גלים וחלקיקים

[hatulflezet]

גלים וחלקיקים

(אני כותב הודעה חדשה בנושא - כי הקודמת שרשמתי משום מה לא הקפיצה את השרשור - ולכן אני מניח שאף אחד גם לא קרא..) מה שמעניין אותי לדעת זה, איך הפיזיקה היום מתיחסת לנושא חלקיק/גל? האם הפיזיקה היום עדיין רואה חלקיקים וגלים כ"ישויות" פיזיקליות שונות "ללא קשר ביניהם" (אני אסביר) או האם אולי יש ראייה שחלקיק וגל הם למעשה שני צורות אנרגיה(שניתן להמיר בינהם - לפחות בתיאוריה). "ללא קשר בינהם" - הכוונה.. איך לומר - אשתמש באנלוגיה (לא ממש נכונה) - מים וקרח (מים - גל קרח חלקיק) - אז באנלוגיה השאלה תהיה - האם הפיזיקה רואה קרח ומים כשני מצבים של מים - או כשני ישויות פיזיקליות ניפרדות - שנלא ניתן להמיר בינהן? מקווה שהובנתי... לינקים או/ו הסבר קצר יתקבלו מאוד בברכה.

 

[מזריק טמפו מנטה]

נצל"ש - אבק

כשמכים לדוגמא ספה, אז יוצא ממנה אבק, אבל באופן הגיוני זה לא אמור להיות הפוך והאבק אמור לחדור יותר עמוק? או שמתי שהחפץ חוזר לצורתו המקורית הוא גורם לאבק לצבור מהירות וככה הוא יוצא החוצה?

 

[hatulflezet]

ללא אחריות

אני מניח, שכשאתה מכה בכרית, האבק שממש מתחת לכף ידך אכן לא "עף" החוצה - בגלל שידך מונעת זאת ממנו. אבל המכה בכרית יוצרת רטט על פני הכרית, שמעיף את חלקיקי האבק ממנה והלאה. בדומה תחשוב שאתה עומד על טרמפולינה רחבה - והיא ואתה במצב סטטי. עכשיו בא מישהו וקופץ על הטרמפטלינה שלך מגובה 10 מטר... ה"גל" שנוצר כעת כתוצאה מקפיצה הזו - יגיע גם אליך, והטרמפולינה תקפיץ אותך עם "גל" נגדי... כך ניראה לי בכל אופן - אבל בלי אחריות להסבר הזה...

 

[thmich]

אם לא תקבל תשובה מספקת....

אשלח משהו בערב

 

[hatulflezet]

רוב תודות! באמת מסקרן...

 

[thmich]

לא אומרים "תודה" לפני, ולפעמים...

