סיקור מקיף

מכניקת הקוונטים: האם בתיאוריה עקרון אי הודאות עומד להיות מופרך?

מזה זמן-מה הפיזיקאים העוסקים בפיזיקת הקוואנטים מנסים במעבדות לקבוע שיש גבול לעקרון אי הוודאות של הייזנברג. פירושו שיש גבול הייזנברג או גבול קוואנטי, גבול עד כמה ניתן לדחוס כמות מדידה אחת על חשבון האחרת. מודדים בצורה מדויקת יותר משהו אחד כדי לקבל עליו יותר מידע

נקודות קוונטיות בגרפן. צילום: אוניברסיטת רייס
נקודות קוונטיות בגרפן. צילום: אוניברסיטת רייס

בעולם הקוואנטי, הדברים נוטים לקטון לאין שעור והדיוק של המדידות נעשה חמקני יותר ויותר. עקרון הייזנברג מגביל את יכולתנו למדוד חלקיקים בעולם הקוונטי. כאשר רוצים למדוד משתנה אחד של החלקיק, כמו למשל המיקום, לא ניתן למדוד משתנים אחרים באותה רמת דיוק, כמו התנע. נכנסת רמת אי ודאות זעירה לאחת מהמדידות או לשתיהן.

פול דיראק הסביר את ההיגיון הפיסיקאלי העומד מאחורי עקרון אי הוודאות: אחת הדרכים היחידות למדוד את מיקומו של החלקיק היא על ידי הפגזתו בפוטון. במצב זה נראה היכן הפוטון יופיע על הגלאי ובאיזה אופן הוא פגע בו. האופן שבו הפוטון פגע בגלאי לגמרי יתאר את המיקום של החלקיק, אולם עצם הפגיעה של הפוטון בגלאי משנה מיד ובצורה בלתי נמנעת את המדידה של תנע החלקיק.

עתה ננסה למדוד את התנע של החלקיק. שוב גם כאן, מדידת התנע בשיטה זו תשנה באופן בלתי נמנע את מיקום החלקיק. בגלל צימוד זה, לפי עקרון הייזנברג זה בלתי אפשרי לדעת בו-זמנית ובוודאות, או לדרגת דיוק גבוהה מאוד, זוגות של משתנים מסוימים שמשפיעים זה על זה.

אך טבעי היה להוסיף למרקחה את השזירה הקוונטית. כאשר שני חלקיקים הם שזורים, אם רוצים לדעת משתנה של אחד מהחלקיקים, פונקצית הגל של שני החלקיקים קורסת. דבר זה מוביל לערכים סופיים למשתנים הקשורים בבעיה.

בצר להם, לאור עקרון אי הודאות של הייזנברג, הפיסיקאים ניסו להגדיל עד כמה שניתן את רמת הדיוק של מדידת כמות אחת על חשבון זו האחרת. מזה זמן-מה הפיזיקאים העוסקים בפיזיקת הקוואנטים מנסים במעבדות לקבוע שיש גבול לעקרון אי הוודאות של הייזנברג. פירושו שיש גבול הייזנברג או גבול קוואנטי, גבול עד כמה ניתן לדחוס כמות מדידה אחת על חשבון האחרת. מודדים בצורה מדויקת יותר משהו אחד כדי לקבל עליו יותר מידע. מגדילים את הודאות בכמות אחת, כמו למשל המיקום או גודל המהירות ודוחסים את הכמות על חשבון כמות אחרת. אם דוחסים את הודאות של כמות אחת שבה מעוניינים, אי הודאות של התכונה, או הכמות המשלימה האחרת באופן בלתי נמנע גדלה.

אולם בכל זאת, החלום הרטוב של הפיסיקאים היה מאז ומתמיד להביס את הרעש הטורדני הבלתי נמנע הנובע מעקרון אי הוודאות. דומה שלפני חודש, בסוף יולי חלום זה כמעט והתממש. כמעט, כי הוא התממש אך ורק בתיאוריה. המימוש הניסויי עוד רחוק ובינתיים בניסוי עקרון אי הודאות שריר ותקף. אבל בתיאוריה – כלומר במסגרת הנוסחאות המתמטיות – מתואר מצב קונסיסטנטי ואפשרי, מעין גדענקאן אקספרימנט, שבו עקרון אי הודאות מופר.

באחד מכתבי העת של נייצ'ר, נייצ'ר פיזיקס, התפרסם מאמר מאת קבוצת חוקרים מציריך, גרמניה ומקנדה. הקבוצה הראתה, שאם שוזרים חלקיק יחד עם זיכרון קוונטי ואחר כך מודדים את אחד מהמשתנים של החלקיק, למשל את מיקומו, מצב ניסויי זה מעביר את הזיכרון הקוונטי למצב משלים שניתן למדוד אותו. דבר זה אפשר לקבוצה לבצע את הדבר שנחשב מזה זמן רב לטריפה במונחים של חוקי הפיסיקה: החוקרים מסוגלים לגלות את המצב של זוגות מסוימים של משתנים באותו הזמן המסוים בוודאות חסרת תקדים.
החוקרים השתמשו בהליך השזירה הקוונטית: הם הבינו שהם יוכלו ליטול שני חלקיקים, החלקיק והזיכרון הקוונטי, כדי לגלות מהו המצב השלם של חלקיק אחד ואף, יוכלו למדוד משתנים בלתי תואמים כמו מיקום ותנע. המדידות עשויות לא להיות מדויקות להפליא, אבל ההליך מסוגל לאפשר את המהלך של הבסת עקרון אי הודאות של הייזנברג.

