פיזיקה קוונטית ורוחניות
פיזיקה קוונטית ורוחניות
פיזיקה קוונטית ורוחניות
פיזיקה קוונטית ורוחניות
17/12/2024
17/12/2024
הרעיון שאנחנו אנרגיה עומד בבסיס הקשר בין פיזיקה קוונטית ורוחניות. ברמה האטומית אנחנו עשויים בדיוק מאותם החומרים של סביבתינו. טבענו הוא הרכבנו הזהה להרכב הטבע בו אנו חיים ומאפשר את הקשר עמו. שיתוף פעולה ואינטראקציה מתמדת עם יקום מאוחד הניתנים להסברה באמצעות אותם מרכיבים משותפים ובחינת דרך פעולתם על ידי בחינת תופעות אטומיות.
עם התקדמות המדע מצליחים להוכיח את מה שמורים רוחניים חכמים, ילידים ומיסטיקנים כבר ידעו.
הפיזיקה הקלאסית הניוטונית טוענת כי היקום קיים מעצמים הנמשכים אחד כלפי השני על ידי כח המשיכה ובעזרת משוואות תנועת חלקיקי החומר ניתן למדוד ולחשב את מצבם המדויק ברגע מסוים ואף לחזות את תנועתם ותגובתם בעתיד.על פי כך -כל מצב ביקום ניתן לחיזוי מלא.
האם גם אנחנו נתונים לחוקי פיזיקה אלו -פועלים ומתנהגים בצורה אוטומטית המוכתבת על ידי משוואות וללא בחירה חופשית?
מתחושה פנימית ברור לרובינו כי אנו ישויות עצמאיות בעלות עולם נפשי פנימי ורצון חופשי שאינם מוכתבים על ידי משוואות תנועה פיזיקליות.
שינוי תפיסתי מהותי התחולל כאשר איינשטיין גילה שבבסיסו של כל חלקיק, הניתן לחלוקה נוספת לתת חלקיקים, קיימת אנרגיה.
(E=mc2)
אם כל הדברים הקיימים הם אנרגיה הרי שגם אנחנו כגופים אנרגתיים מקיימים תקשורת אנרגתית בין כל דבר ודבר.
התאוריה של איינשטיין הביאה עימה מבט חדש על המרחב-בעוד שניוטון מדבר על מרחב קבוע שלא עובר אינטראקציה עם האובייקטים בתוכו, איינשטיין מתאר מרחב דינמי, גמיש העוטף מסה ואנרגיה המשנה את הדרך בה האור וחומר נעים בו. קיום שדה כזה מסביר יקום בו הכל קשור.
והנה מתגלה ההוכחה המדעית למה שאבותינו ידעו כבר מזמן על מרכזי אנרגיה ותקשורת אנרגתית תוך וחוץ גופית המאפשרת תקשורת עם כל הסובב-וחווית "האחד".
הסיבה שאנו חובים את עצמינו כאישויות נפרדות נעוצה בפיזיולוגיה של מוחינו שמונעת מאיתנו לחוות את היקום כפי שהוא.
מאוחר יותר הורחבה הפיזיקה הניוטונית כאשר גילו שהחלקיקים, אבני היסוד הבסיסיים, הם אטומים, וכשהחלו לחקור את התנהגותם ומצאו את המסה שלהם התברר כי לא ניתן להסביר התנהגויות אטומיות אלו באמצעותה של תיאוריה קלאסית זו. בניסיון להסביר ולחזות את התנהגותם של התופעות האטומיות פיתחו וורנר הייזנברג וארווין שרדינגר(כל אחד בנפרד) את התאוריה הקוונטית.
עם התפתחות הפיזיקה הקוונטית תפיסת העולם השתנתה שוב. תפיסה זו, פחות דטרמיניסטית ונוקשה מקודמתה, שואלת על טבעו של גוף (חלקיק או גל) ,מדברת על הסתברות (גורם אי הוודאות) במקום תצפית מדויקת, ועל הצופה כמשתתף משפיע בניסוי (הצופה במציאות הגורם בעצמו להשתנותה).
תכונותיה הבסיסיות של הפיזיקה הקוונטית כמו אי הוודאות הקוונטית והשפעת הצופה על המציאות משאירות פתח להשתתפות התודעה בתרחיש הקיום. יוגין ויגנר(חתן פרס נובל לפיזיקה 1963) העלה את האפשרות שהקריסה הקוונטית נובעת מפעולה אקטיבית של התודעה האנושית.
ושוב, חוקים קוונטים נוספים מחזקים את שכבר ידעו אבותינו החכמים, מורים רוחניים, וחוקרים שהבינו את מעורבות התודעה והשפעתה על המציאות ,כגון:
Amit Goswami, Fritjof Capra, Raja Ramanna, Sir Roger Penrose, Eugene Wigner.
הדלאי למה אומר שכולנו קשורים והכל מגיע מאותו המקור. עבורו,הקשר בין פיזיקה קוונטית לרוחניות ברור. האטומים בגופינו כוללים חלק מאבק הכוכבים שהרכיבו את היקום כשנוצר והם קשורים לכל ייצור שרוטט באנרגיה בלתי נראית. הבנת תקשורת זו עוזרת להעריך את חשיבות עשיית הטוב, מכיוון שכל דבר שאנו עושים מהדהד ליקום וחוזר אלינו.
פיזיקה קוונטית, המתארת את שקורה באטומים ומרכיביהם, התהוותה עם סדרת תצפיות על אטומים שלא התיישבו עם הפיזיקה הקלאסית,זאת כאשר התגלו תופעות בקנה מידה קוונטי (תת אטומי) שלא ניתן היה להסבירן על פי המודל המדעי שהיה קיים, על פי חוקי הפיזיקה הניוטונית-קלאסית המוכרת.
ביניהם תצפיות שהובילו לכמה תגליות מפתיעות, שלא לומר מוזרות.
אחת ההבנות היתה שניתן לפרק כל חומר ואנרגיה לכמויות אנרגיה נבדלות כלומר ל 'חבילות' אנרגיה בעלות ערך מינימלי- quanta מילה quantum בלטינית = How much ומכאן השם פיזיקה קוונטית.
למשל אור בתדירות קבועה מספק אנרגיה ב Quanta הנקראת פוטונים. כל פוטון בתדירות זו יכיל אותה כמות אנרגיה, ואנרגיה זו לא יכולה להתחלק ליחידות קטנות יותר.
תכונות הקוונטום שינו את תפיסתינו לגבי האטום.
על פי המודל הישן -חלקיקי אלקטרונים סבבו את גרעין האטום במסלולים.
לעומת זאת, על פי הפיזיקה הקוונטית אלקטרונים פזורים במסלולים ופיזורם מתואר כסבירות הימצאם ביותר ממיקום אחד במרחב מסוים. בכל רגע נתון אם היינו יכולים להסתכל על אטום במיקרוסקופ היינו רואים וורטקס, טורנדו קטן של קוורקים. בעצם האטומים הם יותר ריק (אנרגיה) מאשר משהו (חלקיק). הם עשויים ברובם מאנרגיה בלתי נראית ולא חומר ממשי.
תכונות הפיזיקה הקוונטית
1. סופרפוזיציה-סופר מיקום מערכת קוונטית יכולה להמצא במצב של סופרפוזיציה-מצב בו המערכת נמצאת ב'סכום' של מספר מצבים אפשריים בו זמנית. בעת המדידה על המערכת 'להחליט' באיזה מהמצבים האפשריים היא נמצאת, והחלטה זו היא אקראית לחלוטין. כלומר, גופים קוונטים נמצאים בכמה מקומות בו זמנית ,בעצם אין להם שום מיקום מוגדר אלא רק התפלגות של מיקום וכשמודדים אותם הם 'בוחרים' מיקום אקראי.
בעוד שבעולם הפיזיקה הקלאסית יש מיקום מוגדר לגוף פיזיקלי הרי שבעולם הקוונטי לגוף קוונטי ישנה הסתברות להיות בכל מיקום.כך לדוגמא, לכדור שנזרק יש מסלול צפוי וקבוע אך לא כך לגבי חלקיק קוונטי.
סופרפוזיציה אם כן הוא מונח המתאר גוף קוונטי שנמצא בכמה מיקומים אפשריים באותו הזמן.
גוף או חלקיק קוונטי נימצא בכמה מיקומים בו זמנית וגם בכמה מצבים בו זמנית כפי שמודגם בניסוי שני הסדקים המפורסם בו אלקטרון ,חלקיק קוונטי, עובר דרך שני סדקים ובאופן מפתיע יוצר תבנית התאבכות המתאימה להתנהגות גלית. האלקטרון נמצא בכל המקומות האפשריים בו זמנית, כלומר במצב של סופרפוזיציה ,מתנהג כגל ועובר דרך שני הסדקים באותו הזמן.
