házat szinte beborítja a porfelhő, és a tetőn a sok cserép összevissza hullámzik, mintha ráznák. Ugyanekkor százötven méterre ettől a helytől két kisgyerek játszott az udvaron, amikor egyiküket, a kisfiút valami megmagyarázhatatlan erő nekivágta a garázsajtónak, a kislány fenekét pedig megsütötte (de égésnyom nem keletkezett). A szomszéd házból gomolygó por lassan leülepedett. Csak ekkor látták, hogy a tetőzetet súlyos kár érte, a pala nagy része lehullott. A kőkerítésből kirepült egy kő, és kidőltek a fal melletti szőlőkarók is. Először arra gondoltak, hogy kigyulladt a szomszéd háza; és tűzoltókért, orvosért akartak rohanni. De szerencsére senki nem volt otthon, és semmi nem gyulladt meg. Az ég nemsokára beborult, és heves zápor söpört végig a községen. A zivatar rövidesen elállt. Ekkor érkezett meg a tulajdonos és családja. A biztosító kárszakértője a következő károkat állapította meg: A tető egyik tartógerendája egy méter hosszúságban szilánkokra hasadt szét. A pala nyolcvan százaléka összetört. Az ablakok betörtek, a függönyök elolvadtak, a telefondrótok szinte kirobbantak a falból. Az előszoba falán lévő barométer kivágódott fatokjából. A gömbvillám letépte a konyha faburkolatát s a csap környékén a csempéket. A kilincsre zárt fürdőszobaajtó beszakadt, de úgy, hogy a jelenség ereje az ajtófélfából kitépte a zárat is. Az alumíniumvezetékek mindenütt elolvadtak a falban az elosztódobozok fedelét pedig a gömbvillám szabályosan kilőtte. Több lámpa felrobbant, foglalatuk elszenesedett. A színes televízió összes kapcsológombja, a hifitorony integrált áramkörei és a lakás villanyórái tönkrementek. A lakásban a növények levelét leperzselte a jelenség, sőt még a szomszédos kertben is elszáradtak a dinnye indái. Az utcában több helyen kiégtek a biztosítékok és az izzók. ('V. László, Bekecs) .   Ebben az esetben a gömbvillám - azaz a töltésgyűrű - a még távoli zivatarban keletkezett, itt csak a második áthatolási helyen lévő gömböt látták. Az ebből a gömbből kiszóródó nagy mennyiségű töltés “dobta el" a súlyos, száznégy kilogrammos embert. (Szerencse a szerencsétlenségben, hogy a megfigyelő száraz padon, száraz cipőben ült, így nem érte áramütés.) Ugyancsak a töltések taszítóereje szakította le a lámpákat, tépte fel a palát, a gerendát, törte be az ablakot. Amint a töltések elektromos vezetőt találnak, azon keresztüláramlanak, s így felhevítik, esetleg elpárologtatják azt. Az egész környéken megfigyelt elektromos zavarok, biztosítékolvadások amiatt következtek be, hogy a gyűrű az itt megfigyelt helyen robbant föl, itt szóródott ki belőle a teljes töltésmenynyiség. Ebből a példából is jól látszik, hogy a jelenség nagy károkat is okozhat, s ezeket nem lehet visszavezetni egy gömbben tárolható töltésmennyiségre (ami legfeljebb milliomod vagy százezred coulomb nagyságrendű lehet). Mai ismereteink szerint nincs mód arra, hogy ilyen mennyiségű energiát és töltést lehessen tárolni ilyen kis térfogatban, ráadásul úgy, hogy az a “semmiből" jelenjen meg, napfényes időben, s még lebegjen is a levegőben. Hasonló esetet mutat a következő példa is, és nem lehetetlen, hogy ugyanaz a zivatarfront okozta mindkét rombolást: M. Jenőné sarródi lakos 1987. augusztus 3-án reggel háromnegyed öt órakor kikísérte munkába induló férjét. Esett. Már indult vissza a házba, amikor tőle harminc-harmincöt méterre egy nagyon fényes, fehér gömböt látott imbolyogni a fák között. A jelenséget közepes labda nagyságúra becsülte. Megnézte, aztán visszament a házba. Egy perc múlva a gömböt még mindig látta, de már távolodott arrafelé, ahol mi lakunk. Mi öt óra körül ébredtünk. Láttuk az imbolygó fényt, de nem tulajdonítottunk neki jelentőséget. Nem sokkal később egyre erősödő búgó hangra figyeltünk föl, ez négy-öt másodpercig tartott, majd egy reccsenést hallottunk, az egymáson elmozduló téglák félelmetesen súrlódó hangját, csörömpölést, a ház falai pedig mozogni kezdtek. Az addig csak szemerkélő esőből hirtelen szakadó zápor kerekedett. Félelmünkben kifutottunk az udvarra. A konyha felől porfelhő gomolygott. A szomszédok nem hallottak semmit, villámlás nem volt a környéken, csak eső. Az épületben - különösen a fürdőszobában - súlyos károk keletkeztek. (A lakás gyakorlatilag lakhatatlanná vált.) A fürdőszoba és a konyha közti vékony téglafal - mint egy dugattyú - egészen a konyha faláig “ment előre'; maga előtt tolva a konyhaszekrényt (ami darabokra tört a benne lévő edényekkel együtt) és a konyhabútorokat is A téglák épek maradtak, de a vakolat a fal teljes felületéről lehullott. A falban levő acélcsövek eltörtek, ömlött belőlük a víz, egy elektromos vezeték pedig szabadon lógott a levegőben. . A fürdőszobában propán-bután gázfűtést használtunk, de a palack főcsapját még este lezártuk, így