ידענים: פיסיקה קוונטית

מאת 20 במאי 2017 35 תגובות

מה משמעותו של הזמן בתורת הקוונטים? לפי חישוב של פרופ' אלי פולק ממכון ויצמן למדע, משך הזמן שלוקח לחלקיק קוונטי לעבור דרך מחסום אטום הוא, ובכן, אפס.

אילוסטרציה: numb3r.

אילוסטרציה: numb3r.

חלבונים הם שרשרות מולקולריות ארוכות אשר מתַפקדות כאשר הן מקופלות במרחב במבנה מדויק. מעת לעת נפרמים מבנים תלת-ממדיים אלה, השרשרת המולקולרית נפתחת – ואז חוזרת ומתקפלת שוב. התפלגות משך הזמן החולף כאשר החלבון הפרום מתקפל, או להיפך, נמדדה כבר בעבר, שכן התיאוריה הנדרשת כדי לתאר את ההתפלגות הזאת מבוססת על המכאניקה הקלאסית. אבל פרופ' אלי פולק, מהמחלקה לפיסיקה כימית במכון ויצמן למדע, החליט לנסות להבין אם אפשר למדוד את משך זמן המעבר בין מצבים שונים גם במסגרת המכאניקה הקוונטית, שאלה שמעלה תהייה ותיקה אחרת: מה משמעותו של הזמן בתורת הקוונטים?

פרופ' פולק הראה, שכדי לענות על שאלה בסיסית זו יש לשאול – ולענות – מה ההסתברות שבזמן מסוים תעבור המערכת ממצב קוונטי אחד למצב קוונטי אחר. אחת התופעות הקוונטיות המרתקות בהקשר זה היא תופעת המינהור: חלקיק קוונטי יכול לחדור ולעבור דרך מחסום אטום. לפיכך, מסקרן לדעת כמה זמן נדרש לחלקיק הקוונטי לבצע את המינהור (כלומר, לעבור דרך המחסום הפיסי). פרופ' פולק חישב את התהליך הזה והוכיח שמשך הזמן הממוצע הנדרש לשינוי המצב הקוונטי במערכות שמצויות בטמפרטורות נמוכות מספיק הוא – אפס. כלומר, השינוי מתבצע באפס זמן. המשכו של אותו חישוב הראה, שלעיתים, ככל שהמרחק שהמערכת עוברת לצורך השינוי גדול יותר, כך משך הזמן הנדרש לשם כך קטן יותר.

"תוצאות אלה מקרבות אותנו להבנת מקומו ותפקידו של הזמן במערכות אשר פועלות על-פי חוקי תורת הקוונטים"

פרופ' אלי פולק. צמצום משמעותי של אי-הוודאות המתוארת בעקרון אי-הוודאות. מקור: מגזין מכון ויצמן.

פרופ' אלי פולק. צמצום משמעותי של אי-הוודאות המתוארת בעקרון אי-הוודאות. מקור: מגזין מכון ויצמן.

עוד התפתחות מאותו חישוב הובילה את פרופ' פולק לתוצאה מפתיעה נוספת: במערכות כאלה אפשר לחשב ולמצוא את מיקומו הכמעט מדויק של חלקיק המצוי בתנועה. במילים אחרות, מדובר בצמצום משמעותי של אי-הוודאות המתוארת בעקרון אי-הוודאות המפורסם שטבע ב-1927 ורנר הייזנברג, הפיסיקאי הגרמני חתן פרס נובל. חישובים אלה כלולים במאמרים שפירסם באחרונה פרופ' פולק בכתבי-העת המדעיים Journal of Physical Chemistry Letters ו-Physical Review Letters. לאור ממצאים אלה אומר פרופ' פולק, שתוצאות אלה מקרבות אותנו להבנת מקומו ותפקידו של הזמן במערכות אשר פועלות על-פי חוקי תורת הקוונטים.

35 תגובות ל “זמן אפס”

  1. ישראל שפירא

    יודה

    לא רק באותו הכיוון – גם באותו המישור. אף פלנטה לא מעיזה לשחות דרך הזרם..

    אבל יש לזה הסבר:

    https://www.howitworksdaily.com/which-bird-migrates-the-farthest-in-winter/

    לווינים פטורים מהמשמעת השמיימית, וחלקם מקיפים את הארץ בכיוונים מנוגדים או בכיוונים אחרים.

    https://www.quora.com/Can-a-satellite-orbit-in-any-direction-pole-to-pole-clockwise-counter-clockwise-etc

    והם לא נופלים, הם עדיין שם..

