פיזיקה קוונטית לבני שבע | דומיניק וואלימן |TEDxמזרח-ונקובר

בהרצאה קלילה זו נותן לנו דומיניק וואלימן ארבעה עקרונות מרכזיים להסברה קלה של נושאים מדעיים, והוא מפריך את המיתוס לפיו הפיזיקה הקוונטית קשה להבנה: הכל עניין של הסבר נכון.

הרצאה זו ניתנה באירוע TEDx מקומי שהופק בפורמט TED באופן עצמאי ע"י קהילה מקומית. למידע נוסף: http://ted.com/tedx

האם זה קרה לכם פעם?

אתם משוחחים עם מישהו

שמספר לכם על נושא
שמעניין אותו מאד

ושהוא יודע עליו הרבה,

ואתם עוקבים אחר דבריו

ובשלב מסוים אתם מבינים
שהפסקתם להבין אותו.

ואז אתם עומדים שם

ומבינים שאין לכם שמץ של מושג
על מה הוא מדבר.

(צחוק)

זה קרה לי לאחרונה עם חבר
שיודע המון על השקעות,

משהו שאני לא מתמצא בו הרבה,

אבל זה מידע חשוב ושימושי מאד.

אבל הוא התחיל לדבר
על "תיק השקעות מגוון" --

בלה, בלה --

(צחוק)

ולצערי לא יצא לי מזה
שום מידע מועיל.

לדעתי, זהו מצב שכולנו מכירים,

ותשמחו לשמוע שאפשר לעשות משהו
כדי לשפר את המצב הזה,

ועל זה אדבר היום.

אני מדען בתחום הפיזיקה הקוונטית,

אז הייתי בשני צידי הדו-שיח הזה.

הייתי גם זה שמסביר למישהו
חומר מסובך מאד

והייתי גם בצד שמקבל

בהמון דיונים מדעיים אינטנסיביים
עם עמיתַי.

וכשקורה נתק כזה בתקשורת,

שמתי לב למשהו מעניין,

שאותו אדם שהפסיק להבין,

מרגיש קצת אשמה.

ואם תחשבו על זה,
זה ממש לא נכון.

זה צריך להיות ההיפך,
כי באותה נקודה בזמן

אינכם יכולים לעשות ממש כלום
כדי להבין טוב יותר.

אבל יש משהו שהאחר יכול לעשות
כדי לעזור לכם להבין:

למצוא דרך טובה יותר להסביר
על מה הוא מדבר.

ולכן,

במהלך התנסותי במדע,

מצאתי שהמוצא היחיד הוא לאזור אומץ

ולבקש בנימוס מהמסביר שיעצור,

ולומר, "מצטער, אינני מבין מה אתה אומר,"

ואז לנסות לחזור
למקום בו הפסקתם להבין.

זה אכן דורש מעט אומץ,

כי אתם בעצם מודים בכך
שאינכם יודעים את החומר.

אבל בעיני זה בסדר,
ולמעשה, חששותי התבדו לגמרי.

אנשים בד"כ מכבדים אתכם
אם חשוב לכם

ללמוד היטב את המידע

או להבין אותו נכון.

אז לדעתי אסור לנו לעולם
להרגיש רע כשאיננו יודעים משהו

וגם לא להתבייש לשאול שאלות.

אני מרבה לעסוק בהסברת המדע

ולמדע יש באמת בעיית הסברה

כי בד"כ, החומר מורכב מאד.

אתם ודאי יודעים
שהמדענים מתלוננים תמיד

על סילופים של המחקרים שלהם
מצד התקשורת,

למשל:
"שתיית יין מרפאת סרטן."

(צחוק)

זה ממש לא נכון, דרך אגב.

אך מצד שני אפשר להבין

עיתונאים שמפשטים מדי דברים
או מבינים אותם לא-נכון

כי כדי להסביר מחקרים חדשניים

לפעמים דרוש קודם כל
תואר דוקטור בנושא,

ואי-אפשר לצפות שהתקשורת, העיתונאים,

יהיו בעלי תארים בכל תחומי המדע.

אז לדעתי העולם ייצא נשכר
אם יהיו הרבה אנשים

שטובים מאד בהסברת המדע,

אנשים שמבינים במדע
אבל גם יודעים להסבירו

כך שהציבור הכללי יבין.