במערכת – שזירת חלקיק עם זיכרון קוונטי – כל המצבים וכל דרגות החופש בחלקיק יהיו קשורים לכל מצבי הזיכרון הקוונטי. ברגע ששזרו אותם יחד ואחר כך הם הופרדו, צופה שיבצע מדידה באחת מתכונות החלקיק, ואחר כך יאמר לשומר על הזיכרון הקוונטי איזה משתנה הוא מדד. בתיאוריה, צריכה להתקיים מדידה של הזיכרון הקוונטי שתניב את אותה התוצאה כמו המדידה שבוצעה על החלקיק. בזיכרון הקוונטי לא יתקיים יחס אי ודאות בין המדידה לכל משתנה בלתי תואם, מה שיאפשר לצופים לצפות במדידות מדויקות של שני משתנים בלתי תואמים באותו רגע זמן בדיוק.

המאמר בנייצ'ר (דרושה סיסמה)

גרפים המצורפים למאמר

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

41 תגובות

  1. שלום אשמח לקבל תשובה בקשר האם בתיאוריה עקרון אי הודאות עומד להיות מופרך אפשרי ???? שעקרון אי הודאות לא נכון האים העקרון הזה הוא כלל יסוד שלא ניתן להפריך

  2. תמיד נעים לקבל תשובה עינינית…

    אגב העובדה שאדם כותב את שמו המלא ופרטיו ברשת אינה ערובה לכך שהדברים בהם הוא מתהדר נכונים או אפילו קרובים לאמת.

  3. אהוד,

    אתה מעייף אותי בניסיונות החוזרים ונשנים שלך למצוא מתחת לאדמה דברים כדי להראות שאני לא מבינה דבר.
    זו פעם אחרונה שאני אגיב לך ואני לא אגיב לך יותר כי אני לא מעוניינת לרדת לרמת הכפשות!
    דרך אגב, כל מי שמגיב באתר שלי ברשימות האתר אוטומטית רושם את ה-IP של המחשב שלו. זה לא לגמרי אנונימי שם.

  4. בבית הספר יש תוכנית לימודים מוגדרת של משרד החינוך. בכיתת מחוננים לומדים את אותה תוכנית הלימודים בדיוק, רק מתקדמים יותר מהר. את כל שאר הדברים לומדים באוניברסיטה.
    אני למדתי בבית ספר של אידיוטים. ובכיתה י"ב כמעט ולא הייתי בכיתה.
    את הילדות שלי ביליתי בחולות של תל אביב, טיפסתי ושיחקתי קלאס וכדור מדרכות: היינו זורקים את הכדור לצד השני של המדרכה והמדרכה הייתה מחזירה את הכדור. היום אסור לעשות את זה. אבל אז מי שם לב.
    מה שכן בילדות ביליתי בנוער שוחר מדע באוניברסיטת תל אביב – ניצוץ לזה שהיה לי קצת שכל 🙂

  5. גלי אני לא יודע באיזה בית ספר למדת.

    בכיתת מחוננים בתיכון אילון (פרויקט של 10 שנות לימוד בכיתות מחוננים), תלמידים שסיימו בגרות 5 יחידות במתמטיקה כימיה ופיסיקה לא דיברו איתנו על זה.

    וגם לא על קונספטים פשוטים יותר למשל הגדרה של גבול או שדה או מרחב וקטורי או קונספטים טכנים כמו כפל מטריצות או ליכסון של מטריצה.

    כמובן יכול להיות שהמצב היום טוב יותר (אני סיימתי תיכון ב96) אבל איכשהו ניראה לי שההפך הוא הנכון.