גם לא אחרי. הנושא הזה עדיין לא סגור לגמרי ועוד כותבים ספרים שלמים עליו. מה אתה יכול לבקש מכמה שורות עם מילים פשוטות באתר זה? האינטרנט מלא במאמרים בנושא זה, באנגלית ובעברית, בכל הרמות. עד לפני פיסיקה קוונטית, כל גוף מוצק (לא חשוב הגודל) היה מאופין ב: (1)מסה, מהירות, תאוצה, תנע, אנרגיה, וכו'. ברור שחלק מהמאפינים אפשר להסיק מהיתר של המאפינים. כאן חשוב לציין שהמושג של "גל" היה מתאר (על-ידי משוואה מסויימת) תופעה מכנית, סוג של מסירת תנוע (מהירות, תאוצה, תנע, אנרגיה, וכו') מגוף לגוף, כאשר כל גוף היה נע מחזורית סביב נקודה קבוע (מיקום קבוע). חשוב לציין כאן שה-"גל" הזה יכול להיתפשת למרחקים גדולים כאשר הגופים בסך הכול נשארים באותו מקום. הדוגמות הנפוצות הן גלי קול, הגלים על פני-שטח של המים, (לא הגלים שנישברים), גלים בתוך המים וכו'. הרבה זמן חשבו שהאור עשוי מגופים זהים ומאוד קטנים (חלקיקים נטו). כך הסביר ניוטון (Newton) בהצלחה! כמה מאפינים של האור. אבל כמה מאפינים לא יצליח להסביר. זה אפך למשימה של פיסיקאים אחרים שהשתמשו במשוואות דומות לגלים מכניים כדי להסביר אותם. להגיד שהאור זה חלקיקים או גל, או שתי הן??? כמו רבים אחרים גם אני חושב שיותר נכון להגיד ש-(2) לאור יש מאפינים שחלק מהם אפשר לתאר על-ידי משוואות דומות לאלה שמתארות מסה, מהירות, תאוצה, תנע, אנרגיה, וכו', וחלק מהם אפשר לתאר על-ידי משוואות דומות לאלה שמתארות הגלים המכניים. אני נמנע מלהגיד ש-"האור הוא גם גל גם חלקיק", אלה זה משהו חדש שיש לו גם מאפינים של גל, גם מאפינים של חלקיק, (ראה 2). עכשיו יותר קרוב לשאלה שלך. יותר מאוחר, התברר שלחלקיקים, חוץ מהמאפינים (ראה 1) יש עוד מאפינים לדוגמה: -(3)ההסתברות למצוא "חלקיק" מסויים במיקום וזמן מסוים, כפונקציה של השגיאה שמוכנים לקבל במיקום וזמן. זה התחום של פיסיקה קוונטית והמשוואה שמתארת המאפין הזה היא דומה למשוואה שמתארת גל מכני. יותר קל להבחין במאפין ה-"הסתברותי" הזה בכמה שהחלקיק קטן יותר. המשוואה שמתארת המאפין ההיסתברותי (ראה 3) של החומר, נקראת אפילו "פונקצית גל". הדימיון בין המאפין ההיסתברותי של החומר ושל המאפין של הגל מכני, אפשר לדחוף רחוק, אבל זה רק....דימיון. בקיצור, לרשימה (1) צריך להוסיף גם (3) ועוד....

 

[hatulflezet]

ובכל זאת

תודה. את התודה אמרתי על הרצון הטוב שהראת כשאמרת שתפרסם תשובה מאוחר יותר. ושוב תודה על כך שאכן עמדת במילך. אתה לא חייב לקבל את התודה - אבל יהיה חבל אם לא. באופן כללי אני אישית לא אוהב משפטים כוללניים בסגנון "לא אומרים...." או " צריך ...."... אני מעדיף תמיד לסייג עם "לדעתי צריך..." וכו... לגבי תוכן הדברים - אני עוד צריך לחשוב על מה שכתבת על מנת לבקש הבהרות...

 

[hatulflezet]