2.המדידה עצמה משנה את המצב של הגוף הקוונטי, עצם מדידת תכונה של חלקיק קוונטי גורמת לשינוי המצב שלו. כאשר מודדים גוף קוונטי הוא "בוחר" לקרות, או "קורס" לקרות, כך מצב סופרפוזיציה קורס או מצטמצם לאחת מן האפשרויות הגלומות בו.
כאשר מבצעים מדידה של מיקום החלקיק-החלקיק נימצא במקום מסוים-כאילו "בחר" היכן להמצא. מכיון שלחלקיק אין רצון בחירה-אומרים שהחלקיק "קורס" לאחת מאפשרויות המיקום שלו. הסופרפוזיציה נעלמת עם המדידה ועם העלמותה גורמת למציאות להיתפס לאחת מהאפשרויות הקיימות של המיקום. המדידה של המיקום משפיעה על המיקום עצמו. בכך שמסתכלים על מיקום החלקיק גורמים לו לקרוס לאחד מהמיקומים האפשריים שלו-ושם הוא נמצא בוודאות.
יש שאומרים שמציאות החלקיק קורסת לאחת מאפשרויות המיקום שלו, ויש הטוענים שברגע המדידה המציאות מתפצלת לענפים שונים (תאוריית היקומים המקבילים).
כשחלקיק קורס לא ניתן לדעת לאן יקרוס, ניתן רק לדעת מה הסיכוי שלו לקרוס לכל נקודה. כלומר העולם הקוונטי הוא לא דטרמיניסטי. איינשטיין היה מוטרד מתכונה זו ואמר-"אלוהים לא משחק בקוביה".
ומהי מדידה?
מדידה היא אינטראקציה כלשהיא בין שני גופים, לדוגמא-אדם שמסתכל על החלקיק, קרני אור שמאירות עליו או גלאי שמרגיש את החום שהוא פולט. לאחר אינטראקציה זו יש לאדם או לקרני האור או לגלאי מידע על הגוף.
התנהגות גופים קוונטים משתנה על פי מה שהצופה עושה, כאשר הוא צופה התנהגותם משתנה או קורסת מהתנהגות גלית להתנהגות של חלקיק. הצופה אינו ניתן להפרדה מן האירוע הנצפה.
רק כאשר הצופה מפנה את תשומת ליבו למיקום האלקטרון- האלקטרון מתגלה או מתגלם כחלקיק. או גם ניתן לומר שאלקטרון לא מתגלם כחלקיק במציאות-עד שהוא לא נצפה- ורק אז כל אפשרויות מיקומו במרחב ובזמן 'קורסות' למיקום מסוים. ברמה התת אטומית, האנרגיה מגיבה לתשומת הלב שלנו והופכת לחומר.
אם עצם פעולת המדידה (התצפית) משנה את מצבו של החלקיק, הרי שלא ניתן לצפות בעולם באופן פאסיבי. עצם הצפייה בעולם משנה את מצבו כך שהמצב בו אנו צופים הוא בעצם תוצר של פעולת הצפייה עצמה ואינו המצב בו היה שרוי העולם לפני כן, המצב שאותו בעצם רצינו לבדוק.
מכאן לא ניתן יותר להפריד מיינד וחומר מפני שהמיינד הסוביקטיבי יוצר שינויים בעולם הפיזי האובייקטיבי.
תופעה כזו מוכרת מעולם הפסיכולוגיה, שם הניסיון לחקור מצב נפשי או זיכרון רדום משפיע ומשנה את המצב או הזיכרון ואין אפשרות לדעת מה הם היו לפני הניסיון לחקור אותם.
מכאן, יש חוקרים שהעלו את ההשערה שבנקודה זו יכול להתגנב לעולם הפיזיקלי הרצון האנושי.
בעוד שהפיזיקה הקלאסית של ניוטון טוענת שהכל הוא חומר(גוף) ואנו מוגבלים ונתונים לחוקי התנועה שלה, תורת הקוונטים מחדשת ומביאה את יכולת הצופה (נפש) לשנות את המציאות ולגרום לפונקציית גל (שילוב של כמה מצבים אפשריים) לקרוס לחלקיק (מצב מוגדר).
אם באמצעות הקריסה הקוונטית אנו יכולים להשפיע על המציאות הפיזיקאלית האובייקטיבית, האם זה אפשרי לכוון את 'אפקט הצופה' למציאות רצויה עבורינו ולשנות את העולם על פי רצוננו החופשי ?
כיצד כוונת תשומת הלב שלנו לאותו שדה המכיל את כל האפשרויות (גל) גורמת לקריסתם לאפשרות צורה חומרית אחת (חלקיק)?
3. תכונת האי-וודאות
Uncertainty principle
חלקיקים קוונטים קיימים באין סוף אפשרויות או הסתברויות בשדה.
לחלקיק יש הסתברות כלשהיא למיקום שלו, כשמבצעים מדידה משנים את ההסתברות הזו. כלומר המדידה משנה את מצב החלקיק. כשמבצעים מדידה של מיקום החלקיק משנים את ההסתברות למיקום ובכך מקטינים את אי הוודאות.
לחלקיק יש תכונות כפולות משלימות, כלומר תכונות אלו לא יכולות להיות ידועות באופן מדויק בזמן נתון. למעשה, במרחב הקוונטי לחלקיק יש הסתברות (כלומר פונקציית גל) להיות במיקום מסוים ולהיות בעל מהירות מסוימת (או יותר נכון התנע שלו). מדידה משנה באופן הפוך את ההסתברויות של מיקום החלקיק ומהירותו. למעשה, כאשר מודדים תכונה אחת ומפחיתים את אי-הוודאות שלה, מגדילים את אי-הוודאות של התכונה הדואלית השנייה
זהו עיקרון האי ודאות של הייזנברג-אף פעם לא נוכל דעת גם את המיקום וגם את התנע (מסה כפול מהירות) בדיוק ממש טוב. כלומר אי אפשר למדוד גם את המיקום וגם את התנע של גוף קוונטי. ככל שנדייק במדידה של אחד מהם כך פחות נדייק במדידת האחר, וזה לא בגלל שהמיכשור לא טוב מספיק אלא זו עובדה בטבע. כשמגבילים את מיקום החלקיק לטווח קטן המהירות שלו נעשית פחות מוגבלת ויכולה להתפרס על טווח די גדול. (במילא לא נדע היכן יהיה החלקיק עוד רגע כי גם אם דייקנו במיקומו -הגדלנו את אפשרות מהירותו.)
מתמטית, הקשר בין אי-הוודאות במיקום (Δx) ואי-הוודאות בתנע (Δp) של חלקיק, מתבטא כך
Δx ˑ Δp ≥ ħ/2
כאשר Δx הוא אי-הוודאות במיקום, Δp הוא אי-הוודאות בתנע ו־ħ הוא קבוע פלאנק המופחת
שהוא מספר קטן מאוד, בערך 1.05×10⁻³⁴ ג'ול-שניות
משוואה זו פירושה כי מכפלת אי-הוודאות במיקום ואי-הוודאות בתנע חייבת להיות גדולה או שווה לערך מינימלי מסוים, שנקבע על ידי קבוע פלאנק המופחת. מכאן נובע כי ככל שננסה למדוד את מיקומו של חלקיק באופן מדויק יותר, כך תגדל אי-הוודאות בתנע שלו, ולהיפך.
מדוע עקרון אי-הוודאות משמעותי עבור גופים קלים אך לא עבור גופים כבדים יותר?
מדוע איננו חווים את אי-הוודאות הזו בעולמנו היומיומי?
הגורם המרכזי להבנה זאת נעוץ בקשר בין קבוע פלאנק המופחת למסת החלקיק
מכיוון שקבוע פלאנק המופחת ħ קטן מאוד, השפעתו משמעותית רק עבור גופים קלים מאוד. עבור גופים כבדים יותר, אי-הוודאות היא זעירה כל כך מכדי שנוכל לחוש בה.
