בואו נדבר על קוואנטום 2.0: למה אנחנו צריכים לחדד את השפה שלנו

סופרפוזיציה, הסתבכות והיבטים מביכים אחרים של העולם הקוונטי הם כעת הכוחות המניעים מאחורי טכנולוגיות פורצות דרך שונות. בעוד ש"קוואנטום 1.0" היה בסך הכל חקירת המסתורין של משוואות הגלים של שרדינגר והקמת ניסויים חכמים לסגירת פרצות בתיאוריה, "קוואנטום 2.0" מכניס את ההיבטים המוזרים ביותר של פיזיקת הקוונטים לעבודה שגרתית. מחשבים קוונטיים המבוססים על סופרפוזיציה, כמו גם התקני הצפנה המסתמכים על הסתבכות לתקשורת למרחקים ארוכים, נמצאים כעת כולם הופכים לבר קיימא מבחינה טכנולוגית.

אבל למרות צמיחה מתפתחת של טכנולוגיה קוונטית, דבר אחד שלא השתנה הוא השפה המסורבלת והמנוגדת לאינטואיציה שבה אנו משתמשים כדי לדבר על כל מה שקשור לקוונטי. אמנם המציאות של הסתבכות וסופרפוזיציה היא מעבר לכל ספק סביר, אבל מטריף כתמיד לתאר אותם במילים. תופעות קוונטיות יש לו מוזר, אבל זה לא אומר שעלינו להסתפק בשפה מוזרה כדי לתאר אותם.

מהימים הראשונים של מכניקת הקוונטים, אלברט איינשטיין, נילס בוהר, ורנר הייזנברג ואחרים שאפו להבין את הפיזיקה הלא-קלאסית החדשה הזו של קוונטים 1.0. המאבק שלהם נגע לפער בין האופן שבו אנחנו מדברים על תופעות לבין האופן שבו אנחנו פוגשים אותן במעבדה. הפער הזה נוצר על ידי השפה המטאפורית הלא מושלמת שעדיין משמשת במידה רבה לאפיון תופעות לא קלאסיות.

אמנם המציאות של הסתבכות וסופרפוזיציה היא מעבר לכל ספק סביר, אבל זה מטריף כמו תמיד לתאר אותם באמצעות מילים

המושג "הסתבכות" לא יכול שלא לעורר שני דברים (או יותר) נפרדים שנארגים יחד אך איכשהו גם נפרדים, כמו זרמים סבוכים של חוט. באשר ל"סופרפוזיציה", זה מעלה את התמונה של ענן של מצבים שונים רגע לפני שגורם חיצוני כלשהו בוחר מצב אחד, בעוד האחרים נעלמים. או לחשוב על מונחים וביטויים כמו "שדה", "נתיב", "הפרעה עצמית", "קריסת פונקציית גל" או "פוטון שבוחר לחזור בזמן". יש פער גדול בין מה שמצטלם לבין התופעות שהם מתייגים.

השפה נחשבת

לפיסיקאים בדרך כלל יש אחיזה אינטואיטיבית מספיק איתנה במה שקורה כשהם שקועים במלאכתם, כך שהם בדרך כלל לא כל כך מוטרדים מהמונחים האלה, גם אם לפעמים הם עדיין בגדר תעלומה. עם זאת, ב-quantum 2.0, עם המכשירים שבקרוב יהיו נפוצים ויישומים עתידיים, עלינו להיזהר כיצד אנו משתמשים בשפה שירשנו מ-quantum 1.0. יש שתי סיבות לכך.

הראשון הוא בהירות. אם מדענים אינם יכולים לתאר בצורה ישירה כיצד המכשירים והיישומים הללו פועלים, זה גורם למכשירים להיראות מסתוריים ובעלי עולם אחר. שפה מפחידה ומנוגדת לאינטואיציה גורמת גם למדענים להיראות כמו כמרים, אנשים משוחים שמתחברים עם החוץ. אם פיזיקאים לא יכולים לשים דברים בשפה שאחרים מבינים, זה מרמז שאין שום שפה הגיונית, או שפיזיקאים לא יכולים למצוא שפה שכן, או שהם ממציאים דברים. הדבר מעודד בסופו של דבר ספקנות והכחשה מדעית, כמו גם קבלה של אנאלפביתיות מדעית.

