100 שנים של מכניקת קוונטים: האנשים ששינו את העולם

בתצלום שחור-לבן זה שצולם בתחילת המאה ה-20, עשרות מדענים בחליפות אלגנטיות יושבים מול בניין עתיק בסגנון גותי.

זו לא הייתה פגישה רגילה – זו הייתה אחת הכנסים המדעיים החשובים ביותר בהיסטוריה האנושית, שאיחדה את גדולי המוחות של הפיזיקה של המאה ה-20.

בין הדמויות הרציניות למראה הללו היו אלברט איינשטיין עם שיערו הכסוף הייחודי, ורנר הייזנברג, ארווין שרדינגר, מקס פלאנק ומדענים רבים אחרים - אלה שבנו יחד אחת התיאוריות המדעיות המהפכניות ביותר: מכניקת הקוונטים.

100 שנים של מכניקת קוונטים: האנשים ששינו את העולם - חלק 1

ועידת סולבי של 1927 איחדה את המדענים המובילים בעולם באותה תקופה (צילום: ויקי).

השנה מציינת 100 שנה להולדתה הרשמית של מכניקת הקוונטים. האומות המאוחדות הכריזו על שנת 2025 כשנת המדע והטכנולוגיה הקוונטית הבינלאומית, כדי לחגוג מאה שנה של מהפכה מדעית זו ולהמשיך לחקור את הפוטנציאל שלה במאה הקרובה.

זוהי גם הזדמנות עבורנו להביט לאחור על המסע יוצא הדופן של תיאוריה ששינתה לחלוטין את האופן שבו בני אדם מבינים את היקום ויצרה יישומים בחיים של ימינו.

מקורותיה של מהפכה

בקיץ 1925, ורנר הייזנברג, פיזיקאי גרמני צעיר, נסע לאי הלגולנד בים הצפוני כדי להימלט מאלרגיה קשה לאבקנים ממנה סבל.

במקום מבודד זה הוא שקל לכתוב מאמר מהפכני "על פירוש מחדש של יחסים קינמטיים ומכניים בתורת הקוונטים". עם זאת, הוא לא יכול היה לצפות שלאחר פרסומו, המאמר יבשר עידן חדש בפיזיקה.

בעבר, מדענים הבינו שהפיזיקה הקלאסית הניוטונית לא יכלה להסביר תופעות רבות ברמה האטומית.

100 שנים של מכניקת קוונטים: האנשים ששינו את העולם - חלק 2

הפיזיקאי המבריק אלברט איינשטיין תרם לפיתוח הפיזיקה - מכניקת הקוונטים (צילום: PBS).

מקס פלאנק גילה שאנרגיה נספגת ונפלטת ב"מנות" נפרדות הנקראות קוונטים. איינשטיין השתמש ברעיון זה כדי להסביר את האפקט הפוטואלקטרי. אבל היו אלה הייזנברג ועמיתיו שבנו מערכת תיאורטית שלמה לענף חדש של פיזיקה - מכניקת הקוונטים.

המיוחד במכניקת הקוונטים הוא שהיא לא סתם תיאוריה חדשה שמחליפה תיאוריה ישנה. היא דורשת מאיתנו לנטוש את התפיסות האינטואיטיביות שלנו לגבי המציאות.

בעולם הקוונטי, חלקיקים יכולים להתקיים במספר מצבים בו זמנית (הנקרא סופרפוזיציה קוונטית), יכולים להשפיע זה על זה באופן מיידי אפילו ממרחק של מיליוני קילומטרים (שזירה קוונטית), ואנחנו לא יכולים לדעת במדויק את המיקום והתנע של חלקיק בו זמנית (על פי עקרון אי הוודאות של הייזנברג).

מתיאוריה ליישום נרחב

אנשים רבים חושבים על מכניקת הקוונטים כעל נוסחאות מתמטיות מורכבות במעבדה. אך במציאות, היא חלחלה לכל היבט של החיים המודרניים.

רוב המכשירים האלקטרוניים שאנו משתמשים בהם מדי יום פועלים על פי עקרונות קוונטיים. הסמארטפון שבכיס מכיל מיליארדי טרנזיסטורים - מכשירים שהומצאו על סמך הבנה של מכניקת הקוונטים של מוליכים למחצה.

בלי מכניקת הקוונטים, לא היו לנו מחשבים, אינטרנט, GPS... או את הלייזר - המצאה חשובה נוספת המבוססת על עקרונות קוונטיים - הנמצאת בשימוש נרחב מקוראי ברקודים בסופרמרקטים, נגני תקליטורים/DVD, ועד ניתוחי עיניים והעברת נתונים באמצעות כבלי סיבים אופטיים...

