המהפכה שלוקחת את הזמן שלה: 100 שנה לתורת הקוונטים

בקיץ 1958 נערך באוניברסיטת אוקספורד כנס שעסק בתהליכי פיזור באלקטרודינמיקה קוונטית. זה לא היה כנס מיוחד, היום די קשה למצוא תיעוד שהוא בכלל התקיים, והנושא שלו היה די שגרתי באותם הימים. אבל באחת ההפסקות, פיזיקאי אירי צעיר שוחח עם פיזיקאי ישראלי צעיר עוד יותר שהיה באמצע הדוקטורט באוניברסיטת בריסטול. מה שהיה משותף לשניהם באותו הרגע הוא ששניהם די השתעממו מההרצאות.

המפגש המזדמן הזה בין ג'ון בל ליקיר אהרונוב הוא אחד מרגעי המפתח של תחילת "המהפכה הקוונטית השנייה, שהגיעה כמאה שנה אחרי תורת הקוונטים שפיתחו ורנר הייזנברג, ארווין שרדינגר ואחרים בדיוק לפני מאה שנים (1926), וששינתה את ההבנה שלנו את העולם ואת היכולת שלנו להשפיע עליו באמצעים טכנולוגיים. המהפכה הקוונטית השנייה (מושג שטבע זוכה פרס הנובל אלן אספה), מתייחס למהפכת האינפורמציה הקוונטית והשיא שלה נמצא כנראה עדיין לפנינו, בטכנולוגיות הצפנה קוונטית ומחשוב קוונטי, שהשימוש בהן עדיין בצעדיו הראשונים.

השורשים של המהפכה הקוונטית השנייה נטועים במאמריו של ג'ון בל בשנות ה-60 של המאה שעברה, שהבהירו את ההשלכות האדירות של תכונה שנקראת שזירה הקוונטית. השזירה היא תכונה ייחודית לתורת הקוונטים: אחרי ששני חלקיקים עברו אינטראקציה והשפיעו זה על זה, אפילו אם מפרידים ביניהם, נשארות להם תכונות שלא שייכות לחלקיק אחד או לחלקיק השני - אלא מתארות את מצב החלקיקים כמכלול אחד.

החל משנות ה-60 המחקר בשזירה קוונטית שינה לא רק את תמונת העולם המדעית, הוא גם הציע בהמשך אפשרויות חדשות לעיבוד מידע שלא קיימות במחשבים רגילים.

למה חיכו כל כך הרבה זמן?

אחת השאלות שמעניינות היסטוריונים היא למה בעצם לקח כל כך הרבה זמן. כלומר, למה היה צריך לחכות לשנות ה-60 כדי להבין יותר טוב את מושג השזירה, שנובע ישירות מהמתמטיקה של תורת הקוונטים כפי שנוסחה כבר כמעט 40 שנה קודם לכן?

התאוריה הרווחת היא שעד סוף שנות ה-50 שאלות על יסודות התיאוריה נחשבו בקרב חלק גדול מהפיזיקאים לשאלות פילוסופיות בלבד "שאין טעם לשאול", ומי שישאל עלול לשלם מחיר. האורתודוכסיה הזאת נולדה, לפי הטענה, ב"פרשנות קופנהאגן" של התיאוריה ובסמכות של אבי הפרשנות הזו, הפיזיקאי נילס בוהר.

גישה אחרת היא שהטכנולוגיה והאפשרויות הניסיוניות פשוט השתכללו עם השנים - ניסויי מחשבה נהפכו לניסויים שאפשר לבצע במעבדה, והמיקוד של המחקר בפיזיקה השתנה בהתאם.

אני מציע מבט חדש על שתי האפשרויות האלו. יש לבחון את האופן בו שינויים בפיזיקה יישומית וניסויית השתלבו עם הניסיונות לפרש את תורת הקוונטים מחדש ולאתגר את "פרשנות קופנהאגן" בשנות ה-50, על בסיס מחקר היסטורי על מחקריהם של דייויד בוהם ותלמיד המחקר שלו באותה עת, הפיזיקאי הישראלי יקיר אהרונוב.

מחקרים אלה, על ניסוי EPRועל אפקט אהרונוב-בוהם, לא רק השפיעו ישירות על עבודתו של בל ועל הבנה טובה יותר של שזירה קוונטית, אלא גם תרמו להבנה שלמחקר "פרשני" בפיסיקה יש השלכות ישירות על אפשרויות הניסוי והמדידה, וכך תרמו לקבלתו של סוג חדש של מחקרים כלגיטימי. כלומר, התקדמות מדעית נטועה גם בהתגברות על תפיסות שגויות וגם בשינויים טכנולוגיים, ואיך שינויים אלו משתלבים זה עם זה.

הכותב הוא חוקר במחלקה למדעי הטבע באוניברסיטה הפתוחה, שייקח חלק בכנס המציין 100 שנה למהפכת הקוונטים, שיתקיים בשבוע הבא באוניברסיטה הפתוחה.