סדרת "מאפס" · חלק 6 מתוך 9
שמעתם "קוונטי" על מחשבים, על הצפנה ועל מדבקה לטלפון. מה המילה אומרת?
אומרים "קוונטי" על מחשבים, על הצפנה, ולפעמים גם על צמידים ומים. מה המילה הזאת אומרת באמת? כאן עולים במדרגות קטנות: ממה עשוי כל דבר, מה זה אטום, איך שני גלים מבטלים זה את זה, מה אי אפשר למדוד, ואיך שני חלקיקים נשארים קשורים גם במרחק של מאות קילומטרים. בכל מושג אפשר ללחוץ ולהעמיק.
רק שתדעו: אחרי המאמר הזה כבר יהיה לכם קשה לקנות מדבקה "קוונטית" בלב שלם. הוא דורש ריכוז, ואנחנו עולים איתכם מדרגה אחרי מדרגה, בלי לקפוץ אף אחת.
כדי שיהיה קל יותר להבין, מומלץ לקרוא קודם: ביט ובינארי. שם מוסבר המתג שבתוך כל מחשב.
בשבוע אחד אפשר לשמוע את המילה "קוונטי" שלוש פעמים. בחדשות: "מחשב קוונטי חדש". בכתבה על אבטחה: "ההצפנה של היום תיפרץ". ובפרסומת: מדבקה "קוונטית" לטלפון, נגד קרינה.
מה זה בעצם? מעט מאוד אנשים יכולים להסביר את זה במשפט. וזה לא כי הם לא חכמים. זה כי מסבירים את זה מהסוף, בלי ההתחלה.
אז בואו נעשה סדר, מההתחלה. נעלה במדרגות קטנות, וכל צעד נשען על הקודם. קודם ממה עשוי כל דבר, אחר כך מה זה גל, ורק אז הקוונטים עצמם.
לאורך הדרך יש שורות שמתחילות ב"רוצים לדעת...?". מי שלוחץ עליהן מקבל הסבר מורחב, במקום. מי שלא לוחץ, מקבל מאמר שלם.
מילון קטן למאמר. שכחתם מילה באמצע? כאן כל המילים, במשפט אחד כל אחת. ההסבר המלא נמצא בגוף המאמר.
- אטום
- החתיכה הכי קטנה של חומר. כל מה שסביבנו בנוי מאטומים.
- מולקולה
- כמה אטומים שמחוברים יחד. למשל, מולקולה של מים.
- גרעין
- הלב הקטן של האטום, באמצע. בנוי מפרוטונים ומנייטרונים.
- אלקטרון
- חלקיק קטן וקל מאוד, שנמצא סביב הגרעין. החשמל בחוטים הוא אלקטרונים שזזים.
- פוטון
- חבילה קטנה אחת של אור.
- קוונט
- מנה קטנה שאי אפשר לחלק לחצי. פוטון הוא קוונט של אור.
- גל
- תנועה שעוברת במים או באוויר: פסגה (המים עולים) ושקע (המים יורדים), שוב ושוב.
- התאבכות
- מה שקורה כששני גלים נפגשים: במקום אחד הם מתחזקים, ובמקום אחר מבטלים זה את זה.
- מצב משולב (סופרפוזיציה)
- מטבע שמסתובב: התשובה עוד לא נקבעה.
- מדידה
- כל נגיעה של העולם בחלקיק. היא "מפילה" את המטבע לתשובה אחת.
- שזירה
- שני חלקיקים שמתנהגים כמו יחידה אחת, גם כשהם רחוקים מאוד.
צעד 1: חותכים לחצי, ושוב לחצי
קחו פרוסת לחם. חתכו אותה לחצי. קחו חצי אחד, וחתכו שוב לחצי. ושוב.
אחרי כמה חיתוכים הסכין כבר לא מספיק עדין, ונשארים פירורים. אבל במחשבה אפשר להמשיך.
ואז עולה שאלה עתיקה: אפשר להמשיך לחתוך לנצח? או שיש חתיכה הכי קטנה, שאי אפשר לחתוך? יש חתיכה כזאת. קוראים לה אטום.
נסו בעצמכם: כל צעד במחוון חותך לחצי. שימו לב מתי מגיעים לשערה, ומתי לאטום.
הדגמה: חותכים פרוסת לחם לחצי שוב ושוב. אחרי כ-7 חיתוכים מגיעים לעובי של שערה, אחרי כ-13 לחיידק, ואחרי כ-27 לאטום. במרכז האטום יש גרעין קטן מאוד, וכל השאר כמעט ריק.
מה ראינו? אחרי 7 חיתוכים כבר מגיעים לעובי של שערה. אחרי 13, לחיידק, שאי אפשר לראות בלי מיקרוסקופ.
ורק אחרי כ-27 חיתוכים מגיעים לאטום. זה כמה שהוא קטן.
רוצים לדעת איך יודעים שיש אטומים, אם אי אפשר לראות אותם בעין? לחצו כאן: אבקה שרוקדת במים, ומיקרוסקופ שמראה אטום אחד.
אבקה שרוקדת במים
במשך אלפי שנים, "אטום" היה רק רעיון. היו שהאמינו בו והיו שלא.
ההוכחה הגיעה מתופעה קטנה. מפזרים אבקה דקה מאוד במים ומסתכלים במיקרוסקופ. הגרגירים לא עומדים בשקט: הם רועדים וקופצים כל הזמן, לכל הכיוונים.
בשנת 1905 הסביר אלברט איינשטיין (Albert Einstein) למה. המים בנויים מחלקיקים קטנים שנעים כל הזמן, והם מתנגשים בגרגירים מכל הצדדים. הוא גם חישב כמה בדיוק הגרגירים אמורים לרעוד.
מדדו, וזה התאים
הפיזיקאי הצרפתי ז'אן פרן (Jean Perrin) מדד את זה בניסויים, והמספרים התאימו. על זה הוא קיבל את פרס נובל לפיזיקה לשנת 1926.
והיום כבר לא צריך לנחש. בשנות השמונים בנו מיקרוסקופ מסוג חדש, שמעביר מחט דקה מאוד מעל משטח ו"ממשש" אותו. הוא מראה אטומים בודדים, כמו כדורים קטנים בשורה. הממציאים קיבלו על זה פרס נובל לשנת 1986.
אז האטום קטן מאוד. אבל ממה הוא עשוי?
צעד 2: אטום, כמה קטן?
כל מה שסביבנו בנוי מאטומים: השולחן, המים, האוויר, הלחם, וגם אנחנו.
יש קצת יותר ממאה סוגים של אטומים: חמצן, פחמן, ברזל, זהב, ועוד. כמו שכל המילים בעברית בנויות מעשרים ושתיים אותיות, כך כל החומרים בעולם בנויים מהסוגים האלה, בצירופים שונים.
