_ פירוש

תחום בפיזיקה שמתאר את ההתנהגות של חלקיקים זעירים מאוד, כמו אטומים ואלקטרונים: מכניקה קוונטית היא מעין "חוקי המשחק" של העולם המיקרוסקופי. בעוד שבחיי היומיום אנחנו מורגלים לחוקי הפיזיקה של ניוטון (כמו כדור שנזרק למעלה ויורד למטה), בעולם הקטן מאוד דברים מתנהגים אחרת לגמרי. לדוגמה כמה מהרעיונות המרכזיים של תחום זה - חלקיקים יכולים להתנהג גם כגלים וגם כחלקיקים - תלוי איך מסתכלים עליהם; אי-ודאות - אי אפשר לדעת במדויק גם את המיקום וגם את המהירות של חלקיק באותו זמן; הסתברות - במקום לדעת בדיוק איפה חלקיק נמצא, אנחנו יכולים רק לדעת את ההסתברות למצוא אותו במקום מסוים; קפיצות קוונטיות - אנרגיה לא מתווספת בצורה רציפה אלא ב"חבילות" קטנות שנקראות קוונטים. המכניקה הקוונטית נמצאת בבסיס של טכנולוגיות רבות שאנו משתמשים בהן, כמו מחשבים, לייזרים, וטלפונים סלולריים - למרות שהיא נראית מוזרה ולא אינטואיטיבית בהשוואה לפיזיקה ה"רגילה" שאנחנו מכירים בחיי היומיום.
אנגלית: Quantum mechanics
מכניקת הקוונטים היא תיאוריה פיזיקלית שמתארת את העולם בצורה הכי בסיסית וקטנה שאנחנו מכירים – ברמה של אטומים וחלקיקים תת-אטומיים כמו אלקטרונים ופוטונים.
בצורה פשוטה היא, אומרת לנו כמה דברים מאוד מוזרים ושונים ממה שאנחנו רגילים אליו ביום-יום:
הכל "קופץ" במנות קטנות: בפיזיקה הקלאסית (זו שמתארת את העולם הגדול), דברים יכולים להשתנות בצורה חלקה ורציפה. לדוגמה, אתה יכול להוסיף אנרגיה לאובייקט בצורה הדרגתית. במכניקת הקוונטים, אנרגיה, תנע ושאר מגיעות ב"מנות" קטנות וקבועות שנקראות קוונטים . אתה יכול לקנות חלב בכמויות שונות, אתה יכול לקנות רק בקבוקים בגודל ליטר, או שני ליטר, אבל לא ליטר וחצי.
חלקיקים הם גם גלים: אחד הרעיונות המרכזיים הוא שכל חלקיק יכול להתנהג גם כמו גל. זה כמו שזריקת כדור יכולה גם ליצור גלים במים. התכונה הזו נקראת דואליות גל-חלקיק . זה יודע למה חלקיקים יכולים לעבור דרך מחסומים (מה שנקרא "מנהור קוונטי"), כמו רוחה לעבור דרך חורים קטנים.
הסתברות ואי-ודאות: בעולם שלנו, אם נדע מידע על מהירות (בכלל, המיקום והמקום של הכדור), נוכל לחשב בדיוק איפה הוא יהיה. במכניקת הקוונטים זה לא עובד כך. אפשר לדעת בו זמנית גם את המיקום וגם את המהירות של חלקיק בדיוק מוחלט. ככל שנדע יותר על המיקום, כך נדע פחות על המהירות, ולהיפך. זה נקרא עקרון אי-הוודאות של הייזנברג . לכן, התאוריה לא יכולה לנבא בדיוק איפה יהיה חלקיק, אלא רק את ההסתברות למצוא אותו במקום מסוים.
מצבים בו זמניים (סופרפוזיציה): לפני שמודדים תכונה של חלקיק (כמו, הספין שלו), הוא יכול להימצא בכמה מצבים שונים בו זמנית. הוא רק "בוחר" במצב אחד. זה כמו מטבע שמרחף באוויר, והוא גם "ראש" וגם "עץ" בו זמנית, ורק זמן נוחת על השולחן הוא יוצר רק "ראש" או רק "עץ".
למה זה חשב?
מכניקת הקוונטים היא לא רק תיאוריה מוזרה על חלקיקים זעירים. היא הבסיסית להרבה טכנולוגיות שמשתמשים בשימוש היום:
לייזרים: מבוססים על מעבר של אלקטרונים בין רמות אנרגיה קוונטיות.
טרנזיסטורים: המרכיבים העיקריים במעבדי מחשב, פועלים על פי עקרונות.
MRI: בדיקות רפואיות שמנצלות את התכונה הקוונטיות של גרעיני אטומים.
ננו-טכנולוגיה: תכנון וייצור של חומרים ומכשירים ברמה האטומית והמולקולרית.
בקיצור, מכניקת הקוונטים היא ה"מדריך למשתמש" של היקום ברמה הכי קטנה שלו, היא חושפת עולם מוזרה ומרתק ששונה לגמרי מהאינטואיציה שלנו, אבל הוא זה שמאפשר את כל העולם הטכנולוגי המודרני.

***