My Items

I'm a title. ​Click here to edit me.

מבוא הספר "רשת הזמן": מושג הזמן – יותר שאלות מתשובות

מבוא הספר "רשת הזמן": מושג הזמן – יותר שאלות מתשובות

זמן – אחת החידות המסתוריות והמרתקות בתולדות המין האנושי ועם זאת אחד המושגים הבסיסיים והשימושיים ביותר בחיי היום-יום. אין דבר שקורה בחיינו שאינו נוגע במושג הזמן; אנחנו חושבים בכל רגע ורגע בזמן, מקבלים החלטות, מאחרים, ממהרים, ממתינים, מתכננים את העתיד, מתענגים על זיכרונות העבר, מתקדמים קדימה וחוזרים לאחור. ואולם, הזמן הוא אולי החידה הגדולה ביותר שבה נתקלה האנושות, ואחד הנושאים הבודדים אשר נדונו באריכות רבה ובעומק אינסופי לאורך אלפי שנים מבלי להגיע לתובנה אחת, ברורה ומוסכמת. מימי קדם ועד היום, הן בפילוסופיה המערבית והן בפילוסופיה המזרחית, ניסו ענקי המחשבה האנושית להגדיר את הזמן, לדון בחידות האופפות אותו ולהכריע בשאלה אם הוא ממשי או אשליה בלבד. כיצד קרה שהידע האנושי התפתח לאורך השנים באופן בלתי נתפס וכולל היום תובנות מעמיקות על היקום, האנושות, הביולוגיה, החברה והתהליכים המתנהלים בעולמות ידע אלו, מבלי שנצליח להסביר את המושג הבסיסי ביותר במבנה הזה? מבלי שנוציא תחת ידינו הגדרה אחת פשוטה ובהירה שלו? מעבר לעובדה המפתיעה שאיננו מצליחים להגדיר ולהסביר מושג בסיסי כל כך, יש לכך משמעויות מרחיקות לכת כמעט בכל תחום בהבנת היקום ובעולמנו הפרטי. הידע האנושי כולו נבנה על יסוד שאיננו מבינים, יסוד אשר עלול עם הזמן להפיל את המבנה כולו.
הקשיבו לתקתוק השעון... עכשיו נסו להסביר לעצמכם: מהו "זמן"? כבר במאה הרביעית כתב אוגוסטינוס הקדוש בספרו "וידויים": "מהו זמן? אם לא ישאלני איש, הריני יודע;
אבל אם אשתוקק להסבירו לשואל, יתגלה בעליל שאיני יודע." זהו אחד הציטוטים המפורסמים ביותר בנוגע למושג הזמן והוא מופיע כמעט בכל טקסט העוסק במושג זה, ועדיין הוא מעורר מחשבה ומפתיע בכל פעם מחדש. אם כך, כיצד הייתם מגדירים את המושג הבסיסי הזה?
באופן אינטואיטיבי ברור לכולנו מהו זמן, אולם כאשר אנחנו מנסים להגדיר מושג זה ולתת לו הסבר בהיר ומובחן אנו נתקלים במחסום מחשבתי. אם תשקיעו מעט מאמץ בניסיון להסביר לעצמכם את מושג הזמן, בסופו של דבר ההגדרה שלכם תתכנס ככל הנראה לשני מושגים אשר מאפיינים יותר מכול את התפיסה האינטואיטיבית שלנו את הזמן: "זרימה" (תנועה) ו"שינוי". הזמן זורם, עובר מרגע לרגע, מאירוע לאירוע. זוהי תחושתנו החזקה ביותר, שהזמן במהות שלו הוא המעבר בין הרגע הזה לרגע הבא וכן הלאה. מין נהר זורם של התרחשויות. המושג הבסיסי והאינטואיטיבי השני הוא מושג ה"שינוי". החוויה הראשונית ביותר שלנו את הזמן היא השינוי שאנו חשים בעולם. אילו העולם כולו היה קופא כתמונה על הקיר לא הייתם מייחסים לתמונה זו אלמנט של זמן. הזמן הוא השינוי התמידי שאנו רואים, שומעים, מרגישים וחושבים. זהו גם הביטוי היחיד שיש לנו למדידה של זמן. בעצם הדרכים היחידות שבהן מודדים זמן מתבטאות בשינוי כלשהו בעולם: מעבר של מחוגי השעון, שינוי התצוגה על מסך השעון הדיגיטלי, תנועת החול הזורם במבחנת הזכוכית, מעבר קרני השמש על לוח האבן וספירה עוקבת ואחידה של המחשבות המשתנות במוחנו. לעולם לא תוכלו למדוד את הזמן עצמו ללא גורם חיצוני לזמן העובר שינוי כלשהו. כל תנועה נמדדת על פי זמן אבל בעצם היא נמדדת על בסיס שינוי אחר: מהירות אינה מרחק שמחולק בזמן אלא שינוי במיקום מחולק בשינוי של שעון כלשהו שעל פיו נמדד הזמן. החשיבה על זמן ללא שינוי מכניסה אותנו לריק מחשבתי. אילו העולם היה קופא מעת לעת וממשיך לאחר מכן במהלכו ללא שום שינוי לא היתה שום משמעות למשך הזמן שעבר בזמן שהעולם קפא.
שימו לב שלא ממש הצלחתם להגדיר מהו "זמן" אלא רק תיארתם את החוויה שלכם בזמן (זרימת אירועים ורקע לשינוי שאתם רואים בעולם). הדבר דומה להגדרה של אריה באמצעות המילים "פחד" ו"שאגה", או להגדרה של אדם במילים "אהבה" ו"חיבוק" – זוהי הגדרה המבוססת על החוויה שלכם את מושא ההגדרה ולא על המהות האמיתית שלו.
ואולם, גם אם נקבל את התנועה והשינוי כתכונות המתארות את ה"זמן" ניתקל בפרדוקסים אשר יבהירו לנו שמה שאנו מגדירים כמהות הזמן אינו יכול כלל להיות חלק מההגדרה של הזמן. שני המושגים הללו, תנועה ושינוי, כוללים בתוכם מראש את מושג הזמן. "תנועה" היא הימצאות בנקודה מסוימת במרחב בזמן מסוים והימצאות בנקודה אחרת במרחב בנקודת זמן מאוחרת יותר, כלומר אנחנו מגדירים את הזמן באמצעות מושג שמוגדר על ידי הזמן ("תנועה"). "שינוי" הוא הפער במצבו של אוביקט בין נקודת זמן אחת לשנייה – כלומר שוב אנחנו מגדירים את הזמן באמצעות מושג הכולל את מושג הזמן ("שינוי"). אלה הן כמובן הגדרות מעגליות משום שאי-אפשר להגדיר דבר כלשהו באמצעות הדבר עצמו. עלינו אפוא למצוא הגדרה הנוגעת במהות הבסיסית של מושג הזמן מבלי להשתמש במושג הזמן עצמו.
אל תקחו את זה באופן אישי – הבעיה אינה ביכולת הניתוח וההגדרה שלכם. אף אחד מעולם לא הצליח לתת ל"זמן" הגדרה ברורה ומובחנת שאינה שנויה במחלוקת, אף על פי שנעשו ניסיונות רבים כאלו ב-2,500 השנים האחרונות. זאת אחת הסיבות לכך שיש הטוענים כי הזמן הוא בכלל אשליה; אם איננו מצליחים להסביר מהו "זמן" אולי הוא פשוט אינו קיים. הדיון במושג הזמן מוביל אותנו שנים רבות אחורה, עוד קודם לאוגוסטינוס הקדוש. הדיון העתיק ביותר המוכר לנו במושג הזמן מגיע ממיתולוגיות עתיקות. דמויות כמו קרונוס היווני, יאנוס הרומי, קאלה ההודי ואיקנגה האפריקאי מופיעות במיתולוגיות שונות שבהן הזמן ממלא תפקיד בתהליך הבריאה. השאלות העולות מסיפורים אלה דנות במושג הזמן באופן מעורפל ומרומז בלבד, ובעיקר בנוגע לבריאת העולם בתוך הזמן או בריאת הזמן עצמו כתוצר של הבריאה.
כתבי הקודש היהודיים והנוצריים אינם דנים בשאלות פילוסופיות בנוגע למושג הזמן, באופן מפתיע, אולם הוא מופיע בדיונים תיאולוגיים מאוחרים יותר בטקסטים הקדושים לדתות אלו.
הדיון המעניין באמת התחיל רק בסביבות המאה ה-5 לפני הספירה, כמעט במקביל במערב (בפילוסופיה היוונית) ובמזרח הרחוק (בפילוסופיה המזרחית). לענייננו הדיון המעמיק ביותר נעשה ביוון והתמקד בשתי דמויות מרכזיות: פרמנידס מאיליאה והרקליטוס מאפסוס. השניים מייצגים שתי תפיסות סותרות של מושג הזמן, שמהדהדות גם היום בדיון המודרני בשאלת הזמן.
במהלך ימי הביניים הפך הדיון לתיאולוגי כמעט באופן מוחלט, והתמקד בשאלה של מקומו של אלוהים ובריאת העולם במסגרת הזמן – האם אלוהים ברא את העולם על ציר הזמן או שהזמן נברא ברגע הבריאה? מושג הזמן שימש בעיקר כדי לענות על שאלת נצחיות אלוהים והיותו "כול יכול", וכן כדי להסביר מדוע העולם נברא ברגע מסוים ולא באחר. לאחר המהפכה הפרוטסטנטית חל מפנה בדיון במושג הזמן, בין השאר בזכות הגותם של רנה דקארט, עמנואל קאנט וגוטפריד וילהלם לייבניץ, אשר ניסו להבין את המציאות מחוץ לכבלי הכנסייה הקתולית.
רק במאה ה-17, בעיקר בעבודתו של ניוטון, החלה הפיזיקה לגעת במושג הזמן והניחה את התשתית לתפיסת הזמן ביקום. תשתית זו תחזיק מעמד כ-250 שנים עד שיבוא איינשטיין בתחילת המאה ה-20, יאחד את המרחב ואת הזמן לישות אחת ויכריז שהזמן אינו מוחלט אלא יחסי.
המהפכות הפיזיקליות האדירות שהתרחשו במהלך המאה ה-20 במסגרת תורת היחסות ומכניקת הקוונטים השפיעו בצורה משמעותית על הדרך שבה אנו מתייחסים היום לזמן ועל השפה שבאמצעותה הפילוסופיה והפיזיקה מנסות להתמודד עם החידות העתיקות מימי פרמנידס והרקליטוס. אולם אף שתורת היחסות ותורת הקוונטים נתפסות כמהפכות אדירות בתפיסת העולם הפיזיקלית והפילוסופית של היקום, לדעתי אין בהן משום מהפכה אמיתית ביכולת שלנו להבין ולהגדיר את הזמן. מושג הזמן כפי שתיארו אותו ניוטון ואיינשטיין משמש את הפיזיקה ומיישמיה בהנדסה, ברפואה, בחקר החלל, בביטויים הטכנולוגיים המרשימים של המאה האחרונה ובכל תחום אחר ככלי יעיל ופרקטי, אך אין בכך כדי להפיס את הסקרנות לנסות להבין את מסתרי היקום. הפרקטיות של מושג הזמן העכשווי איננה מספקת מענה ברור לדיון הפילוסופי אשר מנסה להסביר את המהות הבסיסית של היקום ושל הקיום. בסופו של דבר, לדעתי היכולת שלנו להבין את השאלות הגדולות לא התקדמה באופן משמעותי.
המשמעות הבלתי נתפסת של תובנה זו היא מפתיעה ומעוררת שאלות גדולות ועקרוניות. האם ייתכן שבמהלך 2,500 שנים של התפתחות הידע האנושי ושל מהפכות בהבנת העולם – הן בפילוסופיה, הן בפיזיקה והן בתיאולוגיה – תפיסת הזמן שלנו לא השתנתה באופן מהותי? האם ייתכן שתפיסות העולם שעליהן מושתתת הבנת היקום של המאה ה-21 מתבססות על מושג יסודי כל כך שלא השתנה מתקופתם של פרמנידס והרקליטוס? בספר זה אספר את סיפורו המופלא של הזמן, מימי קדם ועד העשור השני של המאה ה-21; סיפור מופלא של מושג בסיסי כל כך בעולמנו ועם זאת קסום ונסתר.
לא אסתפק רק בתיאור היסטורי של הפילוסופיה והפיזיקה של הזמן, ואנסה לזרוע את הזרעים לתחילתו של השלב הבא בדיון. במסגרת זו אדון בתורה שפרצה לחיינו במהלך סוף המאה ה-20 ומשמשת היום כמעט בכל תחום בחיינו – תורת המורכבות והרשתות. אני מאמין באמונה שלמה שהתובנות הנובעות מתורה מרתקת זו מהוות תפיסת עולם חדשה ושונה אשר יכולה לספק הסברים פורצי דרך לשאלות עתיקות ומסובכות, מהבנת תהליכים בחיינו הפרטיים ועד הבנת מושגי היסוד של היקום כולו, וכל זאת באופן פשוט ומחובר מאוד למציאות.
בניסיון לחבר את שלוש התורות הגדולות – תורת היחסות, תורת הקוונטים ותורת המורכבות והרשתות – אנסה לתאר הסתכלות חדשה על העולם, שטמון בה פוטנציאל להבין באופן ברור יותר לא רק את מושג הזמן אלא כל תהליך אחר בחיים האנושיים, בחברה ובעולמנו הפרטי.
בואו נצא יחד למסע שבו נפגוש את השאלות המדעיות והפילוסופיות הגדולות שמעסיקות את האנושות בניסיון להבין את המציאות – מסע שנתמודד בו עם חידות מסתוריות ומרתקות על היקום שאנו חיים בו, נחשוב מחדש על כל מה שנראה לנו מובן מאליו, ננפץ את כל תבניות החשיבה שאנו מקובעים בהן ואולי גם נפתח לנו נתיבי הסתכלות חדשים ותובנות מפתיעות עלינו ועל העולם. לרכישת הספר: https://www.alonhalperin.com/shop

The Answer to life, Universe and Everything - 42

הקונפיגורציה האחרונה (למתקדמים...)

הקונפיגורציה האחרונה (למתקדמים...)

כמו בכל סיפור טוב על הזמן, במשחק מעגלי אשר מערער את בטחוננו בהבנת מהלכו הרגיל של הזמן, נתחיל מהסוף... הפרק האחרון בסיפור המתואר להלן, אינו מובן והוא יתבהר רק בסוף הסיפור. לאחר שנחזור אחורה ונבנה את העלילה כולה, נתאר את מהלך הדברים אשר יפזר את הערפל ויענה על השאלות שעלו בשלב זה. בשורות הבאות, אני אפרט את תאורית רשת הקונפיגורציות השזורות (Entangled Configurations Network), הבסיס להסבר שפיתחתי על היקום כולו, מהעולם הקוואנטי המיקרוסקופי ועד היקום כולו. אמנם, מדובר ביומרה מופרכת לחלוטין, אולם, אני משוכנע שיש בגישה שבניתי, יסודות חזקים מאוד וחדשניים שיכולים להוות ניצוץ להתנעת תהליכים של חקירה מעמיקה יותר, בתחומים שונים אשר יכולים להוביל לערעור הפרדיגמה הקיימת ולבנייה של גישה חדשה. בשלב זה, אתן תיאור קצר של התפיסה כולה. תיאור סתום במידה מסוימת, למי שאינו בקיא בפילוסופיה של הפיזיקה החדשה, אולם, במהלך הפוסטים הבאים, אבנה את הטיעון בצורה מפורטת הרבה יותר ואבהיר בשפה הפשוטה ביותר, את כל המושגים, מהלכי בניית הטיעונים והסקת המסקנות. אפילו אם גישתי לפתרון הבעיות תתברר כשגויה, היא מבוססת על תפיסות חדשניות, אשר רובן נמצאות בלב הקונצנזוס הפיזיקלי העכשווי ולדעתי, חשוב שכל מי שמתעניין ביקום שלנו יכירן. התיאור שלי משלב שלוש תורות מבוססות ומוכרות: מכניקת הקוואנטים, תורת היחסות ותורת הרשתות והמורכבות. אני משוכנע שכל מי שרוצה להבין את העולם בו אנו חיים, ימצא עניין רב בתיאור שאתן בהמשך, לסיפור המסתורי והמרתק של היקום שלנו. אז בואו נתחיל מהסוף, מהקונפיגורציה האחרונה של היקום שלנו... היקום שלנו, הוא רשת עולם קטן, הבנוי מאוסף קונפיגורציות המהוות צמתים ברשת של כל הרגעים האפשריים מהמפץ הגדול ועד סוף היקום. כל רגע ורגע אפשרי הוא קונפיגורציה פוטנציאלית ברשת של כל הקונפיגורציות הנמצאות בסופרפוזיציה. רגע אחד קפוא של כל מה שאנו רואים ביקום. כל רגע קפוא כזה מראשית היקום ועד סופו, הוא קונפיגורציה. כל קישור ברשת נוצר באמצעות שזירה קוואנטית בין המרכיבים הזהים מהם בנויות הקונפיגורציות המקושרות (החלקיקים התת אטומיים הנמצאים בשזירה קוואנטית). ככל שהקונפיגורציה כוללת חלקיקים שזורים זהים לחלקיקים בשזירה זהה בקונפיגורציות אחרות, כך הקונפיגורציה הופכת למקושרת יותר עד מצב בה היא הופכת ל- HUB. רשת הקונפיגורציות נראית לצופה החיצוני כפי שמתארות תורת היחסות הפרטית ונוסחת וילר-דה ויט - יקום הגוש - עולם קונפיגורציות (ארועים במרחב זמן) נטול זמן. כל קונפיגורציה היא בעצמה רשת עולם קטן. רשת של קישורים בין החלקיקים התת אטומים המרכיבים את הקונפיגורציה, אשר יוצרת אינטראקציה קוואנטית פנימית בקונפיגורציה עצמה. הקישורים בקונפיגורציה הם החלקיקים השזורים שבה. לאונרד סוסקינד (Leonard Susskind) מאוניברסיטת סטנפורד פרסם בסוף 2014 מאמר בשם ER=EPR[i]. במאמרו טוען סוסקינד ששזירה קוואנטית יוצרת גשרי איינשטיין רוזן (ER Bridges) במרחב זמן, מנהרות המקשרות בין החלקיקים המרוחקים זה מזה באמצעות עקמומיות המרחב זמן. פיתוח של רעיון זה נותן תשובה לפרדוקס EPR (Einstein, Podolsky and Rosen) ומאפשר קשר ישיר בין שני חלקיקים שזורים מבלי לפגוע בעקרון הלוקליות. אני טוען שיש להתייחס לשזירות אלו, המתבטאות בגשרי ER, כקישורים ברשת המורכבת של הקונפיגורציה שהיא הבסיס להבנת התהליכים הקוואנטים והמקרוסקופיים כאחד. בשנת 2010 פרסם מארק ון ראמסדונק (Mark Van Raamsdonk) מאוניברסיטת בריטיש קולומביה מאמר בשם "Building up spacetime with quantum entanglement"[ii] הגורס ששזירה קוואנטית היא אבני הבניין של הגאומטריה של המרחב זמן. בשנת 2013 פרסם חואן מלדסנה (Juan Maldacena) מאוניברסיטת הרווארד מאמר [iii]Entanglement and the Geometry of Spacetime. במאמר זה מלדסנה עונה בחיוב על השאלה אותה הוא מעלה בתחילת המאמר: Can the weird quantum mechanical property of entanglement give rise to wormholes connecting far away regions in space? בהמשך לרעיונות אלו, אני טוען שכל קונפיגורציה נבנית ומתפתחת באמצעות תוספת קישורים של שזירה קוואנטית היוצרת את המרחב זמן של הקונפיגורציה. כעת עולה השאלה, כיצד מתפתחת הקונפיגורציה בעולם נטול זמן? כבר ב 1983 הציעו דון פייג' וויליאם ווטרס (Don Page and William Wootters) ששזירה קוואנטית יכולה לתת הסבר לאמרגנטיות של הזמן עבור צופה פנימי ביקום. כלומר, הזמן הוא אמרגנטי בלבד ואינו קיים עבור צופה חיצוני ליקום, אולם, במערכת הקוואנטית השזורה, מתהווה הזמן עבור מרכיביה הפנימיים. בשנת 2013, הצליחו סוף סוף צוות פיזיקאים מטורינו, איטליה[iv] להראות ששעון פנימי המוצמד למערכת קוואנטית יתקתק ויעיד על התקדמות והתפתחות של המערכת, בזמן שעבור צופה חיצוני, המערכת תראה כסטטית, ללא שום שינוי. האם ייתכן שעבור צופה חיצוני המסתכל על רשת הקונפיגורציות, העולם נתפס כסטטי, נטול זמן (יקום הגוש) ועבור צופה פנימי (אנחנו) אשר מהווה חלק ממערכת הקונפיגורציה עצמה, ישנה חוויה של זמן אמרגנטי מתוך תהליכי השזירה הקוואנטית? במידה והתשובה על שאלה זו היא חיובית, יש בכך התפתחות משמעותית בהבנה של אי ההתאמה שבין תורת היחסות למכניקת הקוואנטים ופתרון בעיית הזמן ביקום. אם כך, הרשת בכל קונפיגורציה, היא אמרגנטית לתהליכי השזירה הקוואנטית המהווים את הקישורים ברשת והם שבונים את המרחב זמן בתוך הקונפיגורציה. ככל שנוצרת שזירה רבה יותר בקונפיגורציה, נוצרים יותר קישורים ויותר מרחב זמן. בהמשך לכך ובהתאם לפרשנות לתורת הקוואנטים של ג'יררדי, רימיני וובר, ככל שמתרחשות יותר שזירות קוואנטיות ונוצרים יותר קישורים ברשת, הקונפיגורציה מגיעה בשלב מסוים לרמת קישוריות העוברת את סף הקריסה של המערכת והקונפיגורציה קורסת למציאות. כל רגע מחדש, מתוך תהליך סנכרון שנוצר בין הקונפיגורציות ביקום, קונפיגורציה מסוימת קורסת ומתממשת במציאות בהתאם לכמות השזירה שבה. ככל שיש יותר שזירה, נוצר יותר מרחב זמן שהופך את הקונפיגורציה מפוטנציאלית בסופרפוזיציה עם שאר הקונפיגורציות, למציאותית. כל רגע במציאות הוא תוצר של קונפיגורציה מסוימת הקורסת למציאות בהתאם לתהליך סנכרון המתרחש ברשת הקונפיגורציות. הקריסה של קונפיגורציה מסוימת למציאות היא תוצר של הפיכת הקונפיגורציה ל HUB, אשר עובר סף קישורים מסוים הגורם לקריסה שלה. הסנכרון בין הקונפיגורציות נוצר כתוצאה מהתאמה בין שזירות קוואנטיות המתרחשות בתוך הקונפיגורציה לשזירות זהות הקיימות בקונפיגורציות אחרות. ככל שיש התאמה בשזירה מסוימת בקונפיגורציה עם שזירה זהה בקונפיגורציה אחרת הן הופכות להיות אחת ובכך יוצרות סנכרון חדש בין הקונפיגורציות. ככל שיש לקונפיגורציה יותר התאמה לקונפיגורציות אחרות, רמת הקישוריות הסיכרונית שלה עולה, היא הופכת ל HUB אשר בשלב מסוים עובר את סף הקריסה הנדרש וקונפיגורציה זו מתממשת במציאות. ההתאמה בין השזירות של הקונפיגורציות השונות היא ההסבר מדוע יש קוהרנטיות ועקביות בין הרגעים שאנו חווים במציאות. על פי גישת "המנצח לוקח הכל" בתורת הרשתות, ככל שיש התאמה בין השזירה הקיימת בקונפיגורציה מסוימת לקונפיגורציה שקרסה קודם לכן, הרי שהסנכרון ביניהם יהיה הגבוה ביותר וכך הסיכוי שהיא תתממש במציאות אחריה הופך להיות כמעט ודאי. גישה זו, היא בעלת פוטנציאל גבוה לפתור את בעית הזמן, העולה מתוך תורת היחסות הפרטית ונוסחת וילר-דה ויט וכמו כן, לתת מענה לפרדוקס EPR. שאלות מעניינות נוספות, שעולות מגישה זו נוגעות בבעיית המדידה בתורת הקוואנטים ושאלת הדטרמיניזם והבחירה החופשית. האם ייתכן שתיאור השזירה הקוואנטית המתרחשת בין חלקיקים במוחנו לבין חלקיקי המערכת הנמדדת, נותנים מענה לבעית המדידה? האם ייתכן ששזירה זו המתרחשת במהלך המדידה, יוצרת קישורים במערכת אשר מביאים את הקישוריות של הרשת מעבר לסף הקריסה ובכך מסבירים מדוע התנהגות המערכת במהלך המדידה שונה ממצב בו המערכת אינה נמדדת? האם ייתכן שהעובדה שחלקיקים במוחנו נשזרים בסביבה הפיזיקלית ובכך מקדמים את הקונפיגורציה לקריסה במציאות, יכולה להוות הסבר להשפעתנו על התקדמות סדר האירועים ביקום ולשאלת הדטרמיניזם הפיזיקלי? בהמשך ננסה לדון ולפתח שאלות אלו. [i] Leonard Susskind, "ER=EPR, GHZ, and the Consistency of Quantum measurements", http://arxiv.org/abs/1412.8483 [ii] Mark Van Raamsdonk, "Building up spacetime with quantum entanglement", http://arxiv.org/abs/1005.3035 [iii] Juan Maldacena, "Entanglement and the Geometry of Spacetime", https://www.ias.edu/about/publications/ias-letter/articles/2013-fall/maldacena-entanglement [iv] http://www.newscientist.com/article/dn24473-entangled-toy-universe-shows-time-may-be-an-illusion.html#.VPHOkvmUcWI

