Fordított mintázatok
A Liesegang-jelenség története során számos szerző számolt be paranormális élményekről: általában teljesen véletlenszerűen olyan mintázatokat sikerült előállítaniuk, amelyekben a diffúzió irányba haladva a csapadéksávok távolsága nem nőtt, hanem csökkent. Ezek a mintázatok a normál Liesegang rendszerek tükörképei, így „fordított mintázatok” néven vonultak be a szakirodalomba...
Fordított Liesegang mintázat (Lagzi István László jóvoltából)
Végzetszerű viselkedés
Ezt az anomáliát soha, egyetlen egzakt elmélet sem próbálta megmagyarázni, afféle sötét sarok maradt a Liesegang-jelenség teljes története során.
Normális esetben a zónák távolságai mértani sorozatot alkotnak, a köztük levő távolság pedig a mintázatban előre haladva növekszik.
Néhány anyag (ilyen például az ezüst-kromát, a nikkel-ferricianid, illetve a kobalt és a réz néhány vegyülete) ennek épp az ellenkezőjét műveli, és gyakorta (de nem mindig!) fordított mintázatokat képez.
A szakirodalom szerint a fordított mintázatok megjelenése afféle végzetszerű jelenség. Szándékosan előidézni általában csaknem lehetetlen, ellenben normálisan viselkedő rendszerek egyszer csak „dönthetnek úgy”, hogy fölhagynak a szabályok követésével és fordított mintázatot alkotnak. Léteznek azért leírások reprodukálható kísérletsorozatokról is, de ez inkább a kivétel.
Összességében tény, hogy az IDNB modell megalkotásáig a fordított Liesegang mintázatok keletkezésének nem létezett sem fizikai vagy matematikai modellje, de még kvalitatív magyarázata sem.
Három altípus
A szakirodalmat tanulmányozva az derül ki, hogy a fordított mintázatok valójában három alosztályba sorolhatók.
Teljesen fordított mintázatok
Ebben az esetben a mintázat tényleg úgy néz ki, mintha egy normál rendszert a feje tetejére állítottunk volna (lásd a képet).
Részlegesen fordított vagy kevert mintázatok
Kanniah és szerzőtársai agar-agar gélben ezüst-jodidból képződő fordított Liesegang mintázatokat tanulmányozott. Mivel ebben a rendszerben normál mintázatok is képződhetnek, a szerzőket elsősorban az érdekelte, hogyan lehet kiprovokálni a két mintázatképződési trend közti váltást. Eközben azt tapasztalták, hogy bizonyos koncentrációtartományban kevert struktúrák jelennek meg úgy, hogy egy fordítottnak induló mintázat végül normál távolságtörvényűvé válik. Ebben a rendszerben tehát a zónák távolsága előbb csökken, elér egy minimumot, majd növekedni kezd.
Többszörösen fordított mintázatok
Valószínűleg ez a legfurcsább mintázatképződési forma, ami egy Liesegang rendszerben egyáltalán előfordulhat. A struktúra ilyenkor több egymás utáni fordított Liesegang mintázatból áll, amelyek hossza egyre növekszik, mégpedig a normál mintázat távolságtörvénye szerint. Az egész rendszer úgy néz ki, mint egy normál mintázat, amelynek minden egy csapadéksávját egy-egy fordított mintázattal helyettesítettük.
Legjobb tudomásom szerint erről az anomáliáról mindössze egyszer számoltak be (Kanniah és szerzőtársai) a Liesegang-jelenség felfedezése óta. Ez a kísérletsorozat ugyanakkor teljesen reprodukálható módon eredményezett ilyen típusú mintázatokat, vagyis nagy biztonsággal kizárható, hogy valamiféle kísérleti hibáról legyen szó.
Teljesen fordított mintázatok
A fenti ábra egy az IDNB modell alapján szimulált fordított mintázatot mutat. A szerkezet habitusát tekintve tulajdonképpen nem sokban különbözök egy normál mintázattól : a sávoknak véges vastagsága van, az eloszlás pedig folytonos, vagyis a zónák közti „üres” tereket valójában híg csapadék tölti ki. Még a távolság- és időtörvény is érvényes rá, azzal a kiegészítéssel, hogy a távolsági koefficiens most értelemszerűen egynél kisebb szám.
Az időtörvény a fordított mintázatok esetében is érvényes marad
A normál és fordított mintázat között folytonos az átmenet
Bár a fordított mintázatok keletkezése ritka és nehezen reprodukálható, téves az a néhány szerző által felvetett gondolat, mely szerint a normál mintázatképződéstől teljesen független jelenség volna. Amint azt ez az ábra is mutatja a normál és fordított mintázatok között folytonos átmenet képezhető.
A kontrollálhatatlanság oka
Az IDNB modell egyben magyarázattal szolgál, miért olyan végzetszerű a fordított mintázatok megjelenése. A szimulációk azt mutatják, hogy a normál és fordított mintázatképzés közti váltást olyan véletlenszerű események váltják ki, amelyek kísérletileg gyakorlatilag befolyásolhatatlanok.
Valós kísérlet esetén az ábrán látható hat mintázatot mindenki különböző (vagy legalábbis eltérő paraméterekkel indított) rendszernek gondolná. Az igazság az, hogy a hat szimulációban minden, kísérletileg befolyásolható paraméter azonos volt. Ez az oka egyes valós kísérletek látszólagos szeszélyességének.
A normál és fordított mintázatok közti átmenet folytonos
Részlegesen fordított mintázatok
Egyazon rendszerben normál és fordított szakaszok együtt is előfordulhatnak. Az alábbi ábra erre mutat egy az IDNB modell alapján szimulált példát.
Egy indirekt ellenőrzési módszer
Kanniah és szerzőtársai a részlegesen fordított mintázatok kísérleti tanulmányozása során azt tapasztalta, hogy a normál és fordított szakasz találkozási pontjának helyzete a külső elektrolit koncentrációjának monoton függvénye. Növelve ezt a koncentrációt a találkozási pont a mintázat vége felé tolódott.
Amint az alábbi ábra mutatja, az IDNB modell ezt a viselkedést is reprodukálja. Ennek a finom részletnek a jelentőségét az adja, hogy ilyesmit nem lehet „beledrótozni” egyetlen modellbe sem. Csak utólag derül ki róla, hogy „tudja”vagy „nem tudja”. Ennek megfelelően egy ilyen effektus sikerese reprodukálása egyben a modell helyességének indirekt bizonyítéka.
Többszörösen fordított mintázatok
A többszörösen fordított mintázatok képződése egyfajta „kémiai interferencia”. Valójában létezik egy olyan másik effektus, amelynél a csapadéksávok nagyon közel, milliméterekre helyezkednek el egymáshoz, a távolsági koefficiens értéke pedig csaknem 1. (Ilyesmit produkál például a Co(OH)2 csapadék kémiailag térhálósított PVA-gélben.) Ennek az effektusnak első közelítésben semmi köze a fordított mintázatokhoz!
Ugyanakkor ha egy rendszerben találkozik ez, és a fordított mintázatok képződését kiváltó másik effektus, akkor a szimulációk tanúsága szerint az eredmény többszörösen fordított mintázat lesz.
Ez persze rögtön érthetővé teszi, miért láttak ilyen mintázatot 100 év alatt csak egyszer: a két említett effektus bekövetkezésének egyenként sem túl nagy a valószínűsége, együttes előfordulásuké pedig csaknem nulla.
