דואליות החומר

עקרונות ההשלמה וההתאמה של בוהר

עקרון ההשלמה של בוהר

כדי ליישב את סתירת הדואליות של האור הציע בוהר את עקרון ההשלמה. לפי עקרון ההשלמה של בוהר ניתן לאפיין את הישות הקוונטית גם כחלקיק וגם כגל. שני מאפיינים אלו, הגל והחלקיק, הם שני תיאורים שונים של המצב הקוונטי. הם לא מתקיימים בישות הקוונטית בו-זמנית, אלא הם משלימים זה את זה. פעם יתגלו בישות הקוונטית תכונותיה כגל ופעם אחרת תכונותיה כחלקיק, כל זאת כתלות בניסוי המתבצע ובמאפייני המדידה שלנו.

מכיוון שאופי התכונות המתגלות תלוי בניסוי ובדרך המדידה מתקבל שלא ניתן יותר להפריד בין הצופה מהצד המבצע את המדידה ובין האובייקט הנמדד. תוצאת המדידה תלויה לא רק באובייקט הנמדד, אלא גם בדרך ההסתכלות של הצופה מהצד המבצע אותה. ביכולתנו להכין מערך ניסוי אשר יגלה את התכונה החלקיקית של האור, למשל, ניסוי עם תא פוטו אלקטרי. באותה מידה ביכולתנו גם להכין מערך ניסוי אשר יגלה את התכונה הגלית של האור, למשל, ניסוי ההתאבכות הגלית של תומאס יאנג.

כדי להמחיש את משמעותו של עקרון ההשלמה נבחן את הדוגמה הבאה.

נניח שלפנינו אובייקט פשוט – פחית שתייה, שברצוננו לבצע עליו מדידה. כתלות בדרך ההסתכלות שלנו על אובייקט זה נקבל בכל פעם תוצאה שונה הסותרת את קודמתה. אם נביט על הפחית מלמעלה נחליט שהאובייקט הנמדד הוא עגול, אך אם נביט על הפחית מהצד נחליט שהאובייקט הנמדד הוא מלבן.

פחית משקה כדוגמה לעקרון ההשלמה

עקרון ההתאמה של בוהר

פיתוחה של מכאניקת הקוונטים העלה את השאלה כיצד היא מתקשרת עם המכאניקה הקלאסית של ניוטון. בעזרת המכאניקה הקלאסית ניתן לחשב את תנועתם של כדורים ואף את של גרמי השמיים, אך לא את תנועת האלקטרונים של האטום. כדי לחשב את תנועת האלקטרונים נזדקק למכאניקת הקוונטים. מכאן שהמכאניקה הקלאסית מתאימה לעולם המאקרו, בעוד שהמכאניקה הקוונטית מתאימה לעולם המיקרו. אבל היכן עובר קו התפר ביניהן ומה קורה בו? האם שתי התורות מסכימות אחת עם השנייה בנקודת המפגש ביניהן?

שאלות אלו העסיקו את בוהר והוא ענה עליה בניסוח של עקרון ההתאמה הנושא את שמו.

על פי עיקרון ההתאמה של בוהר תחת תנאים מסוימים מתקיימת התאמה בין העולם הקוונטי ובין עולם המכאניקה. כלומר, קיים מצב שבו מתקבלות תוצאות זהות בין אם הן חושבו בעזרת המכאניקה הקלאסית של ניוטון ובין אם הן חושבו בעזרת מכאניקת הקוונטים. לפי בוהר ההתאמה מתקיימת כאשר דנים ברמות אנרגיה גבוהות, כלומר, במספר קוונטי גבוה במערכת. במקרים אלו חישובים שנבצע, למשל, בעזרת משוואות ניוטון ואו משוואות מאקסוול יתאימו לחישובים שנבצע לפי תורת הקוונטים.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - קרינה וחומר | קרינה וחומר - דואליות החומר : גלי דה ברויי | עקרון אי-הוודאות | המודל הקוונטי למבנה האטום | מכאניקת הקוונטים | המודל הקוונטי-הסתברותי של אור וחלקיקים | עקרונות ההשלמה וההתאמה של בוהר | סיכום ]