מושג הזמן - החידה העתיקה

מושג הזמן - החידה העתיקה

זמן – אחד המושגים הבסיסיים והשימושיים ביותר בחיינו היומיומיים. כל החוויה האישית שלנו מתרחשת במסגרת של תבנית זמן; אנחנו חושבים בכל רגע ורגע בזמן, מקבלים החלטות, פועלים, מאחרים, ממהרים, ממתינים, מתכננים לעתיד ומתענגים על זכרונות העבר. הזמן מופיע כמעט בכל משפט בשפה האנושית ומסגרות העבר, ההווה והעתיד הם כל כך בסיסיים בחיינו ומובנים מאליהם... ועם זאת, הזמן הוא אחד הנושאים הפילוסופיים הגדולים שעמדו במרכז הדיון האינטלקטואלי מאז ומתמיד, אחת החידות המיסתוריות בתולדות המין האנושי, אשר עד ימינו, טרם נפתרה. שני ספרים פורסמו במהלך השנים האחרונות על ידי פיזיקאים תאורטיקנים, מהמובילים בעולם, אשר הקדישו את רוב חייהם לחקר מושג הזמן ביקום ומסכמים את מצבנו הנוכחי בהבנת מושג הזמן: ספרו של ג'וליאן ברבור The End of Time וספרו של לי סמולין Time Reborn (ספרים אלו ילוו אותנו בהמשך בבלוגים הבאים). במבט אחד על כותרות הספרים, אפשר כבר להבין את מורכבות הדיון ואת המסקנות הסותרות אליהן מגיע כל אחד מהם: מצד אחד, ברבור הטוען שהזמן אינו קיים והוא אשליה בלבד ומצד שני, סמולין הגורס כי כל מהות היקום הוא שינוי והתפתחות על ציר הזמן. שתי גישות סותרות, המהוות גם היום, במאה ה -21 בסיס לויכוח פילוסופי - פיזיקלי. אם נחזור 2,500 שנה אחורה בזמן (בהנחה שיש דבר כזה "זמן"...) נפגוש את שני הפילוסופים היוונים שהחלו את הדיון הזה: פרמנידס והרקליטוס. פרמנידס, שחי במאה ה – 5 לפנה"ס טען ששינוי ותנועה אינם אפשריים במציאות של עולמנו שהיא אחת, נצחית וקפואה ועל כן, לזמן אין כל משמעות ללא ביטוי של שינוי ותנועה. הרקליטוס שפעל אף הוא באותה תקופה, החזיק בדעה ההפוכה לחלוטין: התנועה והשינוי הם המהות הבסיסית של המציאות, המשתנה כל הזמן ועל כן, הכל קורה על ציר הזמן. 2,500 שנים של חשיבה, מחקר מטאפיזי ופיזיקלי ומלל אינסופי שנשפך על הנושא הזה ואנחנו כמעט בנקודת ההתחלה. במהלך השנים למדנו המון ואנחנו יודעים היום הרבה יותר ועל כן, הדיון הוא שונה לחלוטין. אולם, צריך להבין, שבזמן שכל התפיסה הפיזיקלית שלנו את היקום השתנתה כל כך ועולם המדע חווה מהפכות אדירות בהבנת המציאות במהלך 2,500 השנים האחרונות, מושג הזמן לא עבר מהפכה אמיתית. בבלוגים הבאים, אני אפרט מדוע לדעתי, תורת היחסות שנתפסת כתיאוריה מהפכנית בנוגע למושג הזמן, אינה כזו. למרות שמתורת היחסות נובע שינוי נקודת מבט משמעותי על הזמן, בבסיסה, היא ממשיכה את דרך המחשבה אשר הוביל את שתי הגישות העתיקות בהבנת הזמן. ולכן, להערכתי, המהפכה הגדולה הבאה בהבנת היקום הפיזיקלי, תבוא מתוך הבנה חדשה של מושג הזמן ויש לכך כבר סימנים מקדימים, בדיון המתרחש בשוליים של הפרדיגמה הקיימת. כדי להבין את בסיס הבעיה ובטרם נתחיל להבין את השאלות הקשות, אי אפשר לדון בשאלת הזמן מבלי לצטט את אוגוסטינוס, תיאולוג, מאבות הכנסיה הלטינית ואחד הפילוסופים המשפיעים ביותר על הנצרות, אשר בחיבורו הידוע, "וידויים" כתב, במאה ה-4 לספירה, באופן כל כך ברור ופשוט: "מהו אפוא הזמן? אם אין אני נשאל, אני יודע. אם אני רוצה להסביר לשואל אינני יודע". תעצרו רגע ותנסו להסביר לעצמכם "מהו זמן?". בסופו של דבר, רוב ההגדרות שאנחנו נותנים לזמן, מתמצות בשני הסברים: תיאור תנועה שלנו ושל אירועים וכביטוי לשינוי שאנו רואים בעולם. הזמן מתקדם, אנחנו והאירועים שמתרחשים, נעים על ציר הזמן ודברים משתנים על ציר הזמן. על מנת להבין את הקושי הפילוסופי בהגדרה של מושג הזמן, ננסה לפרק את התכונות הללו של הזמן האינטואיטיבי שלנו: תנועה ושינוי. בייחוס תנועה לזמן, אנחנו נתקלים בסתירה בסיסית: אם אנחנו מייחסים לזמן תנועה או זרימה, אנחנו זקוקים לציר זמן נוסף כדי לתאר את הזמן, כי הרי תנועה היא הגדרה של אירוע במקום מסוים ובנקודת זמן מסוימת ואירוע עוקב במקום אחר ובנקודת זמן מאוחרת יותר. כלומר, תנועה מוגדרת באמצעות זמן. במילים אחרות, אם הזמן באמת נע וכדי לתאר את תנועת הזמן, אנחנו זקוקים לציר זמן נוסף, עליו נע הזמן. אבל גם לציר זמן נוסף זה, יש צורך בציר זמן שיגדיר את תנועתו וכך עד אינסוף. ולכן, כאשר אנו מנסים לייחס לזמן, תנועה ולהגדירו באמצעות תנועה, אנחנו מגיעים לסתירה (רגרסיה אינסופית) והמסקנה היא שלא ניתן לומר שהזמן נע. דרך נוספת להגדרת זמן היא שינוי. ללא שינוי אין משמעות לזמן. משום שאם הכל קפוא ללא שום שינוי, כיצד ניתן למדוד את הזמן או להגדיר אותו? תנסו לדמיין שאתם מחזיקים את היקום כולו ביד, בתוך כדור בדולח שקוף ומביטים בנעשה בו. כאשר אתם רואים את השינויים בעולם, אתם בעצם מזהים את חלוף הזמן באמצעות השינוי והתנועה שאתם רואים. עכשיו תדמיינו שאתם לא רואים כל שינוי והעולם שאתם רואים הוא תמונה קפואה ללא שינוי. תחושת חלוף הזמן היא רק שלכם כצופה חיצוני אבל מה המשמעות של חלוף הזמן בתוך התמונה אשר בכדור הבדולח? מה ההבדל בין רגע מסוים לרגע אחר? אין שום הבדל בין הרגעים ועל כן, מושג הזמן ומושג השינוי הם מושגים קשורים ומחייבים זה את זה. ניתן לטעון שהזמן קיים באופן מוחלט, גם אם אין שום שינוי בעולם. אולם, גם טיעון זה מוביל למבוי סתום, כמו למשל ההבחנה בין מצב בו הזמן עומד מלכת לבין מצב בו הזמן מתקדם. בעולם ללא שינוי, כאשר העולם כולו קפוא, לא ניתן להבחין בין שני המצבים הללו. כלומר, לא ניתן לענות על השאלה האם הזמן עומד או שהזמן מתקדם. ולכן, בעולם קפוא ללא שינוי, אין לזמן מוחלט ולהתקדמותו כל משמעות. הבעיה האינטואיטיבית היא שבעולם שלנו אנו חווים שינוי מתמיד, אבל כשמנסים להגדירו באופן פילוסופי נתקלים במכשול. מצד אחד השינוי החוויתי הוא מובן מאליו אבל מצד שני כאשר אנו מנסים להגדיר את השינוי בעולם הוא קשה מאוד להבחנה. זנון, שהיה תלמידו של פרמנידס מיודענו, פרסם מספר פרדוקסים מאוד מפורסמים ומאוד פשוטים ויפים שמטרתם הייתה להוכיח שהשינוי בעולם הוא אשליה. הפרדוקסים הללו נשארו ללא פתרון במשך מאות שנים רבות, וגם היום, הפתרון, לטעמי, הוא יותר מתמטי מאשר עקרוני. לצורך הנושא הנדון אני אזכיר רק פרדוקס אחד של זנון - "פרדוקס החץ". פרדוקס החץ מבקש מאיתנו להסתכל על חץ במעופו. אם ניקח את החץ בנקודת זמן מסוימת, נראה אותו עומד באויר, תופס קטע מסוים במרחב וללא תנועה. תמונה אחת של החץ מתוך אינסוף נקודות שניתן לעצור אותו באויר ולבחון את התמונה הקפואה שלו. כעת כשאנו מסתכלים על נקודה אחת מתוך כלל הנקודות אותן החץ עובר במעופו, אנחנו לא מבחינים בתנועה שלו ולא בשינוי שהוא עובר. כלומר, במסלול שהחץ עובר יש אינסוף נקודות בהן ניתן לעצור את החץ ולראות אותו במנוחה. השאלה היא, כיצד יכול להיות שעצם במרחב, שבכל נקודת זמן בה אנו מביטים בו (ויש אינסוף כאלה), נמצא במקום מסוים ללא תנועה וללא שינוי, מקבל תכונות של תנועה ושינוי? במילים אחרות, אם בכל נקודת זמן, אין לחץ תנועה ושינוי במרחב, מהיכן הם מגיעים? כדי לסבך את הבעיה, ישנה גם שאלה נוספת, איך יכול החץ לעבור אינסוף נקודות במסלול שלו בפרק זמן נתון? כדי לעבור אינסוף נקודות, נדרשת תקופת זמן אינסופית ולכן, טוען זנון, החץ לא באמת נע אלא, ישנן אינסוף נקודות בהן הוא נמצא במנוחה. ניתן להעזר באנלוגיה מודרנית כדי להעביר את המסר המרכזי הרלוונטי לדיון שלנו. תחשבו על המציאות כסרט על פילם. ניתן לעצור את המציאות בכל רגע ולקבל תמונה אחת של רגע אחד קפוא בזמן. תמונה אחת של היקום כולו ללא תנועה ושינוי. הרגע הבא הוא שונה אבל גם הוא קפוא בזמן, ללא תנועה ושינוי וכך כל רגע מהמפץ הגדול ועד היום. אם כל רגע בזמן הוא קפוא, ללא תנועה וללא שינוי, היכן נמצאים התנועה והשינוי בעולם? כדי להפוך פילם לסרט, אנו זקוקים למקרן שיקח את הפילם ובאופן מלאכותי יהפוך את אוסף התמונות הקפואות בזמן לאשליה של תנועה. אנו גם מודעים לכך שמדובר באשליה של תנועה (גם אם מדובר בסרט אמיתי שצולם והתקבע בפילם כאוסף רגעים קפואים וגם אם מדובר באנימציה). אין בפילם עצמו תנועה או שינוי, אלא רק בהקרנה מהירה של הרגעים הללו, אנו חווים אשליה של זמן. "פרדוקס החץ" של זנון, באנלוגיה לפילם, טוען שכמו בפילם של הסרט, גם במציאות שלנו אין שינוי או תנועה, אלא אוסף נקודות קפואות בזמן אשר המקרן שלנו (התודעה) גורם לנו לחוות אותם כאשליה של רצף של שינויים ותנועה על ציר הזמן. אם כך, ניסיוננו להגדיר זמן באמצעות תנועה או שינוי מוביל לפרדוקסים וסתירות. האם המציאות שלנו היא חסרת שינוי והזמן הוא אשליה בלבד? האם המדע המודרני הצליח להסביר את הפרדוקסים ולתת מענה לשאלות הפילוסופיות הקשות שעלו בעת העתיקה? בזאת נדון בהמשך... הערות שוליים: Julian Barbour, ''The End of Time: The Next Revolution in Physics", Oxford University Press, 1999 Lee Smolin, "Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe", Houghton Mifflin Harcourt, 2013

מדעי הבחירה

מדעי הבחירה

"החיים הם כמו משחק קלפים.

הקלפים שקיבלת הם דטרמיניזם;

