כיצד האקראיות של העולם הקוונטי באה לידי ביטוי ברמת המאקרו ?

[רוב הזמן נח]

אולי בעתיד שימציאו מחשבי קוונטום אז יהיה לזה קשר

 

[uzi2]

גם היום

יש תופעות מקרוסקופיות שלא ניתן להסביר ללא עקרונות תורת הקוונטים. אבל האינטואיציה שמובילה להן מאוד שונה, מהאינטואיציה היומיומית שלנו
דרך אגב יש כבר מחשב קוונטי, אבל בשלב זה, הוא לא כדאי כלכלית. כיוון שהוא מבצע פעולות פשוטות מאוד ויקר מאוד לייצור (IBM Q). הפוטנציאל עצום, אך גם המגבלות הטכניות לייצור. בכל מקרה היקף המחקר והפיתוח בתחום עצום. דרך אגב גם העקרונות לפיתוחו מניחים שחלקיק יחיד נמצא בתערובת של אינסוף מצבים כל עוד לא מדדנו את מצבו. ולכן ניתן לבצע מניפולציה שתשנה את כל המצבים בפעולה אחת. שזו פעולה מאוד מורכבת, שכיום מתבצעת כמספר עצום של פעולות נפרדות.

 

[uzi2]

אין סתירה בין שימוש במתמטיקה מרוכבת ובין תורת הקוונטים.

בדיוק להיפך, יש המון שימוש במספרים מרוכבים גם בתורת הקוונטים, אבל הכלים המתמטיים הם משהו פחות מהותי לענייננו.

אז לא, החלקיקים הוירטואליים שאתה מתאר, הם תוצאה ולא הנחה של תורת הקוונטים. ובינתיים הניבואים של תורת הקוונטים מצליחים לרמת דיוק מדהימה.

כמי שלמד ולימד פיסיקה של מוליכים למחצה - לא ניתן ללמד את הקורס ללא הבנה של עקרונות תורת הקוואנטים. כל ספר שתיקח שהוא לא ממש ספר הכי בסיסי שיש, נכנס לתורת הקוונטים. הספרים הכי בסיסיים פשוט נותנים תוצאות מתורת הקוונטים בלי להסביר כיצד התקבלו.

 

[רוב הזמן נח]

תשובה ספציפית לשאלה שלך

גם בגופי מקרו יש חוסר וודאות.
למשל, אם תזרוק קוביות רק בחלק קטן מהמקרים תנחש על איזה צד הם יפלו.
ברוב הפעמים לא תוכל לנבא את התוצאה (על זה מתבססים בהימורים)

בקשר לחלקיקי חומר, אפשר להשוואת את זה לבניה.
החלק הבסיסי בבניית חומרים הוא אטומים.
החלק הבסיסי בבניה של קיר הוא הלבנה.

גם האטום וגם הלבנה בנויים מחומרים שמחוברים יחד.
הלבנה כלבנה יש לה מוצקות מסויימת והיא מתנהגת בצורה מסויימת כחומר.
אבל החומרים שמרכיבים אותה שונים ממנה במוצקות שלהם ובהתנהגות שלהם כחומר. רק אחרי שמערבבים אותם ונוצרת הלבנה אז מקבלים חומר עם אותם תכונות של לבנה.

האטום הוא אותו הדבר. אטום או כל חומר שמורכב מאטומים יש לו תכונות מסויימות.
אבל כשלוקחים אטום ומפרקים אותו לכל החומרים שהוא מורכב מהם מקבלים חלקיקים עם תכונות אחרות.

 

[uzi2]

על זה שיש אי וודאות שנובעת מחוסר ידיעה, אנחנו יודעים

וזה קיים גם בתורת הקוונטים. גם ברמה המיקרוסקופית, יכולה להיות אי וודאות לא רק מתוך האופן שבו חלקיק מיוצג, אלא גם מכך שהמדידה לא מספיק מדוייקת. אבל ההנחה המכלילה שלך, שאי הוודאות נובעת כולה ממגבלות טכניות במדידה, ולא מתוך עקרון יסודי יותר, היא זו שלא מסתדרת עם תוצאות המחקר הקיים (בייחוד עם אי שוויון בל, שהוכח נסיונית). מערכות מיקרוסקופיות הן לא "אותו דבר" כמו מערכות מאקרוסקופיות. ממש לא. החוקים שם מאוד שונים, עד כדי כך שכל נסיון לכופף את ההבנה שלהם לאינטואיציה המאקרוסקופית נועד לכשלון, וחייבים לפתח את האינטואיציה מחדש על סמך מה שהמתמטיקה מספרת לנו (ומיותר לציין שיש התאמה מדהימה לתוצאות ניסיוניות), ורק ההתנהגות הממוצעת של החלקיקים מקיימת את החוקים המאקרוסקופיים שאנחנו מכירים.

