מבול נח היה אירוע קטסטרופלי ללא מקבילות בהיסטוריה המתועדת. כל האנושות (יחד עם הצומח והחי)—למעט נח ומשפחתו (והחיות שלקח עמו אל התיבה)—נמחקה מפני האדמה. יש שיכנו את האירוע הקטסטרופלי הזה ההכחדה הגדולה, אחרים יכנו אותו ההרס הגדול, אך אני הייתי קורא לו הקריסה הגדולה. אם נתמקד לא רק במה שהתורה אומרת אלא גם במה שהיא מספרת לנו, נבחין שהמבול הוא מטפורה לקריסת פונקציית הגל—המושג המרכזי במכניקת הקוונטים.
דיברנו לעתים קרובות על קריסת פונקציית הגל בבלוג זה. עם זאת, עבור אלה שמגיעים לכאן בפעם הראשונה או מרגישים שהם זקוקים לרענון, הנה סיכום קצר מאוד של מהי פונקציית הגל ומה משמעותה של קריסת פונקציית הגל.
פונקציית הגל היא יצור מוזר. לפני שננסה להבין מה היא, הבה נבהיר מה היא אינה. פונקציית הגל אינה כמות ניתנת לצפייה. היא אינה מתאימה לשום תכונה פיזיקלית או כמות שניתן למדוד. פונקציית הגל היא הפשטה מתמטית.[1] האובייקט המתמטי הזה מתאר את התפלגות ההסתברויות למציאת המערכת במצב מסוים. על פי כלל בורן—הנחת יסוד מרכזית במכניקת הקוונטים—פונקציית הגל נותנת את ההסתברות שמדידה של מערכת קוונטית תניב תוצאה מסוימת.[2] חשוב לזכור שפונקציית הגל אינה מנבאת שום תוצאה ספציפית של מדידה; היא רק מנבאת את ההסתברות הסטטיסטית למציאת תוצאה מסוימת בכל מדידה נתונה. מדידה יחידה במכניקת הקוונטים אינה ניתנת לחיזוי. רק ההתפלגות הסטטיסטית של מדידות מרובות תואמת את התפלגות ההסתברות כפי שמנבאת פונקציית הגל.
בפיזיקה הניוטונית הקלאסית, אובייקט יכול להיות רק במצב אחד בכל פעם. סביבון יכול להסתובב רק בכיוון השעון או נגד כיוון השעון אך לעולם לא בשני הכיוונים בו־זמנית. במכניקת הקוונטים, כלל זה אינו תקף עוד. המשוואה הראשית של מכניקת הקוונטים, משוואת שרדינגר, מנבאת שאובייקט קוונטי־מכני יכול להיות בסופרפוזיציה של מצבים. זה אומר שסביבון יכול להסתובב בכיוון השעון ונגד כיוון השעון בו־זמנית או שהספין של אלקטרון יכול להצביע למעלה ולמטה בו־זמנית. זה מתנגד להיגיון ולאינטואיציה, אך זה נכון. עם זאת, כאשר אנו מודדים את מצבו של אובייקט, אנו תמיד מוצאים את האובייקט במצב ספציפי אחד בלבד. כל עוד איננו “מסתכלים” (כלומר, מודדים), סביבון יכול להסתובב בכיוון השעון ונגד כיוון השעון, אך כאשר אנו “מסתכלים”, אנו מוצאים את הסביבון מסתובב בכיוון השעון או נגד כיוון השעון, כפי שצריך, אך לעולם לא בשניהם. על פי הפרשנות הקופנהגנית של מכניקת הקוונטים, חסר משמעות לדבר על מצבו של חלקיק תת־אטומי בין מדידות. פרשנויות אחרות הלוקחות את משוואת שרדינגר כפשוטה מתעקשות שסופרפוזיציה של מצבים היא תכונה חיונית אם כי מוזרה של מכניקת הקוונטים.
כך או כך, קריסת פונקציית הגל פירושה שבמדידה, ריבוי המצבים קורס למצב יחיד. זו הסיבה שהתופעה הזו נקראת קריסת פונקציית הגל. היא נקראת גם בעיית המדידה מכיוון שאיש אינו יודע מדוע או כיצד מדידה גורמת לקריסת פונקציית הגל.
מה שחשוב לנו הוא שאם, לפני המדידה, אובייקט היה בסופרפוזיציה של מצבים מרובים, כל המצבים מלבד אחד נהרסים במהלך קריסת פונקציית הגל. המידע על אותם מצבים אחרים אובד באופן בלתי הפיך, וזו הסיבה שקריסת פונקציית הגל אינה הפיכה.
כעת המקבילות בין מבול נח לקריסת פונקציית הגל מתבררת בבירור. בתקופה שלפני המבול (כלומר, לפני השטפון), כדור הארץ היה מאוכלס על ידי אנשים רבים. המבול השמיד את כולם למעט אדם אחד—נח (ומשפחתו). זה מקביל להרס של כל המצבים למעט אחד עם קריסת פונקציית הגל. לפיכך, מבול נח יכול להיראות כמטפורה לקריסת פונקציית הגל. [3]
הערות שוליים:
[1] ליתר דיוק, זוהי פונקציה מרוכבת המוגדרת על מרחב הילברט אינסופי־ממדי.
[2] ליתר דיוק, האמפליטודה הריבועית של פונקציית הגל שווה להסתברות למציאת חלקיק באזור מסוים של מרחב הפאזה.
[3] ניתן להתנגד למטפורה זו בטענה שאנשים אינם מצבים קוונטיים־מכניים. נכון, אך זוהי מטפורה, שאין לקחת אותה במובן המילולי. יתרה מזאת, לא קשה לבנות מרחב רעיוני מופשט שבו יחיד המאכלס את כדור הארץ נתפס כמצב מסוים של הכוכב. כוכב הלכת שלנו המאוכלס על ידי כל תושביו עשוי להיתפס כנמצא בסופרפוזיציה של מצבים, שבה כל מצב מתאים לכדור הארץ המאוכלס רק על ידי יחיד מסוים אחד. קריסה של פונקציית הגל של מערכת כזו תהיה שווה ערך להשמדת כל תושבי כדור הארץ (חס ושלום!) מלבד אחד.
