O fi asta o inconsistență a electrodinamicii cuantice?

Fiind în vacanță, am și eu timp de lăfăială (a se citi „lectură”). Și tot citind și citind din cartea lui Feynman („QED, strania teorie despre lumină și materie”) despre cum se deplasează lumina, constat o ciudățenie tacită în raționamentul mecanicii cuantice privitor la deplasarea luminii în cazul reflexiei și refracției, prezentat cu atâta acuratețe de către marele Feynman, unul dintre puținii fizicieni în care pot avea încredere și pe care îl înțeleg cu lux de amănunte atunci când vorbește despre Fizica cuantică.

Mai exact, întreg raționamentul privitor la reflexie și refracție se bazează pe premisa (ce consider eu că e greșită) cum că pe măsură ce drumul parcurs de lumină este din ce în ce mai scurt, el devine și drumul parcurs cel mai repede. Și bazat pe această premisă, se descompune drumul lung în drumuri multe și scurte, cu speranța că pe asemenea drumuri scurte lumina s-ar deplasa în linie dreaptă.

Să vedem de ce cred eu că este greșită o asemenea premisă. Pe scurt, greșeala constă în presupunerea tacită și neevidentă conform căreia pe distanțe scurte mediul prin care se deplasează lumina ar fi omogen și nu ar produce refracție.

Dar cât de fondată este o asemenea presupunere, în contextul în care tocmai Feynman ne vorbește de implicațiile experimentale dramatice ale unei rețele de difracție în ceea ce privește reflexia și refracția luminii? Pe ce dovezi experimentale ne putem baza când facem presupunerea că mediul este omogen la scară oricât de mică? Ce ne obligă să nu luăm în considerare cazul în care mediul ar avea tot felul de salturi, de neomogenități de-a lungul unor nanometri?

Feynman și reflexia luminii

Feynman, unul dintre cei mai mari fizicieni ai lumii, a înțeles că mecanica cuantică nu poate fi înțeleasă. El afirmă, de exemplu, în 1985, în lucrarea "QED, strania teorie despre lumină și materie" (https://vdocuments.site/qed-strania-teorie-despre-lumina-si-materie.html), că:
"Actualmente, situația este că nu avem la dispoziție un model viabil care să explice reflexia parțială".
Ce s-a mai descoperit de atunci? Avem astăzi vreun model care să EXPLICE fenomenele?

Distincția dintre viteza reală și viteza aparentă

Imaginați-vă un corp care se deplasează pe o elice circulară, adică, un corp ce descrie simultan un cerc și o dreaptă (traiectoria albastră din figura de mai jos). Un corp care se mișcă pe o elice circulară se mișcă de fapt pe suprafața unui cilindru de o anumită rază.

Viteza reală a corpului este exprimată prin săgeata roșie, oblică, tangentă mereu la traiectorie, dar săgeata neagră exprimă viteza aparentă.

Vreau să vorbim puțin și despre această viteză aparentă, oarecum neglijată în Fizica actuală. În desenul de mai sus, distincția dintre viteza reală și cea aparentă este ușor de realizat, deoarece se vede clar că traiectoria albastră diferă de o dreaptă. 

Observați că săgeata neagră este întotdeauna mai mică decât săgeata roșie sau cel mult egală cu ea, adică viteza aparentă este mereu mai mică decât cea reală sau cel mult egală cu ea, niciodată mai mare. Cele două viteze pot fi eventual egale doar în cazul în care corpul s-ar deplasa rectiliniu, dar în general mișcarea nu este rectilinie.

Există și o relație cantitativă între modulul celor două viteze, exprimată prin 
$$v=c\cos\alpha, $$
unde $c$ este modulul vitezei reale, $v$ este modulul vitezei aparente, iar $\alpha$ este unghiul dintre cele două viteze, unghi care, la rândul său, se obține din raportul dintre curbura traiectoriei și torsiunea acesteia sau dintre raza cilindrului și generatoarea sa. 

Dar, imaginați-vă acum că acel corp s-ar mișca pe un cilindru de rază mult mai mică, precum cel din desenul de mai jos

și pe o traiectorie cu mult mai multe spire, traiectorie mult mai „densă”, cu torsiunea mică, deci cu pași mai mici, mai mărunți.

E clar că în această situație, deosebirea dintre viteza reală și viteza aparentă este mult mai greu de realizat. Ba, mai mult, dacă privim această mișcare de la o distanță foarte mare, atunci singura viteză pe care o mai putem constata cu ajutorul mijloacelor noastre de observație este viteza aparentă, adică un fel de viteză medie a corpului.

Așadar, EXISTĂ în Fizică și noțiunea de „viteză aparentă” și este important să știm care este deosebirea dintre cele două viteze și să nu le confundăm. De asemenea, este necesar să acordăm și acestei viteze atenția cuvenită. 

În acest context, dați-mi voie să pun câteva întrebări. Oare de câte ori sunt confundate viteza aparentă cu viteza reală în Fizica actuală? De câte ori credem că viteza reală a unui corp este de fapt viteza lui aparentă? Oare vitezele măsurate ale corpurilor din Sistemul Solar, viteze așezate cu grijă în tabelele specifice, nu sunt de fapt doar viteze aparente, înșelătoare, care ne determină să tragem concluzii greșite privind mișcarea corpurilor în Sistemul Solar și chiar în Galaxie? Nu cumva deosebirea dintre legea vitezelor în Sistemul Solar și a celor de la periferia galaxiilor se datorează de fapt tocmai deosebirii dintre viteza reală și cea aparentă și nu unei presupuse materii întunecate? Nu cumva vitezele stelelor de la periferia galaxiilor sunt mai mari pentru că sunt mai apropiate de viteza reală a stelelor (unghiul $\alpha$ este mai mic pentru stele) decât pentru corpurile din Sistemul Solar? Nu cumva viteza reală a tuturor corpurilor din Univers este una și aceeași și doar vitezele aparente ale acestora diferă?

Încă nu cunosc răspunsul la aceste întrebări, dar mă preocupă. Voi ce spuneți?