אין לי ספק שיש לנו עוד מה ללמוד. אבל זה חא סיבה להתעלם מכל הידע שכבר קיים.

 

[ערןל1]

התשובה של uzi2 יותר מוצלחת

המשפט שהכי צרם לי הוא :" החלק הבסיסי בבניית חומרים הוא אטומים"

כמו כן כתבת " אטום או כל חומר שמורכב מאטומים יש לו תכונות מסויימות.
אבל כשלוקחים אטום ומפרקים אותו לכל החומרים שהוא מורכב מהם מקבלים חלקיקים עם תכונות אחרות."

השאלה היא למה?

אם הבנתי אותך נכון אתה טוען שכשמפרקים משהו בסיסי מתקבלים דברים ששונים ממנו, וזה פשוט לא נכון.

חוץ מזה גם לאור יש תכונות קוונטיות ותכונות דטרמיניסיות ושם לא מפרקים שום דבר.

 

[רוב הזמן נח]

מוט ברזל זה אטומים של ברזל ופחם זה אטומים של פחם וכך הלאה

מזה החומרים האלה בנויים.
ברגע שתפרק את אטום הברזל או הפחם תקבל חומרים תת אטומיים שבכלל לא דומים לחומר במקורי ולא מתנהגים כמוהו.

אם תפרק לבנה או אם תיקח את החומרים שהיא בנויה מהם, לא תוכל לבנות מהם קיר. תצטרך קודם להכין מהם לבנים ואז מהם תוכל לבנות את הקיר.

בגוף החי תא הוא אבן הבניה הבסיסי. תא גם כן מורכב מהמון חומרים אחרים. אם תפרק אותו תקבל המון חומרים אחרים עם תכונות אחרות לגמרי מהתא.

ברגע שמפרקים חומר בניה בסיסי כל שהוא שבונה משהו, מקבלים חומרים אחרים עם תכונות אחרות.

מה לא ברור בזה?

 

[BigBadWolf]

אם תלמד קצת כימיה תראה שאטום ברזל הוא לא חתיכה של מוט ברזל

טכנית כן כמובן, אבל מעשית יש להם תכונות שונות מאוד. אתן דוגמה פשוטה להבנה - אטום פחמן. יש כמה חומרים שעשויים רק מאטומי פחמן: פחם, גרפית, גרפן, פולרנים ויהלום. האם תגיד שגרפית ויהלום הם אותו הדבר? אפילו גרפן שהוא שכבה של גרפית בעובי אטום אחד כבר מתנהג אחרת. ומה עם שומנים, חלבונים, נפט, פלסטיק, גומי, אלכוהול וכו'? גם הם עשויים משרשראות פחמן (יחד עם מימן ולפעמים חמצן וחנקן) אך בעלי תכונות שונות בתכלית. לאטום פחמן בודד יש תכונות שונות מכל מה שציינתי ומשונות למדי לפעמים.

 

[רוב הזמן נח]

אם תקרא שוב את השרשור אז תבין שאתה בסך הכל מחזק את הדברים

שרשמתי קודם.

 

[BigBadWolf]

יותר מזה אגיד לך שגם שני אטומי ברזל הם לא מוט קטן וגם לא 20

אפילו כשיש לך אוסף של 100 אטומי ברזל התכונות של החומר עדיין שונות בתכלית מאלו של מוט ברזל.
לדוגמה, אלומיניום הוא חומר יציב למדי, הוא יוצר שכבה מייצבת על פני השטח שלו ולאחר מכן יכול לעמוד באוויר בלי להתחמצן. אם נקח אוסף של כמה מאות אטומי אלומיניום לעומת זאת תקבל חומר נפיץ.

 

[רוב הזמן נח]

בכל כלל יש יוצאים מהכלל

ועדיין, מוט ברזל מורכב מהרבה אטומים של ברזל.
&nbsp
לחומר או חומרים מסויימים (לא חשוב לצורך העניין איזה)
יהיו תכונות מסויימות.
אבל לאותם חומרים בדיוק במבנה גבישי יהיו תכונות אחרות.
&nbsp
&nbsp
למה? כי המבנה הבסיסי שבונה אותם השתנה.
&nbsp
&nbsp
&nbsp

 

[BigBadWolf]

אני מדבר על אותו מבנה גבישי, רק סדר גודל שונה של מספר אטומים

אלומיניום גבישי, כאשר כל גביש מכיל כמה מאות אטומים (כלומר ננו-חלקיקי אלומיניום) הוא חומר נפיץ בעוד חתיכת אלומיניום בגודל מאקרוסקופי תהיה יציבה באוויר.

 

[יותם73]

השלם הוא יותר מסכום חלקיו

אולי כאן יכולה לבוא תאוריית הגשטלט: השלם הינו יותר מסכום חלקיו.
אני לא יכול לנבא תוצאה לפי החלקים, אלא לפי השלם שהם יוצרים.
ועכשיו אפשר לשאול האם בעצם כל הארועים שאנו רואים בחיים שלנו הינם סך הכול חלקים משלם שאיננו תופסים כלל?
בדיוק כמו כדור הסנוקר. האם המודעות שלי מוגבלת בכך שהיא תופסת חלקים?
אולי כאן במשהו ניתן לקבל רמז לגבי השאלה - כיצד מוח שהוא עצמו עשוי חלקים גשמיים בלבד, מייצר דבר מופשט כמו המחשבה...

 

[רוב הזמן נח]

אפשר לומר שזה מצחיק שכשהמדענים פיצחו את האטום הם ציפו

למשהו אחר ממה שקיבלו. והתפלאו נורא מכל החלקיקים שצצו עם כל התכונות השונות שלהם.
&nbsp
אולי הם ציפו שהוא יתחלק לכמה אטומים קטנים יותר. כאילו כמה אטומים יותר קטנים יתחברו לאטום אחד רגיל.
&nbsp
זה כמו לצפות שאם יפרקו עוגה למרכיבים שלה יקבלו כמה עוגות יותר קטנות שהרכבתם מייצרת את העוגה.
&nbsp
אבל אם מפרקים עוגה למרכיבים שלה אז בין הייתר מקבלים ביצים. בשביל ביצים צריך תרנגולות.
וקמח. בשביל קמח צריך להרוס שטח אדמה מכל מה שצמח עליו ולגדל חיטה או דגן אחר ואז לקצור אותו ולטחון אותו.
&nbsp
בקיצור, בשביל לקבל עוגה כמוצר מוגמר צריך כל מיני חומרים שמלכתחילה למי שלא מבין בתחום, אין להם שום קשר לעוגה והם עם תכונות אחרות לגמרי.
&nbsp
&nbsp

 

[ב ן ח ו ר י ן]

ככל שאמצעי המדידה שלנו משתפרים, כך אנחנו מגלים יותר

ואולי זה מקשר אותנו אל תיאוריית הקוונטים אשר קובעת שברגע שאנחנו יכולים למדוד משהו, אז הוא קורס למצב מסוים...

 

[ערןל1]

מסקנתך מרחיקת לכת

אם הבנתי נכון את מה ש"רוב הזמן נח" אומר טענתו היא שלפעמים כשמפרקים משהו מקבלים דברים שונים מהמקורי. זה עדיין לא אומר ש"אני לא יכול לנבא תוצאה לפי החלקים" לדוגמא אם ניקח תמונה במחשב (נניח של דגל ישראל) אזי היא מורכבת מפיקסלים. הפיקסלים שונים מהדגל למשל לכל אחד יש צבע יחיד אולם אם אתה יודע את מיקום כל הפיקסלים אתה יודע איך תראה התמונה הכללית.

עוד דוגמה היא שעון מכני. השעון מורכב מגלגלי שיניים וכו' ולא משעונים קטנים אבל אפשר לדעת רק מהרכיבים כיצד הוא פועל.

ולגבי חלקיקים תת אטומים דווקא הם תרמו להבנה של העולם שהם מרכיבים לדוגמה לא ברור למה יש יסודות שמתרכבים עם אחרים ויש שלא אלא אם כן מסתכלים על האלקטרונים ואז מקבלים לדוגמא את כלל האוקטט שמסביר פחמן דו חמצני.

כמו כן ניתן לשאול מדוע ליון אין מטען חשמלי אפס, והתשובה היא שחסר לו אלקטרונים או יש לו יותר אלקטרונים מיסוד רגיל.