תנע P מוגדר כ
p (תנע) =m (מסה) ⋅ v (מהירות)
ולכן נוכל לכתוב גם
Δx ⋅ mΔv ≥ ħ/2
עבור עצמים כבדים יותר: מסתו של עצם כבד גדולה בהרבה מהקבוע הפלנק המצומצם. משמעות הדבר היא שאפילו אם אי-הוודאות במיקום או בתנע גדולה יחסית, אי-הוודאות הכללית במצב העצם (כפי שנקבע על ידי מכפלת אי-הוודאות במיקום ובתנע) תהיה עדיין קטנה מאוד. זאת מכיוון שמכפלת מסה גדולה באי-הוודאות הקטנה עדיין תביא למכפלה קטנה.
עבור עצמים קלים יותר: מסתו של עצם קל קרובה יותר בגודלה לקבוע הפלנק המצומצם. משמעות הדבר היא שאפילו אי-הוודאות הקטנה במיקום או בתנע יכולה להוביל לאי-וודאות כללית משמעותית במצב העצם. זאת מכיוון שמכפלת מסה קטנה באי-הוודאות קטנה עדיין יכולה להביא למכפלה יחסית גדולה.
במילים אחרות: עצמים כבדים: בשל מסתם הגדול יותר, אי-הוודאות במיקומם ובתנע שלהם היא כה קטנה עד שהיא למעשה זניחה בחיי היומיום שלנו.
עצמים קלים יותר: מסתם הקטנה יותר גורמת לעקרון אי-הוודאות לבלוט יותר. זו הסיבה שאפקטים קוונטיים, כמו אלו המתוארים בעקרון אי-הוודאות של הייזנברג, משמעותיים יותר עבור חלקיקים כמו אלקטרונים ופוטונים מאשר עבור עצמים גדולים יותר.
עקרון אי-הוודאות הופך בולט יותר עבור עצמים קלים יותר מכיוון שמכפלת מסתם באי-הוודאות שלהם משמעותית יותר בהשוואה לקבוע הפלנק המצומצם. עבור עצמים כבדים יותר, מכפלה זו כה קטנה עד שאי-הוודאות למעשה לא נגלית בעולמנו המקרוסקופי.
אי-הוודאות של מיקום ומהירות משקפת את אי-הוודאות של האנרגיה שיש לחלקיק בזמן נתון. לכן, זמן ואנרגיה הם גם תכונות דואליות. ככל שנדע במדויק יותר את מצבו של חלקיק בזמן, כך נדע פחות במדויק את האנרגיה שלו, ולהיפך. עיקרון זה מאפשר לחלקיקים לצבור אנרגיה משום מקום במשך זמן . קצר, תופעה המכונה מנהור קוונטי (Quantum tunnelling).
מנהור קוונטי מאפשר לחלקיק לעבור דרך מחסום אנרגיה, דבר שאינו אפשרי בפיזיקה קלאסית. במילים אחרות, ככל שננסה לכלא חלקיק בזמן או במרחב נתון, כך החלקיק יצבור יותר אנרגיה וסיכויו לברוח יגדלו.
4. דואליות גל-חלקיק
Wave particle duality
ניסויים הראו שלאור ולחומר יש תכונות של חלקיקים וגם של גלים, התבטאותם תלויה בכיצד הם נמדדים.
כיום מבינים כי אלו צורות שונות של אנרגיה -הם לא חלקיק מוּבהָק ולא גל מוּבהָק -אלא גופים קוונטים נבדלים.
בתורת הקוונטים לא מדברים על המיקום של החלקיק אלא על ההסתברות למיקום שלו. הסתברות זאת יכולה להשתנות כתוצאה של אינטראקציה עם כל מיני דברים אחרים בסביבה.
לתכונות החלקיק יש פונקציית הסתברות-החלקיק הוא עדיין חלקיק אבל ההסתברות של המיקום שלו (וגם של המהירות שלו וכו) נראית כמו עוצמה של גל.
גלים מתוארים מתימטית כפונקציה של גל-שמתארת את תנודות הגל לאורך מרחב וזמן.
הדבר שנד ומשתנה יכול להיות למשל גובה של המים מעל מיקום המנוחה שלהם (מצב שטוח יציב), רטט במרחב (כמו גלי קול) , עוצמה של שדה אלקטרומגנטי (כמו אור), לא רואים את הגל בעיניים כי אורך הגל שלו מאוד קצר אך זהו גל אלקטרומגנטי המתקדם במרחב.
ב 1905- איינשטיין הציע שאור מתנהג כגלים במצבים מסויימים וכחלקיקים במצבים אחרים.
דה ברויי חשב כי מה שנכון לגבי אור ייתכן ונכון גם לחלקיקים של חומר, ואם זה נכון אז צריכה להיות משוואת גל גם לגלים כאלו של חומר. ואכן , שרדינגר מצא משוואה זו , ששונה ממשוואת הגלים הרגילים
והיא נקראת Wave function פונקציית הגל מתארת את ההסתברות למצוא חלקיק במיקום x בזמן t .
אם מדמיינים חלקיק שזז בקופסא סגורה-פתרון פונקציית הגל תיתן את ההסתברות למצוא את החלקיק במיקום x בזמן t
(בשונה מחלקיק הנתון לחוקי הפיזיקה הקלאסית לחלקיק קוונטי אין מסלול מוגדר המוביל אותו לנקודה מסוימת). כשנפתח את הקופסה ונסתכל נמצא את החלקיק בנקודה מסוימת אך אין אפשרות לחזות איזו נקודה זו תהיה. כל שיש זו הסתברות. מכאן שהעולם הקוונטי הוא לא בטוח כמו עולם הפיזיקה הקלאסית.
אם לא נפתח את הקופסה החלקיק ימצא בו זמנית בכל המקומות בהם היינו יכולים לראות אותו אם היינו פותחים את הקופסה (סופרפוזיציה).
הסופרפוזיציה נעלמת כשאנו מסתכלים בחלקיק(אף אחד לא ראה חלקיק יחיד בכמה מקומות בו זמנית) המדידה\ההתבוננות בחלקיק גורמת לפונקציית הגל לקרוס.
בעולמינו המאקרוסקופי לעולם לא נמצא עצם הנמצא בשני מקומות, נע בשתי מהירויות שונות בה-בעת או בעל שני צבעים שונים.
בעולם הקוונטי כל אלו הן אפשרויות מתקבלות על הדעת.
בעולם זה לגוף קוונטי יש גם תכונות של חלקיק (כמו מסה, מטען ואנרגיה) וגם תכונות של גל (אורך גל ותדירות).
לדוגמא האור, כחלקיק קוונטי, מתנהג לעיתים כחלקיק (פוטון) ולעיתים כגל.
כאשר אור עובר דרך פריזמה הוא נשבר ומידת השבירה תלויה באורך הגל (=צבע) האור. =תכונה של גל.
כאשר אנו רואים אור בעין-זה מכיוון שבעין ישנם קולטנים שונים לצבע שרגישים לאורכי גל (צבעים) שונים-וזה מתאפשר הודות לתכונת החלקיק של האור.
האור מכיל "חבילות אנרגיה" הנקראות קוונטה.
השם "פיזיקה קוונטית" נובעת מהמושג "קוונטים" - חבילות אנרגיה בדידות
פוטון, חלקיק אור, נושא קוונט של אנרגיה, פוטונים שונים (של אורכי גל שונים) נושאים כמויות שונות של אנרגיה.
הקולטנים בעין סופגים כמויות שונות של קוונטים של אנרגיה וכך ניתן להבחין בין צבעים.
תכונת הדואליות חלקיק-גל מודגמת בהתנהגות גופים קוונטים שעוברים דרך שני סדקים.
ב- 1801 תומס יאנג ערך את ניסוי שני סדקים להראות שאור מתנהג כגל-
כשמאירים עם מקור אור על לוח שיש בו שני סדקים ומאחוריו מסך, האור מתפשט מאחורי הסדקים כגל וכשהם עוברים ויוצאים דרך הסדק-כל סדק הופך להיות מקור של גל. על המסך רואים התאבכות של הגלים משני הסדקים. חלקיקי האור המתנהגים כגלים.
אך גלים של מה?
גלים של הסתברות.
1927 הפיזיקאיים קלינטון דוידסון ולסטר גריימר ערכו את אותו הניסוי במקום עם אור, עם אלקטרונים. עד אז אלקטרונים נחשבו כחלקיקים וככאלו הם לא יוצרים התאבכות (התנהגות גלית).
חלקיקים לא אמורים להתפרש על פני כל המסך אלא לפגוע בו בנקודה מסוימת.
לפי הפיזיקה הקלאסית מצפים שאלקטרון שנשלח ללוח -או שיעבור דרך אחד מהסדקים בלוח ויפגע במסך מול סדק זה-או שלא יעבור בכלל ואז לא יגיע למסך.