אטומים מתחברים לקבוצות קטנות, שנקראות מולקולות. טיפת מים, למשל, בנויה ממולקולות של מים, וכל אחת מהן היא שני אטומים של מימן ואטום אחד של חמצן.
וכמה קטן אטום? לרוחב של שערה אחת אפשר לסדר בשורה כמה מאות אלפי אטומים, זה ליד זה.
צעד 3: מה יש בתוך האטום
האטום הוא החתיכה הכי קטנה של חומר. אבל גם לו יש חלקים.
הגרעין
באמצע יש גרעין: הלב של האטום. הוא קטן מאוד וכבד.
הגרעין בנוי משני סוגים של חלקיקים, שנקראים פרוטונים ונייטרונים. מספר הפרוטונים קובע איזה אטום זה: לאטום של מימן יש פרוטון אחד, ולאטום של פחמן יש שישה.
האלקטרונים
מסביב לגרעין נמצאים אלקטרונים. אלקטרון הוא חלקיק קטן וקל מאוד.
כמה קל? אם אלקטרון היה שוקל גרם אחד, כמו מהדק נייר, פרוטון היה שוקל כמעט שני קילו.
את האלקטרונים אתם מכירים גם בלי לדעת: החשמל שזורם בחוטים בבית הוא אלקטרונים שזזים.
וכמעט כל השאר ריק
ומה יש בין הגרעין לאלקטרונים? כמעט כלום. ריק.
אם האטום היה בגודל של אצטדיון כדורגל, הגרעין היה בערך כמו גרגר פלפל באמצע המגרש. האלקטרונים היו "ענן" דליל שממלא את כל האצטדיון.
רוצים לדעת איך גילו שהאטום כמעט ריק? ולמה היד לא עוברת דרך השולחן? לחצו כאן: ירייה בדף זהב, וחלקיק אחד מתוך עשרים אלף שסוטה הצידה.
ירייה בדף זהב
לפני יותר ממאה שנה, במעבדה של ארנסט רתרפורד (Ernest Rutherford) באנגליה, ירו חלקיקים קטנים ומהירים על דף זהב דק מאוד.
רוב החלקיקים עברו דרכו ישר, כאילו אין שם כלום. אבל מדי פעם, בערך אחד מתוך עשרים אלף, חלקיק סטה בחדות הצידה, וחלק מהם אפילו חזרו אחורה.
רתרפורד הבין את הפתרון, ופרסם אותו בשנת 1911. כמעט כל האטום ריק, ובאמצעו יש גרעין קטן מאוד וכבד מאוד. רוב החלקיקים עוברים ברווח הריק, ורק מי שפוגע במקרה בגרעין, נזרק הצידה.
ולמה היד לא עוברת דרך השולחן?
אם האטום כמעט ריק, למה היד שלכם לא עוברת דרך השולחן?
קודם כל, האלקטרונים ביד ובשולחן דוחים זה את זה בכוח חשמלי, קצת כמו שני מגנטים שמקרבים מאותו צד. ובעיקר, יש כלל קוונטי שלא מרשה לשני אלקטרונים להיות באותו מצב בדיוק, ולכן הם לא נדחסים זה לתוך זה.
כלומר, השולחן "קשה" בגלל הכללים של העולם הקטן.
אז יש לנו אטום: גרעין קטן, ואלקטרונים מסביב. עכשיו נעבור לדבר שנראה שונה לגמרי: האור.
צעד 4: גם האור מגיע בחבילות
נדמה לנו שאור זורם מהמנורה כמו מים מברז, בלי הפסקה. אבל זה לא ככה.
האור מגיע בחבילות קטנות מאוד. כל חבילה כזאת נקראת פוטון.
אז למה לא רואים את החבילות? כי הן קטנות מאוד, ויש מהן המון. נורה רגילה בבית שולחת בכל שנייה כל כך הרבה פוטונים, שגם אם הייתם סופרים אחד בכל שנייה במשך אלף שנה, לא הייתם מגיעים אפילו לחלק קטן מהם.
מאיפה השם "קוונטים"
המילה "קוונטום" (Quantum) באה מלטינית, ממילה שפירושה "כמה", כמות.
קוונט הוא מנה קטנה שאי אפשר לחלק לחצי. אין חצי פוטון. יש פוטון שלם, או כלום.
ומה יש בכל מנה כזאת? אנרגיה: הכוח לעשות משהו, לחמם, להאיר, להזיז. כל פוטון מביא איתו מנה של אנרגיה.
נסו בעצמכם: מימין כדור על מגלשה, משמאל כדור על מדרגות. גוררים כל אחד למעלה.
הדגמה: כדור על מגלשה מול כדור על מדרגות. על המגלשה הכדור עוצר בכל גובה, על המדרגות רק במדרגה שלמה. האור מגיע כמו במדרגות: מנה שלמה, או כלום.
מה ראינו? על המגלשה הכדור עוצר בכל גובה. על המדרגות, רק על מדרגה שלמה. אי אפשר לעמוד בין שתי מדרגות.
האנרגיה של האור עובדת כמו המדרגות: מנה שלמה, או כלום. בגלל המנות האלה, כל התחום נקרא "תורת הקוונטים".
רוצים לדעת איך גילו שהאור בא בחבילות? לחצו כאן: מתכת, ואור כחול חלש שמנצח אור אדום חזק.
אור כחול חלש מנצח אור אדום חזק
כשמאירים על מתכת, האור יכול "לעקור" ממנה אלקטרונים. זה נקרא האפקט הפוטואלקטרי.
מה שהפתיע את המדענים: אור כחול חלש עוקר אלקטרונים. אור אדום, גם חזק מאוד, לא עוקר אף אחד.
אם האור היה זורם כמו מים, אור חזק היה צריך לעבוד תמיד. אז למה לא?
ההסבר של איינשטיין
בשנת 1905 הציע איינשטיין: האור מגיע בחבילות. לכל חבילה של אור כחול יש מספיק אנרגיה לעקור אלקטרון. לחבילה של אור אדום, אין.
ואור אדום חזק הוא רק הרבה חבילות חלשות. אף אחת מהן לא מספיקה לבד.
על ההסבר הזה, ולא על תורת היחסות שבזכותה רובנו מכירים אותו, קיבל איינשטיין את פרס נובל לפיזיקה לשנת 1921.
מה יש לנו עד עכשיו
כל דבר בנוי מאטומים. באטום יש גרעין קטן ואלקטרונים מסביב. והאור בנוי מחבילות קטנות, פוטונים.
וכאן מגיע החלק שרוב האנשים לא יודעים: חלקיק אחד, אלקטרון אחד או פוטון אחד, לא מתנהג כמו כדור קטן. הדברים שסביבנו בנויים ממיליארדים של חלקיקים יחד, ולכן הכול נראה רגיל.
כשמסתכלים על חלקיק אחד לבד, מתגלים כללים אחרים. כדי להבין אותם, צריך עוד דבר אחד: גלים.
צעד 5: מה זה גל
זורקים אבן לשלולית. מהמקום שבו היא נפלה מתפשטים עיגולים במים.
כל עיגול כזה הוא גל. יש בו פסגה, המים עולים למעלה, ושקע, המים יורדים למטה. ושוב פסגה, ושוב שקע.
שימו לב לדבר אחד: המים עצמם לא נוסעים לשום מקום. עלה שצף על המים רק עולה ויורד במקומו. מה שנוסע הוא התנועה.
המרחק בין פסגה אחת לפסגה הבאה נקרא אורך הגל. בים הוא יכול להיות כמה מטרים. גם האור הוא גל, והגל שלו קצר מאוד: לרוחב של שערה אחת נכנסים בערך מאה עד מאתיים גלים של אור.
זה גל אחד. ומה קורה כששני גלים נפגשים?
צעד 6: שני גלים שמתנגשים
עכשיו זורקים שתי אבנים ביחד, קצת רחוק זו מזו. מכל אבן מתפשטים עיגולים, והם נפגשים.
מה קורה כשהם נפגשים? יש שלוש אפשרויות פשוטות:
- פסגה פוגשת פסגה: הגל גבוה פי שניים. גל חזק.
- שקע פוגש שקע: המים יורדים פי שניים. גם זה גל חזק.
- פסגה פוגשת שקע: הפסגה מושכת למעלה, והשקע למטה. הם מבטלים זה את זה, והמים שם כמעט שקטים.
לזה קוראים התאבכות: שני גלים שנפגשים מתחזקים במקום אחד, ומבטלים זה את זה במקום אחר.
נסו בעצמכם: קודם שני גלים בשורה, בלי שלולית. לחצו "פסגה מול שקע", ואחר כך "פסגה מול פסגה". אפשר גם להזיז את גל ב' במחוון.
הדגמה: שלוש שורות. למעלה גל אחד, באמצע גל שני, ולמטה מה שיוצא כשמחברים אותם. כשפסגה מול פסגה, הגל שיוצא גבוה פי שניים. כשפסגה מול שקע, הם מבטלים זה את זה, והגל נעלם.
מה ראינו? פסגה מול פסגה: הגל שיוצא למטה גבוה פי שניים. פסגה מול שקע: הגלים מבטלים זה את זה, והקו למטה ישר. באמצע המחוון יוצא משהו בין לבין.
באוזניות שמבטלות רעש
ואיפה זה קורה ביום יום? באוזניות שמבטלות רעש. גם קול הוא גל, באוויר.
נסו בעצמכם: לחצו "האוזניות משמיעות גל הפוך", ואז "מה שמגיע לאוזן".
הדגמה: אוזניות מבטלות רעש. גל של רעש מגיע לאוזן. האוזניות משמיעות גל הפוך בדיוק, פסגה מול כל שקע. מחברים את שניהם, ומה שמגיע לאוזן הוא כמעט קו ישר: שקט.
מה ראינו? בהתחלה מגיע לאוזן הרעש עצמו. אז האוזניות משמיעות אותו גל, רק הפוך: שקע בכל מקום שיש לרעש פסגה.
מחברים את שניהם, ולאוזן מגיע כמעט קו ישר. שקט.
בחזרה לשלולית
ועכשיו בחזרה לשלולית. שם הגלים לא נעים בשורה, אלא מתפשטים בעיגולים לכל הכיוונים.
נסו בעצמכם: שתי אבנים בשלולית, במבט מלמעלה. לחצו "הצעד הבא": הטבעות מתרחבות, ואז עוצרים ומסמנים איפה פסגה פגשה פסגה ואיפה פסגה פגשה שקע.
הדגמה: שתי אבנים בשלולית. מכל אבן יוצאות טבעות: פסגות ושקעים. איפה שפסגה פוגשת פסגה, הגל גבוה פי שניים. איפה שפסגה פוגשת שקע, המים שקטים. הנקודות השקטות מסתדרות בשבילים, כמו מניפה. עם אבן אחת אין שבילים.
מה ראינו? נקודה זהב: שם פסגה פגשה פסגה, והגל גבוה. עיגול ריק: שם פסגה פגשה שקע, והמים שקטים.
העיגולים הריקים מסתדרים ב"שבילים" של מים שקטים, כמו מניפה. לאורך כל שביל, פסגה של אבן אחת פוגשת תמיד שקע של האבן השנייה. וכשהשארנו רק אבן אחת, השבילים נעלמו.
רוצים לדעת למה דווקא שם המים שקטים, ואיך יודעים שגם האור הוא גל? לחצו כאן: חצי גל של הפרש, ואיך הוכיחו את זה לפני מאתיים שנה.
חצי גל של הפרש
קחו נקודה אחת במים. הגל מהאבן הימנית צריך לעבור עד אליה מרחק מסוים, והגל מהאבן השמאלית מרחק אחר.
אם ההפרש בין שני המרחקים הוא גל שלם, שני הגלים מגיעים לשם "באותו קצב": פסגה עם פסגה. המים שם גועשים.
אם ההפרש הוא חצי גל, אחד מגיע עם פסגה בדיוק כשהשני מגיע עם שקע. פלוס אחד ועוד מינוס אחד, אפס. ולכן השבילים השקטים לא זזים: הם המקומות שבהם ההפרש תמיד חצי גל.
אור ועוד אור, וחושך
ואיך יודעים שגם האור הוא גל? בתחילת המאה התשע עשרה פיצל המדען האנגלי תומס יאנג (Thomas Young) קרן אור לשתיים, בעזרת רצועת קרטון דקה, וקיבל פסים: בהיר, חשוך, בהיר, חשוך.
בדיוק השבילים מהשלולית. אור ועוד אור נתן חושך, וזה יכול לקרות רק לגלים.
הוא פרסם את זה בשנת 1804. את הגרסה המפורסמת, עם שני חריצים צרים, תיאר כעבור שלוש שנים.
עכשיו יש לנו כלי: לפי הפסים אפשר לזהות גל. בואו נשתמש בו.
צעד 7: קיר עם שני חריצים
הניסוי נקרא "ניסוי שני הסדקים" (סדק הוא חריץ). יש קיר, ובו שני חריצים צרים, זה ליד זה. מאחורי הקיר יש מסך.
גולות מול גלים
קודם יורים גולות דרך הקיר. כל גולה עוברת בחריץ אחד, ופוגעת במסך מולו. מה יוצא? שתי ערימות, אחת מול כל חריץ.
אחר כך שולחים לאותו קיר גלי מים. כל גל עובר דרך שני החריצים, ומכל חריץ יוצאים עיגולים חדשים, בדיוק כמו משתי האבנים. על המסך יוצאים הרבה פסים: חזק, שקט, חזק, שקט.
נסו בעצמכם: אותו קיר, פעם עם גולות ופעם עם גלים.
הדגמה: קיר עם שני חריצים. גולות עוברות כל אחת בחריץ אחד ונערמות בשתי ערימות. גל מים עובר בשני החריצים, שני הגלים נפגשים, ועל המסך נוצרים פסים, חזק ושקט לסירוגין.
מה ראינו? גולות נותנות שתי ערימות. גלים נותנים הרבה פסים. ככה אפשר לדעת אם מה שעבר דרך הקיר הוא גולה או גל.
ועכשיו: אלקטרונים, אחד אחד
ועכשיו הניסוי המפורסם ביותר בעולם הקוונטים. במקום גולות או מים, יורים אלקטרונים. אחד אחד.
אלקטרון הוא חלקיק. הוא פוגע במסך בנקודה אחת, כמו גולה. אז היינו מצפים לשתי ערימות. נכון?
לא. חוקרים בחברת היטאצ'י (Hitachi) עשו את הניסוי הזה וצילמו אותו. בהתחלה מופיעות נקודות בודדות, כל אחת במקום אקראי.
אחרי כעשרים דקות, מתוך הנקודות נבנים פסים: חזק, שקט, חזק, שקט. התמונה של הגלים.
נסו בעצמכם: יורים אלקטרונים אחד אחד, ורואים איך הפסים נבנים נקודה אחרי נקודה.
הדגמה: תותח יורה אלקטרונים אחד אחד אל קיר עם שני חריצים. כל אלקטרון עובר כגל דרך שני החריצים ונוחת כנקודה אחת על המסך. אחרי מאות נקודות מופיעים פסים. כשסוגרים חריץ אחד, הפסים נעלמים.
מה ראינו? כל נקודה לבד נראית מקרית. אי אפשר לדעת איפה האלקטרון הבא ינחת.
אבל אחרי הרבה נקודות יוצאים פסים, כמו של גלים. וכשסגרנו חריץ אחד, הפסים נעלמו.
אז מה עבר דרך החריצים?
ועכשיו תחשבו רגע. האלקטרונים יצאו בקצב של כעשרה בשנייה, כך שבכל רגע היה במכשיר אלקטרון אחד לכל היותר. לא היה לו עם מי להתנגש. ובכל זאת נבנים פסים.
ההסבר: מה שמתפשט כמו גל הוא לא האלקטרון שנחצה לשניים. זה הסיכוי שלו לנחות בכל מקום. הגל של הסיכוי עובר דרך שני החריצים בבת אחת, ושני החלקים נפגשים מאחורי הקיר, כמו העיגולים משתי האבנים.
איפה שגל הסיכוי חזק, נוחתות הרבה נקודות. איפה ששני החלקים מבטלים זה את זה, כמעט אף אחת. ובמסך עצמו, האלקטרון נוחת כמו חלקיק, בנקודה אחת.
רוצים לדעת מי חשב ראשון שחלקיק הוא גל, ועד כמה גדול אפשר ללכת? לחצו כאן: רעיון של פיזיקאי צרפתי, ומולקולה של 60 אטומים שעשתה פסים.
הרעיון, והניסוי
הרעיון שגם חלקיקים הם גלים הציע הפיזיקאי הצרפתי לואי דה ברויי (Louis de Broglie) בשנת 1924. הוא קיבל עליו את פרס נובל לשנת 1929.
שלוש שנים אחרי שהציע, ראו את זה בניסויים: אלקטרונים שפוגעים בגביש, חומר שהאטומים בו מסודרים בשורות קבועות כמו בגרגר מלח, מתפזרים בפסים, כמו גלים. על הניסויים האלה ניתן פרס נובל לשנת 1937.
עד כמה גדול?
בשנת 1999, באוניברסיטת וינה, שלחו מולקולה שלמה של 60 אטומי פחמן, שנראית כמו כדורגל זעיר, דרך סריג: לוח עם הרבה חריצים צפופים. גם היא עשתה פסים.
בשנת 2019 עשו את זה באותה אוניברסיטה עם מולקולות של עד כאלפיים אטומים. ככל שהדבר גדול יותר, קשה יותר לשמור עליו "גלי", כי יותר אוויר, אור וחום נוגעים בו ומשבשים את הגל.
אז אלקטרון הוא גם חלקיק וגם גל. ומזה יוצא כלל מפתיע: יש דברים שפשוט אי אפשר לדעת.
צעד 8: מה אי אפשר למדוד
על כל דבר שזז אפשר לשאול שתי שאלות: איפה הוא, ולאן וכמה מהר הוא נוסע. אצל מכונית, יודעים את שתיהן. אצל אלקטרון, לא. בואו נבנה את זה לאט.
שני סוגים של גלים
חזרו לשלולית, או לתעלה ארוכה של מים. יש שני סוגים של גלים:
- גל ארוך ואחיד, לכל אורך התעלה. פסגה, שקע, פסגה, שקע, בדיוק באותו מרחק. את אורך הגל אפשר למדוד בדיוק. אבל איפה הגל? בכל מקום. אין לו מקום אחד.
- אדווה אחת קצרה, בליטה קטנה אחת. ברור בדיוק איפה היא. אבל אין לה פסגה ושקע שחוזרים, ולכן אין לה אורך גל אחד ברור.
אורך הגל הוא המהירות
אצל חלקיק, אורך הגל קשור למהירות שלו. ככה גילו בניסויים: ככל שהחלקיק מהיר יותר, הגל שלו קצר יותר.
לכן אותו כלל עובר לחלקיק. ככל שיודעים בדיוק רב יותר איפה הוא, יודעים פחות טוב כמה מהר ולאן הוא נוסע. ולהפך.
לזה קוראים עקרון אי הוודאות. ניסח אותו הפיזיקאי ורנר הייזנברג (Werner Heisenberg).
רואים את זה בניסוי
נסו בעצמכם: יורים חלקיקים דרך פתח אחד, ומצרים את הפתח. פתח צר יותר אומר שיודעים יותר טוב איפה החלקיק עבר.
הדגמה: יורים חלקיקים דרך פתח אחד. כשמצרים את הפתח, יודעים בדיוק איפה החלקיק עבר, אבל הנקודות על המסך מתפזרות יותר. ככל שהמקום ברור יותר, הכיוון פחות ברור.
מה ראינו? כשהפתח רחב, הנקודות נוחתות בכתם צר, ישר מולו. כשמצרים את הפתח, הכתם דווקא מתרחב.
יודעים בדיוק איפה החלקיק עבר, ובגלל זה הוא יוצא לכיוונים שונים יותר. לחצנו על המקום, והכיוון ברח.
זה לא המכשיר
ופה חשוב להבין: זה לא בגלל שהמכשירים שלנו לא מספיק טובים. גם עם מכשיר מושלם, זה יהיה ככה.
זה חוק של הטבע, כי ככה מתנהג כל גל. גל שנדחס למקום צר, מתפזר.
אז למה אנחנו לא מרגישים את זה בחיים? כי אצל דברים כבדים זה זעיר. לכדור טניס, אי הוודאות כל כך קטנה, שגם במשך מאה שנה הוא היה "בורח" פחות מהגודל של גרעין אחד של אטום.
אבל אלקטרון, שכלוא בתוך אטום אחד? אי הוודאות במהירות שלו היא כ-580 קילומטר בשנייה. במהירות כזאת עוברים מאשדוד לאתונה, ביוון, בערך בשתי שניות.
רוצים לראות איך גל "נדחס" למקום אחד, ולמה זה מה שמחזיק את האטום? לחצו כאן: מחברים גלים בשלולית, וטעות נפוצה על "המכשיר שדוחף".
איך עושים אדווה
איך עושים מגל ארוך אדווה קצרה? מחברים כמה גלים, כל אחד באורך קצת אחר.
במקום אחד כולם מגיעים עם פסגה, ושם נוצרת בליטה. בכל שאר המקומות הם מבטלים זה את זה.
ככל שמחברים יותר אורכים שונים, האדווה צרה יותר. כלומר: כדי שיהיה מקום ברור, צריך הרבה אורכי גל, ולכן הרבה מהירויות.
נסו בעצמכם: מוסיפים גלים אחד אחד. לצד הגל יש שני מדים: "כמה ברור איפה הגל" ו"כמה ברור מה אורך הגל".
הדגמה: מחברים גלים באורכי גל שונים. גל אחד פרוש על כל התעלה ויש לו אורך גל ברור. כשמחברים הרבה גלים, יוצאת אדווה אחת במקום ברור, אבל כבר אין לה אורך גל אחד. ככה בנוי עקרון אי הוודאות.
מה ראינו? עם גל אחד, אורך הגל ברור לגמרי, אבל הגל בכל מקום. עם שנים עשר גלים, יש אדווה במקום אחד, אבל היא בנויה משנים עשר אורכים שונים. שני המדים לא מתמלאים יחד אף פעם.
"המכשיר דוחף"? רק חלק מהתשובה
הסבר נפוץ אומר: "כדי לראות אלקטרון צריך לפגוע בו באור, והאור דוחף אותו". הייזנברג עצמו התחיל מהסבר כזה.
אבל ההסבר העמוק הוא מה שראיתם כאן. לאלקטרון אין מקום ומהירות מדויקים שרק מסתירים מאיתנו. הוא גל, ולגל אין את שני הדברים בבת אחת.
הכלל שמחזיק את האטום
האלקטרון נמשך אל הגרעין. אז למה הוא לא נופל עליו?
כי אם היה נדחס לתוך הגרעין, המקום שלו היה ברור מאוד, ואז המהירות שלו הייתה מתפזרת מאוד, והוא היה "בורח" החוצה. המשיכה מושכת פנימה, ואי הוודאות "דוחפת" החוצה, והאטום מוצא את הגודל שבו הן מתאזנות.
בלי עקרון אי הוודאות, לא היו אטומים יציבים.
רוצים עוד? כל ההסבר על עקרון אי הוודאות, עם הדגמות ועם החישובים
עד כאן גלים. עכשיו התמונה שתלווה אותנו עד הסוף: מטבע.
צעד 9: המטבע המסתובב
לכל מטבע יש שני צדדים. בצד אחד יש מספר, כמה הוא שווה. בצד השני יש ציור.
נקרא להם צד המספר וצד הציור. (יש מי שקורא להם "עץ או פלי".)
עכשיו סובבו את המטבע על השולחן. כל עוד הוא מסתובב, הוא לא על צד המספר ולא על צד הציור. כשהיד נוחתת עליו, הוא נהיה אחד מהם.
מצב משולב
חלקיק קטן יכול להיות במצב כזה: התשובה עוד לא נקבעה. למשל, אם הוא כאן או שם.
המצב הזה נקרא מצב משולב, ובשם המקצועי סופרפוזיציה. זה המטבע המסתובב.
במצב כזה יש לכל תשובה סיכוי. אצל מטבע רגיל, חצי חצי. אבל יש גם "מטבע נוטה", שנופל על צד המספר בשבעים אחוז מהפעמים, ועל צד הציור בשלושים.
נסו בעצמכם: מסובבים מטבע, לוחצים "מסתכלים", והוא נופל. אחר כך "100 הטלות".
הדגמה: מטבע מסתובב. לוחצים "מסתכלים" והוא נופל על צד המספר או על צד הציור. אחרי 100 הטלות יוצא בערך חצי-חצי.
מה ראינו? כל הטלה לבד אי אפשר לנחש מראש. אחרי מאה הטלות, יוצא קרוב לחצי חצי.
זה בדיוק הסוג של הכללים בעולם הקוונטים: על פעם אחת אי אפשר לדעת. על הרבה פעמים יודעים מצוין.
סיכויים שמבטלים זה את זה
ויש הבדל אחד גדול בין מטבע רגיל לחלקיק. הסיכויים של חלקיק מתנהגים כמו גלים בשלולית: הם יכולים להתחזק, אבל הם יכולים גם לבטל זה את זה. סיכויים של מטבע רגיל רק מתחברים.
ראינו את זה כבר, בשני החריצים. יש נקודות על המסך שאליהן, כשפתוח רק חריץ אחד, אלקטרונים מגיעים בקלות. פותחים גם את החריץ השני, ופתאום כמעט אף אחד לא מגיע לשם.
שתי דרכים, ופחות מגיעים. שתי הדרכים ביטלו זו את זו, כמו פסגה ושקע.
נסו בעצמכם: בוחרים נקודה על פס שקט, ופותחים פעם חריץ אחד, פעם את השני, ופעם את שניהם.
הדגמה: נקודה אחת על פס כהה במסך. עם חריץ אחד פתוח, אלקטרונים מגיעים אליה. עם שני החריצים פתוחים, כמעט אף אחד. שתי הדרכים מבטלות זו את זו.
מה ראינו? עם חריץ אחד פתוח, אלקטרונים מגיעים לנקודה. עם שניהם פתוחים, כמעט אף אחד. אצל גולות היה הפוך: שתי דרכים, יותר גולות.
זה ההבדל הגדול בין מטבע רגיל לחלקיק, וזה גם הסוד של המחשב הקוונטי.
רוצים לדעת איפה הדימוי של המטבע עוצר? לחצו כאן: המטבע "יודע" איך ייפול, החלקיק לא.
מטבע אמיתי שמסתובב כבר "יודע" על איזה צד ייפול. הכול נקבע לפי המהירות, הזווית והשולחן. אנחנו פשוט לא מספיק מהירים לחשב. זה "לא יודעים".
אצל החלקיק זה "עוד לא נקבע". זה נשמע כמו משחק מילים, אבל זה הבדל שאפשר לבדוק בניסוי, ובדקו אותו.
ועוד הבדל: למטבע יש רק שני צדדים. לחלקיק יש מצבים משולבים בכל מיני "זוויות", ולכל אחד הסיכויים שלו. בגלל זה המטבע הוא ציור שעוזר להתחיל, לא התמונה המלאה.
ומה בעצם מפיל את המטבע? זה הצעד הבא.
צעד 10: היד שנוחתת, מדידה שמשנה
מה זה "להסתכל" על חלקיק? זה הרגע שבו היד נוחתת על המטבע. בשפה של הפיזיקאים: מדידה.
ברגע הזה המצב המשולב נגמר, ונשארת תשובה אחת. אם מסתכלים שוב מיד, מקבלים אותה תשובה. המטבע כבר נפל.
מדידה היא לא עיניים
כאן נופלת אי הבנה נפוצה. "מדידה" לא אומרת שאדם מסתכל. אין פה שום קשר לעיניים או למחשבות.
מדידה היא כל נגיעה של העולם בחלקיק: מכשיר, אור שפוגע בו, אפילו מולקולה של אוויר שמתנגשת בו. כל אחד מהם הוא יד שנוחתת על המטבע.
הבדיקה מוחקת את הפסים
חוזרים לשני החריצים. שמים ליד החריצים מכשיר שבודק דרך איזה חריץ עבר כל אלקטרון.
ומה קורה? במעבדות בדקו, והתשובה ברורה: כשמסמנים את הדרך, הפסים נעלמים.
נסו בעצמכם: אותו ניסוי, עם מתג שמדליק מכשיר בודק ליד החריצים.
הדגמה: ניסוי שני החריצים עם בודק: מנורה מעל כל חריץ. כשהבודק כבוי יש פסים. כשהוא דולק, המנורה נדלקת בחריץ שבו עבר כל אלקטרון, והפסים נעלמים ונשארות שתי ערימות.
מה ראינו? כשהמכשיר כבוי, יש פסים. כשהוא דולק, ויודעים דרך איזה חריץ עבר כל אלקטרון, הפסים נעלמים, ונשארות שתי ערימות, כמו של גולות.
הבדיקה היא יד שנוחתת. אחרי שהיא נחתה, שני חלקי גל הסיכוי כבר לא נפגשים.
רוצים לדעת למה הפסים נעלמים, גם אם אף אחד לא מסתכל על התוצאה? לחצו כאן: סימן שנשאר בעולם, ומה גילו בניסוי של 1998.
סימן שנשאר בעולם
הפסים נוצרים רק כששתי הדרכים נפגשות, כמו שני גלים מאבנים. כדי שהן ייפגשו, צריך שבשום מקום בעולם לא יישאר "סימן" שאומר באיזו דרך החלקיק הלך.
המכשיר הבודק משאיר סימן כזה. גם אם אף אחד לא קורא אותו. ברגע שהסימן קיים, שתי הדרכים כבר לא יכולות לבטל זו את זו או להתחזק זו מזו.
לכן לא צריך עיניים ולא מחשבות. מספיק שהעולם "נגע" בחלקיק והשאיר עקבות.
אולי הבדיקה פשוט "דוחפת"?
אפשר היה לחשוב שהמכשיר פשוט דוחף את החלקיק ומקלקל לו את הדרך. בניסוי אחד, בשנת 1998, סימנו את הדרך עם דחיפה קטנה מכדי להסביר את זה, והפסים נעלמו בכל זאת.
לפי החוקרים, מה שמחק אותם היה המידע על הדרך, ולא הדחיפה.
ועכשיו, כשאנחנו יודעים מה זה מטבע מסתובב ומה זו יד שנוחתת, אפשר להגיע לפלא הגדול.
צעד 11: הפלא, שני מטבעות קשורים (שזירה)
זה החלק שהכי מפתיע את כולם, כולל את אלברט איינשטיין.
מסובבים שני מטבעות ביחד, בצורה מיוחדת. שולחים אחד לאשדוד ואחד לניו יורק. שניהם עדיין מסתובבים.
באשדוד היד נוחתת: יצא צד המספר. ובניו יורק, כשהיד נוחתת, יוצא צד הציור. בפעם אחרת, הפוך.
תמיד הפוך, בכל פעם. המצב הזה נקרא שזירה.
נסו בעצמכם: שני מטבעות שזורים, אחד באשדוד ואחד בניו יורק. מסתכלים בשניהם, ואז משווים רשימות.
הדגמה: שני מטבעות שזורים, באשדוד ובניו יורק. כל רשימת תוצאות לבד נראית מקרית, וכשמשווים, תמיד יצא הפוך. אי אפשר לבחור מה ייצא, ולכן אי אפשר לשלוח כך הודעה.
מה ראינו? כל רשימה לבד נראית מקרית לגמרי. רק כשמשווים, רואים שתמיד יצא הפוך. ונסו גם "מנסים לשלוח הודעה": אי אפשר לבחור מה ייצא.
ועדת פרס נובל מתארת את זה כך: שני חלקיקים שזורים מתנהגים כמו יחידה אחת, גם כשהם רחוקים זה מזה. מה שקורה לאחד מהם קובע מה יקרה לשני.
המקור באנגלית
What happens to one of the particles in an entangled pair determines what happens to the other particle, even if they are far apart.אולי זה כמו כפפות?
רגע, אבל זה לא דבר פשוט? תחשבו על זוג כפפות. שמים כפפה אחת בקופסה לאשדוד, ואחת בקופסה לניו יורק.
פותחים באשדוד ומוצאים כפפה ימנית? ברור שבניו יורק יש שמאלית. התשובה נקבעה כבר כשסגרו את הקופסאות.
זאת הייתה בדיוק הדעה של איינשטיין: הוא חשב שהחלקיקים הם כמו כפפות, והתשובה כתובה בהם מראש. הרעיון שמדידה כאן "משפיעה" על חלקיק רחוק נראה לו מופרך. הוא קרא לזה "פעולת רפאים מרחוק".
המשחק של בל
מאז 1935, במשך שלושים שנה, זה נראה כמו ויכוח שאי אפשר להכריע. ואז, בשנת 1964, הפיזיקאי ג'ון בל (John Bell) מצא דרך לבדוק את זה.
הנה הרעיון, כמשחק. שני תלמידים נבחנים בחדרים נפרדים. כל אחד מקבל, בהגרלה, שאלה א' או שאלה ב', ועונה "מספר" או "ציור", כמו שני הצדדים של המטבע.
הם מקבלים נקודה כשהתשובות עומדות בכלל: לרוב, התשובות של שניהם צריכות להיות זהות. רק כששניהם קיבלו שאלה ב', הן צריכות להיות שונות.
לפני הבחינה מותר להם להכין דף תשובות משותף, כמו הכפפות. בל הוכיח שלכל דף כזה יש גבול: אף דף מוכן מראש לא ינצח ביותר מ-75% מהסיבובים.
נסו בעצמכם: אתם שני התלמידים. מכינים דף תשובות, ורואים כמה נקודות אפשר להשיג. אחר כך רואים כמה משיגים חלקיקים שזורים.
הדגמה: משחק שני תלמידים. דף תשובות שמוכן מראש מנצח לכל היותר ב-75% מהסיבובים. חלקיקים שזורים מגיעים לכ-85%.
מה ראינו? שום דף תשובות מוכן לא עובר 75%. החלקיקים השזורים מגיעים לכ-85%.
כלומר, החלקיקים לא "הכינו תשובות מראש". זה לא כמו כפפות.
איפה הפלא
כפפות מתאימות בכל מרחק, וזה לא פלא. הפלא הוא שהניסויים הראו שאין פה כפפות: אין דף מוכן מראש.
ובכל זאת, בניסויים שבהם שני הצדדים היו רחוקים כל כך שאפילו אור לא הספיק לעבור ביניהם בזמן המדידה, התשובות עדיין התאימו יותר מכל דף. כאילו שני המטבעות הם מטבע אחד.
ובניסוי שפורסם בשנת 2017, לוויין סיני שלח זוגות של פוטונים שזורים לשתי תחנות על הקרקע, במרחק של כ-1,200 קילומטר זו מזו. זה בערך המרחק מאשדוד לאתונה. והשזירה שרדה את כל הדרך.
על הניסויים האלה קיבלו שלושה חוקרים את פרס נובל לפיזיקה בשנת 2022.
ולמה אי אפשר לשלוח כך הודעה
מי שבאשדוד רואה רק סדרה מקרית, חצי צד המספר וחצי צד הציור. גם מי שבניו יורק.
את ההתאמה רואים רק כששניהם משווים רשימות, וההשוואה עוברת בדרך רגילה, בטלפון או במייל. לכן שזירה לא מעבירה מידע מהר יותר מהאור.
רוצים לדעת איך בדיוק מדדו את זה? לחצו כאן: מסננת כמו של משקפי שמש, מסננות שמתחלפות בזמן שהאור עוד באוויר, ולוויין בגובה של כ-500 קילומטר.
איך "שואלים" חלקיק של אור
מעבירים אותו דרך מסננת, כמו העדשה של משקפי שמש מסוג מיוחד. למסננת יש כיוון. כל פוטון או עובר דרכה, או נבלע: "עבר" או "לא עבר". כשמסובבים את המסננת לזווית אחרת, זאת שאלה אחרת.
שמים מסננת בכל צד, ושולחים אלפי זוגות. בכל צד לבד, חצי עוברים וחצי לא, בכל זווית. אבל כשמשווים, סופרים כמה פעמים שני הצדדים ענו אותו דבר.
בזוגות שבניסויים האלה, כשהמסננות באותו כיוון, שני הצדדים עונים תמיד אותו דבר. (במטבעות שלמעלה בחרנו זוג שנופל תמיד הפוך. יש זוגות מהסוג הזה ויש מהסוג ההוא, העיקר שהם תמיד מתואמים.)
נסו בעצמכם: מסובבים את שתי המסננות ושולחים אלף זוגות.
הדגמה: זוג חלקיקי אור שזורים, ובכל צד מסננת כמו עדשה של משקפי שמש. מסובבים את המסננות וסופרים כמה פעמים שני הצדדים ענו אותו דבר. בהפרש של 22.5 מעלות חלקיקים שזורים מתאימים בכ-85%, ודף תשובות מוכן מראש רק ב-75%.
מה ראינו? כל צד לבד רואה חצי חצי, תמיד. כשההפרש בין המסננות הוא 22.5 מעלות, חלקיקים שזורים מתאימים בכ-85%, ודף מוכן מראש מגיע רק ל-75%.
מקליפורניה עד החלל
הניסוי הראשון כזה נעשה בשנת 1972, על ידי ג'ון קלאוזר וסטיוארט פרידמן (Stuart Freedman) בקליפורניה. התוצאה עברה את הגבול.
אבל נשאר ספק: אולי המסננות, שעמדו קבועות, "תיאמו" ביניהן איכשהו? בשנת 1982, ליד פריז, אלן אספה סגר את הפרצה הזאת. הכיוון של המסננות התחלף כל כמה מיליארדיות שנייה, בזמן שהפוטונים עוד היו באוויר.
כמה זה מהיר? במיליארדית שנייה, האור עובר כשלושים סנטימטר בלבד. כך שאפילו אות שנוסע במהירות האור לא היה מספיק לעבור מצד לצד ו"לספר" לשני מה נבחר. ועדיין, התוצאה עברה את הגבול.
בשנת 2015, בהולנד, סגרו לראשונה את שתי הפרצות העיקריות בבת אחת, בשתי מעבדות במרחק של כ-1.3 קילומטר. ובשנת 2017 עלו לחלל, עם הלוויין הסיני מיציוס, בגובה של כ-500 קילומטר. זה בערך פי חמישים מהגובה שבו טס מטוס נוסעים.
את כל הסיפור, צעד אחרי צעד, עם הלוויין ועם הניסויים, כתבנו בעמוד נפרד:
נשארה שאלה אחת: אם חלקיקים עושים את כל זה, למה הדברים סביבנו לא?
צעד 12: למה הכיסא שלכם לא מסתובב
אם חלקיקים יכולים להיות במצב משולב, למה דברים גדולים לא? למה הכיסא שלכם לא "גם כאן וגם שם"?
בגלל היד שנוחתת. כיסא, כדור או שולחן נוגעים כל הזמן באוויר, באור ובחום. כל נגיעה כזאת היא מדידה קטנה.
כמה נגיעות? רק מולקולות האוויר מתנגשות בכיסא, בכל שנייה, הרבה יותר פעמים ממספר כל האנשים בעולם. ולכן דבר גדול אף פעם לא נשאר מסתובב.
נסו בעצמכם: מטבע מסתובב, ומסביבו "ידיים" קטנות של אוויר, אור וחום. משנים את הגודל ואת הטמפרטורה.
הדגמה: מטבע מסתובב וסביבו נקודות של אוויר, אור וחום. דבר גדול או חם נוגע בהרבה נקודות ונופל מיד. דבר קטן וקר מאוד ממשיך להסתובב.
מה ראינו? ככל שהדבר גדול יותר וחם יותר, יותר ידיים נוחתות, והמטבע נופל כמעט מיד. קטן וקר מאוד, והוא ממשיך להסתובב.
בגלל זה המחשבים הקוונטיים של גוגל ושל איי בי אם (IBM) יושבים במקררים מיוחדים, קרים יותר מהחלל. קור ובידוד מרחיקים את הידיים.
רוצים לדעת מה באמת קרה עם "החתול של שרדינגר", והאם יש משהו גדול שמתנהג כמו חלקיק? לחצו כאן: סיפור שנכתב כביקורת, ושבב בגודל של סנטימטר.
החתול שלא היה
כמעט כל מי ששמע על קוונטים שמע גם על "החתול של שרדינגר", שהוא "גם מת וגם חי". הנה מה שבאמת קרה.
בשנת 1935 כתב הפיזיקאי ארווין שרדינגר (Erwin Schrödinger) ניסוי מחשבתי. הוא לא שם חתול בשום קופסה. הוא תיאר סיפור דמיוני, כדי להראות כמה מוזר יהיה להחיל את כללי העולם הקטן על דבר גדול.
הסיפור נכתב כביקורת, כדי לשאול "איפה עובר הגבול?". וההסבר המקובל היום למה לא רואים חתול כזה: הידיים. דבר גדול נמדד כל הזמן.
קוונטים שאפשר להחזיק ביד
אז אין שום דבר גדול שמתנהג כמו חלקיק? יש, אבל זה קשה מאוד.
פרס נובל לפיזיקה בשנת 2025 ניתן לשלושה חוקרים שהראו, בשנים 1984 ו-1985, התנהגות קוונטית במעגל חשמלי "גדול מספיק כדי להחזיק אותו ביד". השבב שלהם היה בגודל של כסנטימטר.
הוא נבנה ממוליכי-על, חומרים שמעבירים חשמל בלי שום התנגדות, וזה קורה רק כשהם קרים מאוד מאוד. ועדת הפרס כותבת שהעבודה הזאת פתחה פתח לדור הבא של טכנולוגיה קוונטית, ובכלל זה מחשבים קוונטיים.
כמה קר זה "יותר מהחלל"?
יש נקודה שהיא הקור הכי גדול שיכול להיות בטבע: בערך 273 מעלות מתחת לאפס. אי אפשר להיות קר יותר.
החלל העמוק נמצא רק כשלוש מעלות מעל הנקודה הזאת. והמקררים של המחשבים הקוונטיים מגיעים עוד יותר קרוב אליה. מקפיא ביתי, לשם השוואה, עומד על כ-18 מעלות מתחת לאפס.
אחרי כל המוזרויות, נשארה שאלה אחרונה: זה קסם?
צעד 13: למה זה לא קסם
קל לחשוב שקוונטים זה עולם של קסמים, שבו "הכול אפשרי". זה בדיוק הפוך.
הכללים של העולם הקטן מדויקים מאוד, ונבדקו בניסויים במשך יותר ממאה שנה. הם מוזרים רק לנו, כי אנחנו רגילים לעולם של כדורים ושולחנות.
הם לא אומרים "הכול יכול לקרות". הם אומרים בדיוק מה הסיכוי לכל תוצאה.
הם כבר בכיס שלכם
ועדת פרס נובל כותבת שהטרנזיסטורים שבשבבים של המחשב הם דוגמה לטכנולוגיה קוונטית שכבר מקיפה אותנו. הטרנזיסטור הוא המתג הקטן מהמאמר על ביט ובינארי.
בלי הבנה של העולם הקטן, לא היה טלפון, לא היה מחשב, ולא היה AI.
מה כדאי לזכור כששומעים "קוונטי"
- "מדידה" זה לא אדם שמסתכל. זאת כל נגיעה של העולם בחלקיק. אין פה קשר למחשבות או לכוונות.
- אי הוודאות היא לא מכשיר גרוע. זה חוק של גלים: מקום ברור, מהירות מפוזרת.
- שזירה לא שולחת הודעות. ההתאמה נראית רק כשמשווים רשימות בדרך רגילה.
- החתול של שרדינגר לא מת וחי. זה סיפור דמיוני שנכתב כדי לשאול שאלה, ודברים גדולים מאבדים את ההתנהגות הקוונטית כמעט מיד.
- מוצר שכתוב עליו "קוונטי" הוא לא מדע. צמיד, מים או מדבקה "קוונטיים" משתמשים במילה כי היא נשמעת מרשימה. לכללים של העולם הקטן אין שום קשר אליהם.
במשפט אחד
בעולם הקטן מאוד, חלקיק מתנהג כמו גל וכמו מטבע שמסתובב: הסיכויים שלו יכולים לבטל זה את זה, אי אפשר לדעת בדיוק גם איפה הוא וגם לאן הוא נוסע, נגיעה של העולם מפילה אותו לתשובה אחת, ושני חלקיקים שזורים נשארים קשורים גם במרחק של מאות קילומטרים.
ומה זה קשור ל-AI ולעסק?
פרשנות של צוות האתר
הצ'אטים של היום, צ'אט GPT, ג'מיני וקלוד, רצים על שבבים רגילים, עם ביטים רגילים: מתגים שהם דלוקים או כבויים. קוונטים לא נמצאים שם.
אבל כשתשמעו בחדשות "פריצת דרך במחשב קוונטי", או מישהו ינסה למכור לכם משהו "קוונטי", עכשיו תדעו לשאול את השאלה הנכונה: איפה פה המטבע המסתובב, ומה מונע מהיד לנחות עליו?
הצעד הבא
הבנתם את המטבע ואת הגלים בשלולית? עכשיו אפשר לחבר אותם למתג מהמאמר על ביט ובינארי. מה יוצא כשבונים מחשב ממטבעות מסתובבים במקום ממתגים, ולמה הוא לא מנסה את כל האפשרויות בבת אחת, כמו שאומרים: מחשב קוונטי.
ולמי שרוצה לצלול: שזירה, ואיך בדקו אותה עד החלל, ועקרון אי הוודאות, עד הסוף.
