לוגו אתר מאמר.נט
שלום אורח
התחבר לאתר או הרשם לאתר מאמר.נט
5014 מאמרים 1519 כותבים 447 קטגוריות הוספת מאמר

תעלומת הקוונטים

פורסם בתאריך 07/11/2023      /      נכתב ע"י שלמה אגמי

התנהגות החלקיקים התת-אטומיים ביקום, כפי שהיא באה לידי ביטוי בתורת הקוונטים, מהווה תעלומה מדעית בלתי פתורה. התנהגות מוזרה ומשונה זו מנוגדת לכל כללי הפיסיקה המוכרים והיא קשה להבנה ובלתי נתפסת על ידינו.

חלקיק תת-אטומי יכול להיות בכמה מקומות באותו זמן. הוא יכול לנוע אחורה בזמן. יש לו גם צורה מרוחה של גל וגם צורה נקודתית של חלקיק. הוא יכול לנוע ממקום למקום, דרך כל היקום, בפרק זמן קטן אינסופי. הוא יכול לנוע מנקודה לנקודה באינסוף מסלולים אפשריים. התנהגות החלקיקים התת-אטומיים הינה אקראית לחלוטין ועקרון אי הודאות שולט בה באופן מוחלט.

חלקיק תת-אטומי מסוג פרמיון, כמו אלקטרון, פרוטון או ניטרון, "יודע" את מצב האנרגיה של כל חלקיק אחר ביקום. כאשר חלקיק תת-אטומי מתמקם ברמת אנרגיה מסוימת הוא עושה זאת "בידיעה" של כל החלקיקים מסוגו ביקום, ואחת היא מה המרחק בינו לבינם. כל יתר החלקיקים מתאימים את עצמם, כך ששני פרמיונים מאותו סוג לעולם לא ימצאו באותה רמת אנרגיה. קיימת אינטימיות בין החלקיקים המרכיבים את היקום והיא מכסה את כל רחבי היקום שלנו.

ברגע שנערכת מדידה של אחד משני חלקיקים שזורים היא משתקפת באופן מיידי גם בחלקיק השני, אפילו אם שני החלקיקים רחוקים זה מזה מרחק שנות אור ואפילו אם שניהם אינם קיימים באותו הזמן. הרעיון לפיו חלקיק יודע, כהרף עין, על מצבו של חלקיק אחר, הנמצא במרחק מיליארדי שנות אור, נשמע מנוגד לתורת היחסות, לפיה לא ניתן לעבור את מהירות האור, ואלברט איינשטיין, למרות שהיה ממפתחי תורת הקוונטים, לא אהב אותו. מנקודת ראות של תורת הקוונטים תורת היחסות נראית ככפיה של מגבלות של סימטריה על מבנה המרחב והיקום.

על מנת להבין מדוע התנהגות החלקיקים התת-אטומיים מוזרה ומופלאה כל כך ובלתי ניתנת לתפיסה על ידינו, עלינו לחזור למקור היווצרם של אבני הבניין היסודיות האלה של הטבע והוא המפץ הגדול.

יקום אינסופי ופרדוקס האינסוף

המפץ הגדול התחיל מתוך נקודה סינגולרית זעירה אינסופית. היקום הגלוי כולו, על מאות מיליארדי הגלקסיות ועל החומר האפל והאנרגיות האפלות שבו, היה דחוס לנפח אפסי אינסופי. האינסופיות שלטה בכל מרכיביו של עולם זה, כולל צפיפותו, הטמפרטורה שלו והעקמומיות שלו. הזמן והמרחב שבו היו אפסיים באופן אינסופי. בעיני רוחנו אנו מדמיינים יקום אינסופי כיקום שיש בו מרחב וזמן באופן אינסופי. האמת המציאותית הפוכה לחלוטין. יקום אינסופי הוא יקום שבו, למרבה הפרדוקס, יש אפס זמן ואפס מרחב. דווקא היקום שלנו, המשתרע, מבחינת זמן ומרחב, על מיליארדי שנות אור, הוא יקום סופי ("finite") במהותו, בהשוואה ליקום האינסופי של המפץ הגדול. במונח "אינסופי" ("infinite") הכוונה אינה רק לחסר סוף, אלא לחסר מגבלות מכל סוג שהוא, ללא מגבלה במהירות התנועה, ללא מגבלה למקום או לזמן. אינסופי הוא בלתי צפוי ואקראי לחלוטין. התפרצות האנרגיה ממצב הסינגולריטי לתוך זמן ומרחב, כפי שארע במפץ הגדול, מהווה מעבר ממצב אינסופי למצב סופי, דהיינו למצב מוגבל ומתוחם, מבחינת זמן, מרחב, קיום, התנהגות צפויה ותכונות נוספות. זהו פרדוקס האינסוף. כל עצם ביקום שלנו שנתהווה לאחר התפרצות המפץ הגדול, שהוא בגודל של מעל חלקיק תת אטומי, הוא סופי במהותו, מוגבל, מתוחם וצפוי בהתנהגותו.