לפי ההנחה הקוונטית-לאלקטרון יש הסתברות לעבור במקביל גם דרך הסדק העליון וגם דרך הסדק התחתון-כלומר חלקיקי האלקטרונים עוברים דרך שני הסדקים בו זמנית(הם מצויים במצב של סופרפוזיציה במעבר בין הסדק העליון לתחתון). הסתברות זו נראית כמו גל של אור שעבר דרך הלוח ולכן נקבל את אותה התבנית כמו עבור האור. וכך זה אכן נראה-האלקטרונים מתנהגים כגל ויוצרים תבנית התאבכות על המסך.
כאשר סוגרים סדק אחד -האלקטרונים מתנהגים כחלקיקים, עוברים דרך הסדק הבודד ויוצרים תבנית המתאימה להתנהגות חלקיק.
1998- פרופ מוטי הייבלום ממכון וייצמן חזר על ניסוי האלקטרונים כאשר הציב חיישן בסדק העליון-החיישן מודד את האלקטרון שעובר בסדק ולכן האלקטרון קרס לאחת מהאפשרויות:או שעבר מהסדק העליון או שעבר מהסדק התחתון. קריסה זו החזירה את ההתנהגות החלקיקית של האלקטרון-כפי שהפיזיקה הקלאסית צופה.
החיישן שהוצב בסדק העליון גרם לתבנית על המסך להיות תבנית של חלקיקים. כלומר בעקבות המדידה האלקטרונים חזרו להתנהג כחלקיקים.
המדידה משנה את ההתנהגות הגלית של האלקטרונים, המדידה היא פעולת צפיה ולכן גורמת לקריסת פונקציית הגל ובכך מצמצמת את ההסתברות ובעצם הופכת אותה לתוצאה מוחלטת.
אחרי המדידה כחצי מהאלקטרונים עוברים דרך הסדק העליון וכחצי עוברים דרך הסדק התחתון, בלי יכולת לחזות מראש איזה אלקטרון יבחר באיזה סדק.
הזמן בו צופים במיקום האלקטרון הוא הזמן בו האלקטרון מופיע כחלקיק, כלומר במציאות האלקטרון לא מופיע כחלקיק עד שהוא לא נצפה ואז-כל אפשרויות מיקומו במרחב ובזמן 'קורסות' למיקום אחד. האם יכול להיות שהכרתנו המביטה במכשיר המדידה היא היא זו הגורמת לקריסה, האם זהו הסדק דרכו תוכל הנפש האנושית להתגנב לתאוריה הפיזיקלית?
קיום הצופה משנה את התנהגות החלקיקים. נראה כי הטבע משנה את התנהגותו כשאנו צופים בו. פעולת ההתבוננות כשלעצמה גורמת למציאות להשתנות. ההתבוננות היא כאשר אנו מערבים את תודעתינו ולמדים על התוצאה. תופעה זו מהווה פתח לרעיון תפקיד התודעה ביצירת מציאות חיינו.
זה מעלה את המחשבה- מה אנו משדרים במודע ולא במודע בחיי היום יום שלנו לשדה וכיצד תשדורת זו משפיעה על השדה החיצוני ומייצרת את שאנו חווים?
המחשבות והרגשות (שגם הן אנרגיה) המשפיעים על חיינו נקבעות על ידי אמונות ותפיסות חיים המושרשות בתת המודע ומפרשות את שקורה לנו.
הרבה מאמונות אלו מוטעות והן מובילות למחשבות, רגשות והתנהגויות שחוסמות ומובילות לסבל.
ניתן לבחור לשנות אמונות אלו ולייצר שינוי מחשבתי, התנהגותי ורגשי ומכאן מובנת חשיבות העבודה לזיהוי והבנה אותן אמונות מגבילות תת הכרתיות.
לשאלת התשדורת היום יומית שאנו מייצרים נלוות מחשבה נוספת-
אם ברמה התת אטומית האנרגיה מגיבה לתשומת הלב שלנו והופכת לחומר- האם אנו יכולים ללמוד לכוון את יכולת הצפייה, ההתבוננות שלנו ולגרום לקריסת הסתברות גל אין סוף אפשרויות המציאויות לכדי מציאות חיים מייטיבה, רצויה ?
אם חלקיקים תת אטומים קיימים בו זמנית באין סוף מיקומים אפשריים, יש לנו את הפוטנציאל 'לקרוס' לאחת מאין סוף מציאויות אפשריות שלהם. ואם משליכים זאת על עולמינו זה אומר שאם אנחנו מסוגלים לדמיין מאורע עתידני הרי שמציאות זו כבר קיימת כאפשרות בשדה הקוונטי והיא רק מחכה לנו שנצפה בה.
5. שזירה
Entanglement
חלקיקים קוונטים משפיעים זה על זה במיידית גם כשהם מרוחקים זה מזה.
פונקציית הגל יכולה לתאר מערכת של הרבה חלקיקים, לפעמים לא ניתן לפרק את פונקציית הגל למרכיביה שהם החלקיקים הפרטניים.
כשזה קורה החלקיקים הופכים להיות קשורים באופן בלתי נפרד גם כשהם מופרדים זה מזה כך (Entangled particle)
שכשמשהו קורה לאחד מהם אותו הדבר קורה ל'חברו' הרחוק.
קשר זה בין חלקיקים קוונטים נקרא שזירה.
איינשטיין תיאר תופעה זו כ"פעולה מוזרה מרחוק".
Spooky action at a distance
התופעה מתרחשת כאשר שני גופים קוונטים או יותר מחוברים במערכת אחת -אפילו אם הם במרחק רב אחד מהשני ולא יכולים לתקשר דרך מרחב וזמן.
אינפורמציה על חלקיק אחד אוטומטית מתארת אינפורמציה על החלקיק השני-בו זמנית !
פונקציית ההסתברות של החלקיקים הקוונטים משותפת ולכן פעולה על חלקיק אחד משפיעה מיד גם על החלקיק השני אפילו כשהם רחוקים זה מזה. ברגע שמודדים חלקיק אחד גורמים למדידת החלקיק השני -מכיוון שמדידת חלקיק אחד גורמת לחלקיק השני, הרחוק, לקרוס באותו הרגע.
מכיוון שהתקשורת בין החלקיקים הקוונטים קוראת במיידית הדרך להסביר את תופעת השזירה היתה להניח שהיקום, על פי התאוריה הקוונטית, הוא לא-לוקלי (לא-מקומי).
הגל הקוונטי שוזר חלקיקים רחוקים במרחב באופן מיידי, מה שהופך את תורת הקוונטים ואת התופעות אותן היא מתארת ליקום לא-לוקאלי וקשור (שזירה קוונטית). ביקום זה כל שינוי שמתרחש בחלק אחד של היקום משפיע באופן מיידי על חלק אחר של היקום, העשוי להיות רחוק מאוד ממנו (מצב כזה סותר את אחד העקרונות המרכזיים של תורת היחסות הפרטית, עקרון הלוקליות, הקובע שהמהירות המקסימלית להעברת מידע היא מהירות האור). זה שונה מהפיזיקה הקלאסית על פיה דבר לא יכול לנוע בחלל מהר יותר ממהירות האור.שזירה קונטית מראה ש- אנרגיה לא צריכה לנוע -היא כבר מחוברת עם שאר האנרגיות.
האם יש לכך השלכות פסיכולוגיות ופילוסופיות?
כשנוצר קשר רגשי עם מישהוא הייתכן שהאטומים בינינו לבינו עוברים שזירה?
בוודאי שרב הפיזיקאים יאמרו שלא ניתן לחוש שזירה זו, את הקשר המוזר הזה כפי שאיינשטיין קרא לו
אך די אם נזכר באהבה ישנה או תחושת אם המודעת למצב ילדיה ואז לא נצטרך לוספק עוד הוכחות.
נראה שלעת עתה נצטרך להסתמך על תחושותינו ואולי על רמזים מהעולם הקוונטי.כפי שלא קיימות הוכחות על יחסי הגומלין בין העולם הפיזיקאלי לתודעה כיוון שכימות התודעה או ניסיון לנסחה בכלים פיזיקליים היא בלתי אפשרית מעצם הגדרתה, זו הדרך בה אנו תופשים את העולם ואין היא נתנת למדידה אובייקטיבית.
ומהי נקודת המבט שלך-ולאיזו בריאת מציאות היא מובילה? (לאיזה קריסת חלקיק היא גורמת ומהווה את תמונת מציאותך?)
ייתכן והפיזיקה הקוונטית מגלה לנו כיצד הכל קשור להכל ביקום, ואנחנו שותפים פעילים ביצירתו גם אם אנחנו לא יכולים לתפוס זאת באמצעות חושינו. עדיין...