הדרך בה אתם משחק איתם היא רצון חופשי" (ג'ווהרלל נהרו) משרת המלך הגיע בריצה, חיוור לחלוטין. "מה קרה?" שאל אותו המלך. "אני זקוק בדחיפות לאחד מסוסי הארמון, על מנת שאוכל לברוח רחוק ככל האפשר מהעיר..." השיב המשרת. המלך האיץ במשרת, לספר מה פשר התנהגותו והוא שיתף את המלך בקורות אותו בוקר: המשרת הסתובב בשוק העיר ולפתע ראה את מלאך המוות, מביט בו במבט מוזר. "אם כך, רכב על סוסי המהיר ביותר וברח לעיר הרחוקה בממלכה – לסמרה" פקד עליו המלך. כעס המלך על שמלאך המוות הפחיד את משרתו והלך לשוחח איתו בשוק. כאשר ביקש ממלאך המוות הסבר לפשר התנהגותו כלפי משרת המלך, השיב לו מלאך המוות "לא התכוונתי להפחידו, פשוט הופתעתי לראותו, לאור העובדה, שאני אמור לפגוש בו מחר בסמרה...". סיפור דטרמיניסטי זה, הממחיש כיצד העתיד קבוע מראש, כל אירוע מתרחש כתוצאה מרצף סיבות קודמות ועל כן, אינו ניתן לשינוי, מופיע בגרסאות רבות משחר האנושות. מטרגדיות יווניות, כאדיפוס המלך של סופוקלס, אשר הוריו ניסו לשווא, כמובן, למנוע את הנבואה שירצח את אביו ויתחתן עם אימו ועד סרטים רבים בימינו, המשתמשים במהלך מבני, המתחיל בסצינת הסיום ואז חוזרים ומספרים את הסיפור כולו עד הסוף הידוע מראש והבלתי נמנע. השאלה היא, מה אומר המדע על סוגיה זו? האם העולם הוא דטרמיניסטי וקבוע מראש או שמא האינטואיציה החזקה שלנו בבחירה החופשית שיש בידנו וביכולת שלנו להשפיע על העולם, היא זו שתואמת את המציאות? המהפכה המדעית של המאה ה – 17 הפכה את תפיסת העולם המדעית לדטרמיניסטית לחלוטין. ההבנה שהלכה והתפתחה באותה תקופה החל מרנה דקארט, דרך ניוטון וגליליאו, הייתה שהעולם הוא מכונה הפועלת על פי חוקים מסוימים אשר ניתן להכיר אותם בכל רגע ולפי תנאי ההתחלה של המכונה והחוקים על פיהם היא פועלת, לדעת בודאות בכל רגע בעתיד כיצד היא תתנהג. המטרה של המדע הניוטוניאני היא הבנה מלאה של חוקי הטבע. כאשר נכיר את החוקים כולם, נוכל לדעת כיצד פועל היקום בכל רגע ולצפות כיצד היקום יראה בנקודת זמן עתידית. כבר בפוסט הקודם הזכרנו את פייר סימון לפלס, אסטרונום שחי במאה ה 19 ועסק בין השאר ביישום תורתו של ניוטון לתנועת כוכבי הלכת במערכת השמש. לפלס נתן ביטוי חזק להשלכות הדטרמיניסטיות של תורת ניוטון. הוא תאר ישות בעלת תבונה עילאית (היום, בודאי, היה נעזר בדימוי של מחשב על), שמקבלת מידע מפורט לגבי מיקומו, מהירותו וכיוון תנועתו של כל אטום ביקום. אם מידע כזה היה בידיה של אותה ישות, הרי שבאמצעות אוסף החוקים הניוטוניאניים, היא תוכל לחזות במדויק את מצב היקום בכל רגע ורגע עד אינסוף. הבעיה היא שגם הגוף האנושי והמוח האחראי על קבלת ההחלטות והבחירה בפעולה, בנוי מאותם חלקיקים אשר תנועתם נובעת מסיבות שאינן תלויות בהם. כלומר, אם אותה ישות עילאית תסתכל על כל החלקיקים ביקום, כולל החלקיקים המרכיבים את מוחנו, היא תוכל לזהות את אוסף הסיבות, מהמפץ הגדול ועד היום, שהביא אותנו למצב הנוכחי. ולכן, בעולם בו ניתן לזהות את הסיבות שהביאו אותנו לבחירה שבחרנו ולצפות בכל רגע עתידי מה יהיה מעשינו, אין מקום לרצון חופשי והתחושה שלנו ביכולת הבחירה החופשית שלנו היא אשליה בלבד. כמובן, שהפתרון הפשוט הוא להניח שיש ישות נוספת שנקראת נפש/תודעה/נשמה, שהיא נפרדת לחלוטין מהעולם הפיזי, לא ניתנת להסבר במונחי המדע והיא שמאפשרת לנו לעסוק בבחירה חופשית. הבעיה היא שהפתרון הזה, לא רק שאינו מפשט את הדיון, אלא, מוסיף מרכיבים שאינם מובנים מאליהם כלל והופך את הדיון למורכב הרבה יותר. ולכן, עוד לפני שדנים בשאלות הפילוסופיות הקשות העולות מקיום ישות נפשית שאינה תלויה בחומר, ננסה בכל זאת למצוא את הפתרון בחומר הנראה בטבע. רבים, במהלך המאה ה – 20, תלו תקוות רבות במדעים החדשים, אשר יתנו את המסגרת והבסיס לפתרון שאלת הבחירה החופשית. אולם, לצערי, לא זו הייתה התוצאה של המהפכות במאה הקודמת. כבר בשלב מוקדם, היה ברור לכל שתורת היחסות של איינשטיין, לא רק שאינה פתח תקווה בנושא זה, אלא היא ביססה באופן חד משמעי את התפיסה הדטרמיניסטית של איינשטיין על היקום. אחת המשמעויות המרכזיות של תורת היחסות ושל מושג המרחב-זמן (שבהם נדון בפרוטרוט בפוסטים הבאים), היא שכל האירועים ביקום מאז ועד עולם, קיימים במקביל. על מנת להבין זאת, האנלוגיה הטובה ביותר היא של מפה. כאשר אני מסתכל על מפה גאוגרפית, אני יודע את מיקומי במפה וכשאני מחפש את דרכי מתל אביב לירושלים, אני יודע בודאות גמורה שאף על פי, שטרם הגעתי לירושלים, ירושלים קיימת במציאות ומחכה לפגוש בי כאשר אכנס בשעריה. העובדה שטרם הגעתי לירושלים, לא מעידה דבר על אי ממשותה או קיומה של ירושלים במציאות. הדבר המסתורי הנובע מתורת היחסות ומושג המרחב-זמן, אשר הופך את הזמן למימד רביעי יחד עם שלושת מימדי המרחב, הוא, שגם ארועים בזמן, מתנהגים באותה צורה. כלומר, יש להסתכל על כל הארועים בחיינו ובחיי היקום כולו כארועים הקיימים על מפה. העובדה שאני חווה רגע מסוים בזמן כ"עכשיו", מעיד על כך שאני נמצא בנקודה מסוימת במפת הזמן שלי ולא אומר דבר על אי הממשות והקיום של כל רגע אחר בעבר שלי או בעתיד שלי, אשר כבר מופיעים על המפה. במילים אחרות, על אף העובדה, שאני חש ונמצא כרגע, ברגע מסוים בהווה שלי, כל רגע אחר בעתיד שלי כבר קרה ומחכה לי. כמו שהכניסה שלי לירושלים תתרחש כתוצאה מהתנועה שלי במרחב (ואינה מעידה על חוסר קיומה של ירושלים לפני ההגעה שלי), כך החוויה שלי את האירוע העתידי תתרחש כתוצאה מהתנועה שלי בזמן (ואינה מעידה על אי ממשותו של אירוע זה עוד בטרם חוויתי אותו). כלומר, כל אירוע בעתיד שלי כבר קיים וממשי ועל כן, כל בחירה שאבחר בעתיד כבר נקבעה מראש ואינה פתוחה לבחירה החופשית שלי. המשמעות הזו של תורת היחסות, שנקראת "יקום הגוש", היא בלתי נתפסת באינטואיציה ובחוויה שלנו את העולם, אולם, למרות ניסיונות אינספור, כבר מעל מאה שנה, לא הצליח איש להפריך את ההבנה הזו ותורת היחסות רק הולכת ומקבלת תמיכה ואישוש. תורת הקוואנטים (שגם בה נדון בפרוטרוט בפוסטים הבאים) פתחה פתחים חדשים אשר רבים ניצלו אותם למתן הסבר לבחירה החופשית. בעיקר בשל העובדה, שהיא החריבה לחלוטין את ההבנה הניוטוניאנית אשר עליה התבסס לפלס, ביכולת שלנו להכיר את כל המרכיבים של היקום בכל רגע ולחזות כיצד יתנהג היקום ברגע הבא. על פי תורת הקוואנטים, לא ניתן לחזות באופן דטרמיניסטי כיצד העולם המיקרוסקופי ממנו בנוי היקום, יתנהל ברגע הבא. הבעיה היא שכל הדיון הקוואנטי והחיבור שלו לשאלות הרצון החופשי הוא מאוד מוטה ומבוסס על רצון עז של הכותבים למצוא מרכיבים מיסטיים ורוחניים במדע החדש הזה. תורת הקוואנטים הכניסה שני אלמנטים לדיון הדטרמיניסטי: אקראיות/הסתברות והשפעת המדידה על המציאות. על פי תורת הקוואנטים, החלקיקים ביקום אינן מתנהגים באופן דטרמיניסטי. לא ניתן לחזות בדיוק את התנהגות כל חלקיק, בכל שלב, מכיוון שההתנהגות של החלקיקים היא במקרים מסוימים אקראית לחלוטין ובמקרים אחרים ההתנהגות היא הסתברותית, כלומר, ניתנת לחיזוי ברמה סטטיסטית בלבד (לדוגמא: 20% שיתנהג באופן X ו 80% שיתנהג באופן Y). הבעיה היא, שהעובדה שהעולם המיקרוסקופי אינו דטרמיניסטי, אינה מעידה דבר על שאלת הבחירה החופשית, מכיוון שבחירה חופשית לא יכולה להיות אקראית או סטטיסטית. בחירה חופשית צריכה לאפשר לישות הבוחרת לבחור בלי שום מגבלה את מה שברצונה לבחור. אי אפשר לבחור באופן אקראי, כי אז לא מדובר בבחירה של הבוחר אלא בתוצאה אקראית. בחירה שמבוססת על סטטיסטיקה, היא בסופו של דבר, מוגבלת על ידי הסטטיסטיקה עצמה ולכן אינה בחירה חופשית. כלומר, הפתח הסטטיסטי/אקראי של תורת הקוואנטים אינו מאפשר מקום לבחירה חופשית. האלמנט השני של תורת הקוואנטים, השפעת המודד על המערכת הנמדדת, הוא הגביע הקדוש של כל מי שרוצה להוכיח שיש לנו השפעה על היקום (השפעה פיזית, מיסטית, רוחנית, קוסמית...). גם אם נצא מנקודת הנחה שהמודד (בן האדם) משפיע על התוצאה הנמדדת במערכת הקוואנטית, כלומר, על פי התופעות המתוארות בתורת הקוואנטים, אנחנו יכולים להשפיע על העולם, או נכון יותר לעבור משלב פיזיקלי מסוים לשלב אחר (וחייבים לציין פה, כפי שאפרט בפוסטים עתידיים, שמדובר בהנחה מאוד מאוד בעייתית), הרי שבסופו של דבר, אנחנו נתקלים באותה בעיה בדיוק. התוצאות הנמדדות בניסוי הקוואנטי המושפע כביכול על ידי המודד, הן תוצאות סטטיסטיות. ניתן לחזות את התוצאות הללו ברמה הסתברותית. במילים אחרות, על פי תורת הקוואנטים, אנחנו יכולים להשפיע על העולם, אבל הוא יתנהג בהתאם להסתברויות (לדוגמא: 20% שיתנהג באופן X ו 80% שיתנהג באופן Y), ושוב ההשפעה שלנו מוגבלת בסטטיסטיקה ולכן לא נכנסת לקטגוריה של בחירה חופשית אמיתית. מבלי להכנס לפרטים בשלב זה, נשתמש בניסוי החתול הידוע של שרדינגר. העובדה שאני מסתכל על החתול, גורמת לו לעבור למצב של חי או מת. אולם, אני יכול לצפות מראש מה הסיכוי שהוא יעבור לכל אחד מהמצבים ולכן לא ניתן לשייך לתוצאה איזושהי בחירה של המודד. אם הצלחתם להחזיק מעמד עד עכשיו, אני חייב לאכזב אתכם. לדעתי כל הדיון הזה הוא די מיותר. הסיבה היא, שבסופו של דבר, כל שאלת הבחירה החופשית שלנו מבוססת על התודעה שלנו, שבה מתבצעת הבחירה חופשית והבעיה היא שעד היום, אף אחד בעולם כולו, לא יודע להסביר מהי התודעה. אמנם חקר המוח הוא תחום שמתפתח באופן מדהים בעשרות השנים האחרונות, אולם, אין היום שום מודל שיודע לתת הסבר לתופעת התודעה. בהקשר הדטרמיניסטי, ניסויים שבוצעו לראשונה בחקר המוח ע"י בנג'מין ליבט, בשנות השמונים של המאה ה – 20 וחזרו בגרסאות שונות עד ימינו, הראו שתחושת קבלת ההחלטה שלנו, מופיע באופן מודע כמה שניות! אחרי שהתהליך כבר התחיל ברמת החשמלית-כימית במוח. במילים אחרות, הבחירה החופשית המודעת שלנו לכאורה, החלה עוד בטרם היינו מודעים לכך שאנחנו בוחרים. כלומר, גם בעולם חקר המוח, ההבנה כרגע היא שתחושת הבחירה החופשית שלנו היא אשליה והיא נובעת מתהליכים פיזיים או תת-מודעים דטרמיניסטיים שקודמים להחלטה המודעת. אולם, התודעה היא חידה גדולה שטרם נפתרה. רוב האוכלוסיה האנושית, מאמינה כי התודעה, בסופו של דבר, היא תוצר של ישות נוספת שאינה פיזית הקרויה נפש ומתוארת בדתות ובתרבויות שונות, באופנים שונים שניתן להכלילם כמושג אחד דומה. הנפש, היא ישות נוספת, שאינה פיזית ואינה חומרית ולכן אינה ניתנת להסבר באמצעות המדע או כל שפה המתארת את היקום הפיזי או החומרי. בסופו של יום, הנפש היא עניין של אמונה או חוויה והכלים להוכחת קיום הנפש צריכים להגיע מתוך פרדיגמה שאינה מדעית, מתוך שפה רוחנית, חוויתית. כל מי שמנסה לתאר את הנפש באמצעות כלים מדעיים, חומריים, מכשיל את עצמו משום שזה דומה למי שמנסה לבנות משפטים המורכבים מעברית וסינית ומצפה שיצאו תקפים מבחינה תחבירית. כל שפה בפני עצמה היא לגיטימית אבל שילוב שלהן פשוט בלתי אפשרי. המאמין שהנפש היא ישות נפרדת, צריך להסביר את אחת החידות הגדולות שליוו את המין האנושי – שאלת ההפרדה וההשפעה בין הגוף והנפש, שהרי הנפש היא ישות נפרדת אבל משפיעה על המוח הפיזי (אם אין לנפש מרכיב חומרי, איך נוצר החיבור ביניהם ואיך היא משפיעה על החומר? לא אדון בשאלה גדולה זו כאן, אבל ההשפעה לא יכולה לבוא במרכיבים חומריים כי הם לא קיימים בנפש ולא במרכיבים רוחניים שאינם קיימים בגוף). המאמין שהתודעה היא תוצר אמרגנטי (מתהווה) של החומר, חזקה עליו, להמשיך לחפש את הפתרון לשאלת הבחירה החופשית בכלים מדעיים. לבסוף, שאלת התודעה יכולה להתבהר באמצעות תחום חדש יחסית שהתפתח מסוף המאה ה -20 ומקבל תנופה משמעותית בימינו: תורת המורכבות והרשתות. בסופו של דבר, המוח האנושי הוא רשת נוירונים, המקיימים קשרים חשמליים וכימיים, במבנה מורכב מאוד שטרם הצלחנו להבינו. כפי שנלמד בפוסטים עתידיים, תורת המורכבות מדברת על תכונות אמרגנטיות (מתהוות) הנוצרות מתוך המורכבות של האינטראקציה בין המרכיבים של המערכת ושלא ניתן למצוא אותה במרכיבים עצמם. כלומר, תופעת התודעה, אשר מאפשרת לנו לחוות את תחושת הבחירה החופשית, היא תופעה אמרגנטית, מתוך המבנה המורכב של המוח האנושי. האם הבנה זו תקדם אותנו בפתרון השאלה הקשורה ביכולת הבחירה החופשית שלנו? לדעתי התשובה לכך היא חיובית. לא רק מפני שאסור לנו לוותר על התחושה שלנו באמיתות הבחירה החופשית, אלא, מפני שתורת המורכבות יחד עם תובנות חדשות ומעניינות הנוצרות בשנים האחרונות בנוגע לתופעת השזירה הקוואנטית יכולה לפתוח פתח חדש ומעניין ולפנות מקום בעולם הפיזי לבחירה החופשית. הבעיה היא שבסופו של יום, מכיוון שהתודעה, היא המושג היחיד שאנחנו יכולים לבחון באמצעות שימוש בו בלבד, הרי שבשאלת התודעה כל אחד יכול לתפוס עמדה ולהתבצר בה בביטחון רב ולהתמודד עם טענות נגדיות. על כן, שאלת התודעה, היא לדעתי, שאלה של אמונה וחוויה סובייקטיבית, שלעולם לא נוכל להפריך לחלוטין את טענותיו של שום צד לדיון ולכן, היא יוצאת ממסגרת הדיון המדעי ועוברת למסגרות דיון לגיטימיות אחרות. או במילים פשוטות, שיהיה לכם בהצלחה...

הכל יחסי בחיים וביקום

הכל יחסי בחיים וביקום

בסקר שנערך בשנת 2013 ברחבי העולם, הורכבה רשימת האנשים המפורסמים ביותר בתולדות האנושות. אלברט איינשטיין, הופיע בין 20 הדמויות המפורסמות ביותר (יחד עם דמויות כמו ישו, הנביא מוחמד ויוליוס קיסר). מעטים האנשים בעולם שאינם מכירים את שמו ומעטים עוד יותר, האנשים שמכירים את שמו ומסוגלים להסביר, מדוע הוא כל כך מפורסם? כיצד נכנס יהודי מוזר משוויץ לרשימה מפוארת זו? התשובה לכך הונחה בחלקה על שולחנו של העולם הפיזיקאלי בשנת 1905 ("השנה המופלאה"), שבה פרסם איינשטיין, בבת אחת, ארבעה מאמרים ששינו לחלוטין את כל מה שהיינו בטוחים לגביו, בנוגע לאור, לזמן, למרחב, ולחומר ביקום. מה שהפך את איינשטיין למפורסם בקרב הציבור, היה כמובן, פרסומה של תורת היחסות הפרטית בשנת 1905 ולאחר עשור (1915), פרסומה של תורת היחסות הכללית. כדי להבין את ה"מהפכה", נחזור מעט אחורה לסוף המאה ה - 19. העולם הפיזיקלי היה בתחושה ברורה שלאחר 2500 שנים של מחשבה ומחקר, אנו עומדים להבין את המיסתורין של היקום כולו. הפיזיקה הניוטוניאנית שלטה בפרדיגמה, אשר האמינה במושגים מוחלטים של מרחב וזמן. למה כוונתנו, כאשר אנו מדברים על מרחב וזמן מוחלטים? זמן מוחלט הוא זמן "הנע" באופן אחיד וללא שינוי. הזמן "זורם" וכל הארועים ביקום מתרחשים ביחס לאותו קו זמן קבוע ואחיד. מרחב מוחלט הוא בעצם מערכת ייחוס לתנועה ביקום. תנסו לדמיין אסטרונאוט המרחף בחלל הריק כשמסביבו חושך מוחלט (מצב תאורטי בו הוא אינו רואה כוכבים כלל). כשהוא מביט מסביבו הוא אינו רואה דבר שהוא יכול לייחס לעצמו תנועה ביחס אליו. הוא גם אינו חש בתנועה משום שאין כוח משיכה המעניק תחושה של התנגדות ואין אויר סביבו המעניק את תחושת "הרוח בשערות". אסטרונאוט במצב כזה, בו אין לו שום אפשרות לחוש בתנועה של עצמו, לא יכול לתפוס באופן סובייקטיבי, האם הוא בתנועה או שהוא נייח. הפיזיקה גם אומרת לנו, שאם היקום מלא בחלל ריק (מלבד אותו אסטרונאוט), הרי שאין שום דבר אובייקטיבי שיכול לייחס לאסטרונאוט תנועה. תנועה יכולה להתקיים רק ביחס לנקודת ייחוס או מערכת ייחוס כזו. כעת תמלאו את החלל הריק הזה במים. עכשיו, ניתן לדעת בודאות האם האסטרונאוט בתנועה או לא, משום שניתן לקבוע האם הוא נע או לא, ביחס למים המקיפים אותו. הפיזיקה הניוטוניאנית פתרה בעיה זו באמצעות מושג ה"אתר". הפיזיקאים של המאה ה – 19, מלאו את היקום כולו באתר, שהוא החומר השקוף אותו מכיל היקום (כולל בחלל הריק) והוא ישות בפני עצמה, שאליה ניתן לייחס כל תנועה באופן אובייקטיבי ומוחלט ולכן זהו מרחב מוחלט. המדע של סוף המאה ה - 19 האמין באמונה שלמה בקיומו של האתר, על אף שהיה מדובר במרכיב שהוא המצאה מחשבתית אנושית ללא שום ביסוס תצפיתי. כלומר, הזמן הוא ישות חיצונית שנעה באופן אחיד ומוחלט ללא שינוי ומבלי שתהיה מושפעת מהתהליכים ביקום ומשמשת כרקע להסתכלות שלנו ולהבנה שלנו את השינויים הנראים ביקום. המרחב הוא החומר השקוף הממלא את המיכל שאנו נמצאים בו, הנקרא יקום, אשר כל תנועה מוגדרת ביחס אליו. בשנת 1887 ביצעו מייקלסון ומורלי ניסוי שמטרתו הייתה למדוד את מהירות כדור הארץ ביחס לאתר. הניסוי נכשל לחלוטין ורק בדיעבד (כ 20 שנה מאוחר יותר) הוגדר כניסוי אשר הפריך את קיומו של האתר. דבר נוסף שיצא מניסוי זה, הייתה ההבנה שמהירות האור היא קבועה לכל צופה ואינה יחסית לתנועתו. ממצא זה סתר את התפיסה הניוטוניאנית והיה אחד הסדקים המשמעותיים בתורתו של ניוטון. אולם, מה מיוחד במהירות הקבועה של האור? הרי כל דבר ביקום יכול לנוע במהירות קבועה. העובדה שהאור נע במהירות של כ 300,000 קמ"ש, הייתה ידועה שנים קודם לכן, אולם, מהירותו של כל דבר ביקום היא יחסית לצופה מסוים. אם אתם נוסעים ברכב, במהירות של 100 קמ"ש ומתקדמים לכיוון אדם העומד מולכם, הרי שהוא יראה אתכם מתקדמים אליו, במהירות של 100 קמ"ש. אם אותו אדם, רוכב על האופנוע במהירות 50 קמ"ש לכיוונכם, הרי שהוא רואה אתכם מתקדמים אליו במהירות של 150 קמ"ש, מכיוון שהמהירות היחסית ביניכם היא סכום שתי המהירויות שלכם יחד. באותה מידה, אם האופנוע היה מתרחק מכם במהירות 50 קמ"ש בזמן שאתם רודפים אחריו במהירות 100 קמ"ש, הרי שהוא היה רואה אתכם מתקרבים אליו מאחור במהירות של 50 קמ"ש שהיא המהירות שלכם פחות המהירות של האופנוע שלו המתרחק מכם. במילים אחרות, כל מהירות של שני גופים, אחד ביחס לשני, היא תוצאה של סכום החיבור או החיסור שלהם. התוצאה המיסתורית של הניסוי של מייקלסון ומורלי הייתה שהאור לא מתנהג בצורה כזו. בכל כיוון ובלי שום קשר למהירות בה אני נע לכיוון האור וממנו, אני תמיד אראה את מהירות האור כקבועה. כלומר, אם אני מתקרב לכיוון פנס שמאיר עלי את אורו במהירות של 300,000 קמ"ש אני אראה את האור מתקרב אלי במהירות זו ולא משנה כמה מהר אני אתקדם לכיוונו. גם אם אני אנוע לכיוונו במהירות של 290,000 קמ"ש, אני עדיין אראה את האור מתקרב אלי במהירות של 300,000 קמ"ש. זוהי תופעה שאינה נתפסת באופן אינטואיטיבי וסותרת לחלוטין את תורתו של ניוטון. המשמעות היא שבמהירויות גבוהות משהו מוזר קורה. אם המדידה של שני גופים אינה תלויה במהירות שלהם והיא מדידה אובייקטיבית ביחס לאיזה מרחב או זמן מוחלטים המקיפים אותם, הרי שהיה צריך לחבר או להחסיר את מהירותיהם והתופעה שהופיעה לגבי האור לא יכולה להתקיים. בתחילת המאה ה - 20 אלברט איינשטיין ישב במשרד הפטנטים, משועמם מתפקידו כפקיד ושקע בחלומות בהקיץ על אנשים שרודפים אחרי קרן אור ומה יראה אדם המתרחק משעון במהירות האור. וכמו בכל סיפור טוב, בניצוץ אחד של גאונות, הוא מצא את התשובה: מה שקבוע ומוחלט היא מהירות האור ומה שמשתנה ויחסי הוא המרחב והזמן. איינשטיין הבין שמהירות האור מדגימה לנו את המהירות הגבוהה ביותר בטבע, שלא ניתן לעבור אותה ולכן היא קבועה ומוחלטת עבור כל מי שצופה בה בלי קשר למהירות תנועתו ביחס אליה. כדי שזה יקרה, צריך שהמרחב והזמן לא יהיו אחידים ומוחלטים וכל גוף נע ישפיע על התקדמות הזמן והתכווצות המרחב מנקודת המבט שלו. ככל שגוף נע מהר יותר, הזמן שלו מתקתק לאט יותר מהזמן של גוף אחר, הנמצא במהירות נמוכה יותר. כלומר, אין זמן שנע באופן אחיד וזהה בכל היקום עבור כל הגופים אלא הוא יחסי לתנועה של הגוף ואותו הדבר לגבי המרחב. רק התכווצות והתרחבות (העקמומיות) של ה"מרחב-זמן" (מושג שטבע מאוחר יותר הרמן מינקובסקי) יכולים לאפשר את תופעת המהירות הקבועה והמוחלטת של האור. צריך לומר שהעקמומיות של המרחב-זמן מושפעת גם מכוח המשיכה והמצאותה של מסה כמו כוכבים או חורים שחורים (תובנות שהגיעו מאוחר יותר בתורת היחסות הכללית), אבל לא ארחיב כרגע בנושא זה. מה שיפה בסיפור הזה הוא שזה לא רלוונטי רק לגבי האור, אלא, לגבי כל גוף שנמצא בתנועה ובכל מהירות. הסיבה היחידה שאנחנו לא מרגישים זאת בחיי היומיום שלנו היא שאנחנו פשוט נעים לאט מידי ולמרחקים קצרים מאוד ביחס ליקום. גם במהירויות של מאות קמ"ש ההשפעה על המרחב והזמן בכדור הארץ היא זניחה ולכן חיינו באשליה כל כך הרבה שנים שניוטון צודק. אבל האמת היא שהטבע מתנהג כפי שמתאר איינשטיין. באוקטובר 1971, הועלה שעון אטומי למטוס שטס במהירות בגובה רב. לאחר שנחת בוצעה השוואה בינו לבין שעון אטומי זהה שנשאר על הקרקע. לשמחת כולם, הניסוי אישש את תורתו של איינשטיין. בסתירה מוחלטת לאינטואיציה שלנו, השעון שהיה על המטוס הראה שהזמן שחלף בו היה איטי יותר מהזמן שחלף על פני הקרקע. כלומר הזמן במטוס לא התקדם בקצב של הזמן על הקרקע והיה יחסי לתנועה של המטוס. מה שמדהים בסיפור הזה הוא שיש לכך משמעות מאוד עמוקה ורלוונטית לאופן שבו כל אחד מאיתנו תופס את חיי היומיום שלו. בואו ננסה להבין מהו הדבר הגדול באמת שאיינשטיין אומר לנו? כדי להבין זאת נסתכל על דוגמא קיצונית. דמיינו שני אנשים הנמצאים על כוכב בגלקסיה רחוקה מכדור הארץ, שניהם נעים זה כלפי זה במהירות וחולפים אחד מול השני. ברגע שמבטיהם מצטלבים נעצור את היקום. מבחינתם מדובר באירוע שהם חשים בו באופן בו זמני אבל אם נסתכל על כדור הארץ המרוחק מאוד מהכוכב בו הם חיים נגלה דבר מדהים. עבור אחד מהם, האירוע הסימולטני שמתרחש בכדור הארץ הוא הרגע שבו אתם קוראים את המשפט הזה במקום בו אתם יושבים. עבור השני, האירוע הסימולטני שמתרחש במקום בו אתם יושבים הוא דינוזאור מטיל ביצה. במילים אחרות, לא ניתן לעצור את היקום ולמפות את כל האירועים הסימולטניים המתרחשים ברגע זה ביקום כולו. כל אירוע הוא יחסי לצופה ולתנועתו ולכן מה שנחשב עבורי כרגעים בו זמניים ביקום יהיו, עבור אחר, אירועים המתרחשים בעבר או בעתיד הרחוקים שלו. אם עוצרים רגע ומנסים להבין את המשמעות (ולצערי אי אפשר להתחמק מכך), מבינים שכל אירוע ביקום יכול להיות בעבר, בהווה או בעתיד של כל צופה ביקום ועל כן אין משמעות לשיוך של האירוע לעבר/הווה/עתיד ואם מחילים זאת על כל האירועים ביקום מבינים שכל האירועים מהמפץ הגדול ועד קץ היקום מתקיימים בו זמנית. תובנה זאת נקראת "יקום הגוש". יש להסתכל על כל הארועים בחיי היקום כולו, כארועים הקיימים על מפה. כאשר אני מסתכל על מפה גאוגרפית, אני יודע את מיקומי במפה וכשאני מחפש את דרכי מתל אביב לירושלים, אני יודע בודאות גמורה שאף על פי, שטרם הגעתי לירושלים, ירושלים קיימת במציאות ומחכה לפגוש בי כאשר אכנס בשעריה. העובדה שטרם הגעתי לירושלים, לא מעידה דבר על ממשותה וקיומה של ירושלים במציאות. תורת היחסות אומרת אותו הדבר לגבי הזמן. העובדה שאני חווה רגע מסוים בזמן כ"עכשיו", מעיד על כך שאני נמצא בנקודה מסוימת במפת הזמן שלי ולא אומר דבר על הממשות והקיום של כל רגע אחר בעבר שלי או בעתיד שלי, אשר כבר מופיעים על המפה. במילים אחרות, על אף העובדה, שאני חש ונמצא כרגע, ברגע מסוים בהווה שלי, כל רגע אחר בעתיד שלי כבר קרה ומחכה לי. כמו שהכניסה שלי לירושלים תתרחש כתוצאה מהתנועה שלי במרחב (ואינה מעידה על חוסר קיומה של ירושלים לפני ההגעה שלי), כך החוויה שלי את האירוע העתידי תתרחש כתוצאה מהתנועה שלי בזמן (ואינה מעידה על אי ממשותו של אירוע זה עוד בטרם חוויתי אותו). הבעיה הפילוסופית הגדולה הנובעת מכך היא שכל אירוע בעתיד שלי כבר קיים וממשי ועל כן, כל בחירה שאבחר בעתיד כבר נקבעה מראש ואינה פתוחה לבחירה החופשית שלי (המשמעות הדטרמיניסטית של תורה זו כבר נדונה בפוסטים קודמים שלי). שאלה מעניינת שצריך לשאול היא האם המרחב-זמן אינו מערכת ייחוס בפני עצמה? האם בעצם לא החליפו את האתר מהמאה ה - 19, ביישות חדשה בשם "מרחב-זמן", שאמנם אינה חומר ושונה במהותה מהאתר, אבל, בסופו של דבר, יכולה להוות מערכת ייחוס עבור התנועה ביקום. השאלה הזו תתחדד עוד יותר, כאשר נבין את תורת הקוואנטים ואת תורת השדות הקוואנטיים ואת המסקנה הבסיסית הנובעת מהם שהעולם שלנו בנוי משדות. האם שדות אלו אינם בעצם, שוב, מערכת ייחוס מוחלטת? על שאלות אלו ננסה להשיב בפוסטים עתידיים. למרות פרסומה של תורת היחסות, איינשטיין קיבל את פרס הנובל דווקא על מאמר אחר שהוא פרסם באותה שנה מופלאה. מאמרו של איינשטיין על האפקט הפוטואלקטרי היה אחד מהיסודות של תורת הקוואנטים. התורה, שאיינשטיין בעצמו לא היה מסוגל לתפוס עד יומו האחרון ושגרמה לנו להבין שהיקום הוא הרבה יותר מיסתורי, אפילו ממה שחשבנו...

