נתחיל מהשורה התחתונה. גם לאחר קריאת הספר לא לגמרי הבנתי את מכניקת הקוואנטים. הייתי רוצה לומר שלא הבנתי אותה עד הסוף, אבל נראה לי שגם לא ממש הבנתי את ההתחלה. טוב, אני קצת מגזים, אולי חלק מההתחלה כן הבנתי. הבנתי גם שכמה אמירות נפוצות בשמה של תורה זו מונפצות למדי. חלקיק לא יכול להיות בשני מקומות באותו זמן למשל. הבנתי שכדאי לקרוא שוב את הספר והבנתי גם שאני צריך לרענן קצת את הידע שלי בפיזיקה. אמנם אין דרישה פורמלית לידע מוקדם כלשהו, אבל נראה לי שרצוי משהו מוקדם ולו ברמה תיכונית. בעיקר הבנתי שמאד קשה להבין את המכניקה הקוואנטית, מספיק אם מצליחים לקבל אותה.

נתחיל בכך שנרענן את הזיכרון ההיסטורי שלנו מאיפה כל הסיפור הזה התחיל. ובכן האדון מקס פלאנק הוא האשם. הוא שיער בראשית המאה העשרים כי אנרגיה אינה גודל רציף, כלומר היא לא יכולה לקבל כל ערך אפשרי אלא רק ערכים שלמים (קוונטים!) של קבוע כלשהו שלימים יכונה קבוע פלאנק. העניין המשיך באיינשטיין שהציג את האור לא רק כגלים אלא גם כפוטונים שהם בעצם קוונטים של אנרגיה והמשיך לגילויים מרתקים על מבנה האטום בהם נראה שהאלקטרונים לא יכולים להיות בכל מקום שבא להם, אלא במסלולים מוגדרים בלבד, ושכל שינוי מסלול גורר בהכרח שינוי קוונטי, כלומר שינוי של מידה בדידה של אנרגיה לימים התברר כי שינוי מסלול של אלקטרון כרוך בבליעת או פליטת פוטון.

אז הנה תוך כשלושים שנה הקוונטים נהיו בכל מקום והמדענים ניסו לחפש תאוריה כוללת יותר, תאוריה קוונטית שתסביר את היקום, וזו היא מכניקת הקוונטים. נעזוב את ההיסטוריה המתוארת בתחילת הספר ונמשיך בדרכם של המחברים הבאים להציב את עקרונות תורה זו מול הקורא, צעד אחר צעד, החל מהחלקיק הבודד.
אולם עוד קודם לכן מובהר עיקרון חשוב של התורה, שאומר שכל מה שלא אסור ומפר איזה כלל לא רק שמותר, אלא אפילו קורה. זו אפילו כותרת המשנה של הספר, ואין להמעיט כלל בחשיבותה, ואפילו אם משפט זה יהיה מובן בסוף הקריאה, דיינו.

זהו משפט מפתח, כי נגלה במהלך הקריאה שכמעט הכל מותר, ובתחילתו אנו מניחים אפילו שהכל מותר. עיקרון האיסור של פאולי יגיע בהמשך. כן, אלקטרון יכול להיות פה ותוך כל פרק זמן שם (אין ברירה, לכו לצפות ברוצה להיות שם). זה אכן נשמע מגוחך, בפרט שאומרים שזה נכון לא רק לחלקיק אלא גם לעצמים גדולים יותר כמו מחבר סקירה זו, אבל בהמשך מתברר שאמנם האפשרות קיימת, אבל ההסתברות שהיא תקרה, נמוכה עד אימה, ולכן בפועל היא פשוט לא מתרחשת. לכן, את כותרת המשנה נבין לא ככל מה שיכול לקרות יקרה, אלא כל מה שיכול לקרות קרה. כלומר, אם אלקטרון הגיע מ-A ל-B, הרי שאין לנו שום מושג איך הוא הגיע לשם, האם דרך C D או מקומות רחוקים בהרבה. לכל מסלול יש את ההסתברות שלו, וכמובן שיש אינסוף כאלו, אבל אלו כבר פרטים טכניים שאינם נחוצים לספר הזה.