אז במילים פשוטות

מה שיוצא מדבריך (אם הבנתי נכון) זה שלמדע היום אין ממש דעה מגובשת לגבי "תמירות" בין חלקיק וגל? חלק מהדברים שכתבת כבר היו ידועים לי מהמעט שקראתי על פיסיקה קוונטית. אגב - בזמנו זה בדיוק מה הביא את השאלה הזו. למשל, עד כמה שאני מבין, היום למדע אין מודל אחד של האטום. משתמשים במודל שונה במיקרים שונים. אין מודל אחד שעונה על כל המיקרים. כך למשל - בפיסיקת קוונטים - אטום (או חלקיק) מתואר כפי שכתבת דרך הסתברות. למעשה, דרך מודל זה, (כאמור עקרון אי הוודאות) חלקיק לא ממש קיים - אלא סביר להניח את מיקומו במיקום וזמן ע"י נבוי סטטיסטי. ולכן, המודל ה"פיזי" של אטום כזה יראה יותר כמו מאין עננה מאורפלת - מאשר כדור שסביבו חגים כדורים (אלקטרונים) קטנים יותר. לא יודע... איך שהוא לי ניראה, שכל עניין הדואליות הזה, בין חלקיק לגל - לדעתי, מצביע על כך, שלמעשה אין בכלל חלקיקים כמשהו ניפרד מגלים. בדומה לכך שקרח אינו שונה מאדים או מים נוזלים במהותו. חיזוק לכך מצאתי גם, בתופעה - של מעבר אלקטרונים בין רמות אנרגיה. הרי אלקרון ה"חג" מסביב לאטום, יכול ל"התקיים" רק ברמות (מסלולים) אנרגטיות מסוימות - ובשום פנים לא ביניהם. (תקנו אותי אם אני טועה) אבל, אלקטרונים בכל זאת עוברים רמות אנרגיה - בלי שניתן למצא ראיות לכך שהם היו ב"תווך". אז איך?? מה - האלקטרון נעלם - ומופיע שוב יש מאין? ברור שלא. ה"חוכמה" לדעתי, היא למצא את החוקים שהופכים אנרגיה "גלית" לאנרגיה "חלקיקית" ולהיפך - אבל זה קשה - אם ההתיחסות המדע לשני מצבים אלא - היא לא כמצבים - אלא כשני ישויות פיזיקליות שאין גישור (התמרה) בינהם - ולכן שאלתי את שאלתי.

 

[thmich]

hatulflezet, אני מקבל ההערה..../images/Emo140.gif

כן, גם אני "באופן כללי אני אישית לא אוהב משפטים כוללניים בסגנון "לא אומרים...."או " צריך ...."... אני מעדיף תמיד לסייג עם "לדעתי צריך..." וכו... אבל שאמרת "תודה" מראש, ואני לא הרגשתי טוב עם זה. אני גם עובד והזמן שלי מאוד מוגבל. פחדתי שלא יוכל להחזיר תשובה. זה עוד יכול לקרות. שאלה: יש לך קצת זמן לקרוא? אם כל הכבוד לכולם, כאן בפורום אפשר לקבל גם תשובות מוטעות, לפעמים קשה להבדיל. תנסה הספרים הבאים (לא צריך ידע מי יודע מה, אבל סקרנות כן). עכשיו אני מוכן שתגיד לי מראש "תודה": George Gamow: One, two, three...infinity George Gamow: Thirty years that shook physics אני לא יודע אם תורגמו לעיברית, תגיד לי. אני גם בטוח שעכשיו תקבל עוד הצעות מאחרים, אבל....תתחיל מהספרים הללו. תגיד לי מה החלטת. אתה כותב: "מה שיוצא מדבריך (אם הבנתי נכון) זה שלמדע היום אין ממש דעה מגובשת לגבי "תמירות" בין חלקיק וגל?" מהתשובה שלך עדיין לא הבנתי חד-משמעי אם ברור לך המושג העכשוי של "חלקיק": -עד לפני פיסיקה קוונטית, בפיסיקה קלסית המאפינים המוכרים של חלקיקים היו מסה, מהירות, האצה...בקיצור, קצת יותר ממה שניוטון ידעה. אם שיפור של מחשירי מדידה והתבוננות, התגלו מאפינים חדשים שמתוארים על-ידי משוואות דומות לאלה של הגלים ממכניקה קלסית. אבל תבין, לא מדובר בגל ראלי כמו באקוסטיקה וכולי. כן, אפשר לעשות איזה שהוא אנלוגיה, אבל לא יותר. המאפינים הקוונטים של חלקיקים הם באותו רמה של חשיבות כמו היתר של המאפינים. נכון, הם יותר בולטים בכמה שהחלקיק קטן יותר. אבל גם המאפינים הקלסיים יותר בולטים בכמה שהחלקיק גדול יותר. וכל המאפינים הנ"ל קיימים בו זמנית, הם....החלקיק! וכל המאפינים הנ"ל קיימים בו זמנית, הם....החלקיק! מעשי, ללכת ב"גדול" או ב"קטן": תלוי ברמת הדיוק של השאלה שנדרשים לענול אליה. זה המוסג העכשוי של "חלקיק"!! אם זה יהיה ברור לך, אפשר להמשיך.