szerencsére sem a konyhában, sem a fürdőszobában lévő gázpalack nem robbant fel; mindkettőt épségben, jó állapotban találtuk meg a törmelék alatt. Semmi sem gyulladt meg a lakásban, és korom- vagy égésnyomot sem leltünk. A Gázművek szakértője szerint sem képzelhető el, hogy gázrobbanás okozta volna a rombolást. A fürdőszobában a melegítőkonvektor darabokra ment szét, s a mosógép oldallemezei is szétnyíltak. Érdekes, de a fürdőszoba kis ablaka nem tört ki. A ház körülbelül negyven centiméter vastag főfala tíz méter hosszan kimozdult a helyéről. (Az alapnál megmaradt a helyén, de a három méter magas fal tetején csaknem tizenkét centimétert hajolt kifelé, így a vízszintes gerendák már majdnem leestek.) Ez az elhajlás a fürdőszobánál volt a legnagyobb, itt eltört a mennyezeti fagerenda is, és egy akkora lyuk keletkezett, hogy ki lehetett látni az égre. A nádpallós, vakolatborítású mennyezet három méter hosszú szakaszon felszakadt, a cserepeket hat-hét négyzetméter területről leszórta és összetörte a gömbvillám. A romok között talált fémedények furcsa elváltozásokon mentek keresztül. Egy vas mérlegserpenyő megcsavarodott, noha ütés nyomát nem láttuk rajta. (A főfalon lévő fürdőszobapolcon tartott fogkefét az udvaron találtuk meg.) Elektromos zavart, biztosíték vagy lámpa kiolvadását, illetve kiégését viszont nem észleltük a lakásban, csak egy rádió ment tönkre, mert ráomlott a fal. (H. László, Fertőd)   Ebben az esetben is valószínűleg a második áthatolási helyen bomlott meg a gyűrű egyensúlya, s ott távozott belőle a gyűrűben tárolt töltés. Az esetnek két jellemző vonása van. Egyrészt a nagymértékű rombolás, ami természetesen a töltések taszító hatásának rovására írható. A kis gömb egy vékony kéményen jutott a fürdőszobába, s ott elkezdte szórni a töltéseket. A fürdőszoba tele van jól földelt vascsövekkel (mosdócsap, fürdőkád csapja, vécétartály csapja), ezek vonzották a gömböt, azaz a gyűrűt. Ha a gömb történetesen egy másik szobába "ment volna be", olyan helyre, ahol nincsenek földelt csövek, akkor valamilyen nyíláson keresztül hamarosan kirepült volna onnan. A fürdőszobában azonban a `földelt csövek vonzották. Amikor aztán a gyűrű teljes töltésmennyisége az egyensúly felbomlása után kiszóródott, a falak megmozdultak a taszítóerő hatására. Valószínűleg nem robbanásszerű lökéshullám okozta a falak “elszakadását" - mert például a fürdőszoba ablaka nem tört ki -, hanem az egyenletesen eloszlott töltés. (Emiatt nyílt szét például a mosógép köpenye is.) A másik jellegzetessége az esetnek, hogy nem ment tönkre az elektromos hálózat. Ez annak köszönhető, hogy a vízvezetékek a töltések nagy részét elvezették. 1987. július 25., szombat Csöndes, felhős idő volt szombat reggel. A város határában lévő telkeken sokan dolgoztak. Egy ismerősöm másnap elmondta, hogy a haját egy kis, sárga tűzgömb lepörkölte, majd olyan gyorsan továbblebegett, hogy jószerivel még megijedni sem volt ideje. Nem sokkal később a szomszéd utcában egy ház nyitott ablakán surrogó, sercegő mozgással belibbent egy öklömnyi átmérőjű, sárga színű, világító gömb, és kiszállt a szemben lévő másik ablakon. Az ablak mellett-ahogy ezt az ott lakó gimnazista fiatalember elmesélte - a falnál állt egy magas, testes százhúsz kilogrammos építőmunkás, akit a jelenség a földre nyomott. Ő is erős sárga színű fényjelenségről beszélt. A jelenség ezután az innen ötven méterre lévő családi házamba ment, ahol nagy detonációval felrobbant, s felgyújtott két szobát. Szerencsére senki sem volt otthon, így személyi sérülés nem történt, de mire hazaértem, már lángokban állt a lakás: A tetőnek és a tetőszerkezetnek nem lett semmi baja, csak a két helyiség égett ki, a bútorok megpörkölődtek, és az első két szobában a parketta több helyen, különálló foltokban elszenesedett. A két szoba között raktuk le a parkettára az éppen befőzött gyümölcsöt, amit dunsztoltunk. Néhány üvegnek a szája elolvadt, de a tenné lévő cukros vízben lévő befőttnek nem lett baja. A második szobában lévő, egyébként sértetlen és lezárt szekrényben tartott vászonnemű egyszerűen elporlott, de csak a hajtogatás mentén. Az egész lakásban megolvadtak a falakban az alumínium elektromos vezetékek. A kapcsolókkal, dugaszolóaljzatokkal együtt minden vezetéket ki kellett cserélni. A színes televízió is tönkrement, több alkatrésze kiégett. Az elektromos vízmelegítő, a bojler alja is leszakadt, fűtőteste kiégett. Az elosztódobozok mindenütt kiszakították a tapétát, és kiröpültek a helyükből. Ezenkívül több ablaküveg kitört, a villanykörték szétdurrantak, a csillárok kiszakadtak a helyükről, és a villanyórák is használhatatlanokká váltak. (Á Vince, Sátoraljaújhely)   A gyűrű felbomlásának helyén a töltéskiszóródás távolságát az határozza meg, hogy mennyi