נוסח השאלה המלא: האם חלקיק באמת נמצא בכמה מקומות בו-זמנית, או שהמצב לא יודע כי אי אפשר למדוד אותו. לדוגמה, אני לא יודע איפה אמא שלי נמצאת. רוב הסיכויים שהיא תהיה במרכז ויש סיכוי קטן שתהיה בצפון או בדרום. אז כשאני מתקשר אליה ושואל איפה היא נמצאת אני בעצם שובר את פונקציית הגל? ולפני שאני מתקשר היא תהיה בעצם בכל המקומות האלו בו-זמנית? בן
גם מרקו מחפש את אמא | התמונה לקוחה מוויקיפדיה
ראשית, לגבי אמא שלך – אתה יכול להירגע. הכל איתה בסדר.
עקרון אי-הוודאות
נתחיל בחלקיק 'קוונטי', כלומר חלקיק קטן בעל אנרגיה נמוכה. מכניקת הקוונטים קובעת שאיננו יכולים לדעת בו-זמנית גם את המיקום של החלקיק וגם את התנע (כלומר המהירות, בערך) שלו. בגלל זה, אם אנחנו יודעים את התנע של אלקטרון אנחנו לא יודעים איפה הוא נמצא. האם הוא נמצא בכל מקום? לא, הוא פשוט עדיין לא יודע איפה הוא נמצא. הטבע לא יודע איפה החלקיק נמצא.
החלקיק נמצא ב"סופרפוזיציה" של מיקומים, במצב כזה אין משמעות לשאלה "איפה החלקיק?" אלא רק לשאלה "מהי פונקציית הגל שלו?" המשמעות המילולית של "סופרפוזיציה" היא "סכום" או "חפיפה". הכוונה היא שפונקציית הגל היא סכום פונקציות הגל של חלקיקים בכל מקום אפשרי. מה שהסכום הזה אומר הוא מה ההסתברות למצוא את החלקיק במיקום מסוים. אני חוזר, החלקיק לא נמצא בכל מקום.
מתי החלקיק יהיה במקום מסוים? כשמישהו ישאל ברצינות איפה הוא נמצא. אם נמדוד את מיקום החלקיק, הרי הוא יהיה חייב להימצא במקום מסוים, ובאותו רגע פונקציית הגל שלו קורסת לפונקציית גל של חלקיק ממוקם (איפה שמצאנו אותו). עכשיו אנחנו לא יודעים את התנע שלו, כי לפונקציה שממוקמת במרחב אין תנע מוגדר, אלא היא סכום של פונקציות גל בכל התנעים (זה דורש קצת מתמטיקה, מה לעשות).
אמא שלך, לעומת זאת, לא יכולה להרשות לעצמה להיות בסופרפוזיציה, כי היא כל הזמן נמצאת באינטראקציה עם הסביבה, היא מדברת, עובדת, וגם כשהיא נחה היא עדיין אמא שלך. והיא מתנגשת בלי הפסקה עם פוטונים ועם כל מה שסובב אותה.
המנגנון של קריסת פונקציית הגל אינו ברור, מה גורם לקריסה? איך היא מתרחשת? לאט לאט? בבת אחת? מתי הסביבה יכולה "להשתתף" במשחק הסופרפוזיציה ומתי היא גורמת לכל לקרוס?
_0.jpg)
החתול של שרדינגר (אילוסטרציה) | האיור לקוח מוויקיפדיה
בטח שמעת על החתול של שרדינגר, וזה הלחיץ אותך לגבי אמא שלך. אז בוא נדבר רגע על החתול. החתול הזה הוא ניסוי מחשבתי. הוא יושב בקופסה ומשחק רולטה רוסית קוונטית. אם חלקיק כלשהו ידעך, הרי החתול מת. כל עוד החלקיק נמצא בסופרפוזיציה של דעך/לא דעך אזי גם החתול הוא מת/חי בעת ובעונה אחת.
אבל החתול ישאל, ובצדק, "אתם אומרים שפונקציית הגל תקרוס כשתפתחו את הקופסה ותסתכלו פנימה. ומה אני?" שואל החתול, "אני כלב? אני בקופסה, מנסה לתפוס את הזנב של עצמי. אם אני מת, חתול מת יכול לתפוס זנבות?" אז החתול טוען שהוא עושה ניסוי כדי לבדוק אם הוא חי או מת, ככה שהוא לא יכול להיות בסופרפוזיציה.
אז חתול לא ואטום כן? ושמונה אטומים? וחיידק? עץ? דג? הבנת את הבעיה?
ד"ש לאמא
אלעד יעקבי
המחלקה לחומר מעובה
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 ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
