סיקור מקיף

חיתוך הזהב התגלה בעולם הקוונטי: סימטריה נסתרת נצפתה לראשונה במצב מוצק

מדענים גילו סימטריה נסתרת של יחס הזהב המפורסם בסקלות הננו ע"י שימוש באפקטים קוונטים

חתולו של שרדינגר. מתוך ויקיפדיה
חתולו של שרדינגר. מתוך ויקיפדיה

מדענים ממכון הלמהולץ-זנטרום ברלין (HZB), בשיתוף עם עמיתים מאוניברסיטאות בריסטול ואוקספורד, ומדענים מבריטניה, צפו לראשונה בסימטריה נסתרת בסקלות הננו. הם מדדו את חתימת הסימטריה המצביעה על יחס הזהב המפורסם מהאמנות והארכיטקטורה.

צוות המחקר פירסם את הממצאים בגליון ה-8 לינואר, בכתב העת Science.

בסקלה האטומית, חלקיקים אינם מתנהגים באופן האינטואיטיבי והמוכר לנו מעולם המאקרו. מאפיינים חדשים עולים כעת מתוך האפקט הידוע של עקרון אי הודאות של הייזנברג. על מנת להבין את האפקטים הקוונטים בסקלת הננו, המדענים התמקדו על החומר המגנטי קובלט ניובאט. החומר מכיל אטומים הקשורים מגנטית, אשר יוצרים שרשרת ברוחב אטום בודד. לכן החומר מהווה מודל יעיל לתיאור פרומגנטיות בסקלות הננו בחומר במצב מוצק.

יצירת שדה מגנטי בזווית המתאימה מסובבת את השרשרת המגנטית וגורמת למצב המכונה "מצב קוונטי קריטי". פרופ' אלאן טנאנת, החוקר העומד בראש הקבוצה של מכון הלמהולץ-זנטרום, מסביר "המערכת מגיעה לאי ודאות קוונטית- או מצב של החתול של שרדינגר. זה מה שעשינו בניסויים עם קובלט ניובאט. כיוונו את המערכת באופן מדויק כדי ליצור את הקריטיות הקוונטית.”

ע"י כיוון המערכת ויצירת מצבים קוונטים נוספים של אי ודאות, המדענים צפו שהשרשרת של אטומים תתנהג כמו מיתר גיטרה בסקלת ננו. ד"ר ראדו קולדיה מאוניברסיטאת אוקספורד, מנהל המחקר, מסביר : “כאן המתיחות מגיעה מהאינטראקציה בין ספינים אשר גורמים להם להדהד באופן מגנטי. עבור האינטראקציות מצאנו יחס מושלם ביניהם. התדירות היא היחס 1.618…, שהוא יחס הזהב המפורסם מאמנות וארכיטקטורה".

האפקט שנצפה בחומר מהווה הדגמת מעבדה דרמטית של הדרך בה תיאוריות מתמטיות בפיזיקת החלקיקים מוצאות יישומים במדעי סקלות הננו וטכנולוגיות עתידניות.

לינק לידיעה

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

35 תגובות

  1. לשאלה
    תודה על ההסבר. אבל בכל זאת לא הבנתי
    בכתבה באנגלית כתוב משהו שקשור בסיפרה 8 נדמה לי זה היה היחס בין הנחושת למשהו לא יודע וכמו שהבנתי ביחס הזה בין שני החומרים נוצרת תופעה שהחוקרים קראו לה מעניינת מבחינת מוליכות-על ולפי הכתבה בעברית היה כתוב ש'שינויי מופע קוונטיים נובעים בלעדית מתנודות קוונטיות'. אז חשבתי שאולי המספר זהב הזה משתרבב איפשהו כאשר מתרחש שינוי במופע הקונטי בתופעה שבה קיים יחס כזה בין החומרים.