 

[hatulflezet]

אז ככה

למעשה אתה צודק - בהחלט ניתן במילים אחרות להציג את שאלתי כ: מהו המושג העכשוי של חלקיק - וגם מהוא המושג העכשוי לגל - והאם על פי מושגים אלו ניתן לראות אם המדע רואה קשר התמרה בין שני המושגים הללו. כפי שכתבתי בהודעה הקודמת, ממה שקראתי עד היום, מצטיירת בעיני תמונה, של שייכות או קשר התמרה בין שני המושגים - וסיקרן אותי לדעת אם המדע של היום רואה זאת גם כך, ואם לא, האם זה נובע מכך שהרעיון לא נדון (לא ניראה לי) או ניפסל - ואם ניפסל - על אילו סיבות? ואם כן - אז אולי היו עולים קישורים/שמות/מושגים שהיו עוזרים לי למצא עוד חומר בכוון. לדעתי, אם לרעיון כזה יש סכוי "לקבל רגליים" יכול להיות לו תפקיד חשוב בתאוריה של הכל - שכידוע כל כך מנסים למצא - כי אם אכן יש יחס התמרה בין מצב חלקיקי של אנרגיה (כלומר המצאות במרחב ובזמן נתון עם מאפיינים של פיסיקה מכאנית) - למצב גלי (כלומר תדר, אורך גל וכו' עם מאפייני פיסיקה של גלים) - וחזרה, אז... די ברור לאן זה מוביל לא? תודה על המלצת הספרים - רשמתי בפני - לא חשוב לי אם יש בעברית - אנגלית טוב לא פחות - ואולי אפילו יותר - הבעיה היא בעיקר של זמן. ועד שאמצא זמן לקרא אותם - קיוויתי למצא כאן תשובה עקרונית (בודאי לא ממצה) לשאלה הנ"ל. קראתי כבר כמה ספרים שמסבירים (עד גבול המדע הפופולרי) את יסודות החשיבה שמאחורי בתפישות של מכניקת הקוונטים - אף אחד מהם לא ממש התיחס לשאלה ששאלתי כאן - בעיקר הם עסקו בגבולות של כל מודל. השאלה שלי עוסקת יותר בגישור של המודלים. ושוב - תודה על התושבה המושקעת!!

 

[thmich]

הכוונה שלך להתמרה היא....

מבחינת מתמטית?? כגון: m=h/l*c m=mass, h=plank constant, l=wave length, c=light speed in vacuum כי כמו שכתבתי כבר, המאפינים m ו-l של כול חלקיק קיימים בו-זמנית (אין אחד מגרש את השני, הם נכונים-קיימים באותו רגע) , כמו שגם: m=density*volume m, density, volume הם המאפינים נכונים-קיימים באותו רגע, אין אחד מגרש (excludes) את השני. ועוד פעם: המושג (תופעה) של "גל" מפיסיקה קוונטית זה לא המושג (תופעה) של "גל" ממכניקה קלסית. אז לסוג זה (מתמטי) של התמרה אתה מתכוון?

 

[hatulflezet]

הממ שאלה טובה...../images/Emo163.gif

יתכן השאלה שלי לא נכונה... בהתמרה אני מתכוון - אם יש לי חלקיק, איזה "עבודה"/תהליכים אוכל להעביר אותו - על מנת להתמיר אותו ממצב חלקיקי - לספקטרום הגלים שמרכיבים אותו. בבחינה דמיונית, השאלה היתה יכולה להיות מנוסחת כך: חשב את אורך הגל של אטום מימן. (אני מניח שזה היה יותר : חשב לפחות 2 קומבינצייות שונות של גלים אלקטרו מגטניים (תדר, אורך גל, עוצמה וכו), שלאחר התמרת hatulflezet יהפו לאטום מימן) אל תשכח - אני שואל יותר ממה שאני טוען...