nagyméretű, esetleg földelt fémtárgy van a környékén. A most következő esetben nem volt fémtárgy a gyűrű szétesésének helyén, s a rombolás viszonylag kis körzetben történt: Körülbelül huszonöt évvel ezelőtt a Bükk fennsíkon, a jávorkúti üdülőben három KFKI-s (Központi Fizikai Kutató Intézet) kollégával együtt az üdülő teraszáról figyeltük a csendes, esős időt. Hirtelen a horizonton, tőlünk körülbelül ezerötszáz méterre, a Lillafüred felé vezető országúton egy nagy, legalább öt méter átmérőjű, rózsaszínű vagy pirosas gömb jelent meg. A kontúrja élesen vált el a sötét háttértől, erős fényt áraszott, miközben egy gyors autó sebességével rohant felénk. Már csak száz-kétszáz méterre lehetett az üdülőtől, amikor az eddigi útvonalra merőleges útkereszteződésnél 90°-os szögben irányt változtatott, és eltűnt az erdőbe vezető kocsiúton. Néhány másodperc múlva irtózatos dörrenés rázkódtatta meg a környéket, aztán csönd lett. Később a helyszínre siettünk, ahonnan a dörrenést hallottuk. Hamar megtaláltuk a detonáció helyét. Az erdőben nagy pusztítást végzett a gömbvillám: körülbelül hatvan méter sugarú körben a földtől egy méter magaságban a harminc-negyven centiméter átmérőjű fenyőfákat szinte tejesen leborotválta. (U. Péter személyes közlése, Budapest)   Ebben az esetben a rombolás részben elektrosztatikus taszítás következtében, részben a gyűrű felbomlásakor keletkező nagy mennyiségű, nagy energiájú, gyorsan mozgó töltések által hirtelen felhevített levegő lökéshulláma miatt jött létre. A következő eset arra példa, hogy a töltésgyűrű felbomlásakor annak hatása egészen nagy távolságoknál is érzékelhető, ha földelt vagy nagyméretű fémtárgyak vannak a környéken. 1987. július 26-án történt. Ebben az időpontban Kékestetőn a meteorológiai obszervatóriumban dolgoztam. A délelőtti órákban egy látszólag szokásos zivatarfelhő “épült fel" a Kékes felett. (A szokásos légnyomáscsökkenés, szélerősödés, hőmérséklet-süllyedés - párosulva páratartalom-növekedéssel.) Fél tizenegy után az észlelőhely felhőbe került, és gyenge, majd közepes zápor vonult át felette. A hangok után ítélve a környéken valószínűleg több villámcsapás is volt. Néhány perccel tizenegy előtt éppen az ablakot csuktuk be, amikor egy zöldessárga gömböt vettem észre az út felett, körülbelül tizenöt-húsz méter magasan. Csaknem a szabadesés gyorsuláséval zuhant a föld felé - de nem függőlegesen! Mikor azzal az emelettel, ahol voltunk; egy magasságba jutott, akkor vettem észre, hogy olyan, mintha átlátszó lenne. Mögötte, ha nem is tisztán, de . átderengett az erdő,. s még a fák ágait, leveleit is láttam. A kerítés kapujánál egy másfél méter magas rúdra függesztették fel az elektromos ajtózár és a kaputelefon vezetékeit. Mikor a rúd közelébe ért a gömb - de nem ért hozzá! -, felrobbant. Ebből sajnos nem láttunk semmit, mert a robbanás elvakított bennünket. Utána már csak azt láttuk; hogy a kerítés több helyén óriási szikrák ugrálnak, és hatalmas dörrenés hallatszott. Később megnéztük a szikrák helyeit, de semmi égésvagy pörkölésnyomot nem találtunk. A meteorológiai regisztrálóműszereken sem találtunk semmi égésnyomot. Viszont a meteorológiai állomás elektromos hálózatában elég furcsa dolgokat tapasztaltunk. Az aggregátor, noha használaton kívül volt, bekapcsolt. Legalább tíz helyen kiégtek a biztosítékok. Néhány "lomha" automata kinyílt, míg a gyorskioldók nem. A kaputelefon működésképte lenné vált. Az elektromos ajtózár szintén. Nem működött a városi telefon sem. Egyébként egész Mátraházáig az összes telefon elnémult estig. A szomszédos, mintegy kétszáz méterre lévő rádió-átjátszóállomás valamennyi rövid- és ultrarövid-hullámú rádiója elromlott. A körülbelül ötszáz méterre lévő tévé-adótoronyban a gépterem fémmennyezetéből is szikrák ugrottak ki. Az obszervatóriumunkban egy iker tápegység ment tönkre, de a biztosítékjai épek maradtak. Megkérdeztem a szanatórium több betegét és orvosát is. Egybehangzóan mondták, hogy egy fényes gömböt láttak lefelé"esni" a fák közé a meteorológiai állomás irányába. (U. Zoltán, Békéscsaba) Figyelemre méltó, hogy például a tévéadó lezárt helyiségében a fémmennyezetből is szikrák ugrottak ki. Ez aligha magyarázható úgy, hogy a falon, ablakon keresztül jutottak oda a töltések. Furcsább, de egyszerűbb az a magyarázat; hogy a töltések “felülről", a negyedik térdimenzió irányából jutottak be a helyiségekbe és a különböző áramkörökbe. A következő eset is olyan megfigyelésről tudósít, ahol a második áthatolási helyen lévő gömböt figyeltek meg: 1987 júliusában Siófokon nyaraltunk. Az' egyik éjszaka kint sétáltunk a Balaton partján ismerőseimmel. A víz tükörsima volt, szél nem fújt, és a csillagok is fényesen ragyogtak. Nagyon meleg, volt. Hirtelen azt vettük észre, hogy tőlünk talán kétszáz