Return to Video

חלקיקים וגלים: המסתורין העיקרי של מכניקה קואנטית - צ'ד אורזל

  • 0:07 - 0:10
    אחת העובדות הכי מדהימות בפיזיקה היא זו:
  • 0:10 - 0:14
    הכל ביקום, מאור לאלקטרונים לאטומים,
  • 0:14 - 0:18
    מתנהג גם כמו חלקיקים
    וגם כמו גלים באותו הזמן.
  • 0:18 - 0:22
    כל הדברים המוזרים
    שאולי שמעתם עליהם בפיזיקה קואנטית,
  • 0:22 - 0:27
    החתול של שרודינגר, אלוהים משחק בקוביות,
    פעולה מוזרה מרחוק,
  • 0:27 - 0:29
    כולם נובעים ישירות מהעובדה
  • 0:29 - 0:33
    שלהכל יש תכונות גם של חלקיקים וגם של גלים.
  • 0:33 - 0:35
    זה אולי נשמע מטורף.
  • 0:35 - 0:38
    אם אתם מביטים סביב,
    אתם תראו גלים במים וחלקיקים של סלעים,
  • 0:38 - 0:40
    והם בכלל לא דומים.
  • 0:40 - 0:42
    אז למה תחשבו לשלב אותם?
  • 0:42 - 0:46
    פיזיקאים לא פשוט החליטו לחבר
    את הדברים האלה יחד סתם כך.
  • 0:46 - 0:49
    במקום, הם הובלו לטבע הכפול של היקום
  • 0:49 - 0:52
    דרך תהליך של שלבים קטנים,
  • 0:52 - 0:56
    התאימו יחד הרבה חלקים של עדויות,
    כמו חלקים של פאזל,
  • 0:56 - 1:00
    האדם הראשון שהציע ברצינות
    את הטבע הכפול של אור
  • 1:00 - 1:03
    היה אלברט איינשטיין ב 1905,
  • 1:03 - 1:07
    אבל הוא המשיך רעיונות של מקס פלאנק.
  • 1:07 - 1:10
    פלאנק הסביר את הצבעים
    של האור שמופץ מעצמים חמים,
  • 1:10 - 1:12
    כמו הסליל בתוך נורה,
  • 1:12 - 1:14
    אבל כדי לעשות את זה,
    הוא היה צריך טריק נואש:
  • 1:14 - 1:17
    הוא אמר שהאוביקט היה עשוי ממתנדים
  • 1:17 - 1:20
    שיכלו להפיץ אור בחלקים בודדים,
  • 1:20 - 1:24
    יחידות של אנרגיה שתלויות בתדירות של האור.
  • 1:24 - 1:28
    פלאנק מעולם לא היה שמח עם זה,
    אבל איינשטיין לקח את זה והמשיך עם זה.
  • 1:28 - 1:32
    הוא ישם את הרעיון של פלאנק
    לאור עצמו, ואמר שאור,
  • 1:32 - 1:36
    שכולם ידעו שהוא גל,
    הוא בעצם זרם של פוטונים,
  • 1:36 - 1:39
    כל אחד עם כמות קבועה של אנרגיה.
  • 1:39 - 1:44
    איינשטיין עצמו קרא לזה
    הדבר המהפכני היחידי באמת שעשה,
  • 1:44 - 1:49
    אבל זה מסביר את הדרך בה אור שמאיר
    על משטח מתכתי משחרר אלקטרונים.
  • 1:49 - 1:53
    אפילו אנשים ששנאו את הרעיון
    היו חייבים להסכים שהוא עבד בצורה מבריקה.
  • 1:53 - 1:57
    פיסת הפאזל הבאה הגיעה
    מארנסט רטרפורד באנגליה.
  • 1:57 - 2:02
    ב 1909, ארנסט מרסדן והאנס גייגר,
    שעבדו עבור רתרפורד,
  • 2:02 - 2:05
    שיגרו חלקיקי אלפא אל אטומי זהב
  • 2:05 - 2:09
    והיו המומים למצוא שכמה מהם חזרו ישר חזרה.
  • 2:09 - 2:14
    זה הראה שרוב המאסה
    של האטום מרוכזת בגלעין זעיר.
  • 2:14 - 2:16
    האטום המאוייר שאתם לומדים עליו
    בבית הספר היסודי,
  • 2:16 - 2:19
    עם אלקטרונים שמקיפים כמו מערכת שמש קטנה,
  • 2:19 - 2:21
    זה מרתרפורד.
  • 2:21 - 2:25
    יש בעיה אחת קטנה עם האטום של רתרפורד:
    הוא לא יכול לעבוד.
  • 2:25 - 2:27
    פיזיקה קלאסית אומרת לנו שאלקטרון
  • 2:27 - 2:29
    שמסתובב בעיגול משחרר אור,
  • 2:29 - 2:33
    ואנחנו משתמשים בזה
    כל הזמן כדי ליצור גלי רדיו ורנטגן.
  • 2:33 - 2:38
    האטומים של רתרפורד צריכים להפיץ
    קרני רנטגן לכל הכיוונים לזמן קצר
  • 2:38 - 2:41
    לפני שהאלקטרון יתרסק בספירלה לתוך הגלעין.
  • 2:41 - 2:46
    אבל נילס בוהר,
    פיזיקאי תאורטי דני שעבד עם רתרפורד,
  • 2:46 - 2:48
    הראה שאטומים קיימים בברור,
  • 2:48 - 2:51
    אז אולי החוקים של הפיזיקה צריכים להשתנות.
  • 2:51 - 2:55
    בוהר הציע שהאלקטרון
    במסלולים מסויימים מיוחדים
  • 2:55 - 2:57
    לא פולט אור בכלל.
  • 2:57 - 3:02
    אטומים קולטים ופולטים אור
    רק כשהאלקטרון משנה מסלולים,
  • 3:02 - 3:05
    והתדירות של האור תלויה בהפרש האנרגיה
  • 3:05 - 3:09
    בדיוק בדרך שפלנק ואיינשטיין הראו.
  • 3:09 - 3:11
    האטום של בוהר מתקן את הבעיה של רתרפורד
  • 3:11 - 3:15
    ומסביר למה אטומים פולטים
    רק צבעים ספציפיים של אור.
  • 3:15 - 3:17
    לכל אלמנט מסלולים מיוחדים משלו,
  • 3:17 - 3:20
    וכך את סט התדירויות היחודיות שלו.
  • 3:20 - 3:23
    למודל בוהר יש בעיה אחת קטנה:
  • 3:23 - 3:26
    אין סיבה למסלולים האלה להיות מיוחדים.
  • 3:26 - 3:29
    אבל לואיס דה ברויילי,
    סטודנט דוקטורט צרפתי,
  • 3:29 - 3:31
    השלים מעגל שלם.
  • 3:31 - 3:34
    הוא הציע שאם האור, שכולם ידעו שהוא גל,
  • 3:34 - 3:35
    מתנהג כמו חלקיק,
  • 3:35 - 3:39
    אולי האלקטרון שכולם ידעו שהוא חלקיק,
  • 3:39 - 3:41
    מתנהג כמו גל.
  • 3:41 - 3:43
    ואם אלקטרונים הם גלים,
  • 3:43 - 3:46
    זה קל להסביר את החוק של בוהר
    לבחירת מסלולים יחודיים.
  • 3:46 - 3:49
    ברגע שיש לכם את הרעיון
    שאלקטרונים מתנהגים כמו גלים,
  • 3:49 - 3:51
    אתם יכולים לחפש אותם.
  • 3:51 - 3:54
    ותוך כמה שנים, מדענים בארצות הברית ואנגליה
  • 3:54 - 3:57
    צפו בהתנהגות של גלים באלקטרונים.
  • 3:57 - 4:00
    כיום יש לנו הדגמה ברורה להפליא של זה:
  • 4:00 - 4:05
    יריית אלקטרונים למחסום עם שני חתכים.
  • 4:05 - 4:09
    כל אלקטרון מזוהה
    במיקום מסויים בזמן מסויים,
  • 4:09 - 4:10
    כמו חלקיק.
  • 4:10 - 4:12
    אבל כשאתם חוזרים על הניסוי הרבה פעמים,
  • 4:12 - 4:17
    כל האלקטרונים הבודדים
    מייצרים תבנית של פסים,
  • 4:17 - 4:19
    מה שמאפיין התנהגות של גלים.
  • 4:19 - 4:22
    הרעיון שחלקיקים מתנהגים כמו גלים, ולהפך,
  • 4:22 - 4:26
    הוא אחד המוזרים והחזקים בפיזיקה.
  • 4:26 - 4:27
    אמרה מפורסמת של ריצ'ארד פיינמן
  • 4:27 - 4:31
    היא שזה מתאר את המסתורין המרכזי
    של המכניקה הקוואנטית.
  • 4:31 - 4:33
    כל השאר ממשיך מזה,
  • 4:33 - 4:36
    כמו חלקים של פאזל שמתאימים למקומם.
Title:
חלקיקים וגלים: המסתורין העיקרי של מכניקה קואנטית - צ'ד אורזל
Description:

צפו בשיעור המלא: http://ed.ted.com/lessons/particles-and-waves-the-central-mystery-of-quantum-mechanics-chad-orzel

אחד הדברים הכי מדהימים בפיזיקה הוא שהכל ביקום, מאור לאלקטרונים לאטומים, מתנהג גם כמו חלקיקים וגם כמו גלים באותו הזמן. אבל איך הפיזיקאים הגיעו למסקנה המפתיעה הזו?
צ'ד אורזל עוקב אחרי שורת המדענים שבנו על הגילויים של קודמייהם בכדי להגיע למסתורין העיקרי של מכניקה קואנטית.

שיעור מאת צ'ד אורזל, אנימציה של ג'ואנה בררתולמיו.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:52

Hebrew subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.