על סף המאה ה -20: פיצוח סודות היקום?

על סף המאה ה -20: פיצוח סודות היקום?

בסוף המאה ה – 19 התחושה בקרב הקהילה הפיזיקלית בעולם המערבי הייתה ברורה – מלבד "כמה שאלות קטנות", המין האנושי על סיפה של הבנת היקום כולו. תחושה זו התפתחה במשך כמה מאות שנים כתוצאה מהמהפכה המדעית של המאות ה- 16-17 והתפתחות המדעים עד סוף המאה ה – 19. בשנת 1543 פרסם קופרניקוס, אסטרונום פולני, ספר ששינה את מהלך ההיסטוריה האנושית והיה הפרק הראשון בסיפור המדהים של המהפכה המדעית שהביאנו עד הלום. ספרו של קופרניקוס, "על תנועתם של גרמי השמים" (De revolutionibus orbium coelestium) מתאר את המהפכה הקופרניקאית, התאוריה ההליוצנטרית הממקמת את השמש במרכז מערכת השמש, בשונה מהגישה הגיאוצנטרית שמיקמה עד אז את כדור הארץ במרכז. המשמעויות של שינוי התפיסה של קופרניקוס, הן רחבות הרבה יותר מאשר שינוי המיקום הפיזי והשפיעו עמוקות על שאלות דתיות, חברתיות ומדעיות באותה תקופה. בסופו של דבר, המהפכה הקופרניקאית והשפעותיה, הן ממבשרי הביטוי החשוב ביותר בתולדות המהפכה המדעית של ההבנה הפיזיקאלית של היקום - ספרו של אייזק ניוטון "העקרונות המתמטיים של פילוסופית הטבע" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ) משנת 1687. ניוטון הצליח, באמצעות שלושה חוקים בסיסיים, להסביר את התנועה והשינוי שאנחנו רואים בטבע ובתצפיות על מערכת השמש. כמובן, שעדיין נשארו שאלות פתוחות (שלחלקן, נתן ניוטון, מעצם היותו אדם מאמין, תשובות המבוססות על אמונתו בהתערבות האלוהית בטבע), אולם, היישום הפרקטי של תורתו בחיזוי ההתנהגות של הטבע, היה כל כך מדויק, עד אשר היה ברור לכל כי היא הבסיס להבנת היקום כולו וכתוצאה מכך, להפיכתו של ניוטון לגדול המדענים בכל הזמנים. תפיסתו של ניוטון התבססה על ההבנה שאנחנו יכולים להסתכל על מערכת מסוימת (מתנועה של כדורי ביליארד ועד חיזוי תנועת גרמי השמיים), להבין את תנאי ההתחלה של המערכת ולחזות בכל רגע מה יהיה מצבה בהתאם לחוקים ברורים ופשוטים, המבוססים על יחסי סיבתיות של סיבה אשר ניתן לשייך לכל תוצאה נצפית או נחזית. בנוסף, היקום מתואר כ"שעון" או מכונה שפועלת באמצעות מרכיביה ואם נפרק את המכונה לחלקיה, נבין את דרכי פעולתה ואת החוקים הפועלים עליה. אחת המשמעויות המעניינות ושנויות במחלוקת מתמונת העולם הניוטוניאנית, היא התיאור הדטרמיניסטי שנובע ממנה. כלומר, העובדה שאם ניקח מערכת כלשהי ונדע את תנאי ההתחלה שלה, נוכל באמצעות החוקים של ניוטון לנבא היכן היא תמצא בכל רגע בעתיד. פייר סימון לפלס, אסטרונום שחי במאה ה 19 ועסק בין השאר ביישום תורתו של ניוטון לתנועת כוכבי הלכת במערכת השמש, נתן ביטוי חזק להשלכות הדטרמיניסטיות של תורת ניוטון. לפלס תאר ישות בעלת תבונה עילאית (היום, בודאי, היה נעזר בדימוי של מחשב על), שמקבלת מידע מפורט לגבי מיקומו, מהירותו וכיוון תנועתו של כל אטום ביקום. אם מידע כזה היה בידיה של אותה ישות, הרי שבאמצעות אוסף החוקים הניוטוניאניים, היא תוכל לחזות במדויק את מצב היקום בכל רגע ורגע עד אינסוף. כלומר, כל רגע ורגע מחיינו נקבע כתוצאה מאוסף סיבות שניתן לשחזר מהמפץ הגדול ועד היום, ללא שום מקום לבחירה החופשית שלנו. שהרי גם מוחנו בנוי מאותם חלקיקים אשר תנועתם נובעת מסיבות שאינן תלויות בהם. עולם כזה הוא עולם דטרמיניסטי לחלוטין, אשר אינו מאפשר מקום לרצון חופשי. תפיסה קיצונית ושנויה במחלוקת זו, תעמוד במרכז הדיון שלנו בהמשך, כשנערער את הבסיס של תפיסת עולמו של לפלס. אולם, כבר עכשיו אוכל לומר, שההתמודדות עם שאלת הדטרמיניזם אינה פשוטה כלל ועיקר ונשארה פתוחה עד היום. בהתייחסו למושג הזמן, ביסס ניוטון את תורתו על מושג "הזמן המוחלט". הזמן אצל ניוטון, הוא שעון חיצוני שנע ללא הפסקה, הוא ישות אובייקטיבית שאינה תלויה בנו או בכל מרכיב אחר ביקום והוא נע ללא שום תלות בשינוי או תנועה המתייחסת אליו. עפ"י גישתו של ניוטון, גם היקום עצמו והשינוי בו אינו תנאי מחייב לקיומו של הזמן והיקום נוצר בתוך מסגרת הזמן האובייקטיבי הזה. במילים אחרות, הזמן של ניוטון הוא נהר אינסופי הזורם באופן אחיד וקבוע. היקום וכל אשר בתוכו, נוצר בשלב מסוים בנהר ומתפתח במקביל לזרימת הנהר. כל רגע ביקום כולו הוא נקודה בנהר וכל רגע נוסף, הוא הנקודה הבאה בנהר. לפני הווצרות היקום ולאחר סופו, הנהר זרם ויזרום. מעבר לשאלת חלוף הזמן שדנו בה בפוסט הקודם, אשר מוביל אותנו לסתירה שניוטון לא התמודד איתה, עולה גם השאלה עד כמה התפיסה הזו היא אינטואיטיבית? למרות שהזמן המוחלט נראה על פניו מאוד אינטואיטיבי ותואם תחושות שלנו על מושג הזמן, לדעתי ההפך הוא הנכון. אם ננסה רגע לבחון את הדרך בה אנו חווים את מושג הזמן, נבחין בכך שאנו תמיד מתייחסים לזמן באמצעות מתווך. המתווך יכול להיות הגדרת השעות ביממה, שהיא בעצם ביטוי לתנועת כדור הארץ סביב עצמו וסביב השמש. כלומר מקרה פרטי של תופעה מאוד שולית ביקום כולו שבודאי לא יכולה להוות חלק מהגדרה של מושג הזמן. באותה מידה, כל חוויה אחרת של הזמן בתודעה שלנו נעשית באמצעות גורם מתווך (ספירה של רגעים, צל של השמש, נפילה של גרגירי חול, זיהוי השינוי בסביבה שלנו ותחושה פנימית שלנו, של חלוף הזמן, המודעת באמצעות תחושות פיזיות פנימיות). בעצם, אנחנו לעולם לא חווים את הזמן באופן ישיר ואובייקטיבי ותמיד הוא יחסי לאיזשהו "שעון" מתווך המורה לנו את התקדמות הזמן. ולכן, כל כך קשה לנו להבין את חלוף הזמן בעולם קפוא ללא שום שינוי (שוב, בהמשך לשאלות הקשות שעלו בפוסט הקודם). אם כך, מעבר לעובדה שהזמן המוחלט של ניוטון לא פתר את הסתירות והשאלות הפילוסופיות העולות מהגדרת מושג הזמן, הוא גם כלל אינו אינטואיטיבי וקשה מאוד לתפיסה והבנה. היתרון הגדול של מושג הזמן של ניוטון נובע מהעובדה שהוא מהווה מסגרת מצוינת לחקור את היקום, משום שאם הזמן הוא קבוע ונע באופן אחיד בכל העולם, לא משפיע על הטבע ולא מושפע ממנו, הרי שניתן להעזר בו בפשטות בתצפית על הטבע ובהבנת התהליכים שבו. זמן יחסי ומשתנה מהווה בעיה המכשילה אפשרות חיזוי מדויק ומכניס מורכבות ליכולת ההבנה שלנו את הטבע. בדיוק מסיבה זו, תורתו של ניוטון הוותה בסיס מוצק להתפתחות המדע הפיזיקלי למעלה ממאתיים שנה והביאה את הקהילה המדעית למסקנה, בסוף המאה ה-19, שאנחנו כל כך קרובים לפיצוח כל סודות היקום. ואז כמה "שאלות קטנות", אשר עדיין נותרו פתוחות והתחילו להתבהר בשוליים של הקהילה המדעית, הביאו לכך, שיום אחד בשנת 1905, כל המבנה המפואר של ניוטון קרס ופקיד יהודי וצעיר במשרד פטנטים בשוויץ, בשם אלברט איינשטיין, הפך לאחד האנשים המפורסמים בתולדות האנושות...