  2. סבדרמיש יהודה

    ישראל
    נכון , עלים הנעים בכיוון הפוך ירגישו בחיכוך ולכן אין כוכבי לכת הנעים נגד הכיוון הכללי של כוכבי הלכת. אם היו כאלה הם מזמן נפלו לשמש. פושינג גרביטי מסביר זאת בקלות לעומת זאת ניוטון יתקשה להסביר למה אין כוכבי לכת הנעים נגד הכיוון הכללי המועדף,
    ולא רק זה, האנומליה של פיוניר שמראה האטה בתנועת החללית היא הוכחה לחיכוך. לא מקבל את הסבר נאסא על חימום מן המנועים של החללית שגורם להאטה.
    טוב, אני פורש כעת לשנת לילה מהנה ולכן אבקש לא לנצל את ההזדמנות להגיב בקשיחות. זיכרו כי מחר תזרח השמש ואני עלול לכעוס.
    לילה טוב
    יהודה

  3. ישראל שפירא

    יודה

    עלים הנעים בכיוון שונה מכיוון אותם עלים שהזכרת, ירגישו בהחלט חיכוך עם ההוריקן. כנ"ל לגבי פלנטות הנעות לכל הכיוונים.

    אך מכייוון שהנקודה הועלתה כבר בעבר, ואתה ישן טוב עם המחשבה, אז לא אחריד אותך משנתך הערבה.

    ליל מנוחה.

  4. סבדרמיש יהודה

    לישראל
    מאמיניי החיכוך בפושינג גרביטי היו שמחים מאוד למהירות אין סופית המגדילה את משך הזמן לשרידות כוכבי הלכת. אבל אני לא חושב בכלל שקיים חיכוך לכן אני לא זקוק למהירות גדולה על- אורית או אין סופית חלילה. הסיבה היא מאוד פשוטה . ואני אסביר : חלקיקיי הפושינג גרביטי פועלים על כל דבר הנימצא במערכת השמש :- כוכבי לכת, אסטרואידים, אבנים, ענני גז וגם על… חלקיקיי הפושינג גרביטי עצמם! כלומר נכון שכל חלקיק פושינג גרביטי נא לכיוון אחר אבל הממוצע יהיה תנועה סביב השמש ממש במהירותו של כוכב הלכת באותו אזור לכן לא יהיה חיכוך בין כוכב הלכת לבין תלקיקיי הפושינג גרביטי באיזורו.
    למי שעדיין לא מבין הדבר דומה לסופת הוריקו המעיפה עלים לאוויר ואלה יעופו ללא חיכוך עם האוויר סביבם על אף שכל מולקולת אוויר נעה לכיוון אחר.
    כך שאני ישן היטב בלי פחד שהחיכוך יפריך את היקום הפשוט והאהוב!
    נותר רק לשכנע שנוסחת הגרביטציה הנוצרת ע"י הפושינג גרביטי במרחקים גדולים תהיה שונה מזו של ניוטון ושל תורת היחסות ולכן משהו אחר שאינו גרביטציה מניע את הגלקסיות למשל. פרטים בבלוג שלי:
    http://yekumpashut.freevar.com/
    נא להגיב בעדינות
    סבדרמיש יהודה

  5. ישראל שפירא

    אנו

    מהי משמעות הזמן בסיפור הזה- גדול עלי.

    בבלוג של סוסקינד משמעות הזמן היא בעיה מס׳ 1.

    אך אם ניקח את משך הזמן, שעל זה מדובר במאמר, דהיינו מספר השניות או חלקיקי השניות שמודד השעון בין 2 ארועים, אז על פי המאמר התשובה היא 0.

    הקשר לשזירה הוא ישיר. גם בשזירה חלקיק א׳ משפיע על חלקיק ב׳ ב0 זמן, ללא תלות במרחק.

    קיימים כמה הסברים, לדוגמה ששני החלקיקים הם בעצם חלקיק אחד. אבל יפים טוען שאם הם בעצם חלקיק אחד אז מה זה כל הגלקסיות האילו באמצע בין שניהם?

    דעתי היא שלמרות הסלידה של הפיזיקה מאינסופים, היקום הוא אינסופי כמו שטוען בוריס, היקום הפרטי הסופי שלנו הינו רק שבריר קטן מ ה י ק ו ם, שזה שכל הגלקסיות ביקום שלנו מתרחקות זו מזו ואפשר לחשב מתי כולן היו ביחד בזמן המפץ לא קשור ליקום האינסופי, כמו שרסיסיו של רימון יד המתפזרים לכל הכיוונים מהווים אולי יקום עבור מי שנמצא בתוך הכדור הנמצא ברדיוס הפיזור, אך אין להם שייכות למי שמרוחק מהרסיסים.

    וביקום אינסופי מהירות אינסופית היא הדבר הטבעי. זה מה שאנו רואים באי לוקליות בשזירה קוואנטית, וזה גם מה שנצפה במאמר שלנו.

    ואילו יודה שלנו היה מעמיק לחשוב, הוא היה רואה שזה פותר גם בעיית החיכוך בפושינג, אבל נראה לי שהתבדרנו כבר יותר מדי.

    חליבת בוקר.

  6. אנונימי

    ישראל, תודה. אבל אני כנראה לא ניסחתי נכון את השאלה שלי.
    הכוונה שלי היתה:
    אם המעבר קורה באפס זמן אז מה היא המשמעות של הזמן בכל הסיפור הזה? האם בסקאלות כאלה ניתן להזניח את פקטור הזמן?
    ומה זה אומר (והאם זה אומר משהו בכלל) על הפרדוקס של השזירה (שאתה הצגת כמה פעמים)?

  7. ישראל שפירא

    אנו המומתן

    האדיוט היה כמובן למשה האדיוט.

    כדי לענות על שאלתך, התבוננן במשפט הראשון בכתבה:

    מה משמעותו של הזמן בתורת הקוונטים? לפי חישוב של פרופ' אלי פולק ממכון ויצמן למדע, משך הזמן שלוקח לחלקיק קוונטי לעבור דרך מחסום אטום הוא, ובכן, אפס.

    ומכייוון שמהירות היא מרחק מחולק בזמן, אז אם המרחק הוא סופי (מחסום האטום) ומהירות החלקיק הקוואנטי אינסופית, אז הזמן הנדרש לעבור מרחק זה הוא אפס.

    אלמנטרי, אנו יקירי.

  8. אבי

    ל א. בן נר
    הכוונה היא לדבר הנוסף שנמצא במחקרים שלו ( כנראה בנוסף חוץ מהנושא של זמן אפס) שאי הוודאות קטנה בגלל שבמערכות כאלה כן ניתן לחשב את מיקומו של החלקיק .
    ציטוט : "במערכות כאלה אפשר לחשב ולמצוא את מיקומו הכמעט מדויק של חלקיק המצוי בתנועה" .

  9. א.בן נר

    אם כטענת הנאמר במאמר, "…משך הזמן הממוצע הנדרש לשינוי המצב הקוונטי במערכות שמצויות בטמפרטורות נמוכות מספיק הוא – אפס…" הרי שבאותה נקודת זמן, נקרא לה לצורך העניין "נקודת האפס בזמן" המערכת נמצאת בעת ובעונה אחת בשני המצבים הקוונטיים.
    אם מדובר על מיקום החלקיק, הרי שהמרחק בין שני המיקומים, המרחק שבין המיקום ש"לפני" לבין המיקום ש"אחרי", מבטא את את הגודל המינימלי של אי הוודאות לגבי מיקום החלקיק.
    זה בניגוד לנכתב במאמר כאילו "…מדובר בצמצום משמעותי של אי-הוודאות…".
    לא רק שאי הוודאות אינה מצטמצמת, היא גדלה.

  10. אבי

    לא כל דבר שניתן להסביר מתמטית, ניתן להבין אינטואיטיבית.
    ולכן יש והיו גם גאונים כמו איינשטיין שמתקשים לקבל את תורת הקוונטים.
    מה שמוזר זה שיותר קל לאנשים לקבל את אלוהים שאותו לא ניתן להסביר אינטואיטיבית וגם לא מתמטית.

  11. אנונימי

    בכל אופן, ישראל, ידידינו, נשמח לשמוע את תובנותיך בנושא.
    כיצד ניתן למדוד זמן אם מעברי הפאזה קורים בזמן אפס?

  12. אנונימי

    ישראל שפירא
    יובל בטח התכוון לכך שאתה עומד באותה שורה עם אנשים גדולים כמו: אובמה וערפאת… 🙂

  13. משה

    שלום לפרופסור אמריטוס ישראל שפירא. לאן נעלמת לנו? מזמן כבר לא שמענו את הגיגיך. המופלאים חסרת לנו מאוד. כל יום פנינה חדשה

  14. יובל

    ניסים
    עם יהודה וישראל שפירא לא מתווכחים. הם חתני פרס נובל לשלום.

  15. ישראל שפירא

    יודה

    למה לא אמרת עתיד? עתיד זה משהו אחר לגמרי! בעתיד הרובוטים ישלטו, החייזרים יבקרו, נחיה חיי נצח וביבי לא יהיה ראש ממשלה (או שזה כבר קצת מוגזם).

    בהווה, מכניקת הקוואנטים מסבירה יפה את התצפיות.

    ניס – שלח מספר, או גרור גופתך במעלה ההר לגבעות אנסינו.

  16. סבדרמיש יהודה

    לישראל
    אם היה לי הסבר אחר הייתם שומעים ממנו, אבל, אם אין לי הסבר אחר זה לא אומר שהוא לא קיים, ארוז באיזה נקודת זמן בעתיד, ויום אחד אולי הוא יופיע. משהו בסיגנון עולם פושינג גרביטי קוונטי ופשוט.
    סתם, מחשבות
    נא להגיב בעדינות
    יהודה

  17. אנונימי

    מר. סבדרמיש, 'דפוקה' יכולה להיות אישתו של הנשיא לשעבר והאנס ביל קלינטון..
    לא תורת הקוונטים.

  18. ישראל שפירא

    יודה דוד שלהם

    דווקא חשבתי שאתה שטוען תמיד שאם תוצאות הניסויים אינן מתאימות לתאוריה יש לשנות את התאוריה, תקדש תורה שכולה מבוססת על תצפיות ותוצאות ניסויים..

    איזה הסבר אחר אתה יכול לתת לתוצאות הניסויים הרבים מספור מלבד ההסבר של מכניקת הקוואנטים?

  19. סבדרמיש יהודה

    לישראל שפירא
    מה לעשות ישראל היקר, קשה לי להסכים עם המסקנות המוזרות של התורה הקוונטית. אני מודה שאני לא מבין את התורה הזאת אבל "חי או מת" או "השאלה הנישאלת תשפיע על התשובה" או "חלקיק עובר דרך שני חורים רחוקים יחסית אליו" , או "חלקיקים שנוצרים מן הריק ומיד נעלמים" וכו' וכו' , כל אלה לא מקובלים עלי. נכון שמה שאני אומר זה לא סיבה שזה לא נכון ולכן אני לא משתתף בדיון אבל דעתי האינטואיטיבית (שודאי לא חשובה) שמשהו דפוק בממלכת קוונטיניונה יהיו מי שיהיו הממדים שלה.
    נא להגיב בעדינות
    סתם רחשי לב שלי
    לילה טוב
    יהודה

  20. ישראל שפירא

    יודה אח שלו

    תורת הקוואנטים דפוקה?

    איזה ניסוי בדיוק מראה את זה? יש משהו יותר מדוייק ניסויית בשברי שברונים מקרוני מקרונים מהקוואנטים?

    מה קרה, לגמנו משהו הבוקר גלוג גלוג גלוג?

    ומה איינשטיין? הוא הרי טעה והפסיד במלחמה בקוואנטים. אז אולי הטעות היא אצלו ולא בקוואנטים?

    גרור את עצמך ביום ראשון הבא לסנטה מוניקה, בדיוק בנושא הזה עסקינן:

    https://www.meetup.com/Quantum-Physics-Discussion-Group/

    A DIVIDED UNIVERSE: RELATIVITY VS QUANTUM MECHANICS. THEY CAN'T BOTH BE RIGHT?

  21. סבדרמיש יהודה

    למה אני חושב שמשהו דפוק בתורת הקוונטים?
    האם תורת הקוונטים דפוקה רק כשאני עושה ניסוי ששמנסה לברר זאת? או שאז היא דווקא לא דפוקה?
    נא להגיב בעדינות
    גם איינשטיין חשב ככה
    לפעמים
    יהודה

הוספת תגובה

  • (will not be published)