  6. אהוד,
    ראיתי שהגעת לאתר שלי… חן, חן.
    אני אסביר לך קצת. יש כותרת עיתונאית ויש כותרת מדעית. בדרך כלל לידיעות חדשותיות נותנים כותרת עיתונאית, שהיא שונה מהכותרת המדעית. הכותרת המדעית היא "עקרון אי הודאות בנוכחות זכרון קוונטי". אם אני אתן כותרת מדעית כזו לידיעה חדשותית אף אחד לא יבין במה מדובר.
    חוקרים ומדענים מבצעים מחקרים במדע אבל פוזלים על התקשורת…
    אני אסביר לך קצת איך עובדת התקשורת: נייצ'ר עושה קצת מסע פרסום לפני פרסום המאמרים הטכניים אצלו. פעם פרסמתי על זה כתבה בעיתונות, תחפש תחת שמי. יש עניין של זכויות יוצרים והמחבר חותם על זכויות יוצרים וגם נייצ'ר אבל יש פרצה שנוגעת לאינטרנט.
    נייצ'ר מפרסם את המאמר ואז באים כל מיני עיתוני אינטרנט חדשותיים ומדווחים עליו. יש סודות של המקצוע שאני לא אגלה לך כאן לגבי הדיווח החדשותי על המאמר שמתפרסם. אבל לחוקרים זה חשוב שמדווחים על המאמר שלהם כי זה פרסום. הם הרבה פעמים שמים באתר שלהם את הדיווח בכתבי עת כמו סייאנטיפיק אמריקן וכתבי עת חשובים אחרים.
    אז ניקח את המאמר הנדון. הכותרת היא "עקרון אי הודאות בנוכחות זכרון קוונטי". אבל החוקרים כתבו מאמר שבעצם יש לו מסר תיאורטי בלבד. אולי פעם בעוד 50 או יותר שנה נוכל ליישם זאת טכנולוגית ויתכן שאף פעם לא – כי זה אולי לא מעניין ויתכן שאין לרעיון שלהם בכלל יישום טכנולוגי.
    והשאלה הכי חשובה כאן היא: מה זה זכרון קוונטי? קיוביט? מה זה? הם לא מגדירים למה הם מתכוונים בכלל במאמר. זה הכל גדאנקן אקספרימנט וניסוח מתמטי.
    אז המאמר שהם פרסמו למעשה נועד לעשות קצת רעש. הם בעצמם מכנים את ניסוי המחשבה שלהם "משחק אי הודאות" והמשחק הזה נועד להדגים שניתן להקטין את אי הודאות במצב מסוים כך שניתן יהיה למדוד שתי כמויות קומפלמנטריות בו-זמנית. וזה הרעש שהם רוצים ליצור בתקשורת.
    ואם לא אומרים שבמצב ניסויי (תיאורטי) מסויים ניתן למדוד שתי כמויות קומפלמנטריות בו-זמנית בודאות בלתי רגילה אז חבל על הזמן לדווח על המאמר שלהם. כי אז הוא לא מעניין בכלל. ומה פירושו של דבר שניתן למדוד שתי כמויות קומפלמנטריות – כמו המיקום והתנע בו זמנית בודאות בלתי רגילה?

  7. גלי

    את עושה עבודה חשובה בדווח על חזית המדע. כל מה שטענתי הוא שמי שעוסק במדע בתחום מסויים יש לו יותר כלים לתאר את הנעשה בחזית.

    הבעיה בכתיבה המדעית עצמה של מאמרים (ולא דווח עיתונות עליה) הינה שהכתיבה תמצתית היא מניחה ידע מוקדם (לימוד של מספר רב של שנים ) של הקורא. כדי לתאר את חזית המדע יש צורך בעדכון מהיר של הקורא במידע חלקי רב שיאפשר לו לראות ולו קצת מהתמונה. הכותב צריך להיות מסוגל
    1. לכתוב טוב (כפי שאת עושה).
    2. להכיר טוב את התחום ולהיות בעל ניסיון קרי עבודה בתחום המדעי הספציפי.
    3. לדעת מה השאלות המעניינות בתחום ולמה הן מעניינות ולדעת להסביר זאת (1).
    4. לדעת מי הן הקבוצות העקריות בתחום מה הן השיטות שבהן עובדות ולאילו השגים הם הגיעו.
    5. יתרון נוסף הוא הכרה של ההיסטוריה של המדע (כפי שיש לך) ידע זה מאפשר לשים את המחקר בפרספקטיבה רחבה יותר.
    רשימת הדרישות הללו הן הרבה יותר ממה שניתן לדרוש מכותב מקצועי שעינינו בדווח אבל לו אנשי מדע היו טורחים לנסות להסביר את תחומם בצורה ברורה יותר לציבור הרחב היו שני הצדדים יוצאים נשכרים מכך.

    מעבר לכל מה שאמרתי יש להזהר בהצגת עצמך כמומחה בתחום מסויים. האם את באמת מומחית ביחסות פרטית וכללית? עברי על רשימת התנאים שכתבתי האם יש את מקיימת את רובם?
    האם כתבת בנושאים אילו עבודות מדעיות? האם יש לך יותר מידע היסטורי על התחומים הללו? האם את מסוגלת לתאר מה הן הבעיות העקריות בתחומים הללו כיום? לדוגמא: מדוע תורת היחסות הכללית אינה מתיישבת עם תורת הקוונטים או אילו תורות יחסות אלטרנטיביות לזו של אינשטיין מחפשים היום ולמה? איך גילו תצפתית כי היקום מאיץ ומדוע יש בעיה לייחס האצה זו לאנרגיית הואקום? אם את יכולה לענות כן על רוב השאלות הללו הרי שאת יכולה להקרא מומחית ביחסות פרטית וכללית (לפחות בעיני).