תורת הקוואנטים: המבט המיסתורי על המציאות

תורת הקוואנטים: המבט המיסתורי על המציאות

תורת הקוואנטים היא קסם. כשאנו מתבוננים במעשיו של קוסם, אנחנו מבינים שיש פה אשליה מקסימה שמעוררת בנו התפעלות ובעיקר מחשבה "איך הוא עושה את זה?". תורת הקוואנטים היא מעשה קסם שאינו אשליה. כך העולם שלנו באמת פועל ודרך פעולה זו סותרת לחלוטין, כל מה שכל אחד מאיתנו רואה במציאות המתרחשת סביבנו. מי שבאמת מבין את תורת הקוואנטים, מבין שיש לנו בעיה קשה בהבנה של המציאות. הקהילה המדעית שמנסה להסביר את ה"מציאות כפי שהיא" נמצאת במשבר עמוק כבר כמעט 100 שנה. את ה"קסם" הקוואנטי ניתן, לדעתי, לתמצת לשני מושגים: "בעיית המדידה" ו "השזירה הקוואנטית". אמנם, מושגים אלו לא מסכמים את כל התורה כולה, אולם, הם לדעתי שתי הדמויות המיסתוריות והמסקרנות ביותר בעלילה המרתקת של תורת הקוואנטים. ראשית, צריך להבין שתורת הקוואנטים מסבירה את התנהגות האבנים הבסיסיות של המציאות. כפי שתורת היחסות מסבירה באופן יעיל ועקבי את מה שאנו רואים בעולם המקרוסקופי סביבנו, כך תורת הקוואנטים נותנת לנו הסבר יעיל ומקיף של כל מה שהוא מיקרוסקופי (עולם החלקיקים האלמנטרים מהם אנו וכל מה שנמצא סביבנו, בנויים) והיא אחת התאוריות הפיזיקליות המבוססות והפרקטיות ביותר שיש בידינו. רוב העולם הדיגיטלי שהתפתח במאה ה – 20, הוא, בסופו של דבר, תוצאה ישירה של החיזויים המדוייקים של תאוריה זו. הבעיה אינה בפרקטיות של תורת הקוואנטים, אלא, במשמעויות שלה. תורת הקוואנטים החלה את דרכה בתחילת המאה ה – 20, לאחר שמקס פלנק טבע את מושג "קוואנט האנרגיה" כחלק מהפתרון לבעיית קרינת הגוף השחור (שוב, מאותן בעיות "ספורות" שנותרו לנו בסוף המאה ה- 19 שפתרונן הפך את קערת הידע האנושי על פיה). גם בסיפור זה, היה לאלברט איינשטיין תפקיד חשוב כבר בתחילת הדרך ומאמרו על האפקט הפוטואלקטרי, בשנה המופלאה של 1905, היווה אבן דרך משמעותית בלידתה של תורה זו (בסופו של דבר, קיבל איינשטיין את פרס הנובל על פרסום זה ולא על תורת היחסות). מכניקת הקוואנטים מהווה כלי לתיאור התנהגות המרכיבים היסודיים של היקום; החלקיקים, הגלים והשדות מהם אתם והעולם כולו בנויים. ככל שחיזויים של תורה זו קיבלו יותר ויותר ביסוס ניסויי ופרקטי, כך גדל המיסתורין סביב המשמעויות של תוצאות אלו. כדי לתאר את המיסתורין הזה, ננסה ראשית לפרק ולהבהיר כמה מושגים בסיסיים ולהבין מהי "בעיית המדידה". רוב ספרי המדע מתחילים בתיאור השאלה הגדולה: האם המרכיבים הבסיסיים של היקום הם גל או חלקיק? אחת הבעיות בהבנה שלנו נובעת בדיוק מהאסוציאציה שיש לנו בשימוש במונחים הללו. החלקיקים האלמנטריים מהם בנוי היקום אינם כדורים קטנים וגם לא נראים כמו גלי מים. צריך לומר כבר עתה, שידוע לנו היום, שהמרכיבים הבסיסיים הם הרבה יותר דומים לאסוציאציה של גל מאשר חלקיק, אולם, יש בשימוש במונחים אלו משום הטעייה וגורם לבלבול. לצערי, גם בתיאור שלי אני אעזר במונח "חלקיק" משום שהוא פשוט להבנה בניסוח הויזואלי ושככל הנראה, אין בשפה שלנו מונחים אשר יכולים לאפשר ויזואליזציה טובה יותר של מה שקורה שם באמת. אני מציע רק, לא להתפס יותר מידי לאנלוגיה של כדורים הנעים ונתקלים זה בזה, אנלוגיה שתתנפץ לנו מאוחר יותר. תחילה צריך להבין במה שונה ההתנהגות של חלקיק ושל גל. דמיינו בריכה מלאה במים. אתם עומדים בבריכה ומסתכלים על הדופן שלה. בשלב ראשון, אתם זורקים כדור שפוגע בדופן הבריכה. הכדור יתקדם בקו ישר לדופן ויפגע בה בנקודה מסוימת. זו התנהגות קלאסית של חלקיק. לעומת זאת, אם ניצור גלים בבריכה בכיוון הדופן, נראה גלים המתקדמים ובשלב מסוים יפגעו זה בזה. באזורים בהם יפגשו שני השיאים של הגלים (האזורים הגבוהים בגל) הם יעצימו אחד את השני ויהפכו לגל גבוה יותר. באזורים בהם יפגשו השפלים של הגל (האזור הנמוך משני צידי הגל) הם יעמיקו את השפל המאוחד. באזורים בהם יפגש שפל עם שיא, הם יבטלו זה את זה ולא נראה גל. בסופו של דבר, נראה בדופן הבריכה, אזורים בהם הגל פוגע בדופן בגובה רב (שני שיאים שהתחברו), אזורים בהם המים פוגעים בדופן בגובה נמוך יותר (שני שפלים שנפגשו) ואזורים בהם נראה שאין פגיעה של גל (שיא ושפל שביטלו זה את זה). תופעה זו של שיאים ושפלים של גלים שמתחברים ויוצרים צורת גל מאוחד ושונה, נקראת "התאבכות" וזו תופעה יחודית לגלים. כלומר, כאשר מזהים התאבכות, זו עדות חד משמעית לכך שמדובר בגל. עכשיו, אחרי שעברנו את השלב ה"מרתק" של ההסבר הטכני, ניתן לבצע ניסוי ולהגדיר האם פוטון או אלקטרון או כל חלקיק אלמנטרי אחר הוא חלקיק או גל. פה מתחיל המיסתורין האמיתי של הטבע. ניקח מסך שמסמן פגיעה של אלקטרונים ונציב לפניו מסך נוסף עם חריץ שרק דרכו יכול האלקטרון לעבור. כעת, נירה עליו אלקטרון ומה שנגלה על המסך הוא נקודת פגיעה. כלומר, כמו הכדור באנלוגיה של הבריכה, האלקטרון נע במסלול מסוים דרך החריץ במסך אל עבר מסך הפגיעה ופגע בו בנקודה מסוימת. זו התנהגות קלאסית של חלקיק. כעת ניצור במסך חריץ נוסף דרכו יכול האלקטרון לעבור. אם נירה כעת אלקטרונים (אנו לא יודעים באיזה חריץ כל אחד עובר) תופיע לפתע על מסך הפגיעה, תצורה של התאבכות, כלומר, החלקיקים עברו כמו גלים בשני החריצים (בדומה לגלים שנשברים בשובר הגלים בים), התמזגו זה בזה בהתאם לתופעת ההתאבכות וזה המראה שנגלה לנו על מסך הפגיעה. זו התנהגות קלאסית של גל. אם כך, האלקטרון מתנהג לעיתים כחלקיק ולעיתים כגל. מה יקרה אם נסגור חריץ אחד? אם כעת נירה אלקטרונים שיעברו בחריץ שנשאר פתוח, תעלם ההתאבכות ואנו רואים על המסך פגיעה של נקודות המעידות על כך שמדובר בחלקיקים ולא בגלים. אולם, כל ההבדל בין שני הניסויים היא העובדה שאנחנו יודעים היכן עבר האלקטרון (בחריץ שנשאר פתוח). במילים אחרות, כאשר אנו יודעים היכן עבר האלקטרון, תופיע פגיעה של חלקיק במסך. כאשר אין אנו יודעים את מיקומו, תופיע תצורת התאבכות של פגיעת גלים. הבעיה מסתבכת עוד יותר, כאשר אנו בונים ניסוי שבו הידיעה שלנו על מיקומו של החלקיק אינה ישירה. במילים אחרות, אנחנו יודעים שחלקיק עבר במסלול מסוים, לא בגלל שזיהינו אותו במסלול זה, אלא משום שהוא לא הופיע במכשיר שניסה לגלות אותו במסלול אלטרנטיבי. במקרה זה, לא מדדנו את מיקומו של החלקיק, אבל אנחנו יודעים איפה הוא עבר בשיטת האלימינציה (לא עבר במסלול א' ולכן בודאי עבר במסלול ב'). הדבר המדהים שמתגלה לנו בניסויים מן הסוג הזה, הוא שגם במקרים אלו האלקטרון מתנהג כחלקיק. כלומר, באותה דרך בה הוא התנהג כאשר מדדנו ישירות את מיקומו. אם כך, כיצד, עצם ידיעתנו על מיקומו, ללא אינטראקציה פיזית כלשהי איתו, גורמת לו לשנות את אופיו מגל לחלקיק? זו אחת החידות הגדולות ביותר בפיזיקה הקוואנטית. כאשר אנו מתארים את התנהגותו של חלקיק, אנו משתמשים במשוואת הגל שפיתח ארווין שרדינגר בשנת 1926. כלי זה מתאר לנו היכן נמצא החלקיק בכל נקודת זמן בטרם מתבצעת עליו מדידה. אולם, כל עוד לא מתבצעת מדידה אין אנו יודעים את מיקומו המדויק של החלקיק אלא אנו מקבלים אזור של הסתברויות שונות, בהן ניתן יהיה למצוא את החלקיק ברגע שנבצע את אקט המדידה. במילים אחרות, אנחנו יכולים רק לדעת מהי ההסתברות למצוא את החלקיק בכל מיקום שהוא. אוסף ההסתברויות הללו יוצר לנו את תצורת הגל הנמרחת במרחב שבו יש את ההסתברויות השונות למצוא את החלקיק. אין לנו יכולת לדעת מה מיקומו של כל חלקיק במרחב זה, בטרם מתבצעת עליו מדידה. המשמעות היא שבאופן יסודי, כל חלקיק יכול להמצא באזור מסוים וניתן לצפות רק מהי ההסתברות שהוא ימצא בכל נקודה ונקודה. כלומר, אפשר לדמיין את פוטנציאל המיקום של כל חלקיק כענן של אפשרויות שנע והוא אפור מאוד באזורים מסוימים, שם ההסתברות הגבוהה ביותר שנמצא את החלקיק, צבעו לבן, באזורים בהם ההסתברות נמוכה יותר ובלתי נראה באזורים בו ההסתברות אפסית.* כאשר נבצע מדידה, המשוואה "תקרוס" ומכל ההסתברויות השונות שמופיעות במשוואת הגל נקבל נקודה אחת ויחידה בה נזהה את החלקיק. זהו מושג ה"קריסה" הידוע של משוואת הגל הקוואנטי. השאלה הגדולה היא היכן נמצא החלקיק בטרם מדדנו אותו? התשובה המפתיעה היא שהוא נמצא בכל האפשרויות המתגלמות בענן ההסתברויות (סופרפוזיציה של מצבים המתקיימים בו זמנית). שרדינגר פרסם את ניסוי המחשבה הידוע המתאר את "החתול של שרדינגר". ניסוי מחשבה זה הוא בעצם יישום של שאלת המדידה הקוואנטית לעולם המקרוסקופי. שרדינגר מתאר חתול שנמצא במבנה סגור עם מכשיר אשר התפרקות אטום יכולה לגרום למותו של החתול. התפרקות האטום יכולה להתרחש בהסתברות של 50% בפרק זמן מסוים. אחרי פרק הזמן הזה, כל עוד לא התבצעה מדידה, האטום נמצא בסופרפוזיציה של "התפרק" ו "לא התפרק" משום שהוא עדיין מתואר על ידי משוואת הגל בטרם המדידה. כשנפתח את המבנה, הגל יקרוס ונוכל לראות האם החתול חי או מת, אולם, על פי תורת הקוונטים, בטרם ביצענו את המדידה, החתול נמצא פיזית בסופרפוזיציה של "חי" ו "מת" בו זמנית. כמובן, שמסקנה זו נשמעת אבסורדית, אבל זו בדיוק המשמעות של האמירה שהחלקיק אינו בעל תכונה מסוימת ומוגדרת בטרם מדדנו אותו. פה בדיוק הבעיה: כל הסיפור המוזר הזה, הוא הסיפור של אבני הבניין מהם בנויים כולנו. מה זה אומר עלינו ועל העולם שלנו? כבר כמעט מאה שנים מנסים להסביר את התופעה הזו. ההסברים השונים מתבטאים במספר כיוונים שחלקם מתבססים על ההנחה שישנם משתנים שאנחנו עדיין לא זיהינו (פרשנויות "המשתנים החבויים") שהם יסבירו בסופו של דבר את מיקומו של החלקיק בטרם מדדנו אותו וחלקם מבוססים על ההנחה שלחלקיק אין מיקום מסוים בטרם הוא נצפה. כלומר, החלקיק לא נמצא בנקודה מסוימת טרם אקט המדידה (גישה זו מבוססת על פרשנות קופנהגן והיא המקובלת ביותר על הקהילה הפיזיקלית היום. גישה נוספת שמקבלת תמיכה גדלה יותר ויותר עם השנים היא פרשנות "העולמות המרובים" בה נדון בפוסטים עתידיים). שאלה נוספת היא: מהי מדידה? האם רק הסתכלות אנושית גורמת לקריסה של פונקציית הגל למיקום ספציפי או שאולי הקריסה מתרחשת בשלב מוקדם יותר? האם היא מתרחשת כאשר מכשיר המדידה מבצע את פעולתו? האם כאשר מופיעה תוצאה במכשיר המדידה? האם כאשר האינפורמציה מגיעה לרשתית העין האנושית או כאשר התודעה שלנו נכנסת לפעולה? כל השאלות הללו הן לדעתי עקרות, משום שלעולם לא נוכל להוכיח אותן. האם יש צורך בגורם אנושי בקריסה של החלקיק? אם כן, מה קרה ביקום בטרם נוצר האדם הראשון? (בבחינת האם עץ, הנופל ביער ריק מאדם, משמיע קול?). לדעתי, השפה בה אנו משתמשים היא גורם קריטי הן בהבנה של השאלות איתן אנו מתמודדים והן בניסיון לתת להן הסבר ויזואלי של המציאות הפיזיקלית. אני משוכנע שאין בשפה שלנו, את הכלי לתיאור הויזואלי של מה שמתרחש בעולם התת אטומי והשימוש במונחים כמו "חלקיק" ו"גל" הם גורמים מטעים אשר מעכבים את היכולת שלנו לבנות הסבר מספק מבחינה אינטואיטיבית. העובדה, שלנו כל הסיפור הזה נשמע מוזר, היא רק כי השפה בה אנו מתארים את הסיפור היא שפה אנושית ומוגבלת ומשום שהמציאות עצמה אינה חייבת דבר לאינטואיציה האנושית. מה שיפה בתאוריה הקוואנטית הוא שניתן להשתמש בה באופן פרקטי גם בלי להתמודד עם השאלות הפילוסופיות הללו ולכן היא כל כך מוצלחת. עובדה זו גם קשורה לשאלה פילוסופית עמוקה יותר: האם תפקידו של המדע להסביר את המציאות הפיזיקלית כפי שהיא או להוות כלי להסבר תאורטי הניתן לשימוש פרקטי בלבד, מבלי להתמודד עם השאלה האם התאוריה המדעית מתארת אלמנטים אמיתיים במציאות עצמה? בעיית המדידה היא אחת החידות הגדולות של העולם ממנו אנו בנויים, אולם, בשנת 1935 אלברט איינשטיין, יחד בוריס פודולסקי ונתן רוזן, פרסמו טיעון (הקרוי על שם ראשי התיבות שלהם: פרדוקס EPR) שאמור היה להראות את המופרכות של התאוריה הקוואנטית. אבל בסופו של דבר, טיעון זה הביא לעולם את מושג ה"שזירה הקוואנטית" (Quantum Entanglement), אחד המושגים המדהימים ביותר, אשר המשמעויות שלו, משנות אפילו בימים אלו, את תפיסת המציאות שלנו. על כך בפוסט הבא. *שימו לב לנקודה שלרוב אינה מובהרת בספרי מדע פופולארי: מה שמתאבך הוא גל ההסתברויות ולא גל פיזי שקיים במציאות, תופעה שמחדדת המיסתורין הגדול האופף את הסיפור שלנו.