méterre a víz alól elindult egy sárgás színű fénygömb, aminek határozott kontúrja volt. Körülbelül akkora lehetett, mint egy futball-labda. Előbb rézsútosan, azután egy kicsit függőlegesen emelkedett felfelé, majd újra rézsútosan. Legalább öt percig láttuk a jelenséget, aztán eltűnt. Néhány óra múlva erős zivatarfront érte el a Balatont. (A Zsoltné, Budapest) Ennek az esetnek az az érdekessége, hogy a víz alatt ütötte át a háromdimenziós terünket a töltött részecskék négy térdimenziós gyűrűje, majd az áthatolás helye kiemelkedett a vízből. Azért kellett főleg a második áthatolási helyen megfigyelt eseteken keresztül bemutatni a gyűrűmodellt, mert itt látszik a legjobban, hogy miért volt szükséges bevezetni a negyedik térdimenziót, s mennyire a gyakorlat, a szükségszerűség kívánja ezt a lépést. Ezen a ponton érdemes foglalkozni az anomáliák csoportjába sorolt megfigyelésekkel is. Ha elfogadjuk, hogy a gömbvillám legalább négy térdimenzióban lejátszódó természeti jelenség, akkor semmilyen különö sebb problémát nem jelent azt megérteni, hogy a háromdimenziós térben a gömbvillám segítségével tárgyak jelennek meg vagy tűnnek el. Azokat a fizikai folyamatokat, amelyek segítségével makroszkopikus méretű tárgyakat is magával vihet a jelenség, még részleteiben tisztázni kell, de az elvi akadályok már elhárulnak a megfigyelések értelmezése elől. A töltésgyűrű körül keletkező erős elektromágneses térben a szerkezeti anyagokat különös változások érik. Nem zárható ki annak a lehetősége, hogy ideiglenesen négy térdimenziós "átkristályosodáson" mennek keresztül. Az atomok egy részében, amikor az elektronok nem három, hanem négy térdimenziós pályákon mozognak, vagy újfajta, kevésbé stabil elektronpályák keletkeznek, vagy maga az anyag, az atommagok is négy térdimenziós szerkezetet vesznek fel. Az így előállt elektronkötések már gyengébbek lennének, mint az eredeti, három térdimenziós pályák esetén, így például az anyagok néha látványos mértékben is elveszthetik szilárdságukat, megváltozhat elektromosvezető-képességük, új mágneses hatások léphetnek fel stb. Mindenesetre közös tulajdonsága az összes ilyen furcsa és szokatlan hatásoknak, hogy instabilak, és eléggé gyorsan - a gyakorlat szerint órák alatt - visszaállnak az eredeti tulajdonságok, így nehéz a hatásokat az események után vizsgálni. (A szilárdsági változásokat például úgy lehetne a helyszínen azonnal ellenőrizni, hogy azokat a tárgyakat, amelyek a jelenség közelében voltak, tű vagy szög hegyével megszurkáljuk, akkor kiderül, hogy puhábbak-e. A mágneses tulajdonságok változása, a tárgyak mágneseződése például úgy ellenőrizhető, hogy egy iránytűt végigviszünk az érintett tárgyakon, vagy egy lágyvassal megvizsgáljuk, vonzza-e valami. Sajnos akár csak félnapos késedelem is azt jelentheti, hogy visszavonhatatlanul elmulasztottuk az ilyen hatások vizsgálatát.) A rendhagyó jelenségek gyakorlati vizsgálata rendkívül hasznos és fontos lenne, de csak kivételesen ritka esetekben nyílik rá mód. Mivel gömbvillámot nem tudunk mesterségesen előállítani, többek között a nagy energiaigény miatt, e jelenségek laboratóriumi vizsgálata talán csak a távoli jövőben valósulhat meg. Bízunk benne, hogy az eddig felsoroltakból már kiviláglik, hogy mi a gömbvillámleírások gyűjtésének célja, értelme. Lehet, hogy pont ez a ritka és bizarr jelenség vezet el bennünket a tér és az idő “szerkezetének" megismeréséhez. Ez a jelenség persze csak annyit segíthet, hogy megértjük: van még egy térdimenzió, ami merőleges a mi világunkra, s az a térdimenzió is olyan, mint az a három, amit ismerünk. Arra a kérdésre viszont már nem kapunk választ, hogy vannak-e további térdimenziók, s azok milyenek. Kétségtelen, hogy ma még elvontnak s a gyakorlat számára haszontalannak tűnhet ezeknek a problémáknak a feszegetése, de már eddig is sokszor bebizonyosodott, hogy nincs gyakorlatibb dolog, mint egy jó elmélet. Gondoljunk csak arra, hogy milyen furcsa élettani hatásokat produkál ez a jelenség! És vajon kizárhatjuk-e annak lehetőségét, hogy a biológiai folyamatok esetében nem mennek végbe ilyen, ma még számunkra ismeretlen hatások? Hiszen olyan sok fizikai elvről és hatásról derült ki, hogy az élővilág ismeri, használja, néha még a törzsfejlődés alacsony fokán álló élőlények is! Amit szupermodern, új dolgoknak gondolunk, azt az élet néha már sok millió év óta használja. (Gondoljunk az elektromosságra -általában -vagy a rakétahajtómű elve alapján “közlekedő" polipokra, s a példákat szinte vég nélkül sorolhatnánk.) Ehhez a bizonyossághoz csak akkor juthatunk majd el, ha a tudománynak valamilyen módon sikerül a kutatók laboratóriumába “bekényszeríteni" ezt a jelenséget. Addig is marad az eddig bevált módszer: a megfigyelések gyűjtése és aprólékos elemzése.