  8. אני לא יכולה לספר על העבודה מעבר למה שכתוב במאמר בנייצ'ר פיסיקס. אני לא מומחית לאינפורמציה קוונטית. אני עוסקת בתורת היחסות הפרטית והכללית. וזו המומחיות שלי. אבל זה מספיק כדי לדווח על מאמר פיסיקאלי בצורה מדוייקת כפי שהמאמר עצמו כתוב.
    באתר הידען כאן מביאים מאמרים שמדווחים על חדשות מדעיות ולא עוסקים בשאלות בסיסיות ביסודות מכניקת הקוונטים. ולכן אני דווחתי בדיוק את מה שכתוב במאמר והדיווח שלי הוא קונסיסטנטי.
    עכשיו אתה יכול להתווכח עם החוקרים ולא להסכים איתם ולהדגים היכן הם שגו. זה לא אומר שגם אני מסכימה איתם. אבל ככתבת אני מדווחת את מה שכתוב במאמר של החוקרים. זהו דיווח עיתונאי ולא הבעת דעה אישית שלי.
    ולגופו של עניין לגבי עקרון אי הודאות.
    קודם כל מבחינה היסטורית עקרון אי הודאות לא הוצע כמשפט מתמטי במרחב הילברט. ב-1926 שרדינגר כתב מאמרים על מכניקת הגלים ואילו הייזנברג וג'ורדאן ובורן הציע מכניקת מטריצות. דיויד הילברט כתב ספר ושרדינגר עדיין לא הכיר אותו. משוואת הגלים של שרדינגר הייתה כתובה בצורה מאוד פשוטה ואז שרדינגר פרסם מאמר: "על הקשר בין מכניקת הקוונטים של הייזנברג-בורן-ג'ורדן לשלי". ואז פונקצית הגל קבלה פירוש חדש. הייזנברג נסע לקופנהגן לבוהר בגלל הבעיות במכניקת המטריצות, הפירוש של בורן לפונקצית הגל והעובדה שמכניקת הגלים של שרדינגר עמדה להיות זו השלטת.
    כך נולד עקרון אי הודאות. מרחב הילברט הוא מרחב וקטורי – כאשר עוסקים באופרטורים במרחב וקטורי מדברים על מרחב הילברט.
    מבחינה היסטורית הגדרת עקרון אי הודאות כמשפט מתמטי במרחב הילברט היא התפתחות מאוחרת, אחרי שעקרון אי הודאות נוסח ב-1927 על ידי הייזנברג בצורה שמלמדים אותה בתיכון בכיתה יוד או י"א.

  9. אבי:

    אין לך מה לחשוש מזכויות היוצרים. החומר מקורי (ומבוסס על סיפור אמיתי).

  10. גלי

    את לא כתבת את המאמר את מקיסימום עורכת את מה שנכתב. יכול להיות שמה שכתבת מדויק ביותר אבל אין בו יותר אינפורמציה מאשר במאמר עצמו. שוב את עושה עבודה חשובה של להביא ידיעות לציבור הרחב אבל אני סבור כי היה רצוי כי גם מדענים ישקיעו מזמנם ויספרו על העבודות שלהם.

    השאלה הבסיסית לא הוצגה לא אצלך ולא במאמר המקורי. עקרון אי-הודאות אינו ספקולציה מדעית אלא הוא מוכח מתמטית תחת הנחות מסוימות. ההנחות הן טכניות: מצבים קוונטים מתוארים במרחב הילברט ואופרטורים במרחב הילברט מייצגים גדלים מדידים. תחת ההנחות הללו אי-אפשר לסתור את עקרון אי-הודאות כי הואפשוט משפט מתמטי. השאלה הבסיסית והנקודה שיש להציג הוא מה פסול בהנחות שלומד כל תלמיד תואר ראשון? מדוע ההוכחה המתמטית אינה תקפה? שאלה נוספת היא מה המשמעות הפיסיקלית של כך. ולבסוף אם כותבי המאמר טוענים טענה על העולם למה הם לא מסוגלים לבצע ניסוי שיאושש אותה?
    לטעמי הדוקטורנט לאופטיקה קוונטית היה יכול בנקל לשפוך אור על השאלות הללו והתגובה שהוא זכה לה באתר אינה מחמיאה בעליל.

  11. אהוד,
    מה קרה? הסיפור של גיא נורא נחמד.
    במיוחד בשבילך כתבתי את המאמר שוב ופרסמתי אותו באתר שלי. אהוד, נו באמת…. 🙂
    מה קרה לך, המאמר שפרסמתי באתר שלי הוא מדויק להפליא – תקרא בבקשה את המאמר של החוקרים ב"נייצ'ר פיסיקס" ותראה. אילו המאמר שלי היה כסא הוא היה נמכר באלף שקל בשוק.
    באמת חבל. באתר שלי ובידען הוא לא נמכר אפילו בעבור גרוש אחד. 🙂
    ככה שווה המדע, אפילו לא שווה כסא עלוב מסכן…

  12. אבי

    מעולם לא התלוננתי כאן על סתימת פיות באתר זאת למרות שהרבה תגובות שלי בתחילה נחסמו והוצגו רק לאחר שנבחנו שוב. לדעתי סתימת הפיות הפעם עברה כל גבול!

    הייתה באתר תגובה משעשעת של גיא שהביע את דעתו באופן הומורסטי ולטעמי לא היה בתגוכה זו נימה פוגענית מעבר לכך שהיא יצא כנגד הצורה שבה שווק המאמר שבו אנו דנים. התגובה הופיעה באתר ובשלב מאוחר נמחקה. כל הכותב באתר צריך להיות מודע כי הוא יכול לקבל ביקורת עיניינית וכזו שלפעמים תצא נגדו. אין לאף אחד זכות לשמור רק תגובות המשבחות אותו. התגובות נועדו לאפשר לקוראים להתעניין וגם להביע את דעתם ואין מקום לצזנר תגובות עיניניות.

    איני יוצא חוצץ באופן גורף נגד כל סוג של צנזורה כזו צריכה להיות נגד טרולים, מנבלי פה, וקשקשנים בלתי נלאים המוצאים באפשרות לכתוב תגובה במה להצגת תיאוריות הזיות. במאמר מוסגר אציין כי באחת התגובות זכיתי לכינויי גנאי מצד אחד המגיבים באתר (נקודה) והכינוי לא נמחק. מצד שני את התגובה של גיא שהייתה משעשעת בחרתם למחוק.