מאמר בכתב העת אלכסון

מאמר בכתב העת אלכסון

מאמר שלי שהתפרסם בכתב העת אלכסון: גורלו המיסתורי של הזמן

זמן, מציאות ותודעה

זמן, מציאות ותודעה

מהי המציאות? האם היא קיימת או שמא מדובר באשלייה בלבד? האם אנו חווים את העולם כמו-שהוא באמצעות החושים שלנו, אשר מעידים עדות נאמנה למה שקורה שם בחוץ או שאנחנו חיים במטריקס, חווים איזושהי תמונת עולם חושית, ששונה לחלוטין ממה שקורה באמת במציאות עצמה ואולי אפילו מוכוונים ומרומים על ידי יצורים תבוניים כלשהם? התשובה לשאלה זו היא בעיני המתבונן. כולנו גדלנו על תפיסת העולם התמימה, שישנה מציאות מחוץ לתודעתנו ואנו קולטים את המציאות הזו, כפי שהיא, באמצעות החושים שלנו ומנהלים את המידע החושי (תמונות, קולות, ריחות, תחושות מגע) שקיבלנו במוחנו. היום, אנחנו כבר יודעים, כי תמונת עולם פשטנית זו אינה נכונה. לאורך השנים הועלו תפיסות פילוסופיות ומדעיות אשר ניסו לתת תשובות לשאלות הללו. את הפתרונות השונים ניתן להניח על ספקטרום רחב של אפשרויות, אשר בקצה האחד שלו, התפיסה האינטואיטיבית והתמימה שאנחנו פשוט חווים את המציאות כפי שהיא מחוצה לנו ובצד השני של הספקטרום, המטריקס הידוע, שבו אנחנו דמויות במשחק מחשב, אשר מקרין לנו את המידע "החושי" שלנו והמציאות עצמה הינה דבר שונה לחלוטין או שאין בכלל מציאות פיזית מחוץ לתודעתנו וכל מה שאנו חווים בחושים, הוא אשליה בלבד (האידיאליזם של ג'ורג' ברקלי). כל אחד מאיתנו יכול להחליט, היכן תפיסת עולמו נמצאת על הסקאלה הזו. האם אני מאמין כי קיימת מציאות פיזית מחוץ לתודעה שלי? ואם כן, עד כמה התודעה שלי משפיעה ומשנה את הדרך בה אני תופס את המציאות. ההבנה, שאנחנו לא גורם פסיבי בתפיסת המציאות ושאנחנו בדרך כלשהי, תופסים בחושים שלנו ובעיבוד המידע שאנו מבצעים על קלט חושי זה, מציאות שהיא שונה מהמציאות "האמיתית" מחוצה לנו, היא הבנה שקיבלה תאוצה, במידה רבה, בזכות עבודתו הפילוסופית המהפכנית של עמנואל קאנט. קאנט, היה פילוסוף גרמני, שחי המאה ה – 18 ונחשב לאחד מגדולי הפילוסופים בתולדות האנושות. תפיסות העולם שלו, במאטפיזיקה והבנת היקום, במוסר ובחוק, היוו חלק מאבני היסוד של התרבות המערבית המודרנית. הוא היה ידוע כאדם שנון ומלא הומור, אולם, הוא גם נודע במוזרויותיו והצורך שלו לנהל את חייו בסדר יום קבוע ומדויק, אשר הוביל את תושבי עירו לכוון את השעונים שלהם על פי פעולותיו החוזרות והקצובות בכל יום. מה שידוע פחות, הוא שגם שמש הכנסיה נהג לכוון את השעון שבראש המגדל, על פי זמני הטיול של קאנט, אשר מצידו תזמן את טיוליו על פי אותו שעון... קאנט היה מחובר מאוד למדע הפיזיקה, שהתפתח במאות הקודמות לו וחלק גדול מתפיסתו הפילוסופית באה בניסיון להסביר ויכוחים סביב שאלת הזמן והמרחב בתורתו של ניוטון (בה עסקנו בפוסטים קודמים). בנוסף, אחד האנשים אשר השפיעו על קאנט באופן משמעותי, היה ניקולאס קופרניקוס, אסטרונום פולני, שפרסם בשנת 1543 בספרו "על תנועתם של גרמי השמיים", את המסקנה כי הארץ אינה נמצאת במרכז היקום ואפילו לא במרכז מערכת השמש. השמש היא שנמצאת במרכז והארץ סובבת סביבה. קשה להמעיט בחשיבותו העצומה, של המעבר מנקודת מבט גיאוצנטרית (הארץ במרכז) לנקודת מבט הליוצנטרית (השמש במרכז), שכונתה בהמשך, "המהפכה הקופרניקאית". המהפכה בתפיסת היקום, הייתה חלק מהרנסנס ותהליך השינוי האדיר שעברה האנושות, באותן שנים ובהמשך, בעקבות הרפורמציה הפרוטסטנטית, תוך שבירת הדוגמות הדתיות והבנת מיקומה האמיתי של האנושות ביקום. המהלך הפשוט הזה (שינוי מיקומה של השמש במודל המסביר את תנועת גרמי השמיים) וההשפעה העצומה של שינוי מיקום זה על היכולת שלנו, להסביר כל כך הרבה תופעות נצפות, גרמה לקאנט לעשות מהלך שעד היום נחשב באנלוגיה, כ"מהפכה הקאנטיאנית" ואף קאנט עצמו, מקשר בין שני המהלכים באחד מכתביו. מהו אם כן המהלך שביצע קאנט? ראשית, קאנט מבחין בין שני חלקים בעולם: עולם התופעות, שהוא העולם כפי שנתפס בתבונתנו ו"הדבר כשהוא-לעצמו" שהוא המציאות עצמה, בנפרד מתפיסתנו. עולם התופעות הוא העולם אשר נקלט בחושינו ואותו אנו חווים ואילו, "המציאות כפי שהיא", אינה נגישה עבורנו ואיננו יוכלים לומר עליה דבר. אמנם מדובר בשני חלקים נפרדים, אולם, יש ביניהם קשר כלשהו. איננו יכולים להכיר את "המציאות כפי שהיא", אבל היא המקור לחוויה החושית שלנו. מסיבה זו, איננו יכולים להגיד אמירות מדעיות על "המציאות כפי שהיא" ותחום המחקר היחיד בו המדע יכול להתמקד הוא עולם התופעות בלבד. המהלך הבא של קאנט מוביל אותנו למושג הזמן וגם מסביר לנו מדוע אין לנו גישה ישירה ל"מציאות כפי שהיא". קודמיו של קאנט גרסו, שאנחנו מקבלים מהעולם מידע מסודר באופן זמני ובמרחב. כלומר, התפיסה החושית שלנו מקבלת את המציאות החיצונית לה, כמידע המסודר במרחב ובזמן. אם אנו חווים אירוע מסוים, הרי שאנו מקבלים את המידע החושי על האירוע הזה, במסגרת של התרחשות במיקומים מסוימים במרחב ובהתרחשויות של ציר הזמן. המידע המרחבי והזמני של האירוע, מגיע מהמציאות עצמה ונקלט אצלנו בחושים. או במילים פשוטות, אנחנו רואים ושומעים בדיוק מה קורה מולנו. פה מבצע קאנט את המהלך הקופרניקאי שלו והופך את סדר הדברים. לטענתו, אנחנו מקבלים מידע שאינו מסודר ומכניסים בו סדר במרחב ובזמן, באמצעות כלי הפרשנות המסננים של התודעה שלנו. במילים אחרות, קאנט טוען, כי המידע שמגיע מ"המציאות כפי שהיא" אינו מסודר בשום צורה והתבונה שלנו, כוללת תבניות המסננות את המידע המגיע מבחוץ ויוצרות בו סדר וחלוקה לקטגוריות. הוא טוען, כי "במציאות כפי שהיא" אין תבניות של זמן, מרחב, קשרים סיבתיים ועוד, אלא, אלו תבניות תפיסה מסננות הנמצאות באמצעי החישה והתודעה שלנו בלבד. דמיינו את התודעה שלנו, ככלי אשר מקבל מידע מעורבל (לדוגמא אוסף לא מסודר של מספרים מ 1-10) ובאמצעי הקליטה של המידע הזה, מתבצעת פעולה אקטיבית של עיבוד המידע וסידורו בטרם הוא מגיע לתודעה (לדוגמא, מסדרת את רצף המספרים באופן עוקב מ 1 עד 10). כלומר, מרחב וזמן אינם חלקים מישות חיצונית ואינם קיימים במציאות, כי אם, מבנים הקיימים במוחנו בלבד, המאפשרים לנו לקשר בין אובייקטים לאירועים במרחב ובזמן. הזמן הוא חוויה שלנו והתבנית הפרשנית בתודעתנו, מטילה את הסדר הזמני על החוויה החושית שלנו. זמן ומרחב אינן בעלי קיום מוחלט כשלעצמם, אלא הם סוגים של עיבוד מידע בלבד. כלי העיבוד המסננים שבתודעה שלנו, דומים למשקפיים ורודים, אשר דרכם אנו רואים את המציאות, באופן שבו המשקפיים משפיעים באופן אקטיבי על המידע המגיע למוחנו והופכים את העולם כולו לקצת יותר ורוד. כך משקפי הזמן והמרחב, עושים לנו סדר במידע הסטטי או הכאוטי המגיע אלינו. מה שמאוד מעניין בגישה הזו, הוא דווקא החיזוקים שהיא מקבלת בשנים האחרונות, ממחקרים בתחום התפיסה התודעתית שלנו ובמיוחד בחקר המוח. המוח האנושי הוא איבר מורכב ובעל יכולות מפתיעות ומעוררות התפעלות. היכולת האנושית לחקור איבר זה, לא הייתה משמעותית עד אמצע המאה ה-20 והשאלות הגדולות נדונו בעיקר בעולם הפסיכולוגיה והפילוסופיה. שאלת התודעה, שהיא חידה בפני עצמה שעדיין לא פוענחה וההבנה של איך המוח תופס את המציאות וכיצד הוא מנתח את המידע המתקבל מן העולם החיצוני לו, נשאר במסגרת התיאור הריאליסטי הנאיבי, אשר תיאר את התמונות בתודעתנו כתמונת ראי של המציאות שמולנו. אולם, מה שמחקר המוח מגלה בשנים האחרונות, הופך את האיבר הזה למדהים ממש ומשנה, במידה רבה, את הדרך שבה אנו מבינים את המהלך התפיסתי והתודעתי שקורה במוחנו. הריאליזם הנאיבי, מתאר את הדרך, בה רובנו תופסים את הקשר שבין המציאות לבין התודעה שלנו ועל פיו, במוחנו יש "תיאטרון פנימי" אשר מקבל מידע מהמציאות החיצונית באמצעות אמצעי החישה שלנו (ראיה, שמיעה, מישוש, ריח) ומקרין את המידע הזה על "מסך פנימי" במוחנו, אשר מציג לנו את התמונה או הסיפור הנגלה לפנינו. התמונה נקלטת ומוקרנת על מסך פנימי במוח. כאשר אנחנו נזכרים בתמונה, אנחנו מעלים תמונה על המסך הפנימי. כשאנחנו מדמיינים, אנחנו ממציאים תמונה חדשה על המסך הפנימי. אשליה, היא תמונה שאינה מקושרת ישירות לתמונה שהגיע מבחוץ. זו התפיסה האינטואיטיבית שלנו של המוח והתפיסה האנושית. אם אני עומד במרכז יער ביום חורפי, אני אראה עצים ירוקים ורטובים מתנועעים מצד לצד בהנחיית הרוח, אשמע את קולות החרקים המעופפים סביבי, אריח את ריח הגשם והצמחיה החדשה ואחוש את הבוץ אשר נצמד לידי ומתחיל להתקשות. על פי התפיסה הקלאסית, כל המידע הזה, מגיע אלי מבחוץ בהתאם למיקומו במרחב ובזמן וכך מופיע יחד על המסך הפנימי שלי, בו אני רואה תמונה כוללת של האירוע. תיאור זה, נשמע אולי הגיוני ואפילו טריוויאלי, אבל זה לא מה שקורה בפועל. היום אנחנו כבר יודעים בודאות, שהסיפור שונה לחלוטין. הריאליזם הנאיבי, שבו אני רואה בדיוק מה שמתקבל במידע החושי, אינו תואם את מה שקורה בתודעה שלנו ובדרך בה אנחנו מנתחים את המידע החיצוני בפועל. קודם כל, ברמה הפיזיקלית הבסיסית ביותר, כשאנחנו מסתכלים על העולם, האור שפוגע בעצמים נזרק לעינינו ופוגע ברשתית. אנחנו לא באמת רואים את העצם עצמו, אלא, את חלקיקי האור שפגעו בעצם ומושלכים חזרה לרשתית העין. אנחנו רואים רק את השליחים, שבאים לספר לנו, על האובייקט עצמו שנמצא שם במציאות כפי-שהיא. ברטאלד ראסל אמר: "להגיד שאתה רואה כוכב כשאתה מסתכל על נקודת אור בשמים זה כמו להגיד שאתה רואה את ניו זילנד, כאשר אתה מסתכל על ניו זילנדי בלונדון". הדבר נכון גם לגבי גלי הקול המגיעים מהאמבולנס שעובר לידנו. האם אנחנו שומעים את האמבולנס או שרעידות באויר מניעות את עור התוף שלנו? האם אנחנו מריחים את העוגה או שחלקיקים הנעים באויר, מגרים בלוטות ריח בגופינו? ברור לנו שהקשר שלנו למציאות לא נעשה באופן ישיר, אלא באמצעות מתווכים שמעבירים לנו מידע מקודד על המציאות באמצעים שונים (פוטונים, תנודות באויר וחלקיקי כימיקלים). ברמת מדעי התפיסה והמוח, אנחנו יודעים היום, שישנן תבניות מסוימות של תפיסת המציאות, שהן מובנות בתודעה באופן מולד וגנטי, מרגע הלידה ולא מתוך ניסיון ולמידה של מה שקורה לנו בפועל בעולם הזה. מניסויים שבוצעו עם תינוקות בני יומם, לדוגמא, אנחנו יודעים שאחת התבניות המולדות שלנו, היא הציפיה שאובייקט שחולף מול עיננו, יתמיד בצורתו, לא יעלם באופן אקראי דרך אובייקט אחר ויעבור מסלול רציף מבלי להעלם ולחזור במיקום אקראי אחר. תפיסה זו של אובייקטים בעולם, היא מולדת ולא נלמדת משום שניתן למצוא אותה בתינוקות, באותו הגיל ובמקומות שונים אשר תופסים את המציאות באותו אופן ולא משנה למה נחשפו עד אז. זו דוגמא, להבדל שבין תפיסת המציאות שלנו, לעולם כשלעצמו ושייתכן שאנחנו מעמיסים על הטבע את תבניות תפיסת המציאות שלנו בהתאם לתובנות של קאנט. לאחר אינספור ניסויים בחקר המוח והתפיסה, בעשרות השנים האחרונות, אפשר להראות בצורה אמפירית שהסדר שאנו חווים בעולם הוא מבנה של התודעה שלנו ולוא דווקא, של המציאות עצמה. כחלק מהמבנה הזה, גם הזמן הוא חלק מתבנית הקיימת מראש בתודעתנו ופועלת באופן אקטיבי על המידע שמגיע אלינו מבחוץ. הזמן, הוא חוויה שלנו ותבנית הפרשנית בתודעתנו, מטילה את הסדר הזמני על החוויה החושית שלנו. אין זה מוכיח שבמציאות עצמה, לא קיים זמן ושהזמן הוא סוג של חוויה בלבד, אולם, אין היום ויכוח שחלק ממה שאנחנו חווים כזמן, הוא יציר מוחנו. יש מספר דוגמאות יפות, אשר מוכיחות שיש הבדל בין מה שאנחנו חווים בתודעה, לבין סדר האירועים המתבטא במידע שהגיע לחושים שלנו. ניסוי מפורסם שנקרא Cutaneous Rabbit("הארנב העורי"), אשר התגלה לראשונה באוניברסיטת פרינסטון על ידי פ. ג'ררלד וק. שריק (Frank Geldard and Carl Sherrick) מסביר את אחת הבעיות בתפיסה הזמנית של המציאות. בניסוי מבצעים תפיחות קלות, בקצב מהיר מאוד בשלוש נקודות ביד, תחילה בגב כף היד, אחר כך בסמוך למרפק ולבסוף, באזור הכתף. בפועל, התחושה המתקבלת אצל הנסיינים, אינה דומה לשלושה סטים של תפיחות מהירות על שלוש נקודות נפרדות ביד, אלא, כחיה המקפצת על היד לכל אורכה, במרווחים קבועים, מכף היד ועד הכתף ואפילו באזורים בהם לא נגעו בכלל ביד. במילים אחרות, המוח מקבל מידע תחושתי של מגע מסויים ובונה אותו במוחנו, כסיפור של אוסף נגיעות עוקבות, תוך שהוא משלים את המרווחים שבין נקודות המגע, על מנת, להפוך את המעבר לרצוף ואחיד. כלומר, התמונה הזמנית המתגלה בתודעה של הנסיין, אינה תואמת את התמונה הזמנית כפי שבוצעה בניסוי. התפיסה הקולית פועלת בדיוק באותה צורה. כל אחד חווה את היופי שבמערכת סטריאופונית. צלילים בצד מסוים של המערכת, המלווים בצלילים שיוצאים בהמשך בצד השני של המערכת, נשמעים לנו, כאילו יש מעבר חלק של צליל מתמשך בין שני הצדדים. למרות שמדובר בצלילים שיוצאים מרמקול בצד אחד שלנו ואז מלווים בצלילים הבוקעים מרמקול בצד שני שלנו, אנחנו חווים בתודעה שלנו מעבר פיזי ממש של צליל לאורך כל החדר. החוויה שלנו היא שהצליל ממש עובר במרחב של החדר ואפילו בשטח בין שני הרמקולים, למרות, שאנחנו מודעים לחלוטין לעובדה, שבאזורים אלו אין רמקולים בכלל. מה שקורה בתודעה, שוב, היא השלמה של המעבר בין הצדדים. המוח יוצר נתיב רצוף ואחיד של הצליל בזמן ובמרחב של החדר, מצידו האחד אל צידו השני. מעבר לעובדה שאלו סיפורים נחמדים, כמו אשליות אופטיות רבות שניתן למצוא למכביר היום, המעידים על המורכבות של התפיסה החושית ועיבודה במוח, יש פה תובנה מדהימה ומרתקת, שאני לא בטוח שעולה בדעתכם כבר מקריאה ראשונה. המשמעות של ניסויים אלו היא, שהמוח שלנו בונה תמונת זמן, שאין לה שום קשר עם המציאות כפי-שהיא. שימו לב לנקודה הבאה: אם אין צלילים במרחב שבין הרמקולים ואם אין תפיחות במרחב שבין חלקי היד, כיצד המוח יודע שעומדות להתקיים תפיחות או צלילים כאלה ולהשלים את המרחב באמצע, בטרם עברנו לנקודה הבאה. כלומר, אנחנו שומעים צלילים מצד ימין ואחר כך צלילים מצד שמאל. אבל בטרם אנחנו מזהים שיש צלילים מצד שמאל, אנחנו מזהים את הצלילים באמצע החדר. כאילו, המוח מנבא שתתבצע פעולה מאוחרת בזמן, באזור אחר במרחב ובינתיים משלים את הצלילים באמצע. ברור שהמוח איננו נביא וההסבר היחיד הוא, שהמוח בונה תמונה של קולות ותחושות רק לאחר שהן התבצעו בפועל ונותן לנו תפיסה של העולם בדיעבד. במילים אחרות, מה שקורה הוא, שמידע קולי מגיע מן החוץ, המוח מנתח את הצלילים בצד ימין ואת הצלילים בצד שמאל ולא מקרין לנו את התמונה הזו, אלא, הוא בונה תמונה תודעתית אחרת, רצופה בזמן ובמרחב של החדר ורק אז מקרין לנו אותה על המסך הפנימי. המוח מבשל סיפור על המידע הנקלט ורק אז מעלה את הסיפור הזה לתודעה. אפקט ידוע נוסף של תופעות אלו, נקרא אפקט פי (Phi Efect). נקודות מהבהבות ברצף ובמרחקים קבועים זו מזו, נותנות את התחושה שמדובר בנקודה שנעה לאורך ציר רציף ואם הן מחליפות צבעים בהבהוב שלהן, אז התחושה שתתקבל היא שהנקודה "הנעה", מחליפה צבעים ב"מעבר" המדומיין בין הנקודות. שוב, המוח בונה סיפור רציף ומשלים פערים שאינם קיימים במציאות. לאחר שהמידע כולו נקלט, הסיפור מבושל במוחנו ובדיעבד מוצגת לנו תנועה רציפה בזמן ובמרחב. ראו להלן דוגמא לאפקט. כל שנדרש הוא להתרכז בסרטון בסימן הפלוס (עדיף לצפות במסך מלא). מי שעדיין מתקשה לקבל את המשמעות הגדולה של ניסויים אלו ומקטלג אותם כמשחקים יפים של אשליות אופטיות ותו לא, יתקשה לדבוק בעמדה זו, בהמשך לתיאור הניסוי הבא. אחד הניסויים המפורסמים בחקר המוח נקרא, ניסוי ליבט וקרוי על שם בנג'מין ליבט (Benjamin Libet) חוקר מאוניברסיטת קליפורניה, שביצע בשנות ה – 80, ניסויים פורצי דרך בחקר התודעה. בניסוי ליבט, התבקש הנסיין לבצע פעולה פשוטה (כגון הזזת פרק כף היד או אחת האצבעות) באופן אקראי לפי החלטתו וללא שום הגבלה. הניסוי בחן שני פרמטרים: 1. הזמן המדויק שבו עלתה במוחו של הנסיין המודעות לרצון לבצע את הפעולה. 2. מתי החל התהליך הנוירולוגי במוח של הפעולה הפיזית עצמה. הדבר המדהים שהתגלה בניסוי ליבט ובאינספור ניסויים דומים מאז, היה, שהמודעות לרצון להזיז את היד, באה אחרי התהליך הפיזי במוח של הזזת היד בפועל, בפער של בין חצי שנייה ועד מספר שניות. כלומר, המוח שלנו כבר נמצא בתהליך הזזת היד, לפני שאנחנו מודעים לכך שיש לנו את הרצון להזיז אותה. במילים אחרות, הרצון שלנו בא אחרי הפעולה. מעבר לעובדה שמדובר בהיפוך זמנים למה שנראה לנו הגיוני ואינטואיטיבי, ניסוי זה, מעלה שתי תובנות משמעותיות ומעוררות מחלוקת. ראשית, שוב אנו מגלים שמשהו בסדר הזמנים שאנו חווים, מקורו באשלייה, הנוצרת בתהליך תפיסת המציאות והוא אינו מייצג תהליך זמני רצוף ועקבי כפי שמתאר הריאליזם הנאיבי. הזמן במציאות כפי-שהיא, אינו הזמן המוחלט והרצוף כפי שאנו חווים כזמן אינטואיטיבי. התובנה השנייה, עוד יותר מעוררת מחלוקת ונוגעת בשאלת הרצון החופשי. אם המודעות שלנו לרצון שלנו להזיז את היד, באה אחרי שהמוח שלנו כבר נתן את הפקודה להזיז את היד, הרי שלא הרצון שלנו קדם לפעולה, אלא, הפעולה קדמה לרצון ומכאן ניתן להסיק שהרצון החופשי שלנו הוא אשליה בלבד. שאלת הרצון החופשי הוא שאלה עמוקה ורבת שנים וניתן לקרוא עליה בפוסט "מדעי הבחירה". תופעות אלו, מרמזות על תהליך מורכב בהרבה, ממה שחשבנו, של עיבוד המידע במוח. זמן וסדר התרחשות כפי שאנו חווים אותו, אינו תואם כתמונת ראי את הזמן וסדר ההתרחשות במציאות. אנחנו עדיין רחוקים מלהבין איך המוח שלנו תופס ומעבד את סדר האירועים הנחווה בחושים שלנו, אולם, אנחנו כבר יודעים שהמוח שלנו אינו כל כך תמים כפי שחשבנו ויש לא מעט בדבריו של קאנט. אחד ההסברים לדרך הפעולה הזו של המוח, יכול להגיע מתורת האבולוציה. ייתכן מאוד שהמוח שלנו מחפש ובונה סדר במרחב ובזמן, משום שזו הדרך שלנו לשרוד בעולם. ייתכן שיצורים שהתפתחו ללא היכולת למצוא סדר גם במקום שבו הוא אינו קיים, לא יכלו לשרוד משום שללא סדר, לא ניתן לפעול. חישבו על הסיטואציה, שלא הייתם בטוחים בכל רגע ורגע, שהצעד הבא שלכם יהיה על קרקע יציבה. במצב כזה לא הייתם מבצעים את הצעד הבא, נשארים במקום וכנראה גוועים ברעב. יצור חי שאינו מוצא סדר ועיקביות בטבע, באופן קבוע ושוטף, לא ישרוד, לא יביא צאצאים ויכחד. רק בעל חיים שמוצא סדירויות במרחב ובזמן יפעל, יתקדם ויעביר את התכונה הזו לצאצאים שלו. זו הסיבה שכבני אנוש, אנחנו תמיד מחפשים את הסדר והעקביות והחזרה הזמנית ומשוכנעים שגם מחר בבוקר השמש תזרח, למרות שכנראה, יום אחד גם זה לא יקרה.

