קוונטים (תיאוריית ה-)

Quantum Theory

QUANTUM

מערכת של ידע המסבירה מגוון תופעות בפיזיקה אטומית, באסטרופיזיקה ועוד. ייחודה של התיאוריה נעוץ בכך שהיא מתארת מערכת מדעית שאינה דטרמיניסטית באופן מוחלט: במצבים מסוימים חוקי הפיזיקה הניוטונית משתנים ופועלים בהתאם לעקרון אי-הוודאות. מכניקת הקוונטים, המכונה גם מכניקת הגלים, מאתגרת את המכניקה הקלאסית משום שהיא מבליטה את התלות בין אמצעי המדידה (קני המידה) לבין התוצאות המתקבלות. מכניקה זו מצביעה על הפער בין עולם הניסיון האנושי הנתפס ברמה המקרוסקופית לבין עולם הישויות המיקרוסקופיות (התת-אטומיות), שבהן מתמקדת תורת הקוונטים. מעבר לתרומתה המדעית, מכניקת הקוונטים הפכה למטאפורה פופולרית המתארת את הרוח הספקנית של העידן.

 

כדי לעמוד על ייחודה של מכניקת הקוונטים יש להשוותה למכניקה הקלאסית של ניוטון. עולמה של המכניקה הקלאסית הוא עולם הנמדד באמצעות קנה המידה הגדול: זהו עולם המקרו שאותו אנו חווים ובו אנו צופים בחיי היומיום. עולם הקוונטים, לעומת זאת, הוא עולם המיקרו – עולם בקנה מידה מזערי. מדובר בחלקיקים תת-אטומיים המתנהגים בצורה שאינה מוכרת בעולם הניסיון. מחקריהם של נילס בוהר (Bohr), וורנר הייזנברג (Heisenberg), פסקואל ג'ורדן (Jordan) וארווין שרדינגר (Schrödinger), שפורסמו בשנות העשרים של המאה ה-20, הראו כי במציאות האטומיסטית משתנים חוקי המשחק. במכניקה הקלאסית מצבה של מערכת מתואר על-פי ערכיהם של המשתנים הדינמיים, כגון מקום, תֶּנַע, אנרגיה וכדומה. אולם מכניקת הקוונטים, המסתמכת על עקרון אי-הוודאות של הייזנברג, טוענת כי אי-אפשר לקבוע זאת כאשר מדובר בעולם החלקיקים הזעירים (החלקיקים התת-אטומיים). במקרה כזה המערכת אינה מתנהגת בצורה דטרמיניסטית (צורה שאפשר לצפות אותה מראש בוודאות). מה שאנו מקבלים הוא רק מידע הסתברותי לערכים השונים של מקום, תנע וכדומה. אי-אפשר למדוד גם את מקומו של האלקטרון וגם את מהירותו: ככל שעולה המהירות, כך הופך מקומו של האלקטרון למעורפל ולא בטוח. התוצאות הנרשמות אינן יכולות להגיע לדיוק מוחלט, אלא רק לדיוק הסתברותי וסטטיסטי. קנה המידה המיקרוסקופי המאפיין את האובייקטים הקוונטיים גורם אפוא לכך שבמהירויות גבוהות ובגדלים מזעריים – פניה של המערכת משתנים לבלי הכר.

יחודה של המערכת הקוונטית הוא באי-מוגדרותה. אי-מוגדרות או אי-היקבעות זו נובעת מאי-הביטחון שיש לנו ביחס לטבעו של כל חלקיק: באילו תנאים החלקיק יתנהג כגל המתפשט במרחב, ובאילו תנאים הוא יתנהג כגוף השואף להתמקד ולהתכנס לנקודה אחת? "שניוּת כזו קיימת לא רק לגבי מיקומו של החלקיק; תבנית הגל מלמדת גם לגבי גדלים פיזיקליים אחרים […] אין גודלו של החלקיק מוגדר טרם מדידתו אלא הוא מהווה סופרפוזיציה, כלומר, קיום-יחד של מצבים שונים ואפילו מנוגדים" (אליצור, 1995: 915). ועוד: "בתבנית הגל בא לידי ביטוי גם סילוקה של הסיבתיות מתיאוריית הקוונטים, שכן אין שום אפשרות לחזות איזה מצב מבין כל המצבים האפשריים יתגלה במדידה, וניתן רק להגדיר באופן סטטיסטי את הסתברותו של כל מצב (שם).