תכונת האינסופיות של החלקיקים התת-אטומיים

החלקיקים התת-אטומיים, נשוא תורת הקוונטים, הינם שלב ביניים, או מצב ביניים, בין הסינגולריות האינסופית שלפני המפץ הגדול, לבין המצב הסופי של העצמים הגדולים מהם, המרכיבים את היקום שלנו. תורת היחסות אינה מסתדרת עם תורת הקוונטים, מאחר שתורת היחסות מתייחסת לעצמים הסופיים, שתכונותיהן שונות לחלוטין מהתכונות האינסופיות של החלקיקים התת-אטומיים. חלקיק תת-אטומי הוא חסר גודל לחלוטין, הוא נקודה אינפיניטיסימלית, והוא יכול להיות בעל זמן חיים אינסופי. האטומים, המולקולות והעצמים הגדולים יותר, שנוצרו מהתחברות חלקיקים תת-אטומיים, הינם גופים תלת מימדיים מורכבים שאיבדו את האינסופיות. הם לא יתקיימו לעד ובשלב כלשהו יתפרקו למרכיביהם. התנהגותם אינה אקראית, תנועתם וכיוונם צפויים והם ניתנים לספירה למדידה ולכימות. הם מוגבלים בתנועתם למהירות האור. הם לא יכולים להתקיים בשני מקומות בעת ובעונה אחת, אין הם יכולים לנוע אחורה בזמן והם חסרים את יתר התכונות חסרות המגבלות של החלקיקים התת-אטומיים האינסופיים.

חלקיקים תת-אטומיים הכלואים בחומר

המפץ הגדול פלט אנרגיות שגרמו וגורמות להתפשטות המרחב-זמן. במקביל נוצרו כוחות וחוקי טבע הפועלים לחיבור ואיחוד של החלקיקים התת-אטומיים וליצירת מאסה. מה שדחף אלקטרונים להתחבר לפרוטונים  ולהפוך לאטומים תלת מימדיים היא העובדה שהמטענים החשמליים של הפרוטון והאלקטרון שווים במדויק ומנוגדים זה לזה. החלקיקים התת אטומיים רותקו זה לזה ובכך איבדו חלק כלשהו מחירותם ומהתכונות האינסופיות שלהם. אלקטרון בתוך אטום מימן, למשל, לכוד בתוך האיזור המקיף את הפרוטון ומרותק אליו. האנרגיה של אלקטרון לכוד הופכת למקוונטטת ויכולה להתקיים רק ברמות מסוימות. כאשר כוכב קורס והופך לננס לבן האלקטרונים שבו הולכים ומוגבלים יותר ויותר, מה שגורם להם לרגוש ולעצור את הכבידה המקריסה. מהירותם בתוך הכוכב עולה ועולה, אך אינה יכולה לעלות על מהירות האור. למרות היותם כלואים ומוגבלים בתוך חומר, החלקיקים התת-אטומיים ממשיכים לשמור על מרבית תכונות האינסופיות שלהם. בתוך החומר הם יכולים לעבור על נקלה מפרוטון לפרוטון או מאטום לאטום והם נמצאים במצב של סופרפוזיציה.  תכונת האינסופיות שלהם מתגלה ובולטת בעת ביצוע תצפית או מדידה עליהם.

בעיית המדידה הקוונטית

 תצפית על חלקיק תת-אטומי, או מדידתו, גורמים לפונקציית הגל שלו לקרוס ואחד הערכים שלו נבחר. במילים אחרות התצפית או המדידה הופכת את החלקיק התת-אטומי מאינסופי לסופי. ההרגשה המתקבלת היא, שכאילו החלקיק "יודע" באורח כלשהו, שמתבוננים בו ולכן פונקציית הגל שלו, שתכונותיה אינסופיות במהותן, קורסת.