הרעיון שאנחנו אנרגיה עומד בבסיס הקשר בין פיזיקה קוונטית ורוחניות. ברמה האטומית אנחנו עשויים בדיוק מאותם החומרים של סביבתינו. טבענו הוא הרכבנו הזהה להרכב הטבע בו אנו חיים ומאפשר את הקשר עמו. שיתוף פעולה ואינטראקציה מתמדת עם יקום מאוחד הניתנים להסברה באמצעות אותם מרכיבים משותפים ובחינת דרך פעולתם על ידי בחינת תופעות אטומיות.
עם התקדמות המדע מצליחים להוכיח את מה שמורים רוחניים חכמים, ילידים ומיסטיקנים כבר ידעו.
הפיזיקה הקלאסית הניוטונית טוענת כי היקום קיים מעצמים הנמשכים אחד כלפי השני על ידי כח המשיכה ובעזרת משוואות תנועת חלקיקי החומר ניתן למדוד ולחשב את מצבם המדויק ברגע מסוים ואף לחזות את תנועתם ותגובתם בעתיד.על פי כך -כל מצב ביקום ניתן לחיזוי מלא.
האם גם אנחנו נתונים לחוקי פיזיקה אלו -פועלים ומתנהגים בצורה אוטומטית המוכתבת על ידי משוואות וללא בחירה חופשית?
מתחושה פנימית ברור לרובינו כי אנו ישויות עצמאיות בעלות עולם נפשי פנימי ורצון חופשי שאינם מוכתבים על ידי משוואות תנועה פיזיקליות.
שינוי תפיסתי מהותי התחולל כאשר איינשטיין גילה שבבסיסו של כל חלקיק, הניתן לחלוקה נוספת לתת חלקיקים, קיימת אנרגיה.
(E=mc2)
אם כל הדברים הקיימים הם אנרגיה הרי שגם אנחנו כגופים אנרגתיים מקיימים תקשורת אנרגתית בין כל דבר ודבר.
התאוריה של איינשטיין הביאה עימה מבט חדש על המרחב-בעוד שניוטון מדבר על מרחב קבוע שלא עובר אינטראקציה עם האובייקטים בתוכו, איינשטיין מתאר מרחב דינמי, גמיש העוטף מסה ואנרגיה המשנה את הדרך בה האור וחומר נעים בו. קיום שדה כזה מסביר יקום בו הכל קשור.
והנה מתגלה ההוכחה המדעית למה שאבותינו ידעו כבר מזמן על מרכזי אנרגיה ותקשורת אנרגתית תוך וחוץ גופית המאפשרת תקשורת עם כל הסובב-וחווית "האחד".
הסיבה שאנו חובים את עצמינו כאישויות נפרדות נעוצה בפיזיולוגיה של מוחינו שמונעת מאיתנו לחוות את היקום כפי שהוא.
מאוחר יותר הורחבה הפיזיקה הניוטונית כאשר גילו שהחלקיקים, אבני היסוד הבסיסיים, הם אטומים, וכשהחלו לחקור את התנהגותם ומצאו את המסה שלהם התברר כי לא ניתן להסביר התנהגויות אטומיות אלו באמצעותה של תיאוריה קלאסית זו. בניסיון להסביר ולחזות את התנהגותם של התופעות האטומיות פיתחו וורנר הייזנברג וארווין שרדינגר(כל אחד בנפרד) את התאוריה הקוונטית.
עם התפתחות הפיזיקה הקוונטית תפיסת העולם השתנתה שוב. תפיסה זו, פחות דטרמיניסטית ונוקשה מקודמתה, שואלת על טבעו של גוף (חלקיק או גל) ,מדברת על הסתברות (גורם אי הוודאות) במקום תצפית מדויקת, ועל הצופה כמשתתף משפיע בניסוי (הצופה במציאות הגורם בעצמו להשתנותה).
תכונותיה הבסיסיות של הפיזיקה הקוונטית כמו אי הוודאות הקוונטית והשפעת הצופה על המציאות משאירות פתח להשתתפות התודעה בתרחיש הקיום. יוגין ויגנר(חתן פרס נובל לפיזיקה 1963) העלה את האפשרות שהקריסה הקוונטית נובעת מפעולה אקטיבית של התודעה האנושית.
ושוב, חוקים קוונטים נוספים מחזקים את שכבר ידעו אבותינו החכמים, מורים רוחניים, וחוקרים שהבינו את מעורבות התודעה והשפעתה על המציאות ,כגון:
Amit Goswami, Fritjof Capra, Raja Ramanna, Sir Roger Penrose, Eugene Wigner.
הדלאי למה אומר שכולנו קשורים והכל מגיע מאותו המקור. עבורו,הקשר בין פיזיקה קוונטית לרוחניות ברור. האטומים בגופינו כוללים חלק מאבק הכוכבים שהרכיבו את היקום כשנוצר והם קשורים לכל ייצור שרוטט באנרגיה בלתי נראית. הבנת תקשורת זו עוזרת להעריך את חשיבות עשיית הטוב, מכיוון שכל דבר שאנו עושים מהדהד ליקום וחוזר אלינו.
פיזיקה קוונטית, המתארת את שקורה באטומים ומרכיביהם, התהוותה עם סדרת תצפיות על אטומים שלא התיישבו עם הפיזיקה הקלאסית,זאת כאשר התגלו תופעות בקנה מידה קוונטי (תת אטומי) שלא ניתן היה להסבירן על פי המודל המדעי שהיה קיים, על פי חוקי הפיזיקה הניוטונית-קלאסית המוכרת.
ביניהם תצפיות שהובילו לכמה תגליות מפתיעות, שלא לומר מוזרות.
אחת ההבנות היתה שניתן לפרק כל חומר ואנרגיה לכמויות אנרגיה נבדלות כלומר ל 'חבילות' אנרגיה בעלות ערך מינימלי- quanta מילה quantum בלטינית = How much ומכאן השם פיזיקה קוונטית.
למשל אור בתדירות קבועה מספק אנרגיה ב Quanta הנקראת פוטונים. כל פוטון בתדירות זו יכיל אותה כמות אנרגיה, ואנרגיה זו לא יכולה להתחלק ליחידות קטנות יותר.
תכונות הקוונטום שינו את תפיסתינו לגבי האטום.
על פי המודל הישן -חלקיקי אלקטרונים סבבו את גרעין האטום במסלולים.
לעומת זאת, על פי הפיזיקה הקוונטית אלקטרונים פזורים במסלולים ופיזורם מתואר כסבירות הימצאם ביותר ממיקום אחד במרחב מסוים. בכל רגע נתון אם היינו יכולים להסתכל על אטום במיקרוסקופ היינו רואים וורטקס, טורנדו קטן של קוורקים. בעצם האטומים הם יותר ריק (אנרגיה) מאשר משהו (חלקיק). הם עשויים ברובם מאנרגיה בלתי נראית ולא חומר ממשי.
תכונות הפיזיקה הקוונטית
1. סופרפוזיציה-סופר מיקום מערכת קוונטית יכולה להמצא במצב של סופרפוזיציה-מצב בו המערכת נמצאת ב'סכום' של מספר מצבים אפשריים בו זמנית. בעת המדידה על המערכת 'להחליט' באיזה מהמצבים האפשריים היא נמצאת, והחלטה זו היא אקראית לחלוטין. כלומר, גופים קוונטים נמצאים בכמה מקומות בו זמנית ,בעצם אין להם שום מיקום מוגדר אלא רק התפלגות של מיקום וכשמודדים אותם הם 'בוחרים' מיקום אקראי.
בעוד שבעולם הפיזיקה הקלאסית יש מיקום מוגדר לגוף פיזיקלי הרי שבעולם הקוונטי לגוף קוונטי ישנה הסתברות להיות בכל מיקום.כך לדוגמא, לכדור שנזרק יש מסלול צפוי וקבוע אך לא כך לגבי חלקיק קוונטי.
סופרפוזיציה אם כן הוא מונח המתאר גוף קוונטי שנמצא בכמה מיקומים אפשריים באותו הזמן.
גוף או חלקיק קוונטי נימצא בכמה מיקומים בו זמנית וגם בכמה מצבים בו זמנית כפי שמודגם בניסוי שני הסדקים המפורסם בו אלקטרון ,חלקיק קוונטי, עובר דרך שני סדקים ובאופן מפתיע יוצר תבנית התאבכות המתאימה להתנהגות גלית. האלקטרון נמצא בכל המקומות האפשריים בו זמנית, כלומר במצב של סופרפוזיציה ,מתנהג כגל ועובר דרך שני הסדקים באותו הזמן.
