בשער-קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער בפייסבוק - קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל בשער - קהילה אקדמית למען החברה בישראל
דף הבית   |   על בשער   |   פעילויות בשער   |   ספר אורחים   |   צור קשר      רשימת תפוצה
 
 
 > שלח שאלה למומחה
 
 
 
     כל התחומים
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     אסטרופיזיקה
     אפיגנטיקה
     ארכיאולוגיה
     הנדסת חשמל
     הנדסת מזון
     השכלה גבוהה
     חינוך
     כימיה
     מדעי המוח
     מדעי כדור הארץ
     פרקינסון
     קרימינולוגיה
     קרקע ומים
     ננוטכנולוגיה
     הנדסה
     מדעי המחשב
     כימיה
     ביולוגיה
     פיזיקה
     רפואה
     מתמטיקה
     מדעי הסביבה
     גיאוגרפיה
     מוט"ב
     הוראת המדעים
     אזרחות
     כלכלה
     היסטוריה
     משפטים
     פסיכולוגיה
     תנ"ך
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 > בשער האזרחות
 
 
 > הרצאות מומחים ברשת
 
 
 > רשימת תפוצה
 
 > חתום בספר האורחים
 
 > כניסה לשואלים רשומים
 
 
 > English
 
שאלה מספר 3022 - סתירת היחסות לקוונטים תאריך: 14/10/2007
תחומי דעת:  פיזיקה  
היחסות חידשה בזמן: הזמן מודד אותי ביחס אלי ולא ביחס לעולם. מה זה סותר לתורת הקוונטים שהיא הסבר החלקיקים והגלים ופעולתם
תשובה מאת: פרופ' מיכה ברכוז
   

ראשית יש להבחין בין תורת היחסות הפרטית ותורת היחסות הכללית.


תורת היחסות הפרטית ותורת הקוונטים משולבות במבנה תיאורטי הקרוי "תורת השדות היחסותית". דוגמא לתורה כזו היא "המודל הסטנדרטי של החלקיקים" המתאר את כל החלקיקים היסודיים הידועים לנו כיום, ואת האינטרקציות שלהם.

בצורתה הפשוטה, מכניקת הקוונטים מתארת את ההתפתחות בזמן של פונקצית הגל של חלקיק - זוהי משוואת שרדינגר. לשם כך בד"כ בוחרים כיוון זמן מסוים, ופונקצית הגל מתארת את ההסתברות (ליתר דיוק, ריבוע פונקצית הגל) למצוא את החלקיק במקומות שונים במרחב, ברגע נתון בזמן. במשוואה זו אנו מתיחסים בצורה שונה לזמן ולמרחב ולכן לכאורה יש סתירה עם תורת היחסות הפרטית. שורש הבעיה היא שאנו רוצים לתאר חלקיק אחד במרחב – מיקומו במרחב לא מוגדר – אולם הזמן בו אנו מודדים אותו מוגדר לחלוטין.

כדי לפתור בעייה זו נזכר במשוואות מקסוול של אלקטרומגנטיות. משואות אלה הן בהתאמה ליחסות פרטית – ולמעשה היוו את המוטיבציה לאקסיומה הגאונית של איינשטיין שמהירות האור שווה בכל מערכות הייחוס (ומכאן הדרך לייחסות פרטית קצרה). משוואות אלה מתארות את השדה האלקטרומגנטי כפונקציה של הזמן והמרחב, כאשר אלו מופיעים במשוואה בצורה זהה. משוואת מקסוול מתארת שדה קלאסי אחד שמורכב ממספר רב של חלקיקים קוונטיים – פוטונים.

הדרך להכליל את התיאור הקוונטי של חלקיקים לתורת היחסות הפרטית היא, במקום לדבר על מיקום של חלקיק אחד במרחב, לדבר על שדה של החלקיק (בדומה לשדה האלקטרומגנטי) שיכול להיות מורכב ממספר משתנה של חלקיקים. במלים אחרות אנו איננו שואלים "היכן במרחב נמצא חלקיק מסוים ברגע מסוים בזמן?" (כמו במשוואת שרדינגר הרגילה) אלא אנו שואלים "בחר נקודה במרחב ובזמן כרצונך – כמה חלקיקים יש שם?" (או "מה ההסתברות למצוא שם כך וכך חלקיקים?"). בשאלה זו אנו מתיחסים לזמן ולמרחב בצורה זהה ולכן ניתן להכלילה לתורת היחסות הפרטית ולשלב את תורת הקוונטים עם יחסות פרטית.


לגבי השילוב עם יחסות כללית, שהיא תורת הכבידה, המצב מסובך יותר. ניתן לנסות לקחת את תורת השדות (שכן יחסות כללית כוללת את היחסות הפרטית בתוכה) ולהשתמש בה לשדה החדש – שדה הכבידה -
כפי שהשתמשנו בה לשדה הקרינה או לשדות של חלקיקים אחרים. אולם אם עושים זאת מתקבלת תורה עם סתירות פנימיות. אנו מבינים היטב מתי תורת השדות עובדת ומתי היא נשברת, ומדוע היא נשברת בתורת הכבידה, ולא נראה שיש דרך לתקן בעיות אלה. עלינו לפיכך לצאת לתיאוריה חדשה שמכלילה את תורת השדות, ותורת המיתרים עושה בדיוק זאת. בתורה זו אנו מצליחים לשלב יחסות כללית ומכניקה קוונטית, אולם בדרכים חדשות (שלמען האמת עוד רב בהם הנסתר על הגלוי).

בברכה,


פרופ' מיכה ברכוז
פיזיקה
מכון ויצמן

הוסף תגובה הדפס שאלה      שלח לחבר      שאלות מועדפות
שלח שאלה למומחה   |   שמור כדף הבית   |   הוסף למועדפים   |   תנאי שימוש באתר   |   Powered By Art-Up