הרגשה כזו מתקבלת אם אנו מתייחסים אל חלקיקים תת-אטומיים ואל חלקיקים על-אטומיים באורח שווה. אם נבדוק את הסוגיה על בסיס תיאוריית החלקיקים האינסופיים, לפיה חלקיקים תת-אטומיים אין דינם כדין חלקיקים מורכבים יותר, נוכל להגיע למסקנה, שתוצאת התצפית על החלקיק וקריסת פונקציית הגל שלו היא סובייקטיבית והיא מעין "טעות אופטית" שלנו. אנו, כבני אדם וכיצורים "סופיים" איננו יכולים לראות, לא בעינינו ולא במכשירינו, את תכונות הסופרפוזיציה של החלקיקים האינסופיים. איננו יכולים לראות בשום אופן חלקיק שנמצא בכמה מקומות בעת ובעונה אחת או חלקיק שהוא גם גל וגם נקודה. איננו יכולים לראות חלקיק שנע במהירות אינסופית. איננו יכולים לראות שני חלקיקים שזורים שנפרדו ונמצאים בזמנים שונים, או במרחק מיליארדי שנות אור  זה מזה. כאשר אנו מבצעים תצפית או מדידה על חלקיק אינסופי אנו רואים, על כן, רק את מה שאנחנו יכולים לראות. זאת האפשרות היחידה הקיימת ואין כל אפשרות אחרת.

 

 

162 צפיות
0 כניסות
מאמרים נוספים מאת שלמה אגמי
שלוש תובנות על אושר על אף היות האושר בלתי רציונלי והאמצעים להשגתו בלתי מדידים ובלתי כמיתים, ניתן למצוא בתוך כל חוסר הרציונליות שברגש זה חוקיות מסוימת ותובנות עקרוניות שיאפשרו לנו להכיר ולהבין יותר רגש זה.
פורסם בקטגוריית פסיכולוגיה, לפני 3 חודשים 2 שבועות
חייזרים בקירבנו באם אכן חוצנים הצליחו להגיע לכאן ממרחק של מיליוני או מיליארדי שנות אור, או אולי מיקום אחר בכלל, משמעות הדבר היא שהם הגיעו לדרגת התפתחות אבולוציונית, מדעית וטכנולוגית המקדימה אותנו באלפי שנים. משמעות הדבר היא שהם גם מקדימים אותנו באלפי שנים באופן שבו הם התפתחו מבחינה גופנית, שכלית ונפשית. על מנת לבחון אותם בפרמטרים שלהם, עלינו לנסות לשער, לנחש ולדמיין כיצד אנו נתפתח, לאן נגיע ואך ניראה ונתנהג בעוד אלפי שנים.
פורסם בקטגוריית מדע פופולרי, לפני 7 חודשים 2 שבועות
גוף, נפש והפרעות פסיכו-פסיכוטיות הרצון התת הכרתי למות הוא שגורם לנפש לפגוע בגוף ובעצמה בכל האופנים האפשריים. אף על פי כן רצון זה נחוץ וחיוני ביותר לקיום אורח חיים נורמלי ולרצון לחיות ולהנות.
פורסם בקטגוריית גוף נפש, לפני 1 שנים 6 חודשים
האני המיסתורי שלנו האני (האגו) והנפש אינם מושגים זהים. כאשר אומרים אגו לא מתכוונים לנפש כולה, אלא רק לחלק ממנה וכשאומרים נפש מתכוונים לדבר שהוא יותר מהאגו. אף כי קיימת חפיפה גדולה ביניהם, הנפש (או התודעה) והאני אינם זהים. אין אף אזור במוח שבו ניתן לאתר את האני. הוא נמצא בכל המוח וזאת בניגוד לתכונות נפשיות, או תודעתיות שאת מיקומן במוח ניתן לאתר וניתן להשפיע עליהן.
פורסם בקטגוריית נפש, לפני 1 שנים 8 חודשים
הצצה אל האינסוף היקום שלנו הוא סופי במהותו. מתופעת המפץ הגדול ומתורת הקוונטים ניתן להסיק על קיומו של יקום מסוג אחר, מעבר ליקום שלנו, יקום אינסופי, בעל חוקים ותכונות השונים לחלוטין מאלה של היקום האינסופי שלנו.
פורסם בקטגוריית מדע פופולרי, לפני 1 שנים 10 חודשים