2.המדידה עצמה משנה את המצב של הגוף הקוונטי, עצם מדידת תכונה של חלקיק קוונטי גורמת לשינוי המצב שלו. כאשר מודדים גוף קוונטי הוא "בוחר" לקרות, או "קורס" לקרות, כך מצב סופרפוזיציה קורס או מצטמצם לאחת מן האפשרויות הגלומות בו.
כאשר מבצעים מדידה של מיקום החלקיק-החלקיק נימצא במקום מסוים-כאילו "בחר" היכן להמצא. מכיון שלחלקיק אין רצון בחירה-אומרים שהחלקיק "קורס" לאחת מאפשרויות המיקום שלו. הסופרפוזיציה נעלמת עם המדידה ועם העלמותה גורמת למציאות להיתפס לאחת מהאפשרויות הקיימות של המיקום. המדידה של המיקום משפיעה על המיקום עצמו. בכך שמסתכלים על מיקום החלקיק גורמים לו לקרוס לאחד מהמיקומים האפשריים שלו-ושם הוא נמצא בוודאות.
יש שאומרים שמציאות החלקיק קורסת לאחת מאפשרויות המיקום שלו, ויש הטוענים שברגע המדידה המציאות מתפצלת לענפים שונים (תאוריית היקומים המקבילים).
כשחלקיק קורס לא ניתן לדעת לאן יקרוס, ניתן רק לדעת מה הסיכוי שלו לקרוס לכל נקודה. כלומר העולם הקוונטי הוא לא דטרמיניסטי. איינשטיין היה מוטרד מתכונה זו ואמר-"אלוהים לא משחק בקוביה".
ומהי מדידה?
מדידה היא אינטראקציה כלשהיא בין שני גופים, לדוגמא-אדם שמסתכל על החלקיק, קרני אור שמאירות עליו או גלאי שמרגיש את החום שהוא פולט. לאחר אינטראקציה זו יש לאדם או לקרני האור או לגלאי מידע על הגוף.
התנהגות גופים קוונטים משתנה על פי מה שהצופה עושה, כאשר הוא צופה התנהגותם משתנה או קורסת מהתנהגות גלית להתנהגות של חלקיק. הצופה אינו ניתן להפרדה מן האירוע הנצפה.
רק כאשר הצופה מפנה את תשומת ליבו למיקום האלקטרון- האלקטרון מתגלה או מתגלם כחלקיק. או גם ניתן לומר שאלקטרון לא מתגלם כחלקיק במציאות-עד שהוא לא נצפה- ורק אז כל אפשרויות מיקומו במרחב ובזמן 'קורסות' למיקום מסוים. ברמה התת אטומית, האנרגיה מגיבה לתשומת הלב שלנו והופכת לחומר.
אם עצם פעולת המדידה (התצפית) משנה את מצבו של החלקיק, הרי שלא ניתן לצפות בעולם באופן פאסיבי. עצם הצפייה בעולם משנה את מצבו כך שהמצב בו אנו צופים הוא בעצם תוצר של פעולת הצפייה עצמה ואינו המצב בו היה שרוי העולם לפני כן, המצב שאותו בעצם רצינו לבדוק.
מכאן לא ניתן יותר להפריד מיינד וחומר מפני שהמיינד הסוביקטיבי יוצר שינויים בעולם הפיזי האובייקטיבי.
תופעה כזו מוכרת מעולם הפסיכולוגיה, שם הניסיון לחקור מצב נפשי או זיכרון רדום משפיע ומשנה את המצב או הזיכרון ואין אפשרות לדעת מה הם היו לפני הניסיון לחקור אותם.
מכאן, יש חוקרים שהעלו את ההשערה שבנקודה זו יכול להתגנב לעולם הפיזיקלי הרצון האנושי.
בעוד שהפיזיקה הקלאסית של ניוטון טוענת שהכל הוא חומר(גוף) ואנו מוגבלים ונתונים לחוקי התנועה שלה, תורת הקוונטים מחדשת ומביאה את יכולת הצופה (נפש) לשנות את המציאות ולגרום לפונקציית גל (שילוב של כמה מצבים אפשריים) לקרוס לחלקיק (מצב מוגדר).
אם באמצעות הקריסה הקוונטית אנו יכולים להשפיע על המציאות הפיזיקאלית האובייקטיבית, האם זה אפשרי לכוון את 'אפקט הצופה' למציאות רצויה עבורינו ולשנות את העולם על פי רצוננו החופשי ?
כיצד כוונת תשומת הלב שלנו לאותו שדה המכיל את כל האפשרויות (גל) גורמת לקריסתם לאפשרות צורה חומרית אחת (חלקיק)?
3. תכונת האי-וודאות
Uncertainty principle
חלקיקים קוונטים קיימים באין סוף אפשרויות או הסתברויות בשדה.
לחלקיק יש הסתברות כלשהיא למיקום שלו, כשמבצעים מדידה משנים את ההסתברות הזו. כלומר המדידה משנה את מצב החלקיק. כשמבצעים מדידה של מיקום החלקיק משנים את ההסתברות למיקום ובכך מקטינים את אי הוודאות.
לחלקיק יש תכונות כפולות משלימות, כלומר תכונות אלו לא יכולות להיות ידועות באופן מדויק בזמן נתון. למעשה, במרחב הקוונטי לחלקיק יש הסתברות (כלומר פונקציית גל) להיות במיקום מסוים ולהיות בעל מהירות מסוימת (או יותר נכון התנע שלו). מדידה משנה באופן הפוך את ההסתברויות של מיקום החלקיק ומהירותו. למעשה, כאשר מודדים תכונה אחת ומפחיתים את אי-הוודאות שלה, מגדילים את אי-הוודאות של התכונה הדואלית השנייה
זהו עיקרון האי ודאות של הייזנברג-אף פעם לא נוכל דעת גם את המיקום וגם את התנע (מסה כפול מהירות) בדיוק ממש טוב. כלומר אי אפשר למדוד גם את המיקום וגם את התנע של גוף קוונטי. ככל שנדייק במדידה של אחד מהם כך פחות נדייק במדידת האחר, וזה לא בגלל שהמיכשור לא טוב מספיק אלא זו עובדה בטבע. כשמגבילים את מיקום החלקיק לטווח קטן המהירות שלו נעשית פחות מוגבלת ויכולה להתפרס על טווח די גדול. (במילא לא נדע היכן יהיה החלקיק עוד רגע כי גם אם דייקנו במיקומו -הגדלנו את אפשרות מהירותו.)
מתמטית, הקשר בין אי-הוודאות במיקום (Δx) ואי-הוודאות בתנע (Δp) של חלקיק, מתבטא כך
Δx ˑ Δp ≥ ħ/2
כאשר Δx הוא אי-הוודאות במיקום, Δp הוא אי-הוודאות בתנע ו־ħ הוא קבוע פלאנק המופחת
שהוא מספר קטן מאוד, בערך 1.05×10⁻³⁴ ג'ול-שניות
משוואה זו פירושה כי מכפלת אי-הוודאות במיקום ואי-הוודאות בתנע חייבת להיות גדולה או שווה לערך מינימלי מסוים, שנקבע על ידי קבוע פלאנק המופחת. מכאן נובע כי ככל שננסה למדוד את מיקומו של חלקיק באופן מדויק יותר, כך תגדל אי-הוודאות בתנע שלו, ולהיפך.
מדוע עקרון אי-הוודאות משמעותי עבור גופים קלים אך לא עבור גופים כבדים יותר?
מדוע איננו חווים את אי-הוודאות הזו בעולמנו היומיומי?
הגורם המרכזי להבנה זאת נעוץ בקשר בין קבוע פלאנק המופחת למסת החלקיק
מכיוון שקבוע פלאנק המופחת ħ קטן מאוד, השפעתו משמעותית רק עבור גופים קלים מאוד. עבור גופים כבדים יותר, אי-הוודאות היא זעירה כל כך מכדי שנוכל לחוש בה.
תנע P מוגדר כ
p (תנע) =m (מסה) ⋅ v (מהירות)
ולכן נוכל לכתוב גם
Δx ⋅ mΔv ≥ ħ/2
עבור עצמים כבדים יותר: מסתו של עצם כבד גדולה בהרבה מהקבוע הפלנק המצומצם. משמעות הדבר היא שאפילו אם אי-הוודאות במיקום או בתנע גדולה יחסית, אי-הוודאות הכללית במצב העצם (כפי שנקבע על ידי מכפלת אי-הוודאות במיקום ובתנע) תהיה עדיין קטנה מאוד. זאת מכיוון שמכפלת מסה גדולה באי-הוודאות הקטנה עדיין תביא למכפלה קטנה.