Forrás :     Egely György   Kulcs a negyedik dimenzióban

 

<Vissza az "Egely György néhány írása ..." c. oldalra

Negyedik dimenzió

 [bevezető szerkesztése]

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Az általunk megtapasztalt világot évezredek óta jobbára háromdimenziósnak tartjuk: a tárgyaknak szélessége, hosszúsága és magassága van. A negyedik dimenzió a tárgyak olyan kiterjedése (dimenziója), mely merőleges a másik három térdimenzióra. A három dimenzióban a három lehetséges irány: szélesség, hosszúság (vagy mélység) és magasság, melyekre a hétköznapi nyelvben a fel/le, balra/jobbra és előre/hátra fogalmakkal hivatkozunk. Ha a negyedik dimenzióról kívánunk beszélni, egy további fogalompárra van szükség. Az elfogadott nevek közé tartozik az ana/kata, a vinn/vout (Rudy Rucker elnevezése) és azüpszilon/delta. A négy térdimenziójú teret elképzelni nagyon nehéz, de matematikailag és grafikusan (két dimenzióra, például monitorra vetített három dimenziós képpel) jól szemléltethető.

A negyedik dimenziót olykor az idővel azonosítják. A következő térdimenzióra ilyenkor „ötödik dimenzió”-ként hivatkoznak. Ebből következik, hogy a köznapi értelemben vett világ három- és négydimenziós is lehet, attól függően, hogy az idő dimenzióját beleszámítjuk-e.

Egy kocka negyedik dimenziót (ana/kata) jelölő nyilakkal, melyek együtt hiperkockát alkotnak.

Tartalomjegyzék   [elrejtés]  1 Fogalmak 1.1 Vektortér 1.2 A dimenziós analógia 2 A negyedik dimenzió a sci-fiben és a népszerű kultúrában 3 Lásd még 4 Külső hivatkozások 4.1 Angolul 4.2 Németül 5 Hivatkozások

Fogalmak [szerkesztés]

Vektortér [szerkesztés]

Az egyes dimenziók bemutatása

Egy forgó hiperkocka 3D-s vetülete

‎

A vektortér olyan vektorok halmaza, melyeket egy origónak nevezett térbeli pontból kiinduló nyilakként szoktunk elképzelni (geometrikus vektorok), s amelyek egy másik térbeli pont felé mutatnak. Az alábbi intuitív fogalmak segítségével kialakíthatjuk a negyedik dimenzió meghatározását.

A pont nulladimenziós. Nincs térbeli kiterjedése, és nincsenek tulajdonságai. Ha geometrikus vektorként gondoljuk el, mint egy nyilat, akkor ennek a nyílnak nincsen hosszúsága. Ezt a vektort hívják nullvektornak, és ez önmagában a legegyszerűbb vektortér.

Az első dimenzió a vonal. Ha veszünk egy valamilyen irányú vektort, amely nem nullvektor, az valamilyen hosszúságú. Van valahol a térben egy csúcsa és egy kiindulópontja. Ha gondolatban kétszeresére, háromszorosára stb. nyújtjuk ezt a vektort, valamint hátrafelé is meghosszabbítjuk, hogy minden lehetséges hosszúságot felvegyen (még azéró hosszat is, a nullvektor révén), akkor egy összefüggő, egyenes vonalat kapunk, melynek egy hosszdimenziója van. Minden olyan vektor, ami ennek a vonalnak a pontjait írja le,párhuzamos egymással. Noha papíron bármilyen vékony vonalat rajzolunk, az valamennyire széles is lesz (hogy látszódjon), ennek az idealizált vonalnak azonban nincs szélessége.

A sík kétdimenziós. Van hossza és szélessége, de nincs vastagsága – nagyjából úgy, mint egy papírnak (bár annak is van valamelyes vastagsága). A fentinél kicsivel nehezebb vektorokkal elképzelni a síkot. Ha veszünk gondolatban egy vektort, és elmozgatjuk úgy, hogy a kiindulópontja az előbbi vektor csúcsához kerüljön, és egy olyan új vektort alkotunk, melynek kiindulópontja az előző kiindulópontja, a csúcsa pedig az elmozgatott második vektor csúcsa, azzal megoldottuk a két vektor összeadását. Ha mindezt két nem párhuzamos vektorral tesszük, akkor a kettő közül valamelyiknek vagy mindkettőnek a nyújtásával minden pontot meg tudunk határozni, és ezek a pontok együttesen alkotják a síkot.

Az általunk érzékelt tér háromdimenziós. Elképzelhetünk olyan vonalat, amely keresztülhalad a síkon. Az egyes síkok szendvics módjára vannak „összetapadva”. Ahhoz, hogy a tér valamely pontjába eljussunk, a vonal mentén elmehetünk a szükséges magasságba, a síkhoz érve pedig elérhetjük a kívánt pontot. Ekkor már három vektorról beszélhetünk: az egyik révén a vonal mentén haladhatunk, a másik kettővel pedig eljuthatunk a megfelelő síkban a kívánt ponthoz.

A négydimenziós tér meghatározásához tehát négy vektorra van szükség. Ugyanúgy lehet létrehozni a háromdimenziós terek együtteséből, mint ahogy ezeket a kétdimenziós síkokból megalkottuk. Ezt az eljárást bárhányszor megismételhetjük, így még több dimenziós tereket hozhatunk létre.

