בעולם המיקרוסקופי, מאורעות פיסקליים המתרחשים במרחק זה מזה משפיעים מיידית זה על זה, למרות המרחק המפריד ביניהם (אין זה משנה מה המרחק, אפילו מליוני שנות אור).
לכאורה, עובדה זו נוגדת לעקרון הלוקאליות הקלאסי. עקרון הלוקאליות בעצם אומר שאם נשנה משהו במערכת כלשהי, אין זה ישפיע מייד על מערכת אחרת הנמצאת במקום אחר. בטבע, מהירות האור, C, היא חסם עליון למהירות ההשפעה בין מערכות יחוס שונות ובכלל זה, גם מידע לא יכול לעבור חסם זה.
על כן, יש פה מעין פרדוקס, שכן תוצאות התורת הקוונטים סותרות, לכאורה, את תורת היחסות.
בעולם המיקרוסקופי, אותו מתארת מכניקת הקוונטים, קיימת תופעה הנקראת שזירה קוונטית (Quantum Entanglement). על פי תופעת השזירה, חלקיקים מתוארים בהתייחסות אחד לשני על אף העובדה שחלקיקים אלו מרוחקים אחד מהשני. אין אפשרות לתאר מצב עניינים זה בעזרת הפיסיקה הקלאסית וזו תופעה קוונטית מובהקת. שזירה קוונטית מאפשרת למעשה תיאום בתכונות הפיסיקליות של חלקיקים מרוחקים.
בתורת הקוונטים, אנו נעזרים בפונקציית הגל, על מנת לתאר את כל מרכיבי המערכת אותה אנו חוקרים ובעזרת פונקצית הגל אנו מתארים את תופעת השזירות.
הניסוי המפורסם שמראה סתירה זו הינו ניסוי ה EPR (איינשטין, פודולסקי, רוזן):
בניסוי זה, שני חלקיקים נשלחים לשני מקומות רחוקים מאוד זה מזה ולאחר מכן אנו מבצעים מדידה על אחד מהם.
התוצאה המפתיעה, על פי התורה הקוונטית, הינה שפונקציית הגל של החלקיק השני תקרוס מיד משום שהיא שזורה לפונקצית הגל של החלקיק הראשון. אבל אם ישנה קריסה מיידית של פונקציית הגל הדבר מהווה השפעה בזמן אפס בין 2 מאורעות. פרדוקס שעומד בסתירה לעקרון הלוקאלית שמתאפיין בחסם עליון למהירות העברת מידע (C).
אנו מגלים שקריסת המצב הקוונטי מתקדמת במרחב במהירות העוברת את C, מהירות האור.
אך חשוב להדגיש שהתקדמות זו אין בה בכדי להעביר מידע, שכן מידע אינו עובר את מהירות האור C.
ניסוי ה EPR.
במכניקה הקוונטית, ברגע שאנו מבצעים מדידה על חלקיק מסויים, פוטון לדוגמא, אנו אומרים כי פונקציית הגל קרסה ברגע שאנו מבצעים את המדידה, הדבר בא לידי ביטוי בחלקיק נוסף במערכת!
אך כפי שהערנו, מבלי להכנס לפרטים (שהם מעבר לרמה של תשובה בסיסית), תופעת השזירות אין בה בכדי להעביר מידע בזמן אפס, ועל כן תופעה זו אינה סותרת את תורת היחסות ובכלל זה את האפשרות להעביר מידע במהירות הגבוהה מ C.
הנקודה החשובה כאן היא שעלינו להבין שהחשיבה ה"יום-יומית" שלנו אינה מתאימה לתורת הקוונטים והיא זאת שגורמת לנו "לטעות". לכן עלינו לשנות את הרגלי החשיבה שלנו כשאנו באים לתאר את העולם הקוונטי. ברמה המיקרוסקופית עלינו לסגל לעצמנו הרגלי חשיבה חדשים המנוגדים לאינטואיציה שלנו.
למעשה, בעולם המיקרוסקופי אנחנו לא יכולים לדבר על חלקיקים וגלים. מה שכן יש זה מדידה! אנו מדברים רק על מדידות ובכלל זה תצפית שכן גם תצפית הינה מדידה.
מה שתורת הקוונטים אומרת לנו בעצם זה שכל העולם שלנו הוא אינו אלא סידרה של מדידות ותצפיות.
זוהי החשיבה שעלינו לסגל לעצמנו בבואנו לתאר אלקטרונים, פוטונים וכד'.
דבר נוסף וחשוב היא העובדה שהמדידה עצמה משפיעה על המערכת שבה מבוצעת המדידה. ובכלל זה שתוצאה של מדידה נוספת תהיה תלויה במדידה הקודמת ובתוצאה שלה. ברמה המיקרוסקופית, יש חשיבות רבה לסדר של ביצוע המדידות. אם למשל נמדוד את מהירותו של חלקיק ואחר-כך את נמדוד את מקומו, התוצאה תהיה, בדרך-כלל, שונה מאשר אם קודם נמדוד את מקומו ורק אחר כך את מהירותו.
על פי תורת הקוונטים, אין "החלקיק" דבר מוגדר, שניתן לבצע עליו תצפיות ומדידות.
"החלקיק", לדוגמא אלקטרון, הינו בעצם רק אוסף של נתונים סטטיסטיים, שנובעים ממדידה קודמת. אוסף של נתונים שאומר לנו מה הסיכוי שמדידה, שאנו עומדים לבצע, תיתן תוצאה מסויימת.
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