בניסיון להציג מימוש כלשהו של התאוריה ולא להשאירה ברמה האבסטרקטית לחלוטין, משתמשים המחברים במעין שעונים, אותם הם מצמידים לכל חלקיק, שעונים שבסופו של דבר יוצרים מרחב הסתברותי למיקום שלו. חלק מהדיון מתרחש בממד אחד ולא ביקום התלת ממדי, על מנת לפשט עוד את ההצגה. זו גישה טובה מאחר ואנו מעוניינים בעקרונות ובוודאי שלא נרוץ ליישם משהו רק על סמך קריאת ספר עיון פופולרי. מי שצלח את הטיפול בחלקיק אחד ישמח לעבור לטיפול באטום מימן בודד, פרוטון ואלקטרון ולהבין איך שינוי המסלולים של האלקטרונים עובד. לאחר מכן הספר ממשיך לעולמות מורכבים יותר של אטומים מורכבים יותר ושל מולקולות. מי שלא צלח? יכול לחזור ולקרוא שוב, או להתנחם בעובדה שבאמת מעטים מבינים משהו מהעניין הזה.

הספר מתורגם כעשור לאחר צאתו ולכן התפתחות חשובה ביותר של התאוריה, גילוי בוזון היגס, מופיעה בו עדיין כהשערה. במהדורה העברית נוספו הערות שוליים המזכירות שחלקיק זה אכן התגלה (אפשר לקרוא על כך בספר אחר – החלקיק האלוהי), מאז היו עוד כמה התפתחויות אבל אנחנו בעיקר מעוניינים ביסודות ולפחות באיזו רמת הבנה בסיסית של עיקרי התאוריה.

בפוסט קצר בפייסבוק כתבתי כבדיחה שהבנתי הכל ולא הבנתי כלום בעת ובעונה אחת, ולשאלה אם אני ממליץ עליו אמרתי שיש אי וודאות סביב הנושא. נניח להלצה ונסכם שיש כאן ניסיון מוצלח להסביר תאוריה שנוגדת את האינטואציה וצורת החשיבה המקובלת, על דברים שמתנהגים אחרת לגמרי ממה שאנחנו מכירים וחווים. אין לצפות להבנה מלאה של התורה, זו גם לא מטרת הספר, אלא לתת מושג טוב יותר, על תחום זה, לאדם שאינו מהתחום המקצועי, אבל מתעניין, ואולי אפילו יש לו ידע מוקדם כלשהו בפיזיקה. לאלו אני בהחלט ממליץ על הספר.

היקום הקוונטי
בריאן קוקוס וג’ף פורשו
מאנגלית
ספרי עליית הגג 2022
מגב הספר
מכניקת הקוונטים היא אחד מעמודי היסוד שעליהם מושתתת ההבנה שלנו את הטבע. לאחר אין-ספור ניסויים ותצפיות, היא עדות מובהקת להצלחה האדירה של המדע להבין את מסתורי היקום, אבל היא גם סמל ליכולת המוגבלת של האינטואיציה האנושית הנאבקת להבין את המוזרות של העולם התת-אטומי – חלקיקים יכולים להיות בשני מקומות בו-זמנית? חתולים יכולים להיות גם מתים וגם חיים? שזירה קוונטית?

צעד אחר צעד, מפזרים מחברי היקום הקוונטי את המסתורין, את הבלבול ואת הקושי להבין באמת את התיאוריה הזאת. הם מראים איך היא מתארת את העולם בדייקנות, בעזרת חוקים מתמטיים מוצקים, וכך מניבה הסברים ותחזיות המקיפות מגוון עצום של תופעות, משבבי סיליקון ועד כוכבים.

גירסת הדפסה