  13. הילד והכסא:

    מעשה בילד ששאף להיות איש עסקים חשוב ולרכוש את כבוד משפחתו וחבריו.
    ישב הילד וחשב.
    "מה עליי לעשות?" שאל את עצמו הילד. "איך אקים עסק? אין לי ההכשרה ולא האמצעים" אמר בליבו.
    עברו יומיים, עבר שבוע, עברו חודשיים.
    הילד נותר ילד אך חלום העסק הגדול נשאר רחוק.
    עד שיום אחד צץ במוחו רעיון מבריק. "אקח את כיסא העץ הישן והרעוע מהמחסן בבית הוריי ואמכור אותו!" יצא הילד מביתו בצהלה, מעודד מהתקווה המחודשת שמילאה אותו.
    למחרת לקח הילד את הכסא מהמחסן, הלך לשוק וליד דוכן הירקות עמד, הכסא מונח בצידו וחיכה לקונה. "כסא בפרוטה! כסא בפרוטה!" צעק הילד. עוברי אורח באו והלכו, אך אף אחד לא התעניין בילד או בכסא.
    לאחר כשעה עצר מול הילד ברנש זקן ונחמד ושאל: "מה אתה מוכר ילדון?"
    "אני מוכר כסא בפרוטה!" אמר בגאווה הילד.
    "באמת? אם כן אני מוכן לקנות." אמר הזקן. "אך לפני שאני קונה, אוכל לבחון את הכסא מקרוב?" הוסיף והפנה את מבטו לעבר הכסא.
    "וודאי, אדוני.בבקשה" השיב הילד בהתלהבות. הרים הילד את הכסא, קירב אותו לאדון, וברגע שהניח אותו על הרצפה – "טראח!" נשבר הכסא הרעוע.
    "נו, כמה חבל" העיר הזקן "ילד נחמד, כל הכבוד על היוזמה. על כך תבורך. אך בכדי למכור כיסא, יש לוודא שניתן לשבת עליו." הביט הזקן בילד המסכן והמשיך לדרכו.
    הילד המאוכזב אסף את שברי הכסא ושב לביתו עייף ועצוב.
    "מה אעשה עכשיו?" התלבט הילד. הוא נכנס למחסן בבית הוריו וחשב. "אהה!" רעיון מבריק מוסף הבליח במוחו. "אקח את שברי הכסא, ארכיב אותו ואנסה למכור אותו פעם נוספת." ובזה לא הסתיים הרעיון "הפעם אקשט את הכסא ואצבע אותו בצבע חדש!".
    למחרת קם הילד מוקדם משנתו, רחץ פנים, צחצח שיניים ורץ הישר למחסן. לקח הילד את חלקי הכסא, והחל להרכיב את החלקים. אמנם החיבורים עדיין היו רופפים, העץ ישן ורקוב מעט, אך בסופו של דבר עמד הכסא על רגליו. לסיום, בדיוק כפי שתכנן, לקח הילד צבע כחול ובזהירות מירבית צבע את הכסא הישן. כאשר סיים, חשב לעצמו הילד "הצלחתי. הכסא נראה כמו חדש! עתה לא יחשבו האנשים פעמיים לפני שייקנו את הכסא!".
    עוד באותו היום לקח הילד את הכסא והלך לשוק. כל הדרך נזהר הילד שלא להפיל את הכסא שכן ידע שהדבר ירסק את הכסא הרעוע ויחד איתו את חלומו. כשהגיע נעמד שוב ליד דוכן הירקות.
    "כסא חדש בפרוטה! כסא חדש בפרוטה!" צעק הילד בשכנוע עצמי לא מבוטל.
    לאחר כמה דקות עבר אותו הזקן ליד הילד ומתוך סקרנות שאל את הילד:
    "נו, מה שלומך ילדון?"
    "בסדר גמור אדוני. יש לי כסא חדש במיוחד בשבילך! אתה כמובן יכול לקנותו, אני מרשה לך!" ענה לו.
    "תודה ילד" השיב הזקן "אך הוא נראה לי כמו אותו כיסא ישן ורעוע שמכרת כאן לפני כמה ימים" הוסיף הזקן ונעלם לו בין הדוכנים.

  14. כתבתי את המאמר מחדש באתר שלי במיוחד בשבילכם בצורה יותר מקצועית:
    http://www.notes.co.il/gali/69172.asp
    אם אבי רוצה להחליף את המאמר שכאן במאמר שבאתר שלי הוא כמובן יכול!
    אני מרשה לאבי תמיד לעשות את זה. 🙂

  15. גלי, ראשית תודה על עבודת התרגום שאת עושה, היא עושה רבות כדי להביא את חזית המדע לציבור הרחב ועל כך תבורכי, אבל ישנן רמות שונות של ידיעת החומר. הכתיבה שלך מייצגת את הרמה הבסיסית של תרגום ידיעות לעומת איש מקצוע העוסק בתחום היכול לפרט לגבי הסוגיות הנתונות ולגבי המאמר עצמו לא רק לגבי הידיעה לציבור הרחב שיצאה באנגלית.
    בשורה התחתונה כדי להסביר דברים באופן פשוט יש להבין אותם קודם כל לעומק. איני מניח כי את מתיימרת להיות מומחית לאינפורמציה קוונטית כך שאני מניח כי הידע שלך הוא בבסיסו שטחי ולכן את מסתכנת בהטעיית הציבור בכך שאת מנסה לחוות דעה על מאמרים שאינם בתחומך.

