יעקב מלמד על דואליות גל-חלקיק

…וַיִּקַּח מֵאַבְנֵי הַמָּקוֹם וַיָּשֶׂם מְרַאֲשֹׁתָיו וַיִּשְׁכַּב בַּמָּקוֹם הַהוּא (בראשית כח:יא)

וַיַּשְׁכֵּם יַעֲקֹב בַּבֹּקֶר וַיִּקַּח אֶת הָאֶבֶן אֲשֶׁר שָׂם מְרַאֲשֹׁתָיו וַיָּשֶׂם אֹתָהּ מַצֵּבָה וַיִּצֹק שֶׁמֶן עַל רֹאשָׁהּ (בראשית כח:יח)

וַיֹּאמֶר יַעֲקֹב לְאֶחָיו לִקְטוּ אֲבָנִים וַיִּקְחוּ אֲבָנִים וַיַּעֲשׂוּ גָל וַיֹּאכְלוּ שָׁם עַל הַגָּל (בראשית לא:מו)

הוויכוח על טבע החומר חוזר לעת העתיקה. לפי אסכולת המחשבה האטומיסטית (לאוקיפוס, דמוקריטוס, אפיקורוס, לוקרציוס), החומר מורכב מחלקיקים או אטומים. האור גם נחשב כעשוי מחלקיקים – תיאוריית האור הקורפוסקולרית (אלהאזן, ניוטון).

לפי אסכולות מחשבה מתחרות, האור עשוי מגלים (דקארט, הויגנס, יאנג, מקסוול).

הפיזיקאי הצרפתי לואי-ויקטור דה ברולי הרחיב את תיאוריית הגלים של האור לכל החומר, בהניחו שלכל עצם יש אורך גל הפוך ביחס לתנע של העצם: λ=h/p, כאשר λ הוא אורך הגל, p הוא התנע ו-h הוא קבוע פלאנק. (ראה עוד על ההיסטוריה של התפתחות שתי אסכולות מחשבה מתחרות אלה במאמרי, ביכורים והדואליות גל-חלקיק של הטבע).

מייסד הפיזיקה האטומית, הפיזיקאי הדני-יהודי נילס בוהר, ראה באובייקטים קוונטום-מכניים גם כחלקיקים וגם כגלים. מושג זה נודע כדואליות גל-חלקיק. הסתירה המדומה לא הטרידה אותו כלל. למעשה, הוא ראה בזה ביטוי נוסף לעקרון המשלימות שלו. הסיסמה שלו הייתה contraria sunt complementa – “ניגודים הם משלימים.” בוהר חש שאובייקט קוונטום-מכני ניתן לתיאור במונחים של תכונות סותרות בהתאם לבחירת הניסוי.

קל לקבל את הדעה שהתפיסות שלנו על “חלקיק” או “גל” הן רק קירובים קלאסיים. אובייקט קוונטום-מכני אינו גל ואינו חלקיק. הוא פשוט אינו מתאים לתבנית קלאסית. לאובייקטים קוונטום-מכניים יש את שני המאפיינים, אשר באים לידי ביטוי בנסיבות שונות. כאשר אורך הגל קצר מאוד, טבעי לראות את האובייקט כחלקיק, אם כי זהו רק קירוב. באופן דומה, אם אורך הגל של אובייקט ארוך יחסית, טבעי לראות אובייקט זה כגל, שוב, זהו רק קירוב קלאסי. ארתור אדינגטון כינה אובייקטים קוונטום-מכניים “גליקים” שיש להם קירובים אידיאליים בקצוות המנוגדים של הספקטרום, שם הם מתנהגים יותר כגלים או יותר כחלקיקים.

תורת השדה הקוונטי מאמצת את הגישה שאובייקטים הם עירור של השדה המקוונטט, אשר, בהתאם לצורת העירור, יכול להיראות כמו חלקיק או גל.

פרשת וַיֵּצֵא מתחילה ומסתיימת בשיעור על דואליות גל-חלקיק. בתחילת הפרשה, הפסוק מתייחס ליעקב האוסף אבנים (ברבים) – רמז לתיאוריה האטומיסטית של הטבע שבה אובייקטים נחשבים לחלקיקים, קורפוסקולה. אולם, כאשר יעקב מתעורר, הוא מקים אבן (ביחיד) ויוצק עליה שמן – רמז לתיאוריית הגלים של הטבע.

סוף הפרשה עושה את הקשר הזה מפורש עוד יותר. יעקב מצווה על בניו לאסוף אבנים – שוב, התייחסות לאסכולת המחשבה הרואה את הטבע כאוסף של חלקיקים (“אבנים”). אולם, הוא מצווה לערום את האבנים לגל – בעברית, גל (GL). המילה גל (GL) עם זאת, משמעותה גם “גל”. (אני אסיר תודה לרב ד”ר דוד כגן שהפנה את תשומת לבי לכך.) אכן, ערימת אבנים נראית כמו שיא של גל. הנה לכם – יעקב מלמד אותנו שכאשר מסתכלים על גל, בהתאם לנקודת המבט שלכם, אתם רואים או ערימת אבנים (כלומר, חלקיקים נפרדים) או גל יחיד. כך זה בטבע – אובייקטים קוונטום-מכניים נראים לנו לפעמים כחלקיקים ולפעמים כגלים, בהתאם לנקודת המבט.

עם זאת, מבט עמוק יותר חושף רובד נוסף בטקסט של התורה. יעקב קורא לגל הזה גלעד – עד העדות. אולי יעקב מעיד על אמת עמוקה יותר שבסופו של דבר, המציאות שנראית כמו ערימת אבנים (חלקיקים) היא באמת גל. אכן, כפי שהוזכר לעיל, תורת השדה הקוונטי – הראייה המקיפה ביותר של הטבע – מאמצת את הגישה שאובייקטים הם עירור של השדה המקוונטט. עירורי שדה הם תמיד גלים, שלפעמים רק נראים כמו חלקיקים.