100 שנים של מכניקת קוונטים: האנשים ששינו את העולם - חלק 3

מכונות דימות תהודה מגנטית (MRI) פועלות על סמך עקרון התהודה המגנטית הגרעינית - תופעה קוונטית (צילום: ST).

גם הרפואה המודרנית נהנתה רבות ממכניקת הקוונטים. מכשירי דימות תהודה מגנטית (MRI) פועלים על פי עקרון התהודה המגנטית הגרעינית - תופעה קוונטית.

טיפולי הקרנות לסרטן מבוססים גם על הבנה של הפיזיקה הקוונטית של גרעינים אטומיים.

אפילו תחומים שנראים מופשטים כמו קוסמולוגיה מסתמכים על מכניקת הקוונטים. אנו מבינים מדוע כוכבים זורחים, כיצד הם יוצרים יסודות כבדים, וכיצד הם בסופו של דבר מתים - הכל בזכות מכניקת הקוונטים.

זה מסביר מדוע חומר מוצק אינו קורס, מדוע מתכות מוליכות חשמל, ועוד אינספור תופעות טבע.

"הדמויות הנסתרות" של ההיסטוריה

כשאנו מביטים לאחור על דיוקנאות היסטוריים של פיזיקאים קוונטיים, לעתים קרובות אנו מזהים רק שמות מפורסמים כמו איינשטיין, הייזנברג או שרדינגר. אבל סיפור התפתחותו של תחום זה כולל גם דמויות נשכחות רבות אחרות, במיוחד נשים.

לוסי מנסינג הייתה אחת מהנשים הללו. היא עבדה באותה קבוצה כמו הייזנברג וחישבה כמה מהיישומים הראשונים של תורת מכניקת הקוונטים שלו.

בנוסף, ישנן מדעניות רבות אחרות אשר תרמו תרומות משמעותיות אך לא זכו להכרה הראויה להן בהיסטוריה. בשנת 2025 יפורסם ספר ביוגרפי על 16 מדעניות בהיסטוריה של פיזיקת הקוונטים, שיסייע לשפוך אור על תרומות נשכחות אלו.

100 שנים של מכניקת קוונטים: האנשים ששינו את העולם - חלק 4

מחשבים קוונטיים שנחקרו ופותחו על ידי סין (צילום: The Quantum Insider).

זה מזכיר לנו שהמדע אינו פרי עבודתם של גאונים בודדים, אלא מאמץ קולקטיבי של אנשים רבים. כל תגלית בנויה על יסודותיהם של אינספור עבודות מחקר קודמות, והצלחת מכניקת הקוונטים היא תוצאה של שיתוף פעולה בינלאומי החוצה כל מחסום פוליטי ותרבותי.

המהפכה הקוונטית השנייה

אם המאה ה-20 הייתה עדה להולדתה והתפתחותה של מכניקת הקוונטים כתיאוריה מדעית, הרי שהמאה ה-21 מבשרת את עידן "המהפכה הקוונטית השנייה".

אז החלו בני האדם לנצל ישירות את התכונות המוזרות של מכניקת הקוונטים כדי ליצור טכנולוגיות חדשות לחלוטין.

מחשבים קוונטיים הם אחת הטכנולוגיות המצופות ביותר. בניגוד למחשבים מסורתיים המשתמשים בביטים שיכולים להיות רק במצב 0 או 1, מחשבים קוונטיים משתמשים בקיוביטים שיכולים להיות בשני המצבים בו זמנית הודות לעקרון ה"סופרפוזיציה הקוונטית".

זה מאפשר למחשבים קוונטיים לבצע חישובים רבים במקביל, ובכך לפתור תוך ימים או אפילו שעות בעיות שמחשבים מסורתיים היו צריכים מיליוני שנים לפתור.

מחשבים קוונטיים גם מבטיחים לחולל מהפכה בתחומים רבים. ברפואה, הם יכולים לדמות במדויק מבנים מולקולריים מורכבים, ולסייע בפיתוח תרופות חדשות במהירות וביעילות רבה יותר.

במדעי החומרים, מחשבים קוונטיים יכולים לתכנן חומרים חדשים בעלי תכונות ייחודיות. במימון, הם יכולים לייעל תיקי השקעות ולנתח סיכונים ברמה חסרת תקדים.