    כדי להסביר את הנקודה הזו אתן מספר דוגמאות מהכתבה שאותה תרגמת. מה הבסיס לידיעה שאותה הבאת האם בבסיס העובדה שניתן להפר את עקרון אי-הודאות יש הסבר פיסיקלי? אם כן מה הוא? האם יש להבין את התוצאה המוצגת במאמר רק מבחינה מתמטית? האם את מבינה את המעברים המתמטים במאמר באופן שתוכלי להסביר את העקרון העומד בבסיסם? מדוע לא בוצע ניסוי שיבדוק את הטענה שהועלתה במאמר? איש מקצוע היה יכול לענות על השאלות הללו. גם את מוזמנת לנסות ואז יסתבר לי כי טעיתי והידע שלך הוא נרחב למרות שלא חקרת או פירסמת בתחום.

  16. ד"ר וינשטיין תמשיכי לכתוב בשפה פשוטה להדיוטות כדי שננסה להבין,הפרופסורים יכולים לשמוע הרצאות במכון וייצמן,אנחנו ממכון שמשון.

  17. אהוד, היו לנו הרבה ויכוחים בנושא כולל באימייל.
    אפשר לכתוב בכמה רמות מדע פופולארי החל מהרמה של "פופיולר סייאנס" ועד לרמה של "סייאנטיפיק אמריקן" ורמה יותר גבוהה. הכל תלוי בקהל היעד. וזה מאוד קשה להתאים כתיבה לקהלים שונים ומגוונים. הכתבה למעלה היא תרגום של מאמר פופולארי ויש הפניה אליו בסוף הכתבה. אולם הוספתי כמה משפטים משלי על גבול הייזנברג. ראה ההפניה הראשונה בקישור אחרי המאמר שכתבתי. תלחץ עליה ותראה באיזה מאמר מדובר.
    אפשר לכתוב מאמר בשפה הזו:

    אי לוקליות קוונטית – חלקיק משפיע על אחר מיידית כאשר הם מופרדים מאוד בחלל. מוודאים זאת ניסויית באופן הבא… אולם מתווכחים על התופעה. ובאשר להשלכותיה הפילוסופיות היא נותרה בעייתית עד עצם היום הזה. מדגימים אי לוקליות קוונטית על ידי מדידות במערכות קוונטיות שזורות מופרדות. התוצאה היא שתוצאות המדידה הן בקורלציה באופן שלא ניתן להסבירה עבור משתנים לוקאליים.

    זה גם מדע פופולארי אבל ברמה יותר גבוהה. ככה מדברים בהרצאה באוניברסיטה כאשר פונים לסטודנטים.
    עדיף לא לכתוב ככה כי זה נשמע כמו הרצאה באוניברסיטה ולכן זה מבריח את הקוראים. לפעמים אני כן כותבת ככה, אבל אז זה לרוב מבריח את מרבית הקוראים – כי מרבית הקוראים לא מוכנים לקבל שפה כזו. זו שפה לא ידידותית, לא שפה שנוהגים לכתוב בה במדע ותקשורת.
    למדע ותקשורת יש דינמיקה משלו ושפה משלו – שהיא שונה מהשפה באולם ההרצאות באוניברסיטה. ולכן כתיבת מאמרים לתקשורת היא משהו אחר לגמרי.

  18. דוקטורנט לאופויקה קוונטית.

    אני מסכים איתך לחלוטין, הרבה מהכתבות נכתבות לא על ידי אנשי מדע אלא על ידי אנשים חסרי הבנה בתחום. עובדה זו רק מגבירה את הבילבול אצל הקוראים שאינם בקיאים בתחום. האתגר הוא שבעלי ידע כמוך יתרמו מהידע שלהם להשכלת הציבור הרחב. המדע צריך להיות נגיש לציבור כי הרבה פעמים הוא (הציבור) משלם את החשבון עבורו ומין הראוי שיזכה מפירות הידע. זה קשה להסביר לציבור הישגים במדע כיון שרק לרכוש השכלה מדעית לוקח מספר שנים מצד שני זה לא בלתי אפשרי. מין הראוי שכותבי מדע פופלארי יהיו מדענים ואני מטיל את הכפפה לרגליך… לכל הפחות אתה יכול לתרום מהידע שלך לנסות להסביר חלק מהמינוחים המופיעים בכתבות.

  19. האם ניתן לרסס בבית השחי את ה"אופיטקה" הזאת שעשית בה דוקטורנט.
    כי זה גם ניראה פשוט מגוחך אם מרססים מהצד.
    אנא רק תגובות רציניות.

  20. הודאות היחידה היא שאולמרט אשם 🙂

    ועכשיו באמת…
    גם אני שמחשיב עצמי די נבון יצאתי מבולבל מהביטויים והז'רגון שאנחנו לא ממש מצוים בו כמו "שזירה קוואנטית" וכל המשפט שהתלווה לכך….

    דבר אחד כן אני יודע…לחשוב שאתה קרוב למשהו בפיסיקה זה בדיוק כמו להבין שאתה רק התחלת את הדרך אליו….זה מה שכל כך יפה בפיסיקה ובעיקר במכאניקת הקוואנטים….בהחלט תקופה יפה מאוד התקופה הזו שאנו חיים בה…

  21. איזה קשקשת ברשת.
    פשוט לא יאמן.
    אני לא מבין למה מי שלא מבין מה הוא אומר טורח לכתוב כתבה? כדי שאנשים אחרים שלא מבינים יחשבו שהוא כן מבין?
    זה חוזר על עצמו שוב ושוב בכ"כ הרבה כתבות מדע פופולרי שלמדען מהצד זה נראה פשוט מגוחך.