חץ הזמן - מעבר לעתיד ובחזרה

חץ הזמן - מעבר לעתיד ובחזרה

מדוע כל זה נשמע ונראה לנו מוזר? מדוע הסצינה, בה המים חוזרים למקומם והסכר נבנה מחדש מהריסותיו, היא תיאור דימיוני שמתאים לסרטי ספורמן, אבל לא לחיים האמיתיים? התשובה לשאלות הללו עומדת להפתיע אתכם. הבעיה היא לא בחוקי הפיזיקה, האירוע הזה בהחלט יכול לקרות מבחינה פיזיקלית, רק שהסיכויים שלו נמוכים. כל כך נמוכים שזה פשוט לא יקרה. (אני כמובן לא מתייחס להפיכת תנועתו של כדור הארץ. תנועתו ההפוכה של כדור הארץ, לא תשפיע, כהוא זה, על כיוון תנועת הזמן מהעבר לעתיד).[i] כדי להבין את התשובה הזו ומה משמעותה מבחינת חיי היומיום שלנו, צריך לחזור קצת אחורה ולדון בשאלה הכי מוכרת בנוגע למושג הזמן – חידת חץ הזמן. לשמחתי, אני יכול לבשר לכם, שלפחות לגבי החידה הזו, יש היום תשובה די טובה. חידת חץ הזמן, פשוטה להסבר: החוויה שלנו את העולם היא חד כיוונית. רוב התהליכים שאנו רואים ביקום, נראים בלתי הפיכים וכל ניסיון להפוך אותם, הופך את האירוע לחסר הגיון. קחו כל סרט שאתם מכירים ותקרינו אותו לאחור. באותו רגע הוא הופך לקומדיה. מעולם, לא ראיתם בחיים האמיתיים, אדם קופץ מן המים ונעמד על רגליו בקצה הבריכה. מעולם, לא ראיתם ביצה שבורה על הרצפה, מתאחדת עם חלקיה וקופצת חזרה לתבנית שלמה לחלוטין. מעולם, לא ערבבתם את כוס הקפה שלכם ובאופן פלאי, החלב נפרד מן המים ומגרגרי הקפה לשלוש שכבות אחידות ונבדלות. אבל מדוע זה לא קורה? מדוע לכל האירועים בעולם יש חץ זמן ברור מהעבר לעתיד ואנחנו לא רואים תהליכים, שמשמעותם, הפיכות של חץ הזמן? התשובה הראשונה שלכם תהיה: זה לא הגיוני. ייתכן, אבל כבר ראינו בעולם תהליכים שאינם הגיוניים או אינטואיטיביים וזה אף פעם לא טיעון מספיק משכנע ובודאי שאינו משכנע מבחינה מדעית. התשובה הבאה תהיה: זה לא קורה, מכיוון שפיזית זה לא אפשרי. ובכן, פה אני אפתיע אתכם. מבחינת חוקי הפיזיקה, אף אחד מהתהליכים שתיארתי אינו בלתי אפשרי. אם מסתכלים על המתמטיקה והתיאור הפיזיקלי של האירועים הללו, ניתן להפוך אותם בזמן והם עדיין יעמדו בתחזיות הפיזיקה והמתמטיקה. הסיבה היא, שחוקי הפיזיקה הם סימטריים בזמן. כל תהליך כזה, הוא אפשרי מבחינה פיזיקלית ואין זה משנה לאיזה כיוון בזמן אנו מריצים אותו. קחו דוגמא פשוטה יותר, שאולי ההפיכות שלה בזמן תראה יותר הגיונית: כדור ביליארד לבן, נע על המשטח ופוגע בכדור השחור ומעיף אותו קדימה. כעת תריצו את הסרט אחורה, הכדור השחור מתקדם לכדור הלבן ומעיף אותו לכיוון השני. נראה הגיוני לחלוטין בשני כיווני הזמן. באותה מידה, אם נעמיד תבנית של קוביות קרח על השיש במטבח, נראה, לאט לאט, שהן תהפוכנה לשלוליות מים קטנות. אולם, אם הטמפרטורה בחדר תרד באופן דרסטי, נראה את שלוליות המים קופאות לאט לאט והופכות חזרה לקוביות קרח מושלמות. שתי הסצינות הללו, תראינה לנו הגיוניות ולא נוכל להבדיל ביניהן. באותו אופן, שאר התהליכים הפיזיקליים הם אפשריים, אבל פשוט לא נראים לנו הגיוניים, משום שהם סותרים את החוויה היומיומית שלנו בזמן. אבל כעת נשאלת השאלה: אם הפיזיקה אינה מונעת מתהליכים כאלה להתרחש, מדוע הם אינם מתרחשים? מדוע חץ הזמן הוא מאוד חד משמעי בעולם ותמיד אירועים נראים הגיוניים, רק בכיוון אחד של הזמן ולא בכיוון ההפוך? בסופו של דבר, התשובה לשאלה זו נמצאת במושג הטמפרטורה או במושג החום. אם נבין, מדוע באופן רגיל טמפרטורה גבוהה נוטה לרדת לשיווי משקל ותהליך הפוך, שבו, באופן ספונטני, מתרחשת עליה בטמפרטורה, אינו קורה בפועל, נבין את התשובה לחידת חץ הזמן. עד אמצע המאה ה-19, החום הוסבר על ידי מושג שנקרא "קלוריק". קלוריק היה נוזל צמיגי, בלתי נראה, שעובר ממקום למקום וכפי שמים, נוטים לנזול ממקומות גבוהים לנמוכים, כך נוזל הקלוריק, נוטה לרדת מאזורים של טמפרטורה גבוהה לטמפרטורה נמוכה. במהלך אותה מאה, התחילה תפיסה חדשה, שגרסה, כי תנועה של מרכיבי החומר, היא שגורמת לתופעת החום ובכך התבססה התרמודינמיקה כענף בפיזיקה, המסביר באופן המוצלח ביותר את תופעת שינויי הטמפרטורות. אחד החוקים הבסיסיים ביותר בעולם, שהמשמעות שלו על חיינו היא הגדולה ביותר, מגיע מהתרמודינמיקה והוא מסביר, לדוגמא, מדוע אנו מזדקנים ומתים בסופו של דבר (מספיק חשוב, לא?). החוק הזה הוא החוק השני של התרמודינמיקה אשר טוען כי בכל מערכת סגורה, אי הסדר רק ילך ויגדל. אי סדר, מוגדר על ידי מושג "האנתרופיה". אנתרופיה גבוהה מעידה על כך שיש הרבה אי סדר ואנתרופיה נמוכה, מעידה על כך, שיש מעט אי סדר או שהמערכת היא יחסית מסודרת. על פי "החוק השני", בכל מערכת סגורה, האנתרופיה תמיד תגדל. למשל בחדר שלכם, כאשר יש סדר בימים הראשונים של החורף וכל הבגדים מקופלים יפה במדפים אשר בארון, הרי שיש מעט אי סדר ולכן האנתרופיה נמוכה בחדר. לאורך הזמן, הארון מתבלגן, הקיפול כבר אינו כפי שהיה וחלק מן הבגדים, בכלל מפוזר בכל המרחב של החדר, הרי שיש אי סדר גבוה יותר ולכן האנתרופיה של החדר גבוהה. כלומר, כאשר דברים מפוזרים יותר ופחות מסודרים במקום ספציפי, האנתרופיה גבוהה יותר. כל חדר שלא תושקע אנרגיה בסידורו, בסופו של דבר, יעבור ממצב של אנתרופיה נמוכה (חדר מסודר) למצב של אנתרופיה גבוהה (חדר מבולגן). זהו החוק השני של התרמודינמיקה והוא תקף לכל התהליכים המוכרים לנו. עכשיו, אולי תטענו שיש מערכות שאינן עוברות ממצב של סדר למצב של אי סדר, אלא, שנוצר בהן סדר לאורך זמן. לדוגמא, גוף האדם מתפתח למצב יותר ויותר מסודר בשלבי ההתפתחות הראשוניים שלו ונוצר בו סדר באופן שוטף. התשובה הפשוטה, לשאלה מדוע גוף האדם סותר, כביכול, את החוק השני של התרמודינמיקה, היא העובדה, שמושקע בגוף האדם אנרגיה מחוץ למערכת. החוק השני של התרמודינמיקה מדבר על מערכת סגורה. כלומר, כדי שמערכת תיצור סדר מאי סדר, היא חייבת להיות מערכת שפתוחה לתהליכים חיצוניים לה וחייבת להיות מושקעת בה אנרגיה מבחוץ. במקרה של גוף האדם, האנרגיה, המגיעה מן השמש ומהאוכל שמוכנס לגוף, מאפשרת למערכת ליצור סדר מאי סדר. במקרה זה אם נסתכל על גוף האדם, יחד עם השמש והמזון שלנו, נבחן את המערך הכולל הזה, כמערכת סגורה אחת, הרי שמערכת סגורה זו, בסופו של דבר, עוברת באופן כולל, גם כן, מאנתרופיה נמוכה לגבוהה. וזאת, משום שהשמש מאבדת אנרגיה, וייצור המזון ועיכולו, יוצר אי סדר גדול יותר במערכת כולה. אבל אם נבודד את גוף האדם מהסביבה שלו ונסתכל עליו שוב כמערכת סגורה, כתוצאה מתהליך הגידול באנתרופיה של הגוף עצמו, הוא יהפוך ממערכת מסודרת למערכת חסרת סדר ובסופו של דבר, חסרת חיים. במילים אחרות, כל מערכת סגורה חייבת לעבור מאנתרופיה נמוכה לאנתרופיה גבוהה. זהו אחד החוקים החזקים ביותר בטבע. מי שעדיין מטיל בכך ספק, יכול למצוא חיזוק לתחושותיו בפוסטים בנושא תורת המורכבות. מכיוון שעל פי החוק השני של התרמודינמיקה, יש תהליך חד משמעי של מעבר מסדר לאי סדר על ציר הזמן, הרי שהוא חוק יוצא דופן בפיזיקה, משום שהוא אינו סימטרי בזמן. כלומר, לעומת שאר חוקי הפיזיקה, שהם הפיכים בזמן והם אינם מאבדים ממשמעותם כאשר אנחנו הופכים את כיוון הזמן, הרי שהחוק השני הוא חוק בעל משמעות מיוחדת, משום שאם הופכים את כיוון הזמן, בתהליכים המוגדרים על ידו, מאבדים את היכולת לתאר את המציאות כפי שהיא. ולכן, החלו לחקור אותו, מתוך רצון להבין, האם הוא מהווה את ההסבר, לעובדה, שחץ הזמן נע רק בכיוון אחד. הזמן הסטטיסטי – לודוויג בולצמן הדמות המשמעותית ביותר בתהליך הבנת חץ הזמן ובניית ההסבר לחידה עתיקה זו, היה לודוויג בולצמן. בולצמן היה דמות טראגית בהיסטוריה של המדע המודרני ונלחם על רעיונותיו במשך שנים רבות, בקהילה האקדמית של אירופה, מול מתנגדים רבים. בסופו של דבר, שם קץ לחייו בתחילת המאה ה-20, רגע לפני שהתאוריה האטומית שלו שעמדה במתקפות רבות, הוכחה מעל לכל ספק. על קברו חקוקה עד היום הנוסחה שלו למציאת האנתרופיה של המערכת. בולצמן הסתכל על החוק השני של התרמודינמיקה וניסה להסביר מדוע אנחנו רואים חץ זמן ברור ותמיד מערכות סגורות בטבע עולות ברמת האנתרופיה שלהן. הפתרון של בולצמן הוא גאוני, לא רק משום שהוא הסביר את התופעה הפיזיקלית שאנו רואים, אלא, משום שהוא היה הסבר פשוט מאוד. חלק גדול מהמהלכים הגאוניים של ענקי המדע בכל תקופת האנושות, נבעו לא רק מן היכולת למצוא את הסבר חדש ומוצלח, אלא, גם מתוך היכולת לנסח אותו בפשטות ובבהירות. בולצמן התבסס בתיאורו, על התורה הקינטית של הגזים. תפיסה זו טוענת, שהגז מורכב מכמות עצומה של חלקיקים או מולקולות, אשר נמצאות בתנועה מתמדת. אם נסתכל על גז בתוך מיכל סגור, נראה אוסף עצום של מולקולות אשר נעות ומתנגשות זו בזו. ההתנגשויות ביניהן, מעבירות חלק מהתנועה אחת לשניה ומשנות את כיוון תנועתן. כמו בשולחן ביליארד, שבו נעים כל הכדורים ומתנגשים זה בזה ובסופו של דבר, יש פיזור די אחיד של הכדורים על השולחן, כך חלקיקי הגז, מתנהגים באותו האופן. אזורים חמים בענן הגז, הם אזורים בהם המולקולות נעות במהירות גבוהה ואזורים בעלי טמפרטורה נמוכה, הם אזורים בהם המולקולות נעות במהירות נמוכה. במילים אחרות, מה שאתם חווים כ"חום" הוא בסופו של דבר, מהירות התנועה של החלקיקים של החומר, אותו אתם מודדים. אם נחמם אזור מסוים של הגז, המולקולות באזור החם הזה, ינועו מהר יותר, לעומת, האזורים הקרים יותר של הגז. אזור חם כזה, הוא מצב מסודר של הגז (אנתרופיה נמוכה), מכיוון שבמצב זה, המולקולות המהירות נמצאות באזור מסוים וקטן בכלי ובנפרד משאר המולקולות. עם הזמן, מה שיקרה הוא, אותו תהליך שקורה כאשר אנחנו מתחילים במשחק הביליארד, בסידור הכדורים במשולש בשטח מסוים של המשטח ואז נותנים מכה עם הכדור הלבן. הכדורים המסודרים, אשר נמצאים באנתרופיה נמוכה, מתנגשים זה בזה ומתפזרים באופן אחיד בשולחן. באופן דומה, במיכל הגז, המולקולות המהירות המסודרות באזור מסוים במיכל, תתנגשנה בשכנותיהן האיטיות יותר ולאט לאט, כלל המולקולות במיכל יתייצבו על אותה המהירות. כלומר, האזור החם, לאט לאט, יחזור לשיווי המשקל בטמפרטורת החדר כשל שאר המולקולות במיכל. זהו תהליך טבעי, שבו אזור חם, ללא התערבות חיצונית, תמיד ילך ויאבד מחומו לקראת שיווי משקל תרמי. זה ההסבר הפיזי של החוק השני של התרמודינמיקה לתהליך הזה. אם כך, מה שקורה בפועל בתהליכים בטבע, הוא שחלקיקים או מולקולות במצב מסודר (אנתרופיה נמוכה) עוברים בעקבות תנועה והתנגשויות ביניהן, למצב מפוזר יותר ובעל אי סדר גדול יותר (אנתרופיה גבוהה). אולם, עולה השאלה, מדוע אנו רואים בטבע רק מעבר ממצבים מסודרים למצבים חסרי סדר ומדוע אנחנו לא רואים מפעם לפעם, גז שמתחמם מעצמו או כוס קפה שערבוב שלה יפריד בין המולקולות של החלב והקפה או ביצה שהחלמון והחלבון שלה מתחברים למצב ההתחלתי שלהם? מדוע חץ הזמן הוא כל כך מובהק ומדוע לעולם איננו רואים מצב הפוך, שהוא אפשרי לחלוטין על פי ההסבר הקינטי שראינו. שהרי, ייתכן שההתנגשויות בין המולקולות, תגרום למצב שבו, באופן אקראי, יתרכזו מולקולות מהירות באזור מסוים ובכך תעלה הטמפרטורה רק באזור זה, אולם, זה לעולם לא קורה. את ההסבר לסוגיה הזו מצא בולצמן באופן פשוט ומעורר הערכה ובכך, פיתח את תורת המכניקה הסטטיסטית. בולצמן טוען, שכל מצב של הגז במיכל הוא סידור מסוים של החלקיקים במיכל. ישנם סידורים, בהם החלקיקים כולם מרוכזים בפינה אחת של המיכל וישנם סידורים, בהם החלקיקים מפוזרים באופן אחיד במיכל כולו. ישנן אפשרויות שונות, שבהם החלקיקים מסודרים בצורה מסוימת במיכל וכל סידור ניתן להגדירו כבעל אנתרופיה נמוכה או גבוהה. סידורים, בהם כל חלקיקי הגז מרוכזים באזור מסוים, הם בעלי אנתרופיה נמוכה וההפך. ישנה כמות עצומה של אפשרויות לסידורים שונים במיכל. מדוע אנחנו נראה תמיד רק את האפשרויות בהן האנתרופיה גבוהה יותר? רק משום שהסיכויים לכך גבוהים, באופן משמעותי, מאשר הסיכויים למצוא סידורים בעלי אנתרופיה נמוכה. ניקח שני מקרים קיצוניים: מקרה ראשון בו החלקיקים של הגז מסודרים בצורת פירמידה בפינת המיכל. לסידור כזה יש מספר מוגבל של אפשרויות סידור של החלקיקים. המקרה השני, הוא מצב בו החלקיקים מפוזרים במיכל כולו. לסידור הזה יש כמות עצומה של אפשרויות סידור של החלקיקים במיכל אשר גבוהה משמעותית ממספר האפשרויות של המקרה הראשון. כאשר אנחנו מדברים על גופים בטבע, הכוללים מספרים אסטרונומיים של חלקיקים, ההבדל בין כמות האפשרויות ולכן בין הסיכויים שכל סידור כזה יקרה בפועל, הוא כל כך גדול שהופך להיות פשוט בלתי אפשרי בפועל, למצוא את הגז במצב של סידור גבוה (למשל בצורה של פירמידה בפינה), אם לא נעשתה פעולה אקטיבית להביא אותו לשם. לכן, כל מערכת סגורה של חלקיקים, תמיד תעבור למצב של אנתרופיה גבוהה משום שהסיכויים שזה יקרה שואפים ל 100%. אנלוגיה נוספת להבנת נושא הסבירויות היא קוביה הונגרית. בקוביה הונגרית יש כמות עצומה של אפשרויות, שבהן היא אינה מסודרת, ליתר דיוק יש 43,252,003,274,489,856,000 אפשרויות כאלה. לעומת זאת, יש רק אפשרות אחת, בה הקוביה מסודרת. עכשיו, תחשבו מה הסיכוי שבאופן אקראי, תגיעו במספר מהלכים, לסידור היחיד הנכון של הקוביה. כמעט אפס. עכשיו תקחו אובייקט בעולם שמורכב ממספר אסטרונומי של חלקיקים ותחשבו מה הסבירות שהם יסתדרו דווקא במבנה מסודר יחסית. התשובה היא אפס! הסיבה שהעברתי אתכם את הסיפור "המרתק" הזה על סידורים של חלקיקים במיכל גז, היא, שיש לכך משמעות מאוד מעניינת לגבי היומיום שלנו. הסיבה היחידה שאתם רואים תהליכים כל יום כפי שאתם רואים אותם, היא סטטיסטית בלבד ולא מדובר בחוק טבע כמו שאר חוקי הטבע. במילים אחרות, הסיבה שאתם רואים תמיד חלב נשפך על הרצפה ולא חלב חוזר לבקבוק והסיבה שתמיד מים שחיממתם יהפכו לפושרים ושאתם תמיד תלכו ותזדקנו עד יום מותכם, היא עניין הסתברותי בלבד - הסיכוי שיקרה ההפך הוא פשוט קטן מאוד באופן קיצוני, אבל באופן עקרוני ותאורטי מאוד, לא בלתי אפשרי לחלוטין. חוזרים להתחלה – השערת העבר ורב-יקומים אחרי שהבנו שחץ הזמן הוא סטטיסטי בלבד, עולה עדיין שאלה מאוד מעניינת. אם הסיכויים למצוא את החומר בטבע בסידורים מסויימים הרבה יותר גבוהים, מאשר בסידורים אחרים, כיצד יתכן שאנחנו רואים תמיד את החומר בעבר באנתרופיה נמוכה שהולכת ועולה עם המעבר לעתיד? אם הסיכויים של סידורים מסוימים גבוהה משמעותית, היינו אמורים לראות את הסידורים האלו גם בעבר באנתרופיה גבוהה או במילים אחרות, מדוע היקום נמצא בעבר באנתרופיה נמוכה אם הסיכוי שזה יקרה כל כך נמוך? אם כך, ההסבר הסטטיסטי, מסביר מדוע תהליכים עוברים ממצב מסוים לאחר, אבל הוא לא מסביר מדוע חץ הזמן שאנו חווים ביקום שלנו, הוא כזה. מדוע ביקום שלנו יש תהליך של מעבר מאנתרופיה נמוכה לגבוהה ומדוע מראש האנתרופיה לא גבוהה? הדיון, שנעשה במהלך השנים, בשאלה מדוע האנתרופיה כל הזמן עולה, הוא דיון שלא שואל את השאלה הנכונה. ההבנה שהתרמודינמיקה היא סטטיסטית, מוכיחה, כי דווקא מצבים של אנתרופיה גבוהה הם המצבים השכיחים והטבעיים יותר, משום שההסתברות שיקרו היא הגבוהה ביותר ולכן לא צריך לשאול, מדוע האנתרופיה עולה בכיוון העתיד ולא בכיוון העבר, אלא, צריך לשאול מדוע מלכתחילה, אנחנו נמצאים בתקופה שבה האנתרופיה נמוכה?[ii] הניסיון לתת תשובה לשאלה זו, העלה תאוריות שונות ומשונות על היקום ועלינו כצורת חיים שהתפתחה באופן שמאפשר לנו לשאול שאלות על היקום. התשובה הפשוטה, לשאלה הזו, מבוססת על "העקרון האנתרופי". פה אין הכוונה לאנתרופיה בה אנו דנים, אלא, למושג בעל שם זהה, שמקורו במילה היוונית "אנתרופוס" – אדם. העקרון האנתרופי, אומר, שהסיבה שהיקום שאנו רואים הוא בעל חוקים מסוימים, מקורה, בעובדה שרק יקום כזה מאפשר התפתחות של חיים ותבונה שתאפשר לשאול את השאלה מדוע היקום הוא כזה. כלומר, אם היקום היה אחרת בכל פרמטר שהוא, לא הייתה מתאפשרת התפתחות של חיים תבוניים ולכן כל שאלה מדוע היקום לא נראה אחרת נענית בתשובה שאחרת לא היינו כאן לשאול את השאלה הזו. העקרון הזה הוא בעייתי, מכיוון שהווא פוטר אותנו מלהמשיך ולחקור שאלות שאין לנו עליהן עדיין תשובה. אולם, במקרה של החוק השני של התרמודינמיקה, ניתן לטעון שהעובדה שהיקום נמצא במצב של אנתרופיה נמוכה יחסית, היא שמאפשרת התפתחות של חיים ולכן, השאלה מדוע היקום נמצא במצב כזה אינה רלוונטית, אחרת לא היינו כאן לשאול אותה. למרות שטיעון זה קנה לא מעט אוהדים, עדיין ניסו רבים למצוא את התשובה הפיזיקלית לשאלה הזו. בולצמן בעצמו, שם לב לבעייתיות של המצב הייחודי בו היקום שלנו נמצא ולכן, הציע תשובה בעצמו. לטענתו, ייתכן מאוד, שבאמת, היקום שלנו באופן רגיל נמצא במצב של אנתרופיה גבוהה ובשיווי משקל שאינו מאפשר התפתחות צורות מורכבות וחיים, אולם, מעצם העובדה, שסטטיסטית, זה אפשרי ובהמשך לידיעה שהיקום קיים כל כך הרבה זמן, הרי שייתכן שאנחנו נמצאים בתקופה ייחודית בחיי היקום, שבה תנודה מסוימת גרמה ליקום להיות במצב חריג של אנתרופיה נמוכה. הסיבה שאנחנו קיימים דווקא בזמן החריג הזה בתולדות היקום, הוא העקרון האנתרופי, כי, שוב, אחרת לא היה מתאפשר לנו להתפתח ולדון בסוגיה. ההצעה הזו של בולצמן, היא מעניינת בעיקר עקב כך, שבולצמן לא הכיר את תורת היחסות, תורת הקוואנטים ותאוריית המפץ הגדול ועקב העובדה, שהשערה לגבי תנודות אקראיות כאלה במצב היקום, יכולה לקבל חיזוק משמעותי, דווקא מתורת הקוואנטים. ההתנגדות להצעתו של בולצמן, יכולה להגיע משני מקורות: ראשית, אנחנו יודעים היום, שהיקום קיים כ 14 מליארד שנים, תקופת זמן, שהסתברותית אינה מאפשרת תנודה כל כך קיצונית וחריגה במצב היקום (לא מאפשרת מבחינה סטטיסטית ולא מבחינה עקרונית), כלומר, הסיכוי שבתקופת זמן קצרה יחסית, במונחים של ההסתברויות עליהן אנחנו מדברים, תתרחש תנודה כזו, הוא שואף לאפס. התנגדות עוד יותר משמעותית, מגיעה מהשאלה הבאה: אם אכן היקום שלנו הוא תוצאה של תנודה אקראית ונדירה, מדוע התנודה הזו כל כך רחבה וכל כך מורכבת? קרל סייגן, אסטרונום וסופר מדע פופולארי ובידיוני, כתב בספרו "קוסמוס": "אם אתה רוצה לאפות פאי תפוחים, אתה צריך, ראשית, לברוא את היקום"[iii] הציטוט של סייגן מתאר בפשטות את הבעיה שבטיעון של בולצמן. אם אתה רוצה לאפות עוגה, אתה זקוק למרכיבים שלה, ולשם כך, אתה צריך שיווצרו היסודות האטומיים, וכדור הארץ, ומערכת השמש והגלקסיות והחוקים הפיזיקליים על פיהם העולם פועל והתנור וכו'... אם אנחנו חיים בתנודה אקראית, הסבירות שהיא תהיה, כל כך מורכבת, היא אפסית. הרבה יותר הגיוני, שהייתה נוצרת תנודה כזו, במקום מאוד מצומצם ביקום ובצורה מאוד מתומצתת. ישנה סבירות הרבה יותר גבוהה, שכל מה שנוצר בתנודה זו, הוא מוח בלבד, המכיל את כל המידע והזכרונות שיש לנו על העולם. על כן, הטיעון הזה נקרא "מוחות בולצמן"[iv]. כלומר, אם אנחנו מקבלים את הטיעון של בולצמן, הרבה יותר סביר, שמה שנוצר בתנודה האקראית הזו, הם מוחות צפים בחלל שמחזיקים בתמונות הויזואליות שאנו קוראים להם המציאות, מאשר שיווצר כל היקום כולו עם הגלקסיות ומערכת השמש וכדור הארץ והיסודות הכימיים שיאפשרו חיים ויצורים חד תאיים שיתפתחו במשך מליארדי שנים ליצורים חיים מורכבים ותבוניים, שישבו בחדר מול מחשב ויעסקו בשאלות הרות גורל על מושג הזמן... התפתחות כזו היא לא סבירה באופן קיצוני ולכן, ייתכן מאוד שאנחנו מוחות בלבד. מכיוון שהטיעון הזה הוא מאוד מושך, בעיקר עבור סופרי מדע בדיוני, אבל פחות עוזר לנו להתקדם בהבנת היקום, אנחנו נאלץ, לעת עתה, לזנוח אותו, לטובת המשך החיפוש אחר הסבר משכנע יותר. דיוויד אלברט, מהפיזיקאים המפורסמים של סוף המאה ה – 20, טבע את המושג "השערת העבר" כתשובה לשאלה מדוע אנו חיים בעולם בעל אנתרופיה נמוכה. לטענתו של אלברט, הדרך היחידה להסביר את המצב הזה, הוא בהשערה שהיקום התחיל במפץ הגדול, מסיבה מסוימת שאינה ידועה לנו, כיקום מסודר מאוד. כלומר, המפץ הגדול הוציא את היקום לדרכו באנתרופיה נמוכה מאוד ומאז היא הולכת ועולה. המפץ הגדול, הוא אותו אירוע שתורת היחסות חוזה, שבו היקום כולו היה כל כך דחוס עד שהוא הפך לנקודה סינגולרית, שבה כל החוקים המוכרים לנו קורסים. תורת היחסות אינה מסוגלת להסביר את המצב ששרר בנקודה זו ומדענים מקווים שתורה שתאחד בין תורת היחסות ותורת הקוואנטים (תורת הכבידה הקוואנטית), תוכל לתאר את המצב הפיזיקלי של נקודה זו. מרגע שהיקום התחיל להתפשט, אנחנו יודעים היום להסביר את שלביו השונים, אולם, העובדה שאיננו מסוגלים להסביר את הרגעים הראשונים של היקום יכולה להבהיר לנו, מדוע איננו יודעים את הסיבה לכך שהיקום שלנו התחיל באנתרופיה נמוכה כל כך. "השערת העבר" היא אומנם מאוד הגיונית ורוב הקהילה הפיזיקלית מאמינה היום שהיא גם נכונה, אולם, היא שוב משאירה אותנו ללא הסבר מספק לגבי הסיבה שהיקום התחיל בתצורה כזו ולא אחרת. גם אם אנחנו מקבלים את העובדה, שהסיבה להיות היקום שלנו במצב של אנתרופיה נמוכה ולכן בעל חץ זמן מובהק עם תהליכים בלתי הפיכים אל עבר האנתרופיה הגבוהה יותר, נעוצה בשניות הראשונות להווצרותו, עדיין אנחנו נשארים עם השאלה, מדוע היקום שלנו הוא כל כך ייחודי ולא סביר? אפשרות נוספת מעניינת, הועלתה על ידי תומס גולד ונקראה בשל כך על שמו: "יקום גולד". גולד אומר, שאם אנחנו רואים את העולם כסימטרי בחוקים הפיזיקליים שלו, הרי שעלינו להניח, שהיקום הוא סימטרי גם בנוגע לתהליכי שינויי האנתרופיה שלו. בדיוק כמו שבתחילת היקום יש אנתרופיה נמוכה, גם בסופו של היקום תהיה אנתרופיה נמוכה[v]. גולד יוצא מנקודת הנחה, שליקום שלנו יש שני גבולות, התחלה וסוף. בתחילה היקום התפשט וגדל ואנו נמצאים בשלב זה של היקום ולכן רואים את היקום כולו הולך ומתרחב בקצב הולך וגדל, אולם בשלב מסוים, היקום יגיע לשיא ההתרחבות שלו ואז יהפוך את כיוונו ויתחיל בקריסה הגדולה שבסופה היקום כולו יחזור להיות נקודה סינגולרית (ואולי אז יתחיל שוב מההתחלה). לדעת גולד, מה שיקרה בתהליך הקריסה הגדולה, הוא שהחוק השני של התרמודינמיקה יהפוך, אף הוא, את כיוונו ויחד איתו יתהפך חץ הזמן. בשלב הזה בעתיד היקום, אנחנו נראה את כל התהליכים הפוכים במעבר מאנתרופיה גבוהה לאנתרופיה נמוכה. כוסות קפה יפרדו לחלב, קפה ומים, גלים התכנסו חזרה למקור שלהם, אור יצא מטלסקופים וימצא את מקומו חזרה בכוכבים שיבלעו אותו וכו'. למרות, ששוב, התיאור הזה נשמע מאוד לא הגיוני, מבחינה פיזיקלית הוא אפשרי לחלוטין. יקום גולד פותר את שאלת האנתרופיה מכיוון שהיקום הופך להיות סימטרי ולא חריג בעולם התופעות הפיזיקליות, אולם, הוא גם נשמע תמוה מאוד. אחת הבעיות הגדולות של ההסבר הזה של גולד, היא שאנחנו די משוכנעים היום, שהיקום לא יתכווץ בעתיד ושהתאוצה שלו בכיוון ההתרחבות תמשך לעד. סופו של היקום לא יהיה יקום מסודר בחזרה לסינגולריות, אלא, יקום רחב בשיווי משקל, קר ו"מת", באי סדר מוחלט (מלבד תנודות קלות פה ושם...). אחת התיאוריות אשר מנסה להסביר, בכל זאת, את חידת האנתרופיה הנמוכה ותופסת תאוצה חזקה בקרב הקהילה הפיזיקלית בעולם בשנים האחרונות, היא תאוריית "הרב-יקומים" (Multiverse). באופן מאוד פשטני, מה שגישה זו גורסת הוא שהיקום שלנו, הוא רק אחד מיני אינסוף יקומים נפרדים, אשר נבראים כל רגע ורגע. העולם בנוי מאינסוף בועות נפרדות, שכל אחת היא יקום נפרד, בצבר יקומים המתפתחים בלי קשר ובלי אינטראקציה כלשהי ביניהם. אנחנו חיים רק ביקום אחד כזה מיני רבים. שימו לב, שבהקשר של חץ הזמן, אנחנו מדברים על רב-יקומים ולא על הפרשנות לתורת הקוואנטים שנקראת פרשנות העולמות המרובים. כיצד תאוריית ה"רב-יקומים" פותרת את בעיית חץ הזמן? אם יש אינסוף יקומים, שכל אחד מהם שונה מהשני בפרמטרים ובחוקים שעל פיהם נברא והתפתח, הרי שקיימת סבירות גבוהה מאוד, שלפחות אחד מהם, יתחיל במצב מסודר מאוד ובאנתרופיה נמוכה. היקום שבו אנו חיים, הוא אותו יקום חריג, בעל אנתרופיה נמוכה וחץ זמן מובהק ולכן, שונה מאינסוף יקומים אחרים, שקיימים במקביל לנו ושבהם האנתרופיה גבוהה ואין חץ זמן מובהק. שון קרול מוסיף תאוריה שנקראת "יקומי תינוק", שהם יקומים הנוצרים כל הזמן, כתוצאה מתנודות קוואנטיות, כבועות, הנפרדות מתוך המרחב-זמן שלנו ומתנתקות ממנו כיקומים נפרדים. בדרך זו, ישנו תהליך אינסופי של יצירת יקומים נוספים מתוך היקומים הקיימים.[vi] תיאוריית "הרב-יקומים" היא שילוב של תאוריה הגורסת שיש אינסוף יקומים מלבדנו, יחד עם העקרון האנתרופי, שגורס שאנחנו דווקא ביקום החריג הזה, כי רק שם יכולים להתפתח חיים תבוניים ועם "השערת העבר" הטוענת, כי היקום הזה בו אנו חיים, נוצר כבר בתחילתו עם אנתרופיה נמוכה. נפתרה הבעיה! האמנם? האמת שלא ממש. יש שתי בעיות עקרוניות ומאוד משמעותיות, שמקשות עלינו לקבל את תאוריית הרב-יקומים. ההתנגדויות הן פילוסופיות במידה רבה, מה שמקשה קצת את הדיון מול הפיזיקאים, שלא תמיד מוכנים לקבל טיעונים פילוסופיים, כשהתיאוריה תואמת מבחינתם מצויין את המתמטיקה ואת התפיסה הפיזיקלית. התנגדות ראשונה, עולה דווקא מדבריו של רוג'ר פנרוז, אחד הפיזיקאים המוערכים ביותר של המאה ה-20. פנרוז חישב בזמנו[vii] שהסבירות של מפץ גדול עם התחלה של אנתרופיה נמוכה, הוא עשר בחזקת עשר בחזקת מאה עשרים ושלוש. כלומר, ההסתברות של היקום שלנו, בין שאר היקומים שנוצרו, הוא בסבירות נמוכה באופן קיצוני ואם אמנם כל היקומים הללו קיימים במקביל, הרי שהיקום שלנו, בעל האנתרופיה הנמוכה, הוא יקום אחד מאוד חריג ומאוד מאוד שולי. בנוסף, פנרוז טוען, שעל מנת שיווצרו חיים, מספיק שתווצר אנתרופיה נמוכה רק בחלק קטן של היקום, למשל, בגלקסיה שלנו. אבל ביקום שלנו, יש מאה מיליארד גלקסיות ובהתאם לתאוריית ה"רב יקומים" יש אינסוף יקומים נוספים. פנרוז טוען שזהו הסבר בזבזני במיוחד ואינו עומד בקריטריונים בסיסיים להסבר מקובל. עולם המחשבה והמדע, קיבל מזמן על עצמו את העקרון שהסבר חייב להיות פשוט. עפ"י עקרון "התער של אוקאם" הידוע, אם יש שני הסברים לאותה תופעה ואחד מהם מורכב הרבה יותר מהשני, הרי שתמיד עלינו להעדיף את ההסבר הפשוט יותר. פנרוז טוען שהסבר כזה, שדורש מורכבות אינסופית של כל יקום ושל אוסף יקומים אינסופי אינו סביר בעליל. ההתנגדות השנייה, מגיעה מעולם הפילוסופיה של המדע. אחד העקרונות הבסיסיים ביותר בניתוח השערה מדעית, היא ההגדרה האם התאוריה המוצעת ניתנת לבחינה אמפירית. תאוריה מדעית שאינה ניתנת לבחינה כלשהי, אינה יכולה להחשב כמדע. קרל פופר, פילוסוף של המדע שפעל במאה ה-20, הגדיר את העקרון המהווה את הקונצנזוס היום בקהילה המדעית כולה, לגבי הבחינה האם תאוריה מסוימת היא מדעית או לא. העקרון שקבע פופר נקרא "עקרון ההפרכה" והוא אומר בפשטות שתאוריה יכולה להחשב כמדעית, רק אם ניתן באופן עקרוני להפריך אותה. אם תאוריה מסוימת נבחנת ומאוששת במבחן אמפירי כלשהו, אין זה מעיד על המדעיות שלה. קחו לדוגמא את ההשערה שכל הברבורים לבנים. גם אם היינו עורכים מאות תצפיות שהיו מאשרות את התאוריה הזו, מה שהופך אותה למדעית היא האפשרות שיום אחד נמצא ברבור שחור ואז נדע שהפרכנו את התיאוריה הזו. אם אני טוען, שבמידה ועם ישראל יתפלל כל יום, לא יאונה לו כל רע. האם זו תאוריה מדעית? בודאי שלא, מכיוון שהיא לעולם לא ניתנת להפרכה. שהרי, אם יום אחד, כן יאונה לו רע, אוכל למצוא סיבה אחרת להתרחשות הזו או פשוט אוכל לטעון "שנסתרות דרכי השם". לכן, קריטריון ההפרכה הוא קריטי לכל תאוריה מדעית. האם תאוריית "הרב-יקומים" ניתנת להפרכה? זו שאלה קשה שאין עליה תשובה עדיין. על פניו, נראה שהיא אינה ניתנת להפרכה מכיוון שאם מדובר על יקומים נפרדים מהיקום שלנו, הרי שאין לנו שום גישה אליהם בכדי שנוכל לבצע ניסוי אשר יוכל לאשש או להפריך את קיומם. במידה ולא ניתן להפריך את ההשערה הזו, בשום דרך, הרי שלא ניתן לקבל את ההשערה הזו כמדעית. ישנה היום תאוריה הבוחנת אפשרות שהיקומים הללו מבצעים אינטראקציה כלשהי ביניהם, בכך שהם פוגעים לעיתים זה בזה. במידה וזה נכון, נוכל למצוא להתנגשויות הללו עדות ביקום שלנו וזו יכולה להיות עדות אמפירית לקיומם של יקומים נוספים. רק בעתיד נוכל לדעת האם הנחה זו תתממש בפועל, אולם, על פניו, נראה כרגע שהתאוריה הזו אינה ניתנת להפרכה ולכן המדעיות שלה, מוטלת בספק. בתחילת הפוסט הזה על חץ הזמן, טענתי בשמחה, שלפחות לגבי הסוגיה הזו הפיזיקה מספקת תשובה די טובה. למרות הדיון הארוך, אני עדיין טוען שנושא חץ הזמן הוא אחת מהחידות הפחות מטרידות שעומדות לפנינו. ההסבר הסטטיסטי לחץ הזמן, הוא הסבר מצוין לתופעות, כפי שאנו חווים אותן ולשאלה מדוע העולם עובר מאנתרופיה נמוכה לגבוהה. השאלה היחידה, שטרם נפתרה באופן מספק, היא מדוע מראש, אנחנו נמצאים בתקופה ביקום, שבה הוא מאופיין באנתרופיה נמוכה. זו שאלה מעניינת, אולם, לדעתי הסוגייה המרכזית כבר הובנה. בנוסף, השערת העבר, היא מספיק חזקה והדיון עובר לשאלת מצבו של היקום במפץ הגדול. שאלה שהיא חשובה מאוד מבחינה קוסמולוגית, אבל פחות מטרידה מבחינת מושג הזמן. הבעיה המרכזית עם חץ הזמן נשארת במסגרת הניסיון שלנו בעולם שמכיל אינספור מערכות שהולכות ומתפתחות לכיוון סדר בניגוד להסבר של בולצמן והחוק השני של התרמודינמיקה. התשובה לכך הגיעה במסגרת תורת המורכבות. על כך בפוסטים קיימים ועתידיים. [i] עילם גרוס, הרצאה בנושא "חידת הזמן, פינק פלויד ואנטרופיה", תל אביב, אוגוסט 2015 [ii] פרייס, ה'. חץ הזמן ונקודת ארכימדס: כיוונים חדשים לפיסיקה של הזמן, זמורה-ביתן, 2002 [iii] Carl Sagan, Cosmos, Random house, 1980, Random House New Edition, 2002 [iv] Albrecth A. and Sorbo L., "Can the Universe Afford Inflation?" Physical Review D70 (2004) [v] פרייס (2002) [vi] שון קרול, מעתה ועד עולם, הוצאת מטר, 2013 [vii] Penrose, R., The Emperor's New Mind: Concerning Computers, Minds, and the Laws of physics, Oxford University Press, 1989