וזה חשוב מסיבות רבות,

אבל סיבה אחת שוודאי מוכרת לכם

היא שכמעט כל המחקר המדעי בעולם

מקבל מימון מהציבור.

אז יהיה נחמד
אם הציבור הכללי יוכל להבין

את העבודה שבה מושקע הכסף שלו.

אבל מבחינתי, הסיבה החשובה יותר
לכך שכדאי להסביר את המדע

היא משום שזה גם מעניין.

המחקרים שמתנהלים מעניינים כל-כך
שטוב שאנשים יידעו עליהם.

למשל, התחום שלי:
הפיזיקה הקוונטית.

בעיני, הפיזיקה הקוונטית
היא נושא מעניין ביותר,

אבל יצא לה מוניטין
של תחום קשה להפליא.

ובצדק: זה באמת הולך ונעשה מורכב
ככל שמתעמקים בפרטים,

אבל זה לא אומר
שאי-אפשר בכלל לדבר על זה.

אז אני רוצה לערוך הצבעה.

ירימו ידיים כל מי שלא יודעים
מהי הפיזיקה הקוונטית.

מי שלא יודע, שלא יתבייש.

הרימו ידיים. כאילו, הכירו בבורותכם.

זה בסדר גמור.

בסדר. יופי.

אז הפיזיקה הקוונטית מתארת
את הדברים הכי קטנים ביקום.

אם יורדים לסדרי-גודל
קטנים מהתא,

לסדר-הגודל של מולקולות, אטומים
והדברים שאטומים עשויים מהם,

חלקיקים תת-אטומיים, פרוטונים,
ניוטרונים, אלקטרונים,

היא פשוט מתארת איך כל אלה עובדים
ואת האינטראקציה שלהם עם אור.

והמעניין בפיזיקה הקוונטית הוא,

שהיא מצייתת לחוקי היסוד של היקום,

ועם זאת,
הדברים שקורים שם מוזרים מאד.

אספר לכם על כמה מהתופעות
שמתרחשות בפיזיקה הקוונטית.

תופעה שוודאי שמעתם עליה
היא "כפילות החלקיק-גל".

דמיינו את כל החלקיקים התת-אטומיים,

כמו פרוטונים, ניוטרונים, אלקטרונים,
כמו כדורי גומי קטנים

שמקפצים להם בשטח וניתזים זה מזה.

אבל לפעמים יש להתייחס אליהם
כאל גלים שמתפשטים.

והם כאילו עושים את שני הדברים
ואת זה קשה לנו לדמיין.

אז אתאר לכם דוגמה.

תארו לעצמכם שכדור קופצני כזה
מושלך לתוך שלולית מים.

הכדור ייעלם

ובמקומו תקבלו אדוות שמתפשטות
על פני השטח.

דמיינו שאחת האדוות האלה
פוגעת במקל, למשל.

כל האדוות שעל פני השטח ייעלמו,

וליד המקל יופיע פתאום שוב
כדור קופצני.

קצת מוזר לנו לחשוב על זה, נכון?

אבל התנהגות כזו מתרחשת
כל הזמן בעולם התת-אטומי.

תופעה נוספת שאולי שמעתם עליה
נקראת "מינהור קוונטי".

דמיינו שאני משליך כדור כזה
על חלון.

אני זורק -- סליחה --

זורק, הכדור מוחזר, אני תופס --

זריקה, החזרה, תפיסה --

זריקה --

והוא עובר דרך החלון.

הוא לא מנפץ את הזכוכית
ובכלל לא יוצר איתה אינטראקציה.

הוא פשוט מופיע לפתע
בצידה השני

ורואים אותו עף ומתרחק.

(צחוק)

אילו ראיתם דבר כזה
הייתם חושבים שזה מטורף, נכון?

אבל זה קורה כל הזמן
בעולם התת-אטומי.

למעשה, זו הסיבה היחידה לכך
שאנו קיימים.

אולי אתם יודעים שהשמש

מפיקה אנרגיה באמצעות היתוך גרעיני.

היתוך גרעיני מתרחש
כששני אטומי מימן נתקלים זה בזה

והפרוטונים בגרעינים שלהם
ניתזים אלה מאלה.

ואילולא המינהור הקוונטי,

הם היו ניתזים אלה מאלה
ולא היה קורה דבר.

אבל למעשה הם מבצעים מינהור קוונטי
זה דרך זה,

וזה מה שמאפשר את התכתם
ואת שחרור אור השמש,

וללא אור שמש
לא היינו קיימים.

אז אנו יכולים להודות על קיומנו
למינהור הקוונטי.

תופעה נוספת קרויה "סופרפוזיציה".

זאת מילה מפונפנת מאד,

אבל פירושה הוא פשוט משהו
שיכול לבצע דברים מנוגדים באותו זמן.

למשל,

אני יכול להסתובב לכיוון אחד,

אני יכול להסתובב לכיוון השני,

אבל איך אני איראה

אם אסתובב לשני הכיוונים
בעת ובעונה אחת?

(צחוק)

איננו יכולים לעשות זאת
ולא לדמיין זאת,

אבל זה מה שחלקיקים תת-אטומיים
עושים כל הזמן.

בעצם, אנו יכולים לעשות זאת,
לפחות חלקים בתוכנו.

אם אי-פעם הייתם
בתוך מכשיר דימות מגנטי,

המכשיר הזה מזהה
את כל אטומי המימן בגופכם

וגורם להם להסתחרר
בשני הכיוונים בו-זמנית

בסופרפוזיציה הזאת.

זה מה שמאפשר לנו
להתבונן לתוך הגוף.

מעניין שכל הפיזיקה הזאת
נראית כל-כך מופשטת

ומנותקת מחוויית היומיום שלנו,

ועם זאת, זה קורה בגופנו.
אנו עשויים מדברים קוונטיים.

וזה קורה על כל סביבותינו.

ואת הפיזיקה הקוונטית
אנו לא מיישמים רק בדימות מגנטי.

צצו המון טכנולוגיות נוספות

בעקבות הבנתנו בפיזיקה הקוונטית.

למשל, כשפיצחנו את מבנה הסיליקון

זה איפשר לנו להמציא
את שבב הסיליקון,

שנמצא בכל מחשב ומחשב בעולם.

כלומר, כל תשתית המיחשוב בעולם קיימת

הודות להבנתנו בפיזיקה הקוונטית.

וזה גם בדברים אחרים, כמו לייזרים
- הם שימושיים מאד -

ותחנות כוח גרעיני.

יש אמירה נוספת שוודאי שמעתם
בנוגע לפיזיקה הקוונטית:

"איש איננו מבין באמת
את הפיזיקה הקוונטית".

זה בעצם לא נכון.

אנו מבינים היטב את הפיזיקה הקוונטית,

וכדאי מאד שנבין אותה

אם נולדות ממנה טכנולוגיות
כמו דימות מגנטי ותחנות כוח גרעיני.

כשאומרים זאת, למעשה מתכוונים לומר

שכאשר אנו מנסים לדמיין לעצמנו משהו

שיכול להיות בו-זמנית גם חלקיק וגם גל,

או משהו שיכול להסתחרר
לשני כיוונים בבת-אחת,

אנו מתקשים מאד
לראות זאת בעיני רוחנו,

אבל אנו יודעים לתאר זאת היטב
באופן מתמטי.

אז מרתק שמשהו יכול להיות
כה מנוגד להגיון מצד אחד,

וכה מועיל ומעשי מצד שני.

אז אני נהנה מאד
להסביר את המדע.

אני יוצר סרטי "יו-טיוב"
וגם כותב ספרי ילדים

לגילאי שבע עד אחת-עשרה,

ואני אוהב מאד להתאמץ
ולמצוא דרכים להסביר את המדע.

אני אוהב להסביר לבני הגיל הזה
את הנושאים הכי מסובכים.

פיזיקה קוונטית, ננו-טכנולוגיה,
יחסות, מדע טילים, דברים כאלה.

והגעתי למסקנה

שאפשר להסביר לכל אדם כמעט כל דבר,

כל עוד עושים זאת בדרך הנכונה,

ופיתחתי מערכת עקרונות
שלפיה אני עושה זאת.

אשתף בה אתכם.

אלה ארבעת העקרונות שלי
להסברה טובה של המדע,

אמרתי "מדע", אך הם יכולים לשמש
להסבר של כל דבר טכני.

בסדר.

מס' 1:

להתחיל מהמקום הנכון.

כל אחד בא מרקע שונה,

לכל אחד יש ידע שונה.