A dimenziós analógia [szerkesztés]

Egy hiperkocka hálója

A hiperkocka hálójának egy másfajta ábrázolása

A három dimenzióból a negyedikbe többek közt a dimenziós analógia révén juthatunk el. Ilyenkor megnézzük, hogyan viszonyul az (n−1) dimenzió az n dimenzióhoz, és ebből kikövetkeztetjük, hogy viszonyulna az n dimenzió az (n+1) dimenzióhoz.

Edwin Abbott Abbott Síkföld [1] című könyvében egy olyan négyzetről ír, amely kétdimenziós világban él, mint egy papír felszíne. Egy háromdimenziós lénynek e négyzet szempontjából látszólag isteni hatalma van: képes például egy páncélszekrényből tárgyakat kivenni anélkül, hogy kinyitná (azáltal, hogy a harmadik dimenzión keresztül mozgatja őket), lát mindent, ami a kétdimenziós szemszögből falak mögé van elzárva, s eközben teljesen láthatatlan marad, mert a síktól néhány centire áll a harmadik dimenzióban. Négyzet találkozik is egy ilyen többdimenziós lénnyel, aki Gömbnek nevezi magát, és megpróbálja feltárni előtte hazája, Térföld titkait, valamint különleges képességeit; azonban Négyzetnek senki, még a többi szemtanú sem hisz, és végül börtönbe zárják, mint eretneket, a kettőnél több dimenzió létezésének hirdetése miatt.

A dimenziós analógia arra enged következtetni, hogy egy négydimenziós lény hasonló bravúrokra lenne képes a mi háromdimenziós perspektívánkból. Ezt Rudy RuckerSpaceland („Térország”) című regényében mutatja be, melynek főhőse négydimenziós lényekkel találkozik, akik ilyen képességről tesznek bizonyságot.

A negyedik dimenzió elképzeléséhez hasznos lehet a dimenziós analógiát a vetítésrealkalmazni: ilyenkor egy n dimenziós tárgyat n−1 dimenzióban ábrázolunk. A képernyő, amelyet lát, például kétdimenziós, és a háromdimenziós emberek, helyek és tárgyak képei egyaránt két dimenzióban jelennek meg rajta. Ezekről hiányzik a harmadik dimenzióra, a mélységre vonatkozó információ, de lehet rá következtetni. A szem retinájátreceptorok kétdimenziós csoportja alkotja, de közvetett információkból (például árnyékok,rövidülés stb.) a tárgyak háromdimenziós természetét is érzékelni tudja. A művészek aperspektíva révén tudnak kétdimenziós festményeiknek háromdimenziós mélységet adni.

Ugyanígy, a negyedik dimenzióban lévő tárgyakat le lehet képezni matematikailag az általunk ismert 3 dimenzióba, ahol kényelmesebben vizsgálhatjuk őket. Ez esetben egy négydimenziós szem „retinája” a receptorok háromdimenziós csoportja lenne. Egy ilyen szemmel rendelkező képzeletbeli lény a négydimenziós tárgyak természetét a retinájára érkező háromdimenziós képből tudná kikövetkeztetni. A négy dimenzió perspektivikus vetítése hasonlóan történik, mint a három dimenzió esetében, tehát például rövidülést fogunk tapasztalni. Ez fog a látott háromdimenziós képeknek négydimenziós mélységet adni.

A dimenziós analógia az ilyen vetítések megértésében is segít. A kétdimenziós tárgyakat például egydimenziós határok veszik körül: a négyzetet négy oldal határolja. A háromdimenziós tárgyakat kétdimenziós felületek határolják: egy kocka felülete 6 négyzetből áll. A dimenziós analógia révén belátható, hogy a négydimenziós kockát, az ún. hiperkockát háromdimenziós testek határolják. És matematikailag valóban erről van szó: a hiperkockát 8 kocka határolja. Ezzel mindenképpen tisztában kell lennünk, hogy megértsük egy hiperkocka háromdimenziós vetületét. A hiperkocka felszínét térfogatokra vetítjük le, nem pusztán kétdimenziós felületekre. Így érthetjük meg a hasonló vetítések sajátosságait, ami máskülönben nehezen sikerülhet.

A negyedik dimenzió a sci-fiben és a népszerű kultúrában [szerkesztés]