עבור עצמים קלים יותר: מסתו של עצם קל קרובה יותר בגודלה לקבוע הפלנק המצומצם. משמעות הדבר היא שאפילו אי-הוודאות הקטנה במיקום או בתנע יכולה להוביל לאי-וודאות כללית משמעותית במצב העצם. זאת מכיוון שמכפלת מסה קטנה באי-הוודאות קטנה עדיין יכולה להביא למכפלה יחסית גדולה.
במילים אחרות: עצמים כבדים: בשל מסתם הגדול יותר, אי-הוודאות במיקומם ובתנע שלהם היא כה קטנה עד שהיא למעשה זניחה בחיי היומיום שלנו.
עצמים קלים יותר: מסתם הקטנה יותר גורמת לעקרון אי-הוודאות לבלוט יותר. זו הסיבה שאפקטים קוונטיים, כמו אלו המתוארים בעקרון אי-הוודאות של הייזנברג, משמעותיים יותר עבור חלקיקים כמו אלקטרונים ופוטונים מאשר עבור עצמים גדולים יותר.
עקרון אי-הוודאות הופך בולט יותר עבור עצמים קלים יותר מכיוון שמכפלת מסתם באי-הוודאות שלהם משמעותית יותר בהשוואה לקבוע הפלנק המצומצם. עבור עצמים כבדים יותר, מכפלה זו כה קטנה עד שאי-הוודאות למעשה לא נגלית בעולמנו המקרוסקופי.
אי-הוודאות של מיקום ומהירות משקפת את אי-הוודאות של האנרגיה שיש לחלקיק בזמן נתון. לכן, זמן ואנרגיה הם גם תכונות דואליות. ככל שנדע במדויק יותר את מצבו של חלקיק בזמן, כך נדע פחות במדויק את האנרגיה שלו, ולהיפך. עיקרון זה מאפשר לחלקיקים לצבור אנרגיה משום מקום במשך זמן . קצר, תופעה המכונה מנהור קוונטי (Quantum tunnelling).
מנהור קוונטי מאפשר לחלקיק לעבור דרך מחסום אנרגיה, דבר שאינו אפשרי בפיזיקה קלאסית. במילים אחרות, ככל שננסה לכלא חלקיק בזמן או במרחב נתון, כך החלקיק יצבור יותר אנרגיה וסיכויו לברוח יגדלו.
4. דואליות גל-חלקיק
Wave particle duality
ניסויים הראו שלאור ולחומר יש תכונות של חלקיקים וגם של גלים, התבטאותם תלויה בכיצד הם נמדדים.
כיום מבינים כי אלו צורות שונות של אנרגיה -הם לא חלקיק מוּבהָק ולא גל מוּבהָק -אלא גופים קוונטים נבדלים.
בתורת הקוונטים לא מדברים על המיקום של החלקיק אלא על ההסתברות למיקום שלו. הסתברות זאת יכולה להשתנות כתוצאה של אינטראקציה עם כל מיני דברים אחרים בסביבה.
לתכונות החלקיק יש פונקציית הסתברות-החלקיק הוא עדיין חלקיק אבל ההסתברות של המיקום שלו (וגם של המהירות שלו וכו) נראית כמו עוצמה של גל.
גלים מתוארים מתימטית כפונקציה של גל-שמתארת את תנודות הגל לאורך מרחב וזמן.
הדבר שנד ומשתנה יכול להיות למשל גובה של המים מעל מיקום המנוחה שלהם (מצב שטוח יציב), רטט במרחב (כמו גלי קול) , עוצמה של שדה אלקטרומגנטי (כמו אור), לא רואים את הגל בעיניים כי אורך הגל שלו מאוד קצר אך זהו גל אלקטרומגנטי המתקדם במרחב.
ב 1905- איינשטיין הציע שאור מתנהג כגלים במצבים מסויימים וכחלקיקים במצבים אחרים.
דה ברויי חשב כי מה שנכון לגבי אור ייתכן ונכון גם לחלקיקים של חומר, ואם זה נכון אז צריכה להיות משוואת גל גם לגלים כאלו של חומר. ואכן , שרדינגר מצא משוואה זו , ששונה ממשוואת הגלים הרגילים
והיא נקראת Wave function פונקציית הגל מתארת את ההסתברות למצוא חלקיק במיקום x בזמן t .
אם מדמיינים חלקיק שזז בקופסא סגורה-פתרון פונקציית הגל תיתן את ההסתברות למצוא את החלקיק במיקום x בזמן t
(בשונה מחלקיק הנתון לחוקי הפיזיקה הקלאסית לחלקיק קוונטי אין מסלול מוגדר המוביל אותו לנקודה מסוימת). כשנפתח את הקופסה ונסתכל נמצא את החלקיק בנקודה מסוימת אך אין אפשרות לחזות איזו נקודה זו תהיה. כל שיש זו הסתברות. מכאן שהעולם הקוונטי הוא לא בטוח כמו עולם הפיזיקה הקלאסית.
אם לא נפתח את הקופסה החלקיק ימצא בו זמנית בכל המקומות בהם היינו יכולים לראות אותו אם היינו פותחים את הקופסה (סופרפוזיציה).
הסופרפוזיציה נעלמת כשאנו מסתכלים בחלקיק(אף אחד לא ראה חלקיק יחיד בכמה מקומות בו זמנית) המדידה\ההתבוננות בחלקיק גורמת לפונקציית הגל לקרוס.
בעולמינו המאקרוסקופי לעולם לא נמצא עצם הנמצא בשני מקומות, נע בשתי מהירויות שונות בה-בעת או בעל שני צבעים שונים.
בעולם הקוונטי כל אלו הן אפשרויות מתקבלות על הדעת.
בעולם זה לגוף קוונטי יש גם תכונות של חלקיק (כמו מסה, מטען ואנרגיה) וגם תכונות של גל (אורך גל ותדירות).
לדוגמא האור, כחלקיק קוונטי, מתנהג לעיתים כחלקיק (פוטון) ולעיתים כגל.
כאשר אור עובר דרך פריזמה הוא נשבר ומידת השבירה תלויה באורך הגל (=צבע) האור. =תכונה של גל.
כאשר אנו רואים אור בעין-זה מכיוון שבעין ישנם קולטנים שונים לצבע שרגישים לאורכי גל (צבעים) שונים-וזה מתאפשר הודות לתכונת החלקיק של האור.
האור מכיל "חבילות אנרגיה" הנקראות קוונטה.
השם "פיזיקה קוונטית" נובעת מהמושג "קוונטים" - חבילות אנרגיה בדידות
פוטון, חלקיק אור, נושא קוונט של אנרגיה, פוטונים שונים (של אורכי גל שונים) נושאים כמויות שונות של אנרגיה.
הקולטנים בעין סופגים כמויות שונות של קוונטים של אנרגיה וכך ניתן להבחין בין צבעים.
תכונת הדואליות חלקיק-גל מודגמת בהתנהגות גופים קוונטים שעוברים דרך שני סדקים.
ב- 1801 תומס יאנג ערך את ניסוי שני סדקים להראות שאור מתנהג כגל-
כשמאירים עם מקור אור על לוח שיש בו שני סדקים ומאחוריו מסך, האור מתפשט מאחורי הסדקים כגל וכשהם עוברים ויוצאים דרך הסדק-כל סדק הופך להיות מקור של גל. על המסך רואים התאבכות של הגלים משני הסדקים. חלקיקי האור המתנהגים כגלים.
אך גלים של מה?
גלים של הסתברות.
1927 הפיזיקאיים קלינטון דוידסון ולסטר גריימר ערכו את אותו הניסוי במקום עם אור, עם אלקטרונים. עד אז אלקטרונים נחשבו כחלקיקים וככאלו הם לא יוצרים התאבכות (התנהגות גלית).
חלקיקים לא אמורים להתפרש על פני כל המסך אלא לפגוע בו בנקודה מסוימת.
לפי הפיזיקה הקלאסית מצפים שאלקטרון שנשלח ללוח -או שיעבור דרך אחד מהסדקים בלוח ויפגע במסך מול סדק זה-או שלא יעבור בכלל ואז לא יגיע למסך.