ותפקידנו הוא להסביר את המידע

במונחים שהשומע כבר מכיר.

אין טעם להשאיר פער
ולהתחיל משם,

כי הוא לא יצליח לעקוב אחריכם.

מוטב אפילו ליצור את המידע
על יסוד מה שהוא מכיר.

איך עושים את זה?

פשוט, שואלים אותו שאלות
על מה שהוא מכיר,

או אפילו מתחילים להסביר
ואז שואלים,

"עד כאן הבנת?"
או, "זה מסתדר לך בראש?"

ואם מדברים לפני קהל,

צריך לדעת לנחש

ומועיל גם להיעזר בהרמת ידיים.

כשטועים, כדאי תמיד ללכת על בטוח.

לאנשים בד"כ לא אכפת לשמוע
מידע שהם כבר מכירים.

בסדר.

עקרון מס' 2:

אל תחפרו מדי.

אנשים יכולים לקלוט בכל פעם
כמות מידע מסוימת בלבד,

צריך להיות מציאותיים בעניין הזה.

אז כדאי להסביר, נניח,
שלושה דברים

שאנשים יבינו ויזכרו,

מאשר להפגיז אותם בטונות של מידע

וזה יבטל את כל העבודה הטובה שעשית.

יכולתי להמשיך לדבר על הפיזיקה הקוונטית,

אבל אני מקווה שנתתי לכם
מספיק דוגמאות שעוררו את עניינכם

ושאותן תוכלו לזכור.

בסדר.

מס' 3:

בהירות עדיפה על דיוק.

כשאתם מסבירים דברים בעזרת דוגמאות,

הפיתוי הוא לתת את ההסבר
הכי מדויק מדעית,

אבל הוא יהיה ארוך ומסובך.

מוטב לתת הסבר פשוט יותר

שאולי איננו לגמרי נכון
מבחינה טכנית,

אבל הוא מבהיר את העיקר.

דמיינו שהמאזין כאן
וההסבר המלא - כאן.

הרעיון הוא להעביר אותו
רק עד לכאן.

למשל, כשדיברתי על נושא
הסחרור במערכות קוונטיות,

האמת היא למעשה
קצת יותר מופשטת,

בקשר לסחרור של החלקיקים התת-אטומיים,

אבל מה שסיפרתי לכם
נותן תמונה טובה,

ומי שעדיין מתעניין,

יוכל להתעמק אחר-כך בפרטים.

בסדר.

מס' 4:

הסבירו מדוע בעיניכם זה מגניב.

(צחוק)

כשאתם מסבירים משהו למישהו,

יש הרי סיבה לכך שאתם עוסקים בזה.

או שזה חשוב לכם מאד,
או שזה מאד מאד מעניין בעיניכם.

וככל שתוכלו להעביר את המסר הזה,

כך סביר יותר שהמאזין יזכור ויפיק מזה משהו.

ואת זה אפשר לעשות בדרכים רבות.

דרך אחת היא להפגין
את התלהבותכם בתחום.

דרך נוספת היא להעזר בדוגמאות
שמראות איך זה רלוונטי לחיי המאזין:

בפיזיקה הקוונטית למשל,
שבכל פעם שאתם מפעילים את הטלפון,

אתם רותמים לעזרתכם
את חוקי היסוד של היקום...

(צחוק)

...כדי לשלוח תמונות של החתול שלכם.

(צחוק)

אז אלה ארבעת העקרונות שלי.

ואני רוצה לסיים באנקדוטה.

כשאני פוגש אנשים בפעם הראשונה,

ואני מציג את עצמי ואומר שאני פיזיקאי,

התגובה הכי נפוצה שאני מקבל

היא, "אה, פיזיקה.
הייתי גרוע בפיזיקה בבית הספר."

(צחוק)

זה קורה המון וזה חבל מאד.

במדע, השאלה לא צריכה להיות
אם אתם טובים או גרועים בו,

אלא רק אם זה מעניין אתכם.

אז אם המדע מאיים עליכם
או שחששתם ממנו בעבר,

אני מעודד אתכם:
יש היום המון מידע טוב.

פשוט, תבחרו את הנושא שמעניין אתכם,

תמצאו קצת חומר,

והמשיכו משם עם הסקרנות שלכם.

תודה לכם.

(מחיאות כפיים ותרועות)