Egy forgó 24 cellás hipertest 3D s vetülete

• A negyedik dimenzió már legalább az 1920-as évek óta rabul ejtette a nagyközönséget. L. például Ray Cummings Into the Fourth Dimension című művét („A negyedik dimenzióba”, 1926), a Eugene the Jeep („Jenő, a dzsip”) c. képregényt vagy Robert A. Heinlein “—And He Built a Crooked House—” („…és ferde házat épített…”) című novelláját
• Donnie Darko a negyedik dimenzió révén hajt végre időutazást. Itt a víz az időutazás négydimenziós eszköze.
• Alan Moore From Hell („A pokolból”) c. grafikus regényében a negyedik dimenzióval utal a Jack the Ripper nevű szereplő őrültségére.
• A Star Ocean: Till the End of Time („A csillagóceán: az idők végezetéig”) c. videojátékban a negyedik dimenzió a „valóság”.
• A Cube 2: Hypercube c. filmben („A kocka 2: A hiperkocka”; 2002), a Kocka c. kultuszfilmsorozat második részében, a szereplők a szobák hiperkocka-elrendezésű együttesében vándorolnak.
• Kurt Vonnegut Az ötös számú vágóhíd c. művében olyan űrlakók szerepelnek, akik számára a negyedik dimenzió az idő.
• H. G. Wellsnek Az időgép című művében az Időutazó az idővel határozza meg a negyedik dimenziót, akárcsak Doctor Who az első epizódban.
• A Jimmy Neutronban a címszereplőnek van egy kis kockája, amelyen át lehet jutni a negyedik dimenzióba. Ezt ő csak tárolásra használja.
• A Blinx: The Time Sweeper c. játék „a világ első négydimenziós akciójátékaként” hirdeti önmagát, melyben a játékosok befolyásolni tudják a játékbeli idő múlását. Számos más játékot, amelyben hasonló lehetőség van (például a Prince of Persia: The Sands of Time és a Viewtiful Joe), gyakran 4D-s játékként emlegetnek.
• Madeleine L'Engle A Wrinkle in Time (magyarul Időcsavar címmel jelent meg) c. regényében a negyedik dimenzió az időt, az ötödik az idő négyzetét jelöli, az első három pedig a hosszúságot, a szélességet és a mélységet. Az 5. dimenzió segítségével a térben, a 4.-kel az időben utaznak.
• Kedvelt falfirka (graffiti) a négydimenziós tér nehéz megértését illusztrálandó: „Mondd el egy vonalnak, hogy mi az a gömb…”.

Tér (fizika)

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Virgo Szuperklaszter – a galaxisklaszterek által kifeszített tér

A tér az anyag létezési formája, az anyagi tárgyak kölcsönös helyzeteinek halmaza. f [1]Szűkebb értelemben az emberi tapasztalat szerint a három irány – előre-hátra, balra-jobbra, fel-le – által kifeszített helyek összessége. Tágabb értelemben kiterjeszthetjük az anyagi létezők időbeli létezését is leíró helyzetekre (téridő). Még tovább kiterjeszthetjük általábankompakt, azaz a makromegfigyelő, az ember által láthatatlanul kicsi újabb térbeli irányok hozzáadásával n-dimenziós terekre.

Tartalomjegyzék   [elrejtés]  1 Mi a tér? 2 A klasszikus háromdimenziós tér 3 Téridő 4 Kompakt térdimenziók 4.1 Kaluza–Klein modellek 4.2 Szuperszimmetria 4.3 Húrelmélet 5 Hivatkozások 6 Források 7 További információk

Mi a tér? [szerkesztés]

Görbült tér

A tér, a tárgyak, anyagi testek befogadására azok létezésétől függetlenül létező és alkalmas „üres hely” fogalmát az antikvitásban valószínűleg nem ismerték. Arisztotelész írásaiban (Fizika) pl. nyoma sincs ennek a fogalomnak, ott csak test létezik, a test helyét úgy határozza meg, mint a szóban forgó testet körülvevő más testek felületét. A hely egy testnek egy másik testhez való viszonya, és így egyben az egész világhoz is viszonyított helyzete; ahol nincs test, ott hely sincs; a tér mint az összes hely gyűjtő fogalma, számára logikailag értelmetlen. Ezt a helyzetet elsősorban avákuum fogalmának bevezetése változtatta meg a késő középkorban, az 1640-es és 50-es évekbenE. Toricelli és O. von Guericke kísérletei nyomán, illetve az a felismerés, hogy a világ jóval tágabb (sőt végtelen), mint az arisztotelészi-ptolemaioszi világképet elfogadva feltételezhető. Ha a világ végtelen, azaz nincs középpontja, akkor az abszolút hely és az abszolút mozgás fogalmai erősen kérdésessé válnak. Minkét problémára Isaac Newton adott megoldást az abszolút tér fogalmának bevezetésével, és noha maga nem tartotta ezt a megoldást tökéletesnek, ill. véglegesnek, az ő felfogására épülő új világképet már a kortársak is „newtoninak” nevezték. Elsősorban Immanuel Kant munkásságának köszönhető (aki a teret a priori, velünkszületett szemléleti kategóriának tartotta), hogy ez a newtoni fizikára épülő világkép a szűk tudományos, fizikusi közösségen kívül is meggyökeresedett. A századfordulón először a pozitivisták (Ernst Mach) voltak az elsők, akik következetesen elvetették az abszolút tér fogalmát (lévén az nem szigorúan empirikus, hanem elméleti kategória), bár a problémákra adott pozitivista válaszok sem a fizikán belül nem váltak uralkodóvá, sem a mai tudományelmélet nem tartja a pozitivista programot kivitelezhetőnek. A. Einstein Mach kritikájának hatására ugyan, de közel sem pozitivista módon adott megoldást a kérdésre, általános relativitáselmélete szerint a tér szerkezetét (görbületét) a benne lévő anyag (mennyisége) határozza meg, amely tehát a newtoni abszolút tér elvetése, azonban a tér nála nemcsak hogy metafizikai konstrukció, hanem, lévén tulajdonságai kifejezetten és mérhetően az anyag tulajdonságaitól függenek, egészen valóságos dolog. „A teret egészen fizikai tárggyá tette, amely hatások kiváltására és elszenvedésére egyaránt képes.” [2]

Hogy a tér pontokból áll-e vagy egyszerűen a pontok csak benne vannak a térben, filozófiai kérdés.