לפי ההנחה הקוונטית-לאלקטרון יש הסתברות לעבור במקביל גם דרך הסדק העליון וגם דרך הסדק התחתון-כלומר חלקיקי האלקטרונים עוברים דרך שני הסדקים בו זמנית(הם מצויים במצב של סופרפוזיציה במעבר בין הסדק העליון לתחתון). הסתברות זו נראית כמו גל של אור שעבר דרך הלוח ולכן נקבל את אותה התבנית כמו עבור האור. וכך זה אכן נראה-האלקטרונים מתנהגים כגל ויוצרים תבנית התאבכות על המסך.
כאשר סוגרים סדק אחד -האלקטרונים מתנהגים כחלקיקים, עוברים דרך הסדק הבודד ויוצרים תבנית המתאימה להתנהגות חלקיק.
1998- פרופ מוטי הייבלום ממכון וייצמן חזר על ניסוי האלקטרונים כאשר הציב חיישן בסדק העליון-החיישן מודד את האלקטרון שעובר בסדק ולכן האלקטרון קרס לאחת מהאפשרויות:או שעבר מהסדק העליון או שעבר מהסדק התחתון. קריסה זו החזירה את ההתנהגות החלקיקית של האלקטרון-כפי שהפיזיקה הקלאסית צופה.
החיישן שהוצב בסדק העליון גרם לתבנית על המסך להיות תבנית של חלקיקים. כלומר בעקבות המדידה האלקטרונים חזרו להתנהג כחלקיקים.
המדידה משנה את ההתנהגות הגלית של האלקטרונים, המדידה היא פעולת צפיה ולכן גורמת לקריסת פונקציית הגל ובכך מצמצמת את ההסתברות ובעצם הופכת אותה לתוצאה מוחלטת.
אחרי המדידה כחצי מהאלקטרונים עוברים דרך הסדק העליון וכחצי עוברים דרך הסדק התחתון, בלי יכולת לחזות מראש איזה אלקטרון יבחר באיזה סדק.
הזמן בו צופים במיקום האלקטרון הוא הזמן בו האלקטרון מופיע כחלקיק, כלומר במציאות האלקטרון לא מופיע כחלקיק עד שהוא לא נצפה ואז-כל אפשרויות מיקומו במרחב ובזמן 'קורסות' למיקום אחד. האם יכול להיות שהכרתנו המביטה במכשיר המדידה היא היא זו הגורמת לקריסה, האם זהו הסדק דרכו תוכל הנפש האנושית להתגנב לתאוריה הפיזיקלית?
קיום הצופה משנה את התנהגות החלקיקים. נראה כי הטבע משנה את התנהגותו כשאנו צופים בו. פעולת ההתבוננות כשלעצמה גורמת למציאות להשתנות. ההתבוננות היא כאשר אנו מערבים את תודעתינו ולמדים על התוצאה. תופעה זו מהווה פתח לרעיון תפקיד התודעה ביצירת מציאות חיינו.
זה מעלה את המחשבה- מה אנו משדרים במודע ולא במודע בחיי היום יום שלנו לשדה וכיצד תשדורת זו משפיעה על השדה החיצוני ומייצרת את שאנו חווים?
המחשבות והרגשות (שגם הן אנרגיה) המשפיעים על חיינו נקבעות על ידי אמונות ותפיסות חיים המושרשות בתת המודע ומפרשות את שקורה לנו.
הרבה מאמונות אלו מוטעות והן מובילות למחשבות, רגשות והתנהגויות שחוסמות ומובילות לסבל.
ניתן לבחור לשנות אמונות אלו ולייצר שינוי מחשבתי, התנהגותי ורגשי ומכאן מובנת חשיבות העבודה לזיהוי והבנה אותן אמונות מגבילות תת הכרתיות.
לשאלת התשדורת היום יומית שאנו מייצרים נלוות מחשבה נוספת-
אם ברמה התת אטומית האנרגיה מגיבה לתשומת הלב שלנו והופכת לחומר- האם אנו יכולים ללמוד לכוון את יכולת הצפייה, ההתבוננות שלנו ולגרום לקריסת הסתברות גל אין סוף אפשרויות המציאויות לכדי מציאות חיים מייטיבה, רצויה ?
אם חלקיקים תת אטומים קיימים בו זמנית באין סוף מיקומים אפשריים, יש לנו את הפוטנציאל 'לקרוס' לאחת מאין סוף מציאויות אפשריות שלהם. ואם משליכים זאת על עולמינו זה אומר שאם אנחנו מסוגלים לדמיין מאורע עתידני הרי שמציאות זו כבר קיימת כאפשרות בשדה הקוונטי והיא רק מחכה לנו שנצפה בה.
5. שזירה
Entanglement
חלקיקים קוונטים משפיעים זה על זה במיידית גם כשהם מרוחקים זה מזה.
פונקציית הגל יכולה לתאר מערכת של הרבה חלקיקים, לפעמים לא ניתן לפרק את פונקציית הגל למרכיביה שהם החלקיקים הפרטניים.
כשזה קורה החלקיקים הופכים להיות קשורים באופן בלתי נפרד גם כשהם מופרדים זה מזה כך (Entangled particle)
שכשמשהו קורה לאחד מהם אותו הדבר קורה ל'חברו' הרחוק.
קשר זה בין חלקיקים קוונטים נקרא שזירה.
איינשטיין תיאר תופעה זו כ"פעולה מוזרה מרחוק".
Spooky action at a distance
התופעה מתרחשת כאשר שני גופים קוונטים או יותר מחוברים במערכת אחת -אפילו אם הם במרחק רב אחד מהשני ולא יכולים לתקשר דרך מרחב וזמן.
אינפורמציה על חלקיק אחד אוטומטית מתארת אינפורמציה על החלקיק השני-בו זמנית !
פונקציית ההסתברות של החלקיקים הקוונטים משותפת ולכן פעולה על חלקיק אחד משפיעה מיד גם על החלקיק השני אפילו כשהם רחוקים זה מזה. ברגע שמודדים חלקיק אחד גורמים למדידת החלקיק השני -מכיוון שמדידת חלקיק אחד גורמת לחלקיק השני, הרחוק, לקרוס באותו הרגע.
מכיוון שהתקשורת בין החלקיקים הקוונטים קוראת במיידית הדרך להסביר את תופעת השזירה היתה להניח שהיקום, על פי התאוריה הקוונטית, הוא לא-לוקלי (לא-מקומי).
הגל הקוונטי שוזר חלקיקים רחוקים במרחב באופן מיידי, מה שהופך את תורת הקוונטים ואת התופעות אותן היא מתארת ליקום לא-לוקאלי וקשור (שזירה קוונטית). ביקום זה כל שינוי שמתרחש בחלק אחד של היקום משפיע באופן מיידי על חלק אחר של היקום, העשוי להיות רחוק מאוד ממנו (מצב כזה סותר את אחד העקרונות המרכזיים של תורת היחסות הפרטית, עקרון הלוקליות, הקובע שהמהירות המקסימלית להעברת מידע היא מהירות האור). זה שונה מהפיזיקה הקלאסית על פיה דבר לא יכול לנוע בחלל מהר יותר ממהירות האור.שזירה קונטית מראה ש- אנרגיה לא צריכה לנוע -היא כבר מחוברת עם שאר האנרגיות.
האם יש לכך השלכות פסיכולוגיות ופילוסופיות?
כשנוצר קשר רגשי עם מישהוא הייתכן שהאטומים בינינו לבינו עוברים שזירה?
בוודאי שרב הפיזיקאים יאמרו שלא ניתן לחוש שזירה זו, את הקשר המוזר הזה כפי שאיינשטיין קרא לו
אך די אם נזכר באהבה ישנה או תחושת אם המודעת למצב ילדיה ואז לא נצטרך לוספק עוד הוכחות.
נראה שלעת עתה נצטרך להסתמך על תחושותינו ואולי על רמזים מהעולם הקוונטי.כפי שלא קיימות הוכחות על יחסי הגומלין בין העולם הפיזיקאלי לתודעה כיוון שכימות התודעה או ניסיון לנסחה בכלים פיזיקליים היא בלתי אפשרית מעצם הגדרתה, זו הדרך בה אנו תופשים את העולם ואין היא נתנת למדידה אובייקטיבית.
ומהי נקודת המבט שלך-ולאיזו בריאת מציאות היא מובילה? (לאיזה קריסת חלקיק היא גורמת ומהווה את תמונת מציאותך?)
ייתכן והפיזיקה הקוונטית מגלה לנו כיצד הכל קשור להכל ביקום, ואנחנו שותפים פעילים ביצירתו גם אם אנחנו לא יכולים לתפוס זאת באמצעות חושינו. עדיין...