 

[thmich]

../images/Emo13.gifhatulflezet, גם עכשיו, שאתה ..

קורא הודעה הזה, ה"גל" de Broglie השותף לך, "מרחף" סביבך. זה לא גל אמיתי, לכך גם לא אלקטרומגנטי!!. זה אחד מהמאפינים שלך שמבחינה מתמטי, אפשר לתאר אותו גם (ולא רק, ראה Heisenberg) עם משוואה דומה למשוואת גלים מכניים, בשם Schrodinger equation. כל סוג! של התבוננות באזור מסוים במרחב, יכול להשפיע (באיזה מידה, זה השאלה ויש כאן הרבה מתמטיקה) על המאפיין ה"גלי" של חלקיק שנמצאה באזור הזה. אולי זה ההתמרה שאתה מדבר עליה. אין שום דבר ממש מיוחד, חוץ מ...המתמטיקה.

 

[hatulflezet]

יוצא שאני נודניק

אבל לא בכוונה - זה רק מבורות - ומחוסר יכולת להסביר את עצמי מספיק טוב - שזה שוב נובע מבורות... אבל אתה די ענית לי ברצף התושובת שלך - שלמעשה חזרו על עצמן - ובצדק. מהתשובות שלך אני מבין, שהקשר בין תכונות חליקיקיות לגליות של אנרגיה - על פי המדע היום - הוא מתמטי - אבל לא "פראקטי". בסדר - מקובל. אז אני נישאר בודד בדעתי (המאוד לא מדעית, אני מודה) שיש אולי קשר התמרה "פיסי" בין אנרגיה במצב חלקיקי לאנרגיה במצב גלי. ולא - לא רק במובן המתמטי, אלא גם המובן המעשי - אם תרצה - בין גל מכני - לחלקיק מכני. לא שאני חושב שגם אם היה ידוע למדע, החוקיות של התמרה שכזו (אם אכן היה דבר שכזה) שזה יהיה מעשי בפועל... ובכל זאת ,זו מחשבה מרתקת לדעתי. זה בהחלט היה מסביר בקלות יחסית את אופן הפעולה של beam me up Scoty....

בכל אופן - תודה על הסבלנות.

 

[thmich]

hatulflezet, יש באנגלית פיתגם שאומר

"שעלה ברורה היא כבר חצי תשובה". נכון שזה... נכון?

. בצד אחד זה טוב שאתה "נודניק", כך החוקרים צריכים להיות, גם במדע. מתי לעצור? אתה צריך להיות מסוגל לחפש הוכחות במציאות (התבוננות ונסויים). ה-"common sense" יגיד לך מתי לעצור. בהצלחה! אתה מדבר גם על "שהקשר בין תכונות חליקיקיות לגליות של אנרגיה". בשלב זה, כדי להיות בטוח שאני מבין אותך אני צריך לדעת לאיזה צורת אנרגיה אתה מתכוון (באיזה הגדרה של אנרגיה אתה משתמש). או שאתה מתכוון ל-E=m*c^2 ? אתה מתכוון לאנרגיה כפוטונים (קרינה אלקטרומגנטית)?

 

[hatulflezet]