תורת המורכבות והרשתות - מבט חדש על היקום

תורת המורכבות והרשתות - מבט חדש על היקום

החיים מורכבים. מאז ומעולם היה מתח ופער בין התאוריות אשר באות להסביר את העולם (הפיזיקלי, הסוציולוגי, הפסיכולוגי, הכלכלי וכו'...) לבין ההתנסות היומיומית שלנו והכשלון ביישום התאוריות הללו על "החיים האמיתיים". התחושה היא תמיד שהתאוריה היא תיאור סטרילי, בתנאי מעבדה, אשר היישום שלה ביומיום תמיד מפתיע ובסופו של דבר, אנו מוצאים את עצמנו בפער גדול מול "התוצאות בשטח". כפי שכבר תארנו בפוסטים קודמים, התפיסה הפיזיקלית עד המאה ה – 20 ובמידה מרובה אצל חלק גדול מהקהילה הפיזיקלית – עד היום, הינה מכניסטית. כלומר, ההבנה שהעולם פועל כמו מכונה. כל מה שנדרש מאיתנו, הוא לפרק את המכונה למרכיביה, להבין כיצד פועל כל חלק ומה תפקידו ועל ידי כך, להבין את המערכת כולה ולחזות כיצד תתנהל בכל רגע נתון בעתיד. זו בדיוק התפיסה, שהביאה את התובנה הלפלאסית, הגורסת שאם נכיר את המידע על כל חלקיק וחלקיק ביקום נוכל לחזות בכל רגע נתון כיצד יראה ויתנהג העולם. התפיסה המכניסטית הייתה כל כך חזקה שהיא הוטמעה כמעט בכל פרדיגמה ובכל תחום בעולמנו. מתאוריות פיזיקליות וביולוגיות להבנת הטבע, דרך תפיסות פסיכולוגיות וסוציולוגיות המסבירות תהליכים אישיים וחברתיים ועד הבנה של תהליכים ומבנים כלכליים ועסקיים. התחושה היא תמיד, שהתאוריות הללו בהחלט מעמיקות ומתארות את העולם עד נקודה מסוימת, אבל הן תמיד חסרות את המרכיב שיאפשר באמת ליישם אותן בפועל ולחזות כיצד העולם יתנהג. אולם, משהו חדש ומאוד מעניין קרה במהלך המאה ה – 20. התפיסה המכניסטית החלה לקרוס. ראשית, התחילה להתגבש ההבנה מתוך הפיזיקה החדשה (בעיקר מתורת הקוואנטים), שישנם תהליכים שמרכיב אי הודאות מוטמע בהם ויחד עם ההיבט ההסתברותי של הטבע, אינו מאפשר באמת להכיר את המערכת לפרטיה ולחזות במדויק כיצד תתנהל ברגע הבא. לא בגלל קשיים טכניים הנובעים מחוסר מידע, אלא, מעצם טבעו של היקום. במילים אחרות, מערכות בטבע, לא כל כך דומות למכונות המשוכללות שנבנו מאז המהפיכה התעשייתית והן מתנהלות באופן לא צפוי ושונה. תהליך נוסף ואף משמעותי יותר בהקשר זה, קיבל תאוצה, בהבנה ההולכת וגדלה של מערכות ביולוגיות. במאה ה – 20, התחדדה הידיעה שמערכות ביולוגיות לא ניתן לפרק למרכיבי הבסיס שלהן ולהבין אותן בגישה רדוקציוניסטית. מערכות ביולוגיות, כוללות תכונות שלא ניתן למצוא אותן במרכיבי הבסיס של החומר ושל היצור החי. החיים לא נמצאים באבני הבניין של היצור החי, אלא, במשהו שנובע דווקא מהסתכלות כוללת על המורכבות של המערכת כולה. בסופו של דבר, הכל מתחיל ברגישות לתנאי ההתחלה. הנרי פואנקרה שפעל בתחילת המאה ה – 20 הגיע לתובנות שלימים יתפתחו למה שנקראת היום תורת הכאוס. תורת הכאוס, שקיבלה תאוצה בהתפתחות שלה, בעיקר מאמצע המאה ה- 20 ובעיקר עקב עבודתו של אדוארד לורנץ על חקר חיזוי מזג האויר, אומרת שכל מערכת היא רגישה לתנאי ההתחלה שלה. כלומר, כל שינוי קטן במערכת יכול לאורך זמן להשפיע באופן משמעותי מאוד על התפתחות המערכת כולה ("אפקט הפרפר" הידוע, שנפנוף כנפיו יכול בסופו של דבר, לגרום לסערה גדולה במרחק קילומטרים רבים). התובנה המרכזית היא, שההשפעה של שינוי קטן, יכולה להיות משמעותית מאוד ובקצב מהיר מאוד. בנוסף, לא נדרש יותר משינוי קטן מאוד, על מנת שלא יהיה ניתן אפילו באופן עקרוני (ולא רק טכני), לחזות במדויק כיצד מערכת המורכבת מכמה מרכיבים תתנהג לאורך זמן. זאת מכיוון, שככל שהמערכת מורכבת יותר, יש כמות אדירה של פרמטרים שמשפיעים על התנהלותה ולא ניתן בשום דרך למדוד את כל הפרמטרים השונים, עד דיוק של אינסוף ספרות אחרי הנקודה. כשמערכות כאלה מתחילות לקיים אינטראקציה, השינויים גדלים באופן אקספוננציאלי ולכן, המערכות אינן ניתנות לחיזוי באופן עקרוני. אולם, כשאנחנו מסתכלים על הטבע, אנו פוגשים סדר ולא כאוס. אנו רואים ארגון והתפתחות למערכות משוכללות ולא התפרקות לחוסר סדר או התכנסות לשיווי משקל מנוון. להקת ציפורים המבצעת, כגוף אחד, ריקוד מסונכרן אשר מבריח טורפים, נחיל נמלים לאורך עשרות מטרים, המוצא את דרכו למזון, עוקף מכשולים, מתאים את עצמו לתנאי הדרך וחוזר בשלום אל הקן, גוף חי המתחיל כתא בודד ומתפתח לגוף המכיל מאות מערכות משוכללות המאפשרות התפתחות ותורשה לצאצאים ותודעה הפורצת מתוך אוסף נוירונים המקושרים זה לזה. כיצד מערכות כל כך מורכבות ומשוכללות, מצליחות לתחזק ולפתח את עצמן לרמות סדר גבוהות יותר ויותר ללא שום גורם מתכנן או מכוון? מה גורם לאוסף של פרטים בודדים ליצור מערכת אחת כוללת הפועלת בסדר וארגון כגוף אחד וממשיכה להתפתח לרמות סדר ומורכבות גבוהות יותר? היום אנחנו מבינים שבטבע מתנהלים תהליכים אמרגנטיים (התהוותיים). מתוך הכאוס, הפרטים מתחילים לקיים אינטראקציה של קשרי תקשורת וסינכרון, אשר יוצרים בשלב מסוים סדר ספונטני וארגון ללא גורם מכוון. שלא כמו שלמדנו, הטבע לא נמצא בתהליך של ירידה בסדר והתכנסות לשיווי משקל, אלא, הטבע דווקא נמצא במצב תמידי של שינויים, גדולים וקטנים, היוצרים בתהליך אקספוננציאלי, שלא ניתן לחזות אותו מראש במדויק, קשרים של אינטראקציה וסנכרון, הגורמים להתהוות (אמרגנטיות) של סדר והתפתחות לארגון גבוה יותר ועל ידי כך להווצרות תכונות שלא ניתן למצוא אותן במרכיבים הבסיסיים של המערכת. נוזל הוא תכונה אמרגנטית של אוסף גדול של חלקיקים ומולקולות. לא ניתן למצוא את תכונת הנוזליות במרכיבים הללו. חום, גם כן, הוא תופעה כזו. החיים הם אמרגנטיים מתוך מערכת תאים משוכללת. התודעה היא אמרגנטית מתוך רשת הנוירונים במוח. תבנית מגמות בבורסות לניירות ערך לאורך שנים היא אמרגנטית לאוסף פעולות הקנייה והמכירה של כל הפרטים בשוק. וכו'... נמלה אשר מתרוצצת באופן אקראי ומוצאת מזון, מתחילה באמצעות תהליכי סנכרון כימיים להעביר את המידע לנמלה נוספת והיא בתורה לעוד ועוד נמלים. בשלב מסוים רשת הסנכרון הכימי עוברת שלב ומבצעת "מעבר פאזה" של אוסף קשרים אקראיים לטור מסודר ומאורגן של נמלים הדואגות להעביר את המזון לקן. המערכת המאורגנת של טור הנמלים נמצאת כל הזמן במצב של שינוי ולכן היא בעלת יכולת הסתגלות גבוהה להתמודדות עם מכשולים או שינויים בתנאי הסביבה. תמיד תמצא הנמלה בטור, שבהתנהלות האקראית שלה, תצליח למצוא את הדרך לעקוף את המכשול ולבנות בתהליך זהה את המעקף של הטור כולו. "מעבר פאזה" הוא שלב חשוב המסביר כיצד אוסף אקראי של התקשרויות בין יחידים הופך בשלב מסוים למערכת המפתחת סדר וארגון באופן א-ליניארי. כלומר, התהליך הוא לא תהליך רצוף המתקדם באופן עקבי וליניארי, אלא, תהליך שמתחיל כמעבר ליניארי משלב לשלב ובמעבר פאזה מהיר הופך לתהליך אקספוננציאלי שבו מתהווה במהירות סדר וארגון. אחד המבנים הנפוצים ביותר של מערכות מורכבות הוא מבנה רשתי. הרשת היא מקרה פרטי של מערכת מורכבת, אולם, מדובר בסוג של מערכת מורכבת המכילה תכונות נוספות אשר יכולות להוות בסיס להסבר מפותח יותר של תהליכים בטבע. את רוב התהליכים המורכבים בטבע ניתן להסביר במבנים ובשפה רשתית. הרשתות הנפוצות הן רשתות המכילות קישורים שאינם אחידים (רשתות חסרות סקאלה). כלומר, רשתות אשר הווצרות של קשרים באופן אקראי, יוצרים בהן מבנה בו ישנם מעט מאוד צמתים בעלי מספר גדול מאוד של קישורים (רכזות – Hubs) והרבה צמתים בעלי מספר קישורים נמוך מאוד. ככל שצומת מסוים מקושר יותר יש לו סיכוי לקבל קישורים נוספים ולכן בתהליך של "המנצח לוקח הכל", הרכזות הופכות להיות מקושרות יותר ויותר והן מהוות גורמים בעלי משמעות גדולה יותר ביציבות הרשת ובדרך שבה המידע עובר בה. רשת האינטרנט היא הדוגמא הקלאסית להתפתחות של רשת מידע אדירת מימדים, אשר התחילה מקשרים בודדים שהמשיכו ליצור קשרים אקראיים ובשלב מסוים, התחילו להתפתח תהליכי מעבר מידע מסודרים וצמתים בעלי מספר קישורים גדול משמעותית משאר הצמתים ברשת. במעבר פאזה הפכה הרשת לכל כך מורכבת ומקושרת שתודעה קולקטיבית, אשר מהווה את מאגר המידע האנושי הגדול בעולם, צמחה ממנה כתוצר אמרגנטי. רשת האינטרנט, אשר שולטת בחיינו היום ללא עוררין, אמנם מכילה רכזות בעלות השפעה עצומה של מעבר המידע והמבנים המתפתחים בה (לדוגמא – גוגל), אולם, בסופו של דבר, התפתחה ללא שום גורם מתכנן, מכוון או מנהל. כיצד כל זה קשור להבנת היקום ומושגי הזמן והמרחב? כיצד ניתן ליישם את התובנות הללו בחיי היומיום שלנו? על כך בפוסטים הבאים...