  2. רח רפאים:
    לא יודע אם יש טעם לענות כי מוחקים כאן משום מה.
    1:8 = 0.125
    חיתוך הזהב פתרון של X**2-X-1=0
    =0.5 *(0.5**5 + 1)=1.618… מספר איראציונאלי.
    כך שזה לא בדיוק אבל 8 הוא המספר החמישי בסדרת פיבונאצ'י והיחס בין ההופכי שלו כלומר 1:8 לחיתוך הזהב הוא 13 בקירוב שהוא המספר השישי הבא אחריו בסידרת פיבונאצ'י.
    כידוע שהיחס בין כל שני מספרים סמוכים בסידרה מתכנס לחיתוך הזהב.
    אגב המספר 5 שגם הוא משתייך לסדרה מופיע בהקשרים רבים מאד ביחס לחיתוך הזהב.
    שים לב שפתרון המשוואה מכיל את השורש הריבועי של 5 שהוא עצמו מספר אי ראציונאלי.
    החבורה E8 שהוזכרה בכתבה כשייכת לסימטריה שבתורת הקוונטים. יוצרת פוליטופ שמתכנס דודקהדרון ואיקוסוהידרון שמורכבים ממחומשים באופנים שונים.
    הכוכב המחומש יוצר את יחס הזה בין צלעותיו לבין כל אחד מבסיסי המחומש החוסם אותו.
    והיחס שבין הזויות של המשולשים הללו לסכום הזוויות שמשולש הוא חמישית או 2 חמישיות.

  3. יעל
    כשדברתי על נומרולוגיה התכוונתי לנטייתם של אנשים/מדענים ליחס משמעות מאגית למספרים מסויימים. פיינמן תאר זאת היטב כשבאחת מהרצאותיו ציין " בדרך לכאן ראיתי מכונית עם מספר רישוי מדהים
    82-745-79 דמיינו לכם – מה ההסתברות שדבר כזה יתרחש במקרה?" פיינמן היה יכול גם להתקל במספר 88-888-88 באותה מידה ולא היה בזאת שום דבר יוצא דופן.

    המפתיע בעבודה אותה תארו בכתבה לא היה שהתקבל יחס השווה לחיתוך הזהב בין התדירויות הנמוכות של ערור השרשרת. המפתיע לגבי הוא שמדובר בסמטריה נסתרת, שהתאוריה לגביה פותחה עבור חלקיקים אלמנטריים.
    ההתרשמות מתבנית מסויימת או ממספר כלשהו היא המדע ברמותו הבסיסית ביותר. הקיטלוג של תופעות באמצעים כמותיים הוא השלב הבסיסי בבניית תאוריה בעוד שכאן
    ישנה תאוריה מדהימה המתארת את הניסוי ותצאותיו. העובדה שניתן לקבל מעברי פאזה קוונטיים במערכת מצב מוצק היא המדהימה! העובדה שמדובר במצבי חתול קוונטיים והצליחו לייצר אותם במעבדה היא מדהימה. כפי שניתן להבין משמם מצבי חתול מתייחסים לחתול חי ומת בו זמנית (הניסוי המחשבתי של שרדינגר) נסי לדמיין כמה קשה לייצר מצבים כאלה במעבדה!

    מיכאל
    תודה על הקישור למאמר שלך שהוא מרתק. אותי הדברים שמדהימים אינם התבניות כי אם היכולת להשתמש בתאוריות שפותחו למטרה שונה לגמרי על מערכת ניסוי מדהימה במורכבות שלה. לטעמי לא מדובר כאן בתגלית מדעית מרשימה לא גילו כאן תורה חדשה אלא יכולת מרשימה לייצג תאוריה ידועה באמצעות מערכת מצב מוצק.

  4. גם אני חושב שגילויים מסוג זה חשובים ביותר ומקדמים את הבנתנו את העולם באופן ניכר.
    למעשה אני חושב שגם אהוד חושב כך למרות שהביע זלזול בגילויי פאי וקבועים אחרים.
    גם שאר הדברים שתיאר ככאלה שכן גורמים לו להתפעמות הם אלמנטים של זיהוי תבניות.
    https://www.hayadan.org.il/meta-beuty-2911082/

  5. ראשית, זה לא קשור לנומרולוגיה. שנית, כן, יש להתפעל כל פעם שאנחנו מוצאים את פיי ואקספוננט או כל קבוע אחר בטבע. מלבד העובדה שזה יפה, הרי כל המטרה של המדע זה למצוא תבנית. למצוא משהו מוכר ומובן בתוך הכאוס, להשליך את הטבע למשוואה.

    E8 באמת הופיע בידיעה המקורית, אבל החלטתי הפעם לא להכניס את זה.

  6. ליעל תודה על הבאת הכתבה המרתקת.

    לטעמי מציאת יחס הזהב הוא הפרט הפחות מענין בכתבה. האם יש להתפעם כך גם כל פעם ש-pi וe יופיעו בתוצאות ניסוי?

    המדהים בניסוי הוא כיצד הוא מקשר בין מצב מוצק לפיסיקת החלקייקם האלמנטריים. הרעיון של סמטריה נסתרת הוא רעין מדהים שהתגלה בהקשר של חלקיקי הכיול gauge
    בתחום של חלקיקים אלמנטריים והיא מתארת מצב בו למערכת יש סמטריה גדולה מזו הנצפית בניסוי במערכת הנמדדת. החוקרים בו מציינים את החבורה E8כחבורת הסמטריה שיש לה מספר הקשרים מענינים בתחום החלקיקים. נוסיף לזה את מצבי החתול של שרדינגר ומעברי פאזה קוונטיים וקבלנו אוסף
    מדהים של תאוריות ואפקטים קוונטיים הנדרשים להבנת ניסוי בודד. בניסוי הנ"ל מסתתרת פיסיקה עשירה ומדהימה בלי קשר לנומרולוגיה של חיתוך הזהב.

  7. לא אתה צודק זה לא ממש קרוב אבל אני התכוונתי יותר לאם יש קשר בין המצבים הקונטים הקריטים האלה שמדובר פה ובכתבה ואם יש קשר בין יחס הזהב לתופעה שנגרמת בכתבה השניה

  8. קראתי בכתבה שהתפרסמה פה באותו יום של הכתבה הזאת היה כתוב על 'תנודות קוונטיות בעל-מוליכים' והיה כתוב שם בין היתר:
    "…קריטיות מופיעה סמוך לנקודת קצה שדרכה עובר החומר כאשר הוא משנה את המופע שלו. שינויי מופע רבים – כגון ההמסה של קרח לכדי מים – מתרחשים כתוצאה מתנודות חומניות (תרמיות). אולם, קריטיות קוונטית ושינויי מופע קוונטיים נובעים בלעדית מתנודות קוונטיות."

    מצאתי בכתבה הזאת:
    http://www.sciencedaily.com/releases/2008/12/081202115205.htm

    Tranquada and his colleagues have been studying a layered material made of lanthanum, barium, copper, and oxygen (LBCO) where the ratio of barium to copper atoms is exactly 1 to 8. At a range of compositions with lower and higher levels of barium, LBCO acts as a “high-temperature” superconductor, with a peak operating temperature of 32 K. But at the mysterious 1:8 ratio, the transition temperature at which superconductivity sets in drops way down toward absolute zero.

    1 ל8 זה די קרוב ל 1.618 לא? יש קשר בין שני הדברים בכתבות? או שאני סתם מבלבל את השכל וזה לא מדעי?
    אני מבקש תשובה רצינית כי אני שואל ברצינות אני לא מבין בזה

  9. בויקיפדיה כתוב שאיזה מתמטיקאי איטלקי שחי מזמן כתב על יחס הזהב ספר וקרא לו' הפרופורציה האלוהית'. מי אמר שאין אלוהים במדע?

  10. המשך – יחס הזהב הוא גם בעל משמעויות מתמטיות נוספות מעבר להיותו היחס בסידרת פיבונאצ'י. בעיני, כל הדברים האלה ושאר פלאי המתמטיקה והקישורים בינם לבין עצמם ובינם לעולם הפיזיקלי – מעוררים השתאות.

  11. קראתי שלשום בשבועון The Epoch Times (כתב עת המוחה נגד עוולות המשטר הסיני, די ניו אייג'י באופיו, כולל מדור מדעי שהכותבים בו לא בדיוק מבינים מדע) ידיעה על הנושא הנ"ל ואפילו שם היה כתוב שמדובר על יחס בין תדרים ולא "התדירות היא היחס 1.618" כפי שנכתב לעיל.
    לטעמי היה עדיף לכתוב שמדובר במספר בעל משמעות מתמטית – שאליו שואף היחס בין שני אברים עוקבים בסידרת פיבונאצ'י ולא סתם ב"יחס הזהב" שנתפס סתם כיחס אסתטי.

  12. +הפרשי תנועות הדבורים,הפרשי המעגלים שבחמניות,חתך הזהב האם הוא במחונו או שמא באמת קיים בטבע,אני הייתי משלב את שניהם

  13. נקודה:
    לא כל מספר זוכה לתואר "קבוע מתמטי".
    זוכים לתארים אלה רק מספרים שהתבררו כבעלי תכונות מיוחדות – כלומר כאלה שיש הצדקה להילולה סביבם.
    כאלה הם המספרים e ו π וכזה הוא גם חיתוך הזהב.
    חיתוך הזהב מופיע במקומות רבים ואחד המקומות הכי מפתיעים בהם נתקלתי בו הוא כשניסיתי למצוא אסטרטגיה מנצחת למשחק הבא – משחק שמשתתפים בו שני שחקנים:
    יש שתי ערמות גפרורים וכל שחקן – בתורו – לוקח מספר כלשהו של גפרורים מן הערמה הראשונה או מספר כלשהו מן השנייה – או מספר גפרורים זהה משתי הערמות.
    מנצח השחקן שמרים את הגפרור האחרון.

  14. תיקון תגובתי ל"שאלה":
    במאמר המתורגם כתוב (עד לרגע זה – אולי זה יתוקן בעתיד) "ע"י כיוון המערכת ויצירת מצבים קוונטים נוספים של אי ודאות, המדענים צפו שהשרשרת של אטומים תתנהג כמו מיתר גיטרה בסקלת ננו"
    כלומר – משתמע מכך בבירור שהחוקרים חזו את התופעה מראש משיקולים מתמטיים.
    זה היה הבסיס לתגובתי ועל בסיס טקסט זה תגובתי נכונה לחלוטין.
    אלא מה? כשקראתי את הטקסט המקורי ראיתי שהתרגום שגוי ושלמעשה במקור כתוב שהחוקרים הבחינו (בדיעבד) בכך שהשרשרת מתנהגת (לא "תתנהג") כמו מיתר.
    לכן תגובתי אמנם משקפת את מה שכתוב בתרגום אבל אינה משקפת את מה שכתוב במקור.
    עם זאת – לא צריך להגזים – גם השאלה לא נוסחה על בסיס המקור אלא רק על בסיס אי הבנה של התרגום.
    לו קרא "שאלה" במקור היה מוצא בו שמנהל המחקר אומר בין השאר שהוא בטוח שזה לא צירוף מקרים.

  15. לא הגיוני, תבדקו את התוצאות שלכם שוב…חחח….

    הכתבה לא הכי ברורה שבעולם למען האמת, זה קצר מדי ולא מפורט מספיק:
    מה פירוש "כיוונו את המערכת כדי ליצור מצבים קוונטיים של אי וודאות" ואיך זה מתקשר למתיחות…

    ואז יחס תדירויות….לא ברור בכלל ….אי אפשר ללמוד מזה כלום.

  16. שאלה:
    צירוף מקרים?!
    הרי חזו את זה באופן מתמטי!

    ביחס לאגדה האורבאנית על חיתוך הזהב באומנות (וביחס לנושאים נוספים הקשורים בחיתוך הזהב) מומלץ לקרוא את ספרו של מריו ליביו "חיתוך הזהב"

  17. היחס מופיע ( כמעט ) גם במסכי 16:9.
    באמת מעורר מחשבות על מקומם של המסכים בטבע.

  18. אינטגרל לא אמיתי,

    חיתוך הזהב, או יחס הזהב זהו מספר שמופיע רבות בטבע.
    הוא נמצא במשולש הזהב, ביחס שבין אורך השוק לבסיס.
    הוא מופיע בסדרת פיבונאצ'י. ובעוד כל מני מקומות בלתי צפויים בטבע.
    לאונרדו דה וינצ'י גילה בזמנו שהעין האנושית "אוהבת" סימטריה אמנותית שמשתמשת ביחס זה, ולכן יחס הזהב מופיע גם ביצירותיו.

  19. פיסקה שלישית, שורה אחת לפני האחרונה– קובאלט או קובלט כמו שכתוב בפיסקה הראשונה.

  20. מישהו יכול להסביר יותר לעמוק מה זה אומר חיתוך זהב ואיפה אפשר למצוא דוגמא יותר פשוטה של זה

  21. יוצא מן הכלל
    זה מסוג צירופי המיקרים שמשאירים אותנו לחשוב כיצד ולמה זה מתרחש

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן