נוסח השאלה המלא: כיצד,אם יש אוויר משני צדיו של מחסום האוויר מצד אחד \"יודע\" אם מרוקנים את הצד השני מאוויר ומפעיל כוח על המחסום?
בפיסיקה, השאלות הנוגעות לגבי "ידיעה" של משהו על משהו הן שאלות חשובות, שלעיתים נוגעות ממש בחזית הידע, כפי שאפרט בקצרה בסוף התשובה. בהרבה מקרים (כמו המקרה של השאלה הנוכחית) מה שנראה לנו כ"ידיעה" הוא למעשה סתם אשליה. ראשית נסביר את השאלה: אתה שואל על מצב בו, נניח יש קופסא מלאה באוויר, כאשר במרכזה יש מחסום (נגיד- יריעת גומי שמונעת מהאוויר לעבור מצד לצד) כפי שרואים באיור הבא:
במצב הזה, אין כוח שפועל על המחסום, והוא ישר וסימטרי. ועכשיו – שואבים את האוויר מחצי אחד של הקופסא, ומה שרואים – שהגז מהצד השני כאילו "יודע" שרוקנו את האוויר מהחצי הראשון – כי הוא מתחיל להפעיל לחץ על המחסום: בעקבות הלחץ יריעת הגומי הופכת קעורה ובולטת לצד הריק, כפי שרואים באיור הבא:
ואיך הגז בחצי קופסא השמאלי ידע שרוקנו את החצי הימני, ופתאום התחיל להפעיל כוח על המחסום? – התשובה היא שהוא לא באמת ידע. האוויר כל הזמן הפעיל כוח על המחסום: האוויר מורכב מכמות אדירה של מולקולות ואטומים שונים (בעיקר של חנקן, N2, חמצן, O2, והגז ארגון, Ar המהווים מעל 99.9% אחוז מהרכב האוויר) הנמצאים בתנועה מתמדת, במהירות של כמה מאות מטרים בכל שנייה. מולקולות האוויר מתנגשות כל הזמן: אחת בשנייה וגם בקירות ובחפצים שונים, ההצטברות של כמות אדירה של ההתנגשויות הללו (שכל אחת בפניה עצמה היא קטנטנה ובלתי מורגשת לחלוטין, כי משקל של מולקולה הוא אפסי ממש) היא מה שגורמת למה שאנחנו קוראים 'לחץ האוויר'.
במקרה הראשון בשאלה – כיוון שיש אוויר משני צדי המחסום, האוויר מתנגש בו משני צדדיו, כך שבסך-הכל-הכללי (בנטו) הכוחות משני הצדדים מתאזנים ולא רואים כוח. כאשר מרוקנים צד אחד מהאוויר – האוויר מצד השני לא "יודע" ולא צריך לדעת על כך דבר – הוא ממשיך להתנהג באותו אופן – להתנגש במחסום, אולם כיוון שאין יותר התנגשויות מהצד השני שיאזנו את ההתנגשויות מהצד הראשון, פתאום כן מופעל כוח נטו על המחסום והוא מקבל צורה קעורה.
כפי שכתבתי בהתחלה, השאלות לגבי 'ידיעה' של גוף על גוף הן שאלות חשובות בפיסיקה, ולעיתים התשובה עליהן מפתיעה, או, שעדיין לא ידועה למדע. ההנחה הבסיסית היא שאין 'קסמים', ואם נראה שמשהו יודע על משהו אחר חייב להיות אמצעי שיעביר את הידע או שיסביר את מה שנראה כידע. אתן שלוש דוגמאות: 1) כיצד, למשל, פרוטון, הטעון מטען חשמלי חיובי, "יודע" שיש לידו אלקטרון (הטעון מטען חשמלי שלילי) והם מפעילים זה על זה כוחות משיכה? – התשובה המפתיעה שנמצאה (או, יותר מדוייק, שהתקבלה על ידי המדענים בימינו) היא ששני החלקיקים מחליפים ביניהם מידע על ידי החלפת 'פוטונים ווירטואלים' זה עם זה (הפוטונים, כל הזמן נוצרים ונבלעים, כך שאין שבירה של חוק שימור האנרגיה), הפוטונים (שבאופן 'רגיל' אנו מכירים אותם כמרכיבי האור והקרינה האלקטרומגנטית) למעשה הם אלו שגורמים להגשת כוחות הדחייה או המשיכה החשמליים (באמצעות התנגשויות והתנע שאם נושאים). קראו כאן בפירוט עוד על פוטונים ווירטואלים.
2) כיצד השמש 'יודעת' שכדור הארץ נמצא לידה כדי להפעיל עליו כוח משיכה? – כאן ישנם שתי תשובות, אחת (כמו במקרה של השאלה שלנו), מדובר בכוח מדומה, מה שקורה בפועל הוא שמסות מעוותות ומשנות את כל המרחב שסביבן, ומה שאנחנו רואים ככוח משיכה וידיעה הוא למעשה ביטוי של מרחב שהתעוות. השנייה – שישנם חלקיקים, בשם גרוויטונים, שהם נושאי כוח המשיכה, כמו הפוטונים שנושאים את הכוח החשמלי. הגרוויטונים לא נמצאו עדיין בשום ניסוי. קראו כאן על עיוות המרחב על ידי מסות ואלטרנטיבת הגרוויטון.
3) בתורת הקוונטים, יש תופעה הנקראת 'שזירה קוונטית' בה רואים כי חלקיקים 'שזורים' זה בזה, יודעים אחד על התנהגותו של השני ומנהגים בהתאם (למשל אם חלקיק אחד פנה ימינה, חברו נראה כיודע מזה ופונה שמאלה), המידע עובר בצורה מידית בין החלקיקים ללא השהיית זמן. קראו כאן בהרבה תופעת השזירה הקוונטית. יש לציין כי אין ביימינו הסבר מקובל כיצד התופעה מתרחשת (וההסברים המוצעים גובלים בדברים 'מטורפים' ממש כמו מימדים חבויים ויקומים מקבילים).
מאת: אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי ומכון 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.