סיבה שנייה היא מעשית. מציאת השפה הנכונה לאפקטים קוונטיים יכולה לעזור למנוע בלבול בפיתוח טכנולוגיות קוונטים 2.0. מטאפורות רעות עשויות לגרום לסוגים מסוימים של מכשירים - טלפונים קוונטיים, מכשירי טלפורטציה אנושיים - להיראות סבירים יותר מבחינה פיזית ממה שהם. מצד שני, נטילת מטפורות באופן מילולי מדי - חצובה קרוב מדי לתמונות שהועלו על ידן - עלולה להטות את החשיבה של מעצבים לכיוון הלא נכון. תמונות טובות יותר של המציאות יעזרו לתכנן ניסויים טובים יותר לחקור אותו.

כשפיזיקאים ופילוסופים מבינים שהם חולקים אמת נעלה

המילה "הִסתַבְּכוּת", למשל, היא דרך טובה לדבר על פיזיקת קוונטים באזורים מסוימים כאשר אנו יכולים להטיל התנהגות במונחים של חלקיקים. אבל אנחנו לא יכולים לחשוב על מצבי אנרגיה בדידים בשדה באופן מילולי מדי כמו חלקיקים; כלומר, בלתי תלויים זה בזה. לשם כך יהיה צורך במנגנון לתלות שלהם. זה, בתורו, יצטרך מטפורות אחרות, כגון פונקציית הגל מסוגלת "לבחור" את המצבים שלה, אשר בתורה דורשת אפקטים לא מקומיים או תקשורת על-לומינלית.

באשר ל"סופרפוזיציה", זוהי גם מטאפורה שפועלת במצבים מסוימים, כמו אלה שבהם נראה כאילו קיימות אפשרויות בו-זמנית. אבל זה מצביע על כך שיש סוג של "מיכל של אפשרויות" - כמו אלקטרון בבאר פוטנציאלית - שמופיע רק בקנה מידה קוונטי. זה, בתורו, מרמז שתופעות קוונטיות ותופעות קלאסיות מופרדות על ידי גבול מובהק ולא על ידי הבדל בדרגה. לכן קשה ליישם את המטאפורה, למשל, על מקרומולקולות, נוזלים קוונטיים או התנודות הקוונטיות ליד אופק האירועים של חור שחור, שבו השניים מדממים זה לתוך זה.

הנקודה הקריטית

בוהר קבע כי איננו יכולים ליצור תמונה מילולית של תופעות קוונטיות, המהווה מכשול בלתי עביר לכאורה בפני שפה מדויקת. אבל הוא לא התכוון שעלינו לזנוח את הניסיון ליצור שפה שאנו באמת מבינים ומתארת ​​במדויק את מה שאנו פוגשים. בוהר נאבק בעוצמה כדי ליצור שפה המיישמת את המוזרות של תופעות קוונטיות עם השפה הרגילה המשמשת לתיאור מצבים ניסיוניים. ובכל זאת, אין סיבה לחשוב שאי אפשר לפתח שפה שמתארת ​​בהצלחה תופעות קוונטיות.

אין סיבה לחשוב שאי אפשר לפתח שפה שמתארת ​​בהצלחה תופעות קוונטיות

QBism הוא ניסיון אחד. שפת QBist משלב את המשאבים של ההסתברות הבייסיאנית ותורת המידע הקוונטית כדי להתייחס להכנת מערכות קוונטיות, לא כבחירת דברים דמויי גל או חלקיקים, אלא ניסוח הערכה הסתברותית של תוצאות מדידה עבור המשתמש. במקום לראות, נניח, פוטון עם קיטוב לא ידוע כ"עושה בחירה" לגבי הקיטוב שלו כשהוא נורה דרך גביש קלציט, גישת ה-QBist מתייחסת לתוצאה כ"עדכונים" ב"מידע על המערכת" שלנו.

שפה זו מספקת תיאור אחיד, אך אינה מתעקשת שהפוטון הוא "דמוי חלקיקים" או "דמוי גל". לא כל הפיזיקאים מרוצים מ-QBism, וייתכן שזו לא הגישה היחידה לאפיון תופעות קוונטיות. אבל כל אלטרנטיבה ל-QBism תצטרך לעזור לנו לראות מה באמת תמוה במכניקת הקוונטים מבלי שנתקע על אפיון העבר של החידות. אם ניסיון כזה יצליח, אנחנו באמת על הסף של קוונטים 2.0.

רוברט פי קריז (לחץ על הקישור למטה לביו המלא) הוא יו"ר המחלקה לפילוסופיה, אוניברסיטת סטוני ברוק, ארה"ב. ג'ניפר קרטר הוא מרצה לפילוסופיה בסטוני ברוק, שם ג'ינו אליה הוא סטודנט לדוקטורט

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/lets-talk-about-quantum-2-0-why-we-need-to-sharpen-up-our-language/