בשנה הבאה ימלאו מאה שנה לקיץ בו חיפש הפיזיקאי התיאורטי הגרמני ורנר הייזנברג מקלט מקדחת השחת באי הגוללנד שבים הצפוני. שם, הוא הבין כיצד לבטא את התצפיות הספקטרוסקופיות המבלבלות של אטומים - לפיהם הם ספגו ופלטו אור בתדרים מוגדרים היטב, אופייניים - בצורה מתמטית. המנטור של הייזנברג, הפיזיקאי הדני נילס בוהר, הציע שניתן להבין את הספקטרום בהנחה שאלקטרונים של אטום יכולים להחזיק רק אנרגיות ספציפיות, לעבור מרמת אנרגיה אחת לאחרת על ידי פליטת או קליטה של "קוונטי" יחיד של אור עם אנרגיה. פרופורציונלי לתדירות שלו. השערה קוונטית זו לאור הוצעה על ידי אלברט איינשטיין ב-1905, ובוהר פיתח אותה לתיאוריה חדשה של האטום - גם אם לא הייתה הגיונית במונחים קלאסיים.
על ידי ביטוי האנרגיות המותרות של "קפיצות קוונטיות" אלה כמטריצה של ערכים שנצפו בניסוי, הייזנברג שינה את אד הוק, תורת הקוונטים המתהווה למכניקת קוונטים אמיתית. האלגברה המטריצתית שלו מרמזת שלא ניתן לדעת בו-זמנית גם את מיקומו וגם את התנע של חלקיק בדיוק שרירותי. "עקרון אי הוודאות" הזה הציע שהפיזיקה הקוונטית הטילה גבולות על הידע שיש לנו על העולם האטומי.
בוהר, הייזנברג ומשתפי הפעולה שלהם בקופנהגן המשיכו וטענו שההגבלה הזו היא מהותית. זה לא שנגזר עלינו להישאר בורים לגבי איך הדברים בדיוק, אלא שאין "איך הדברים" משמעותיים עד שהם נמדדים. ההצעה עוררה ויכוח טוב לב אך נוקב בין בוהר ואיינשטיין שנמשך חלק גדול מימי חייהם המשותפים. "איינשטיין לא יכול היה לעשות את הוויתור. זה ישפשף אובייקטים נפרדים, בודדים, תכונות חיוניות של תמונת עולם מקובלת", כותבים ג'ון היילברון וג'ים באגוט בספרם החדש. דרמה קוונטית: מוויכוח בוהר-איינשטיין ועד חידת ההסתבכות. באגוט, פיזיקאי וסופר מדעי, והיילברון, היסטוריון של המדע שמת ב-2023, מספרים את ההיסטוריה של מכניקת הקוונטים, מראשיתה ועד לקצה החוד של טכנולוגיית המידע הקוונטית של היום.
איינשטיין מעולם לא נמאס להמציא התנגדויות חדשות לתפיסת "קופנהגן". בוועידת Solvay ב-1930 בבלגיה, שהפגישה את הפיזיקאים המובילים של היום, הוא עימת את בוהר עם ניסוי מחשבתי פרדוקסלי הכולל קופסה כבדה התלויה על מעיין, המכילה פוטון (שבורח) ושעון קבוע. בוהר הפיק תגובה לפאזל שהפיגה ספקות רבים, אך נראה שלא סיפק את בוהר עצמו. "הוא התעצבן מזה כל חייו", אומרים היילברון ובאגוט. "סקיצה גסה של המנגנון הייתה על הלוח שלו ביום שהוא מת."
ההתנגדות של איינשטיין חשפה את האופי המנוגד להאינטואיציה של מכניקת הקוונטים - המפורסם ביותר בניסוי מחשבתי שהוכן ב-1935 עם עמיתיו הצעירים בוריס פודולסקי ונתן רוזן. "ניסוי ה-EPR [איינשטיין-פודולסקי-רוזן]" הזה הראה שברגע ששני חלקיקים יצרו אינטראקציה, נראה היה שמכניקת הקוונטים מתעקשת שהמאפיינים שלהם לאחר מכן יישארו תלויים זה בזה, כך שמדידה מעוררת איתות מיידי בלתי אפשרי בין השניים. ארווין שרדינגר, שהיה שותף לאנטיפתיה של איינשטיין לתפיסת קופנהגן, כינה את האפקט הזה "הסתבכות".
בעיני איינשטיין, פרדוקס ה-EPR יכול להיפתר רק על ידי הנחה שלחלקיקים המסובכים היו תכונות קבועות לאורך כל הדרך, אם כי כאלה שלא היו ניתנות לצפייה ולכן מאופיינים ב"משתנים נסתרים". הבעיה הייתה שגם הפרשנויות של בוהר וגם של איינשטיין עשו תחזיות ניסוי זהות. ללא דרך ברורה לפתור את השאלה, היא הועמדה בצד, וחוקרים רבים בשנות ה-1940 וה-1950 ראו בשאלות "בסיסיות" שכאלה חסרות טעם או אפילו לא ראויות. למי אכפת, כשמכניקת הקוונטים עבדה כל כך טוב בפועל? זו הייתה הגישה המפורסמת שאפיינה הפיזיקאי האמריקאי דיוויד מרמין כ"שתוק וחשב", שהייתה דומיננטית במיוחד בארה"ב הפרגמטית. התעניינות בנושאים כאלה יכולה להיות כמו התאבדות בקריירה. "לעולם לא תקבל דוקטורט אם אתה מרשה לעצמך להיות מוסחת על ידי קלות דעת כאלה", נאמר למרמין בהרווארד, לפי הספר. הוא מעיר כי "זו הייתה תקופה מאוד לא פילוסופית".
