על סוגי חלקיקים פיזיקליים

שו"תקטגוריה: כלליעל סוגי חלקיקים פיזיקליים
י' שאל לפני 8 שנים

לכבוד הרב דוקטור מיכאל אברהם.
שלום רב.
שמי י' ואני לומד לתואר ראשון בפיזיקה באוניברסיטה הפתוחה.
קראתי כמה מספריך (שתי עגלות וכדור פורח, אלוקים "לא" משחק בקוביה ועוד) והושפעתי מהם עמוקות. כתביך פתחו בפני רעיונות חדשים ועמוקים, לצד תהיות ושאלות שדורשות מענה.
 
אני מעוניין לשמוע את דעתך בנוגע לשאלה שמטרידה אותי זה זמן בהקשר לפיזיקה. אני משוכנע שרוחב ידיעותיך בפיזיקה ומחוצה לה יהיו לי לעזר רב. השאלה היא לא ממש פיזיקלית אלא נוגעת יותר להיסטוריה של הפיזיקה, ויש לה היבט פילוסופי. לכן בטוחני שהשילוב הנדיר של ידע במגוון תחומים אלו שיש לך יועיל מאוד. 
 
וכעת לשאלה :
 
הפיזיקה המודרנית מבוססת על רעיונות בדבר קיומם של האטומים וחלקיקי החומר השונים. כגון אלקטרונים, פרוטונים. וכיוצא בזה. אי אפשר להתחיל אפילו לדבר על התורות החדשות שפותחו כגון קוונטים ללא קבלת קיומם כעובדה מוצקה.
 
הבעיה שלי היא שעדיין לא שמעתי ולו בדל של ראיה שמוכיחה את קיומם. מה שבעיקר מפריע לי זה הרעיון שכל האלקטרונים זהים, כולם בעלי אותה מסה בדיוק אותו מטען חשמלי בדיוק. ובדומה לזה כל האטומים (של אותו סוג חומר) זהים וכן הלאה. זה נראה לי נאיבי לגמרי לחשוב שכל החומר מופיע בצורה כל כך אחידה. זה כמו לטעון שכל הכוכבים הם בעלי אותה מסה בדיוק ואותה צורה בדיוק. אני מודע לזה שזה רעיון בסיסי ביותר בפיזיקה, ואי אפשר להתחיל ללמוד פיזיקה מודרנית בלי לקבל את הרעיונות האלה. אבל דווקא משום כך זה מאוד מציק לי.
 
אמנם שמעתי על ניסויים כמו ניסוי תומסון ש"הוכיח" את קיום האלקטרון, וניסוי רתרפורד על מבנה האטום. אבל בעיניי ניסויים אלו לא מוכיחים את מה שאני מחפש כלל וכלל. 
ניקח למשל את ניסוי רתרפורד, בו הוא שלח אלומה של חלקיקי אלפא לעבר מטרה של לוח דק מזהב וגילה פיזור לכיוונים רבים ואפילו חלק מהחלקיקים חזרו לאחוריהם. רתרפורד הסיק מזה שהמטען החיובי של האטום (כלומר הפרוטונים) מרוכזים כולם במרכז בנפח קטן מאוד.
 
אבל מה פתאום להניח שכל האטומים זהים. אני הייתי מסיק מניסוי זה שבעלה הזהב יש מקומות מסוימים ששם מרוכז מטען (נגיד פרוטונים) אבל יתכן שיש כמה אטומים כאלה שבנויים כמו מודל רתרפורד ויש אחרים שבנויים אחרת. 
 
עצם החיפוש אחר מודל האטום תמוה בעיניי, זה כמו לחפש אחר מודל אחיד לכוכבי הלכת. ולא לחשוב שיתכן מאוד ששורר כאוס גדול, ויש אטומים מגדלים שונים ומשונים בעלי מטענים שונים זה מזה ובהתפלגויות מטען שונות לחלוטין.
 
לטעמי הרבה יותר היה הגיוני לנסות לנסח חוקים סטטיסטיים שיתארו את המבנה הממוצע של האטום או כל חלקיק אחר.
 
מה שמפליא אותי בעיקר זה שאכן פיתחו תורה שלמה מכניקה סטטיסטית ותרמודינמיקה שמתארת מה קורה במספר גדול של חלקיקים. ושם לא ניסו לתת מודל אחיד לכל החלקיקים. אלא הבינו שיש בלגן אחד גדול. אבל משום מה כשירדו לטווחים קטנים יותר כמו האטום ומרכיביו, היה ברור משום מה שצריך מודל אחיד לכל החלקיקים. זה מאוד מוזר, בפרט שעד כמה שידוע לי המכניקה הסטטיסטית נוסחה פחות או יותר באותו זמן. אז למה לא השתמשו באותם רעיונות לתאר ניסויים כמו של רתרפורד למשל ??
 
יש לי הרושם שכל הרעיונות של תורת הקוונטים, על שלל מוזרויותיה מקורם ברעיונות האלו בדבר קיומם של חלקיקים אחידים. 
הרי אם אני צודק, אז אפשר להסביר את הרדיואקטיביות למשל בצורה סטטיסטית (כל אטום יש לו מטען שונה ולכן האינטרקציה הפנימית שלו שונה ולכן כל אטום מתפרק בזמן אחר) במקום להגיע לרעיונות כמו עקרון אי הוודאות וכדומה.
 
בקיצור: האם לא נראה הרבה יותר פשוט והגיוני לא להאמין בדבר קיומם של חלקיקים כאלה ואחרים. אלא שיש רצף ברמות האנרגיה המסה והמטען של החלקיקים השונים. ויש שלל גדלים וצורות ולנסח חוקי סטטיסטיקה שיתארו את המצב מבחינה סטטיסטית בלבד.
 
אשמח לשמוע את דעתך, האם אני טועה וישנם ראיות משכנעות כלשהם שמוכיחות את הקוונטיזציה, את קיום האלקטרון, הפרוטון, וכדומה ???
 
תודה רבה. וסליחה על הטירחה.

השאר תגובה

1 Answers
מיכי צוות ענה לפני 8 שנים

השאלה קצת מוזרה. בה במידה אתה יכול להניח שחוקי הטבע משתנים עם הזמן ולכן יש מוזרויות של תורת הקוונטים או כל מוזרות אחרת. ההתפרקות הרדיואקטיבית קורית כל פעם אחרת כי זה ברגע אחר בזמן.

אנחנו צופים באלקטרון גם בניסויים עם אלקטרון בודד (לא צבר גדול שניתן לעשות עליו מכניקה סטטיסטית) והוא מתנהג כל פעם אותו דבר (מבחינת המטען והמסה, לא מבחינת הסדק שדרכו הוא עובר בניסוי שני סדקים). אז למה להניח שיש הרבה סוגים של אלקטרונים? זה כמו לשאול למה להניח שחוק הגרביטציה תמיד מתנהג אותו דבר. פשוט כי ראינו ואנחנו רואים זאת.
בכל אופן, דומני שהמוזרויות של תורת הקוונטים לא קשורות לזה, יען כי אנחנו רואים אותן גם בניסוי שני סדקים על אלקטרון בודד, או ניסויי EPR למיניהם. כך גם לגבי הניתוח של איינשטיין לקרינת גוף שחור שמצביע על קיומם של קוונטים ולא רצף.

השאר תגובה

Back to top button