  22. שוטר תנועה עוצר את הייזנברג.
    "השתגעת ? אתה יודע באיזה מהירות אתה נוסע ?"
    לא , אבל אני יודע איפה אני נמצא.

    בדיחת קרש .

  23. עדי

    זה נראה מאולץ מה להגיד " מודדים גודל מדיד " מעין טאוטולוגיה, אבל אין ביננו מחלוקת ואין תרגום טוב בעברית ל-observable.

    לא ברורה לי האמירה שלך "כאשר השזירה בין החלקיק לזכרון איננה מקסימלית. אז אי הוודאות קטנה יותר מהחסם של הייזנברג, אבל גדולה יותר מ-0 (המקרה של שזירה מקסימלית)." וכיצד היא מסתדרת עם האמירה הראשונית "עקרון אי הודאות לא יכול להיות מופר, לא כל שכן מופרך". עד כמה שאני מבין החסם של הייזנברג הוא שמגדיר את עקרון אי-הודאות.

  24. מספר הבהרות:

    עמי
    בהקשר לשאלה האם שזירה קוונטית נשמרת או לא בזמן מדידה? ובכן זה תלוי במדידה אם מודדים תכונה של המערכת אז השזירה לא נהרסת. לדוגמא ניתן למדוד את התנע הזוויתי הכולל של המערכת ואז השזירה לא תהרס. אם מודדים מצב של חלקיק יחיד אז השזירה נהרסת. לדוגמא מהו הספין של החלקיק המגיע לגלאי תחת הנחה ששני מצבי ספין שזורים אזי מדידת ספין הורסת את השזירה.

    אריה
    השזירה אינה מבטאת ידיעה אלא במובן מסוים חוסר ידיעה, כאשר זוג חלקיקים שזור לא ניתן להגיד על המצב החלקיק האחד במצב קוונטי כזה והשני במצב קונטי כזה אלא יש להתייחס למצב שני החלקיקים. כאשר מודדים את מצבו של חלקיק אחד הדבר כן הורס את השזירה כיון שלאחר מכן ניתן לדבר על המצבים הקוונטים של כל חלקיק בנפרד.

    גיל
    ידיעה על כל חלקיק בנפרד אינה תחמנות. נניח שיש לנו זוג חלקיקים עם תנע כולל אפס כאשר לחלקיק אחד יש ספין + ולשני – אם החלקיקים שזורים ניתן לדבר על סופרפוזציה של מצבים כאשר לא יודעים איזה חלקיק באיזה מצב אבל ברגע שמודדים את מצבו של אחד החלקיקים ומקבלים (נניח) + ישר יודעים כי החלקיק השני נמצא במצב -. לגבי השאלה שלך על כמה חלקיקים שזורים לא ניתן לדבר על תכונותיהם הנפרדות כל עוד הם שזורים זה לזה.

  25. הכתבה מטעה מעט.
    עקרון אי הודאות לא יכול להיות מופר, לא כל שכן מופרך. אתה אכן יכול למדוד גדלים מדידים (observables) צמודים עם דיוק טוב יותר כאשר אתה משתמש ביותר מחלקיק אחד. לפי מה שאני מבין זו לו התגלית המרעישה של המאמר, אלא הם מציעים נוסחה לאי וודאות בנוכחות של זכרון קוונטי, כאשר השזירה בין החלקיק לזכרון איננה מקסימלית. אז אי הוודאות קטנה יותר מהחסם של הייזנברג, אבל גדולה יותר מ-0 (המקרה של שזירה מקסימלית).

    אהוד:
    "לא מודדים משתנים של חלקיק, אלא מודדים מצבים קוונטיים. "
    מודדים גודל מדיד (observable), וכנראה שזו הכוונה במשתנה. מצב קוונטי לא נמדד ישירות. סמנטיקה, אבל בכל זאת 🙂

    סרבשמיד:
    "הקשר היחידי זה התעוזה לצאת כנגד חוק טבע עקרון אי הוודאות של אייזנברג. טוב לראות שיש עוד כאלה מדענים."
    אתה מעייף ומשעמם.

  26. זאת תחמנות מסויימת.

    אתה יודע על החלקיק בעקיפין.
    זה נחשב ?

    האם זה שיש לך מידע על כמה חלקיקים שזורים לחלקיק בודד אומר שבאמת יש חלקיק כזה שמכיל את כל הפרמטרים שנמדדו בעקיפין ?

  27. עמי – לפי מיטב ידיעתי השזירה לא מופרת במדידה; להיפך השזירה מתבטאת בזה שברגע שאתה מודד ויודע אחד, נקבע וידוע המצב של השני.

  28. גם אני, כמו גדולים ממני כאן, לא ממש הבנתי – אבל ממני אפשר לצפות לא להבין כלום בפיזיקה קוואנטית, כך שאין לי סיבה להתבייש הפעם.
    מה שיותר מעניין לדעתי הוא הקשר שבין מצב השזירה הקוואנטית לבין הודאות שהיא נשמרת (השזירה) בזמן מדידה. האם אין זה הגיוני ששזירה קוונטית תופר (ז"א שני החלקיקים השזורים יפסיקו לתקשר או להעביר אינפורמציה זה לזה) בעקבות מניפולציה מעבדתית עלייהם? או מדידה עלייהם?