הגדרה של אנרגיה

באיזו אני משתמש? לפי דעתי אין כמה הגדרון לאנרגיה - אלא יש הגדרות למופעמים שלה. אתה נוגע בדיוק בעניין. אבל אני מניח שכתשובה נכון יהיה להגיד שאני מתייחס לE כפי שבא לידיד בטוי בנוסחה המפורסמת של איינשטיין - שאגב - כבר יש לה תיקון - שאני לא זוכר אותו כרגע. אנרגיה רק משנה צורה - ולא נעלמת ולא נוצרת . אני מדבר על התמרה ("מכנית") בין מופע אחד לאחר של אנרגיה.(גל לחלקיק וחזרה). כלומר, התמרה של אנרגיה, כך שאם לצורך ההסבר אנחנו עושים נסוי עם אטום מימן ב"חדר" בריק מוחלט - נוכל את האטום הזה להתמיר לגלים אלקטרומגינטיים (לדוגמא), וכך האטום שלנו יעלם מהחדר, לאומת זאת נוכל לקלוט במקלט רדיו,לרגע, רעש שהוא למעשה הקליטה של הגלים שהיו עד לפני רגע אטום. דימיוני? בהחלט. אפשרי? אני מאמין שכן(לפחות תאורטית) - אבל כפי שאמרתי - זו דעה לא מדעית, וסיקרן אותי לדעת אם אולי במדע בכל זאת חושבים שיש קשר שכזה בין מופעי אנרגיה שונים - לא רק בדמיון מתמטי... אני מניח שלא - וכניאה בצדק (שאותו שאני לא יכול להסביר מפאת בורותי...) לגבי מה שאמרת על לחפש הוכחות במציאות - אז לא תמיד זה כל כך טריויאלי. מה בדיוק ניתן להוכיח מהניסויים שכתבתי עליהם בהתחלה? מהם רק עולה שחלקיקים מתנהגים גם כגלים - ולא רק מתמטית... וזה בדיוק ההשראה לרעיון שלי להתמרה בין השניים...

 

[thmich]

סוף-סוף הבנתי אותך אחרי 3 ימים...

עדין טוב... ה"דואליות" שאתה מתכוון, זה לא הדואליות שפיסיקה קוונטית מטפלת בה, אלא שחלקיק יכול להפוך 100% לקרינה אלק' והפוך. אני מבין למה אתה רוצה להגיע.. ראה הסרט (teleportation) Star-Trek תאורטי: לייצר אטום מימן צריך 15E-11 joules. לייצר 70Kg חומר (מישקל של בן אדם) צריך... 100.000 פעמים אנרגיה של פצצה אטום Hiroshima. אבל לא רק כאן הבעיה. רק כדי לייצר זוג electron-positron הסיפור מאוד-מאד מסובך, תיקרא על זה. אחרי כן האינפורמציה שהחומר החדש צריך לקבל... אם תאורטי אפשר, פרקטי לא, או עד אז יש לפתור הרבה-הרבה בעיות אחרות, לא פחות מענינות. מה שאני כתבתי הם מילים מאוד פשוטות. תיקרא בהמשך התגובות של LordR ו-perfect. אפשר גם משם ללמוד משהו.

 

[LordR]

באותו הנושא

א) ניסוי קומפטון בניסוי זה מתנגש פוטון באלקטרון והוא נותן לו חלק מהאנרגיה שלו. ב) אטום יבלע פוטון רק אם הוא באנרגיה המדוייקת, שבין שתי רמות אנרגיה. תתקנו אותי אם משהו בשתי ההנחות האלו לא נכון. עכשיו לשאלות: 1) איך זה מתיישב? כלומר למה לא יכול להיות מצב שפוטון עם אורך גל קצת גדול יותר מזה שבין הרמות מעורר את האטום ויוצא עם האנרגיה שנשארת? 2) איך זה יכול להיות שיש פוטון בעל האורך גל המדוייק! הרי זה לא תחום סופי, זה בדיוק כמו שהערך של פונקצית הסתברות בנקודה אינפינטיצימלית הוא אפס. חשבתי על רעיון ל 2.. אבל לא בטוח.

 

[prefect]

תשובות

1) לא הבנתי... התכוונת קטן יותר? 2) זה כן תחום סופי. בגלל עקרון אי הוודאות, רק לתהליך שהשונות של הזמן שהוא לוקח היא אינסופית יכולה להיות אנרגיה מדוייקת. (H ו- t לא מתחלפים)

 

[LordR]

כן, התוונתי אורך גל קטן יותר

כלומר אנרגיה קצת יותר גדולה מהאנרגיה הדרושה להעלות אלקטרון כלשהו ברמה.