התוצאה האפיסטמולוגית היא אי-ביטחון עמוק ביחס לאופני הידיעה (המדידה) של המציאות: מדידה של משתנה אחד מטשטשת את היכולת למדוד משתנה אחר. יוצא אפוא כי המציאות של העולם אינה קבועה מראש (אינה דטרמיניסטית) אלא נובעת מן הניסוי שנחליט לבצע. התוצאה היא מעין ניהיליזם בטבע, המקרין תחושה של אי-ביטחון על התרבות כולה. לפנינו עולם מעורפל ולא בטוח הפועל בתוך טווח מסוים של אפשרויות שאינן ניתנות לחיזוי מראש. אי-הביטחון נובע מכך שאנו נאלצים להכיר בעובדה שהמציאות תלויה באופן עמוק בתנאי הניסוי ובכלי המדידה העומדים לרשותנו. בכך חל שינוי בהסתכלות הקוסמולוגית שלנו. אנו נפתחים לחוויה פרדוקסלית של זמן/מרחב; הטבע, על-פי נילס בוהר, מורכב מיסודות משלימים ואף מנוגדים, הנקבעים על-פי המתודה השרירותית של המדע. התוצאה היא מדע חדש הטוען לקיומו של עולם שאינו דטרמיניסטי באופן מוחלט. עולם מעורפל ולא בטוח זה פועל בתוך טווח מסוים של אפשרויות שאינן ניתנות לחיזוי. אף שהממד הא-דטרמיניסטי של התיאוריה ספג ביקורת – מפורסמת אמירתו של איינשטיין כי "אלוהים אינו משחק בקובייה" – זכתה לבסוף התיאוריה למעמד מדעי מבוסס (בכלר, 1984).

החל מן המחצית השנייה של המאה ה-20 צברה לעצמה תורת הקוונטים פופולריות יתרה משום שהיטיבה לתאר את אווירת אי-הוודאות והספקנות שאפיינה את עולם הידע המדעי באותה תקופה. תורה זו השתלבה ברוח העידן, באווירת הפירוק וחוסר השליטה שהביאו עמן תיאוריות מקבילות במדע: תיאוריית הכאוס ותופעת החור השחור, רעיון הדקונסטרוקציה ומושג ההיברידיות – בפילוסופיה. היה זה עולם חדש שבו התערערו מושגי יסוד כגון סיבתיות, משמעות ובינאריות. התוצאה היתה שלב נוסף במהפכה הקופרניקאית, שלב נוסף שהעמיק את הפער בינינו לבין הממשי. מסקנה זו ממשיכה להדהד בתחומים השונים של מדעי האדם ושל מדעי הטבע בימינו (ע"ע לוגיקה רב-ערכית ; פרקטל ; סינגולריות ; מורכבותתורת המערכות ; פוסטמודרניזם).

 

מקורות

 

אליצור, א' 1994: זמן ותודעה, תל אביב: משרד הביטחון, אוניברסיטה משודרת.

— 1995: "הערך קוונטים, יסודות תורת ה-", בתוך: האנציקלופדיה העברית, כרך מילואים ג, ירושלים: חברה להוצאת אנציקלופדיות בע"מ, תל אביב: ספרית פועלים, עמ' 918-914.

בכלר, ז' 1984: "עקרונות ותמות-עולם אריסטוטליות, תורת היחסות ומכניקת הקוונטים", בתוך: תולדות המחשבה המדעית, תל אביב: משרד הביטחון, אוניברסיטה משודרת, עמ' 106-100.   

בן-דב, י' 1997: תורת הקוונטים: מציאות ומסתורין, תל אביב: מה?-דע!, דביר.

סינג, ס' 2010: המפץ הגדול, תרגום: ד' לוי, תל אביב: ידיעות אחרונות, ספרי עליית הגג.

רואל, ד' 2000: על מקריות וכאוס, תרגום: י' אונא, ירושלים: מאגנס.

 

 

Popper, K. 1982: Quantum Theory and the Schism in Physics, London: Unwind Hymned.

Wheeler, J. A. and Zurek, W. H. (eds.) 1984: Quantum Theory and Measurement, Princeton: Princeton University Press.

 

 

תרבות, מחשבה, תקשורת
דוד גורביץ' דן ערב

“אנציקלופדיה של הרעיונות” הינה חיבור אנציקלופדי מקורי וביקורתי על תרבות, מחשבה ותקשורת בנות זמננו; מדריך תיאורטי ושימושי למסע בין תחומי דעת מרכזיים של חיי הרוח והיומיום, הכולל יותר מ-600 ערכים על הרעיונות המעצבים את חיינו. עוד על התרבות

סמן דף זה

×