    עמי בכר

  29. אגב היה רצוי גם לתת קישור למאמר באנגלית ממנו מצוטטת הכתבה מופיע ב:
    Quantum memory may topple Heisenberg's uncertainty principle http://www.browserdefender.com/getdomain/arstechnica.com
    שהמינוחים המופיעים בו בעיתיים ולוקים בחסר.

    לגבי זיכרון קוונטי אני מניח כי מדובר בזיכרון דוגמאת זה של מחשב קוונטי המאפשר לשמור עליו סופרפוזציה של מצבים קוונטים. לשם הפשטה ביט רגיל יכול לקבל את הערך 1 או 0 על ביט קוונטי
    (סוג של זיכרון קוונטי) ניתן לשים סופרפוזיציה של המצבים 1 ו-0 (ריאליזציה אפשרית לזיכרון קוונטי הוא ספין של חלקיק שבו המצבים 0 ו-1 ממופים למצבי הספין).

  30. תודה על הכתבה,
    אפשר בבקשה להרחיב על שזירת חלקיק עם זיכרון קוונטי? או מה בעצם הכוונה לזיכרון קוונטי?

  31. תודה לגלי על הכתבה. מספר הערות והבהרות:

    לא ברורה האמירה "בעולם הקוונטי דברים נוטים לקטון עד לאין שעור", להיפך בעולם הקלסי חלקיק הוא אובייקט נקודתי קטן כרצונינו.

    הטענה "עקרון הייזנברג מגביל את יכולתנו למדוד חלקיקים בעולם הקוונטי" אינה נכונה במכניקת הקוונטים נמדדים מצבים קוונטיים לא חלקיקים. גם לא מודדים משתנים של חלקיק, אלא מודדים מצבים קוונטיים.

    התיאור של עקרון אי-הודאות באמצעות מדידה הוא מטעה לא ניתן לייחס במכניקת הקוונטים גם תנע וגם מקום הדבר קשור לחוסר החילופיות של האופרטורים ולא לאפשרות למדוד משהו. הסבר אינטואיטיבי יותר מדוייק יהיה ניסיון לייצר חבילת גלים ממוקמת ככל שניקח יותר אורכי גל למקם את חבילת הגלים מרחבית כך יהיה מספר הגל שלהם פחות מוגדר. נקודה חשובה היא המשפט שלא ניתן לשבט (לשכפל) מצבים קוונטיים כי לו היה ניתן היינו מייצרים עותקים רבים של אותו מצב ומודדים עליהם תכונות שונות
    ומפרים בכך את עקרון אי-הודאות.

    למה להפנות למאמר בscience שלא נגיש לכלל הקוראים עדיף להפנות למאמר בarchive
    arXiv:0909.0950

  32. לחיים
    דעתי היא כמו מגיב מספר 2
    אני למשל לא הבנתי את המושג "שזירת חלקיק עם זיכרון קוונטי "
    אני גם לא מבין למה הם צריכים תמיד להדגיש שבעיקרון אי הוודאות של אייזנברג אי אפשר להגיע לדיוק מוחלט של שני דברים כמו תנע ומיקום אלא רק אחד על חשבון השני. לפי דעתי אי אפשר להגיע לדיוק מוחלט אפילו של דבר אחד- תנע, מסה, מהירות וכו'בגלל דיוק הכלים ותנאי המדידה של המדידה.
    סיפרתי את זה לפיזיקאי והוא הסביר לי שאני טועה כי בעיקרון אי הוודאות מדברים על חוק טבע ולא סתם טעות מדידה. אבל מה לעשות, גם את זה לא הבנתי.
    מה שיותר חשוב שלא ניראה לי שזה קשור לאהובתי המסה האפלה. הקשר היחידי זה התעוזה לצאת כנגד חוק טבע עקרון אי הוודאות של אייזנברג. טוב לראות שיש עוד כאלה מדענים.
    יום טוב
    סבדרמיש יהודה

  33. גלי הדברים לא ממש ברורים לי.
    א. אם זכרוני אינו מוליכני שולל, ההסבר של דיראק על השפעה פיזית של מדידת משתנה אחד על דיוק המשתנה השני הוא לא לב העניין; אלא שיש מגבלה אינהרנטית על ידיעת שני המשתנים – עצם הידיעה של משתנה אחד מורידה את הדיוק של ידיעת המשתנה השני.
    ב. אם הבנתי נכון את הכתוב, הרי שיש מגבלה עקרונית במידת הדיוק של משתנה מסויים, ללא קשר למשתנה השני; יש בכך אולי חידוש, אך הדבר אינו סותר את עיקרון אי הוודאות. נכון?
    ג. ולעצם החידוש – לא ברור מה זה שזירה של חלקיק עם זיכרון קוונטי. במקרה המוכר של חלקיקים שזורים יש מידע מדוייק על שני החלקיקים ברגע שמודדים אחד – אבל מדובר בפרמטרים בינריים – דיכוטומיים ולא במשתנים רציפים. מהי בדיוק השזירה ברעיון החדש ואיך זה עובד עם משתנים רציפים?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן