פרדוקס הביצה והתרנגולת בעולם הקוונטי

הביצה או התרנגולת? מי היה כאן קודם? אם תשאלו את החלקיקים היסודיים בטבע התשובה תהיה שניהם.

הפרדוקס של "הביצה והתרנגולת" הוצע לראשונה על ידי פילוסופים ביוון העתיקה כדי להציג בעיה ברעיון הסיבה והתוצאה. כעת פיזיקאים מאוניברסיטת קווינזלנד ומכון נייל הראו שעבור מכניקת הקוונטים התרנגול והביצה יכלו להיות ראשונים במקביל. כמובן שמכניקת הקוונטים השולטת על העולם המיקרוסופי לא פותרת את פרדוקס המדובר, אך עיקרון זה בא להמחיש כיצד החץ שקובע מה בא קודם, מה הסיבה ומה התוצאה לא מוגדר בעולם המזערי ויכול להיות מבלבל ממש כמו הביצה והתרנגולת.

ד"ר ג'אקובי רומרו מכותבי המאמר מסביר שהרעיון של סיבה ותוצאה במכניקת הקוונטים לא מוסבר באופן אינטואיטיבי ופשוט כמו בחיי היום יום. "המוזרות של מכניקת הקוונטים מאפשרת למאורעות להתקיים בלי סדר לוגי, קחו למשל את הנסיעה היומית שלכם לעבודה. חלקכם נוסעים גם ברכבת וגם באוטובוס, לעיתים אפשר לנסוע קודם באוטובוס ואח"כ ברכבת ולעיתים הפוך. בניסוים קוונטיים שני התרחישים אפשריים".

פרדוקס התרנגולת והביצה. צילום: shutterstock
פרדוקס הביצה והתרנגולת. צילום: shutterstock

"תרחיש זה הנקרא 'סידור לא מוגדר' לא קיים בחיי היום יום ולכן אנחנו לא מצליחים לקבל אותו בקלות, אך מכניקת הקוונטים מאפשרת זאת".

כדי להבחין באפקט במעבדה, החוקרים השתמשו במכשיר הנקרא "מתג קוונטי פוטוני". המכשיר מאפשר לחוקרים לדעת מהו סדר המאורעות על סמך הקיטוב של האור (הפוטון). "בעזרת מדידת הקיטוב של הפוטונים היוצאים מהמתג הקוונטי פוטוני אנחנו הראנו שהשינוי על האור לא באמת התרחש בסדר מוגדר, כל התרחישים התקיימו בלי חץ חד ערכי. זהו הצעד הראשון שמוכיח עיקרון זה שבעולם הקוונטי לא תמיד סדר מהאורעות מוגדר. בסדרי גודל גדולים יותר מהניסוי, עיקרון הסדר הלא מוגדר יכול להשפיע על עולם המחשוב והתקשורת".

חשוב לציין שעיקרון זה מצריך תנאי מעבדה מדויקים מאוד וקל לאבד את "אי הסדר" שבמאורעות עם הניסוי לא מבוקר. חוקרים עדיין מנסים להסביר תיאורטית כיצד המעבר למערכת גדולה משפיעה על החץ של סיבה ותוצאה והשפעתו המוזרה בעולם שלנו.

למאמר שפורסם ב-Physical Reviews Letters

עוד בנושא באתר הידען:

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

7 תגובות

  1. רפאל
    אני לא חושב שיש סיבה לחשוב שיש תופעה דומה ב"מקרו". אין שום תצפית שמראה על משהו שנוגד את חוקי הפיסיקה. אז למה לחשוב שיש משהו כזה?

  2. חפשו ברשת "Causality" ו- "Quantum Eraser"
    לי אין ספק שגם במאקרו יש תופעות שנצפות כיום רק בחלקיקים. צריך רק למצוא את הדרך להוכיח את זה במסגרת ניסוי. אני מאמין שיהיו פריצות דרך גדולות בהמשך בהבנת נושא "הזמן". שנה טובה ומתוקה.

  3. לא הבנתי את החידוש, הרי זה היה ידוע מזמן.

    לדוגמא, אם בניסוי הסדק הכפול החיישן שקובע אם הפוטון עבר דרך סדק אחד או אחר (כלומר גורם לפונקציית הגל לקרוס) יכול להיות ממוקם במרחק עצום מהסדק, כלומר *בכלל לא להיות מופעל * בזמן שהפוטון "עבר" דרך אחד הסדקים, ובכל זאת הוא משפיע על תמונת ההתאבכות, כלומר משפיע אחורה בזמן על הפוטון.

  4. שלום למגיבים,
    חשוב לומר שהפרדוקס של ביצה ותרנגולת הוא אנלוג לרעיון של מה בא קודם? מהי הסיבה ומה התוצאה בכל מאורע? ולא יותר מזה, אין לניסוי זה תשובה לפרדוקס אבל אם העולם המאקרוסקופי (הגדול) היה נשלט על פי חוקי הקוונטים ואם השאלה הזו הייתה נשאלת על ידי החלקיקים היסודיים בטבע התשובה לכך לא הייתה ברורה כי חץ סיבה ותוצאה לא תמיד מוגדר בעולם זה. באשר לתורת היחסות הפרטית – זוהי תורה קלאסית שמחייבת אותנו עדיין לשמור על סדר סיבה ותוצאה כל עוד אנחנו נעים עד מהירות האור כולל. משום שלא ניתן לעבור את מהירות האור בתאוריה הזו אין שום פרדוקסים בעניין סיבה ותוצאה. האפקט המדובר מגיע מעולם הקוונטים ומעיקרון הסופרפוזיציה שחלקיקים יכולים להמצא בכמה מצבים בו זמנית ולכן כל מיני מסלולים מוזרים של סיבה ותוצאה יכולים להתרחש. מה עושים החוקרים כדי לוודא זאת? מודדים מספר רב של פוטונים ורואים שכל המסלולים התרחשו ואין באמת חץ מוגדר של מה בא קודם כי הם ראו את כל האפשרויות, ממש כמו בדוגמא של הרכבת והאוטובוס, פעם אפשר לנסוע בסדר כזה ופעם אחרת. המסקנה היא שעד שהחלקיק לא נמדד לא ניתן לדעת באיזה מצב התחלתי הוא היה ולכן אם החלקיק "היה קובע מי בא קודם הביצה או התרנגולת" (מה שלא באמת קרה במציאות, וזו רק אנלוגיה לפרדוקס) אז היה יכול להיות שניהם.

  5. אני בור מוחלט בכל מה שנוגע למכניקת קוונטים ,
    אבל השאלה מה היה קודם ביצה או תרנגולת
    היא שאלה שמתאימה רק לדיון פילוסופי,
    שכן מאז שהמדע מכיר את התפתחות והתמינות תאי הגזע
    לעברים ורקמות התשובה ברורה ,
    שכן הביצה היא תא אחד שמתמין למה שבסופו של תהליך הוא תרנגולת,
    או כל יצור אחר ,
    לכן אין ספק שקודם היה תא אחד ,
    תא אחד שברבות הזמנים ״למד״ להתפתח ולהתמין וליצור יצור שלם …
    עכשיו, בעקבות הר׳מ נראה איזה וויכוח יתפתח ,

  6. אני ממש לא מבין בתחום אך האם זה יכול להיות קשור לכך שהם (הפוטונים) נעים במהירות האור
    ומה שאנחנו מגדרים כ"זמן" הוא תלוי במהירות האור
    כך שעבורם אין משמעות לזמן ולכן אי אפשר לסדר את המאורעות שלהם על ציר הזמן (שלנו)

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן