Return to Video

טעותו המבריקה של איינשטיין: מצבים שזורים - צ'אד אורזל

  • 0:06 - 0:10
    אלברט איינשטיין מילא תפקיד מרכזי
    בהולדת המכניקה הקוונטית
  • 0:10 - 0:13
    הודות לתיאוריה שלו
    על האפקט הפוטו-אלקטרי,
  • 0:13 - 0:17
    אך הוא נותר מוטרד עמוקות
    מהשלכותיה הפילוסופיות.
  • 0:17 - 0:21
    ואף שרובנו זוכרים אותו בשל הנוסחה
    "אנרגיה שווה למסה כפול מהירות האור",
  • 0:21 - 0:27
    תרומתו החשובה האחרונה לפיזיקה
    היתה בעצם מאמר מ-1935,
  • 0:27 - 0:32
    שנכתב יחד עם עמיתיו הצעירים
    בוריס פודולסקי ונייתן רוזן.
  • 0:32 - 0:36
    הפרדוקס של איינשטיין-פודולסקי-רוזן נחשב
    להערת-שוליים פילוסופית משונה עד שנות ה-80,
  • 0:36 - 0:42
    אך לאחרונה החל ממלא תפקיד מרכזי
    בהבנה המחודשת של המכניקה הקוונטית,
  • 0:42 - 0:44
    בתארו תופעה מוזרה
  • 0:44 - 0:48
    המוכרת כיום כ"שזירה קוונטית".
  • 0:48 - 0:52
    המאמר פותח בהנחת קיומו של מקור
    הפולט זוגות חלקיקים,
  • 0:52 - 0:55
    כל אחד מהם
    בעל מאפיינים ברי-מדידה.
  • 0:55 - 0:57
    לכל מדידה כזו יש
    שתי תוצאות אפשריות
  • 0:57 - 0:59
    שסבירות שתיהן זהה.
  • 0:59 - 1:02
    נניח שהמאפיין הראשון עשוי להיות
    "אפס" או "אחד",
  • 1:02 - 1:04
    והשני - "איי" או "בי".
  • 1:04 - 1:05
    מעת שבוצעה מדידה,
  • 1:05 - 1:09
    המדידות הבאות של אותו מאפיין
    באותו החלקיק
  • 1:09 - 1:12
    ייתנו את אותה התוצאה.
  • 1:12 - 1:14
    ההשלכה המוזרה של תרחיש זה
  • 1:14 - 1:16
    אינה רק שמצבו של חלקיק יחיד
  • 1:16 - 1:18
    איננו מוחלט עד אשר נמדד,
  • 1:18 - 1:21
    אלא שמדידה זו קובעת בהמשך
    את מצבו.
  • 1:21 - 1:24
    זאת ועוד, המדידות משפיעות
    זו על זו.
  • 1:24 - 1:27
    אם מודדים חלקיק ומוצאים
    שהוא במצב 1,
  • 1:27 - 1:29
    ולאחר מכן מבצעים עליו
    מדידה מהסוג השני,
  • 1:29 - 1:32
    יש סיכוי של 50%
    לקבל "איי" או "בי",
  • 1:32 - 1:35
    אבל אם חוזרים על המדידה הראשונה,
  • 1:35 - 1:38
    יש סיכוי של 50% לקבל "אפס",
  • 1:38 - 1:41
    גם אם החלקיק כבר נמדד כ"אחד".
  • 1:41 - 1:45
    כלומר, החלפת המאפיין שנמדד
    טורפת את התוצאה המקורית,
  • 1:45 - 1:47
    ומאפשרת ערך חדש ואקראי.
  • 1:47 - 1:51
    הדברים נעשים מוזרים יותר
    כשמתייחסים לשני החלקיקים.
  • 1:51 - 1:54
    כל אחד מהחלקיקים ייתן
    תוצאות אקראיות,
  • 1:54 - 1:55
    אבל כשמשווים בין שניהם,
  • 1:55 - 1:59
    מוצאים ביניהם תמיד מתאם מושלם.
  • 1:59 - 2:02
    לדוגמה, אם שני החלקיקים
    נמדדים ב"אפס",
  • 2:02 - 2:04
    היחסים האלה יישארו.
  • 2:04 - 2:07
    מצביהם של השניים
    שזורים זה בזה;
  • 2:07 - 2:11
    מדידת אחד מהם מזהה את השני
    בוודאות מוחלטת.
  • 2:11 - 2:16
    אך שזירה זו סותרת ככל הנראה
    את תורת היחסות המפורסמת של איינשטיין,
  • 2:16 - 2:19
    כי אין שום הגבלה
    על המרחק שבין החלקיקים.
  • 2:19 - 2:21
    אם מודדים אחד מהם
    בניו-יורק, בצהריים,
  • 2:21 - 2:24
    ואת השני בסן-פרנסיסקו,
    אלפית-שניה לאחר מכן,
  • 2:24 - 2:28
    הם עדיין יתנו בדיוק אותה תוצאה.
  • 2:28 - 2:30
    אבל אם המדידה
    אכן קובעת את הערך,
  • 2:30 - 2:34
    הרי שחלקיק אחד חייב לשלוח
    אות כלשהו למשנהו
  • 2:34 - 2:37
    במהירות של פי 13,000,000
    ממהירות האור,
  • 2:37 - 2:41
    ולפי תורת היחסות,
    זה איננו אפשרי.
  • 2:41 - 2:46
    מסיבה זו פטר איינשטיין את השזירה
    כ"שפוקאפטה פרוויקלונג",
  • 2:46 - 2:48
    או "פעילות מפחידה ממרחק".
  • 2:48 - 2:51
    הוא החליט שהמכניקה הקוונטית
    היא מן הסתם לא-שלמה,
  • 2:51 - 2:56
    ובגדר אומדן בלבד של מציאות
    עמוקה יותר, שבה לשני החלקיקים
  • 2:56 - 2:59
    יש מצבים קבועים מראש
    שסמויים מאיתנו.
  • 2:59 - 3:03
    תומכי תיאוריית הקוונטים השמרנית
    בהנהגת נילס בוהר
  • 3:03 - 3:07
    טוענים שלמעשה, המצבים הקוונטיים
    הם ביסודם לא-מוכרעים,
  • 3:07 - 3:10
    והשזירה מאפשרת שמצבו של חלקיק אחד
  • 3:10 - 3:13
    יהיה תלוי בזה של בן-זוגו המרוחק.
  • 3:13 - 3:16
    במשך 30 שנה נמצאה הפיזיקה
    במבוי סתום,
  • 3:16 - 3:20
    עד שג'ון בל הבין שהמפתח לבחינת
    טיעון איינשטיין-פודולסקי-רוזן
  • 3:20 - 3:24
    הוא לבחון מקרים עם מדידות שונות
    של שני החלקיקים.
  • 3:24 - 3:29
    תיאוריות "המשתנה המקומי הסמוי"
    בתמיכת איינשטיין, פודולסקי ורוזן,
  • 3:29 - 3:33
    הגבילו בחומרה את התדירות בה ניתן
    לקבל תוצאות כמו "1איי" או "בי-0",
  • 3:33 - 3:37
    כי התוצאות היו צריכות להיקבע מראש.
  • 3:37 - 3:40
    בל הוכיח שלגישה הקוונטית הטהורה,
  • 3:40 - 3:43
    שבה המצב הוא באמת לא-מוכרע
    עד מדידתו,
  • 3:43 - 3:46
    יש מגבלות שונות והיא צופה
    תוצאות מדידה מעורבות
  • 3:46 - 3:49
    שלא ייתכנו בתרחיש המוגדר מראש.
  • 3:49 - 3:53
    מעת שבל ניסח כיצד לבחון
    את טיעון איינשטיין-פודולסקי-רוזן,
  • 3:53 - 3:55
    הפיזיקאים החלו לעשות זאת.
  • 3:55 - 3:59
    החל מג'ון קלאוסטר בשנות ה-70
    ואלן אספקט בתחילת ה-80,
  • 3:59 - 4:03
    עשרות ניסויים בחנו את התחזית
    של איינשטיין-פודולסקי-רוזן,
  • 4:03 - 4:05
    וכולם העלו אותו הדבר:
  • 4:05 - 4:07
    המכניקה הקוונטית נכונה.
  • 4:07 - 4:12
    המתאמים בין מצביהם הלא-מוכרעים
    של החלקיקים הינם אמיתיים
  • 4:12 - 4:15
    ואינם ניתנים להסבר
    בשום משתנה עמוק יותר.
  • 4:16 - 4:20
    מאמר איינשטיין-פודולסקי-רוזן
    התברר כשגוי, אך באופן מבריק.
  • 4:20 - 4:24
    בכך שהביא את הפיזיקאים לחשוב לעומק
    על יסודות הפיזיקה הקוונטית,
  • 4:24 - 4:27
    הוא הוביל לליטוש נוסף של התיאוריה
  • 4:27 - 4:31
    וסייע להתחלת המחקר
    בנושאים כמו מידע קוונטי,
  • 4:31 - 4:37
    שהוא כיום תחום פורח שעשוי להביא
    לפיתוח מחשבים חזקים לאין שיעור.
  • 4:37 - 4:40
    למרבה הצער, אקראיות התוצאות הנמדדות
  • 4:40 - 4:41
    מונעת תרחישי מדע בדיוני,
  • 4:41 - 4:46
    כמו השימוש בחלקיקים שזורים
    לשיגור הודעות במהירות על-אורית.
  • 4:46 - 4:49
    כך שהיחסות בטוחה,
    בינתיים.
  • 4:49 - 4:54
    אך היקום הקוונטי מוזר בהרבה
    מכפי שאיינשטיין רצה להאמין.
Title:
טעותו המבריקה של איינשטיין: מצבים שזורים - צ'אד אורזל
Description:

לשיעור המלא:
ttp://ed.ted.com/lessons/einstein-s-brilliant-mistake-entangled-states-chad-orzel

כשחושבים על איינשטיין ופיזיקה, נוסחת E=mc^2 (אנרגיה שווה למסה כפול מהירות האור בריבוע) היא ודאי הדבר הראשון שעולה על הדעת. אולם אחת מתרומותיו הגדולות ביותר לפיזיקה היתה דווקא בצורת הערת-שוליים פילוסופית משונה במאמר משנת 1935 שכתב יחד עם עמיתיו, שהתבררה כשגויה. צ'אד אורזל מתאר את "מאמר איינשטיין-פודולסקי-רוזן" ואת התובנות שבו אודות התופעה המוזרה של מצבים שזורים.

שיעור: צ'אד אורזל
הנפשה: Gunborg/Banyai
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:10

Hebrew subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.