חתן פרס נובל מורי גל-מאן האשים את בוהר בכך ששטף את המוח של דור של פיזיקאים לחשוב שחידות מכניקת הקוונטים נפתרו מזמן
בספר 1999 שלה דיאלוג קוונטי, היסטוריונית של המדע מארה בלר האשים את בוהר ועמיתיו בכפיית האורתודוקסיה שלהם בקופנהגן ובדחיקה או לעג לפרשנויות אלטרנטיביות כמו "גלי הטייס" של דיוויד בוהם ו"פונקציית הגל האוניברסלית" של יו אוורט, הידועה גם כפירוש "העולמות הרבים" של מכניקת הקוונטים. חתן פרס נובל מורי גל-מאן האשים את בוהר בכך ששטף את המוח של דור של פיזיקאים לחשוב שחידות מכניקת הקוונטים נפתרו מזמן. אבל היילברון ובאגוט מראים שיותר הוגן להטיל את האשמה על אדישות הקהילה בכללותה. כפי שאמר פול דיראק על ההתלבטויות המטפיזיות של התיאוריה: "אנשים רבים חיים חיים ארוכים ופוריים מבלי לדאוג לגביהם".
שלושים שנה של 'נגד מדידה'
גישה זו החלה להשתנות, עם זאת, בשנת 1964 כאשר הפיזיקאי הצפון אירי ג'ון בל מצאו דרך להבחין בין מה שנקרא מודלים של משתנים נסתרים ממכניקת הקוונטים ללא סלסולים. כל מה שהיה צריך זה מחשבה רצינית - "לא היה שום דבר באי השוויון של בל שלא היה ידוע למייסדי הקוונטים", אומרים המחברים.
למרבה האירוניה, בל הגיע עם המבחן המהולל שלו כי הוא רצה למצוא פגם במכניקת הקוונטים הבוהריאנית. כך עשה האדם הראשון שביצע את המבחן בניסוי, ג'ון קלוזר, שעבד עם סטיוארט פרידמן באוניברסיטת קליפורניה בברקלי. אולם הניסוי הזה, ורבים אחרים שבוצעו מאוחר יותר, תמכו ללא אכזבה במכניקת הקוונטים בלבד ושללו כל משתנים נסתרים - לפחות אלה החלים באופן מקומי להקצות לכל חלקיק תכונות קבועות במיקום נתון לפני המדידה. (זה לא אומר שבוהר צודק, אם כי נראה שכמעט בלתי אפשרי להציל את עמדתו של איינשטיין.) הספר נותן תיאור מעולה של התחדשות העניין ביסודות קוונטיים שנבעו מעבודתם של בל וקלוזר, הכוללת במיוחד את עמיתו של קלאוזר בשנת 2022 חתני פרס נובל אנטון זיילינגר ואלן אספקט. רחוק מלהיות פילוסופיה ריקה, מחקרים כאלה מבססים כעת טכנולוגיות כמו מחשוב קוונטי והצפנה קוונטית.
דרמה קוונטית מספר סיפור מורכב עם צוות שחקנים עצום. בעוד המחברים דורשים לפעמים הרבה מהקוראים שלהם, מעולם לא קראתי תיאור טוב יותר: מאוזן, סמכותי ומתובל בשנינות אלגנטית. בתיאור טיול ליפן שערכו כמה מחלוצי הקוונטים המוקדמים, היילברון ובאגוט מתארים כיצד בהליכה על פני פגודה "הייזנברג טיפס עליה באופן ספונטני, ועמד על קודקודה (רוחב ∆q) על רגל אחת ברוח מייללת, בשמחה שמר על אי ודאות ∆p קטנה מכדי להפיל אותו."
הספר הזה לא יהיה הכל לכל האנשים. כמו בספרו הקודם של היילברון נילס בוהר: מבוא קצר מאוד, התיאור שלו של אטום בוהר הוא כל כך טכני עד שהוא כמעט בלתי חדיר לכל פרט למומחים, מה שיוצר מכשול אדיר כל כך מוקדם בספר. ויש עוד הזדמנויות, כמו בתיאורי מבחני בל, שבהם משתוקקים לסיכום מהותי של משמעות איכותית בין הפרטים. לפעמים הקורא נזרק ברצף של הערות ממומחים בלי הרבה אינדיקציות כיצד לנווט בסתירות שלהן.
אבל אם זה הופך את הספר למאתגר מדי פעם עבור הקורא הכללי, התמורה על ההתמדה היא ניכרת. כמחבר של חשבון ברמה פופולרית של מכניקת הקוונטים, אני מהסס להציע להשאיר מאמצים כאלה בצד לטובת הכרך המהותי יותר הזה - אבל אני בהחלט ממליץ להתייחס לכל חשבונות כאלה בזהירות עד שתקרא את זה.
- 2024 Oxford University Press 352pp 25 ליש"ט
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://physicsworld.com/a/entangled-entities-bohr-einstein-and-the-battle-over-quantum-fundamentals/