A fizikai tér definiálása azt jelenti, hogy a benne elhelyezni kívánt pontok és kiterjedt testek méreteit és egymáshoz viszonyított távolságait definiáljuk. Így a pontok és a testek – szomszédosságuk, elkülönülésük, rendezettségük, folyamatosságuk, stb. révénf [3] – mintegy kifeszítik a fizikai teret. Ahol nincsenek ilyen – anyagi – pontok és testek, ott fizikai térről sincs értelme beszélni. A távolságméréshez szükségünk van viszonyítási pontokra. Egy tárgy méretét úgy tudjuk meghatározni, ha egy másik tárgyat egyszer vagy többször mellé fektetünk, mindig megjegyezve a mért tárgyon, meddig tartott a mérő tárgy egy-egy lépésben. Tulajdonképpen kitalálhatunk egy saját módszert a csukott szemű mérésre is, megfelelő tánclépéseket alkalmazva, ekkor igazából előállítunk egy afféle görbült teret.

A klasszikus háromdimenziós tér [szerkesztés]

A 3 térdimenzió

Nézzünk egy pillanatra a szoba sarkába, oda ahonnan három vonal indul ki. Tetszés szerint: vízszintes (x), függőleges (y), van még egy harmadik ami az előző kettőre merőleges (z). Mindegyik, mindegyikre merőleges. Összesen 3 dimenzió. A tér annyi dimenziós, ahány ilyen vonalat tudok benne húzni, hogy mindegyik merőleges legyen az összes többire. Nem tudunk még egy vonalat húzni, egy negyediket ami az összes többire merőleges. Ezen az alapon azt mondjuk, hogy a tér dimenzióinak a száma, vagy ha tetszik, a benne lévő független irányoknak a száma három.

Téridő [szerkesztés]

Lorentz-transzformáció a görbületlen téridőben (Minkowski-tér)

Gravitáció – a görbült téridő

Bővebben: Téridő

A téridő a fizikában egy matematikai modell, ami egy sokaságbanegyesíti a teret és az időt. A téridő általában egy négydimenzióskoordináta-rendszer, három tér- és egy idődimenzióval; a rendszer pontjai egy-egy eseménynek felelnek meg. A relativitáselmélet előtti fizika a téridő geometriáját euklideszinek, a tér- és idődimenziókat egymástól és a bennük elhelyezkedő testektől függetlennek tekintette; a speciális relativitáselmélet szerint azonban a téridőMinkowski-geometriával írható le, és a benne egymáshoz képest mozgó megfigyelők mást-mást érzékelnek térnek és időnek; a pontos összefüggést a Lorentz-transzformáció adja meg. Az általános relativitáselmélet szerint pedig az anyag meggörbíti maga körül a téridőt, ami egy Riemann-geometriával jellemezhető.

Kompakt térdimenziók [szerkesztés]

Földrajzi hosszúság és szélesség – kompakt makroszkopikus kétdimenziós tér

Kaluza–Klein modellek [szerkesztés]

Ezt a szakaszt át kellene olvasni, ellenőrizni a szövegét, tartalmát. További részleteket a cikk vitalapján találhatsz.

Kaluza–Klein kompaktifikálás

Einstein azzal a problémával küszködött, hogy egyesítse a mezőegyenleteket a gravitáció és a fény között. Theodor Kaluza levelet küldött Einsteinnek, amiben a relativitáselmélet megalkotójának elállt a szava. Kaluza ötlete az volt, hogy felírta a Riemann metrikus formulát öt dimenzióra. Az ötödik oszlopot úgy azonosította, mint Maxwell elektromágneses mezőjét, míg a maradék 4x4-es blokk Einstein régi négydimenziós formulája volt. 5x5-ös kvadratikus mátrixban könnyen szemléltethető, és mivel a magasabb dimenziószámban leírt kisebb dimenziókról van szó, így könnyen érthető is.

Szuperszimmetria [szerkesztés]

Bővebben: Szuperszimmetria

     Ez a szakasz egyelőre erősen hiányos. Segíts te is a kibővítésében!

Húrelmélet [szerkesztés]

Bővebben: Húrelmélet

A húrelmélet és az M-elmélet két egymásra épülő részecskefizikai modell, mely a részecskéket nem pontszerű, hanem kiterjedt objektumokként kezeli (húrok, membránok). A húrelméletnek a szuperszimmetriát is tartalmazó változatát gyakranszuperhúrelméletnek nevezik. Ezeket az elméleteket azért hozták létre, hogy az általános relativitáselméletet és akvantummechanikát összhangba hozzák, és elkerüljék a részecskefizikának azokat a buktatóit, melyek a pontszerű részecskék feltételezésével előbukkannak. Az M-elméletben nem csak húrokat, hanem membránokat és magasabb dimenziós objektumokat is feltételeznek. Jelenleg nincs semmilyen kísérleti tény, amely a húrelméletet igazolná.

A húrelmélet elnevezést mind a 26 dimenziós bozonikus húrelméletekre, mind a szuperszimmetria felfedezése után annak hozzáadásával nyert szuperhúrelméletre szokták használni. Újabban gyakran a szuperhúrelméletet mondjuk húrelméletnek. Az1990-es években Edward Witten és mások meggyőző bizonyítékokat találtak arra, hogy a különböző szuperhúr elméletek (öt különböző változata van) egy M-elméletnek nevezett 11 dimenziós elmélet határesetei. Ezzel indult el a második szuperhúr-forradalom. (Az M-elméletnek még a feketelyukak termodinamikájában is sikerült olyan eredményeket elérnie, amelyek a korábbi számításokkal összhangban vannak.)

A húrelmélet főként annak köszönheti népszerűségét, hogy reményeink szerint képes az összes erőhatás leírását egyetlen elméletbe összesűríteni. A húrelméletnek köszönhető, hogy mélyebben sikerült megértenünk a szuperszimmetrikus térelméleteket, amelyek a részecskéket pontszerűnek tekintő standard modellnek lehetséges kiterjesztései.