100 שנים של מכניקת קוונטים: האנשים ששינו את העולם - 5

יפן היא אחת המדינות המובילות במחקר טכנולוגיית קוונטים (צילום: DigWatch).

חיישנים קוונטיים הם תחום יישום מבטיח נוסף; חיישנים אלה, המשתמשים באפקטים קוונטיים, רגישים ביותר ויכולים למדוד אפילו את השינויים הקטנים ביותר בשדות מגנטיים, בכוח הכבידה או בזמן.

ניתן להשתמש בהם ברפואה לגילוי מוקדם של מחלות, בגיאולוגיה לחקירת משאבים, או למעקב מדויק אחר מיקום ללא צורך ב-GPS.

תקשורת קוונטית, ובמיוחד קריפטוגרפיה קוונטית, מציעה שיטה מאובטחת לחלוטין להעברת מידע. בהתבסס על עקרונות מכניקת הקוונטים, כל ניסיון האזנה ישנה את המצב הקוונטי ויתגלה באופן מיידי.

מספר מדינות החלו לבנות רשתות תקשורת קוונטיות, ובעתיד, אינטרנט קוונטי עשוי להפוך למציאות.

אתגרים והזדמנויות עבור וייטנאם

בהקשר של מהפכת הקוונטים השנייה המתמשכת, וייטנאם זקוקה לאסטרטגיה כדי להימנע מפיגור. השקעה במחקר וחינוך במדעי הקוונטים הפכה חיונית.

עלינו להכשיר דורות חדשים של מדענים ומהנדסים בעלי ידע בטכנולוגיית קוונטים, ולבנות את תשתית המחקר המתאימה.

100 שנים של מכניקת קוונטים: האנשים ששינו את העולם - 6

בווייטנאם, מומחים ומדענים רבים משתפים פעולה כדי לחקור טכנולוגיית קוונטים (צילום: President Club).

שיתוף פעולה בינלאומי הוא גם חיוני. כפי שההיסטוריה הראתה, פריצות דרך במדע נובעות לעתים קרובות משיתוף פעולה חוצה גבולות. וייטנאם צריכה להשתתף באופן פעיל בפרויקטים מחקריים בינלאומיים בנושא טכנולוגיית קוונטים, תוך למידה מניסיונן של מדינות מתקדמות.

במקביל, עלינו גם להפיץ ידע על מכניקת הקוונטים לציבור. אנשים רבים עדיין רואים בכך תחום מורכב ומרוחק מדי, אך כפי שראינו, הוא משפיע על כל היבט של החיים המודרניים.

הבנה בסיסית של מכניקת הקוונטים תעזור לאנשים להעריך את חשיבותן של טכנולוגיות חדשות ולקבל החלטות מושכלות לגבי העתיד.

מבט לעתיד

במבט לאחור על תצלומים של חלוצי פיזיקת הקוונטים, אנו רואים לא רק אנשים ששינו את האופן שבו האנושות מבינה את היקום, אלא גם את רוח המדע - תשוקה לגילוי, נכונות לאתגר תפיסות ישנות ושיתוף פעולה שחוצה גבולות.

100 שנים של מכניקת קוונטים: האנשים ששינו את העולם - 7

רוח זו נותרה חיונית להגעה לפסגות המדע במאה ה-21.

השנה היא לא רק זמן לחגוג 100 שנים של מכניקת הקוונטים, אלא גם זמן להביט קדימה.

עם התפתחות הטכנולוגיה הקוונטית, אנו עומדים על סף אפשרויות חדשות חסרות תקדים. מחשבים קוונטיים יכולים לסייע בפתרון האתגרים הגדולים ביותר של האנושות - החל משינויי אקלים ועד לפיתוח תרופות למחלות חשוכות מרפא.

חיישנים קוונטיים יוכלו לפתוח דרכים חדשות לחקור את היקום ולהבין את עצמנו. תקשורת קוונטית תוכל ליצור עולם מחובר מאובטח ופרטי יותר.

מכניקת הקוונטים הוכיחה שהמציאות מורכבת ונפלאה הרבה יותר ממה שדמיינו. לכן, אולי הלקח הגדול ביותר מ-100 שנות מכניקת הקוונטים הוא: היו תמיד מוכנים להיות מופתעים, היו תמיד סקרנים, ולעולם אל תפסיקו לחקור.

מקור: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/100-nam-co-hoc-luong-tu-nhung-con-nguoi-thay-doi-the-gioi-20250626124351568.htm