חלקיק פוגש חלקיק. זה הסיפור הכי עתיק. פתאום משהו קורה ביניהם, מוזר, חזק, מדליק. מעולם לא הרגישו דבר דומה. התחושה ברורה — הם כבר לא יהיו כפי שהיו לפני המפגש. דבר לא יפריד ביניהם. דבר לא. והם צודקים. המפגש הזה, הפשוט בתכלית, פוטון עם פוטון, אלקטרון עם אלקטרון, מתגלה בשנים האחרונות כתשתית של היקום. אותה תחושה, מיסטית כמעט, לגמרי לא מטאפורית, של חיבור, מסתמנת כתכונת היסוד של מכניקת הקוונטים. "שזירה" קוראים לה הפיזיקאים. עליה מבוסס אולי הכל. החלל, הזמן, החיים. היא בכל תא בגוף שלנו, היא אולי הבסיס לאפשרות של תודעה.
בשנים האחרונות החלו מדענים לרתום את עוצמת המפגש, שנדמה מופשט אך חזק מכל מוצק, לצרכים שימושיים. התוצאה האפשרית היא מהפכה בסדר הגודל של שלוש המהפכות הטכנולוגיות הגדולות: החקלאית, התעשייתית והדיגיטלית.
הכל התחיל באי־שקט אינטלקטואלי שחש אלברט איינשטיין. יותר מדי תופעות בתורת הקוונטים לא התיישבו עם שכלו הישר ועם תפיסתו את היקום, שלפיה הוא לא אמור להיות מנוהל כמו קזינו.
טיפונת תיאוריה. על פי תורת הקוונטים, לכל חלקיק יש שלל תכונות, אלא שעד שייבחנו, הן אינן מוגדרות. אם יש, למשל, כדור שיצא מהמפעל ארוז בתוך קופסה אטומה, הרי שיש לו צבע מסוים, נאמר אדום, או לבן, גם אם אף אחד לא ראה את צבעו. אבל אם הכדור הוא קוונטי, עד שמישהו יפתח את הקופסה הוא יכול להימצא במצב שנקרא "סופרפוזיציה", שמשמעותו היא שהוא גם לבן כולו וגם אדום כולו, בו־זמנית. עם פתיחת הקופסה "ייעלם" צבע אחד, והכדור יתגלה כאדום בלבד או לבן בלבד. אכן, מוזר. איינשטיין עלה על משהו מתמיה בהרבה.
מפיתוח מתמטי של משוואות התורה עולה כי שני חלקיקים קוונטיים שנתקלים זה בזה הופכים לשזורים. פירוש הדבר הוא שתכונותיהם נעשות משותפות ואיננו יכולים להתייחס לשניהם כאל ישויות נבדלות, אף אם אחרי המפגש הם מתרחקים מאוד זה מזה. השזירה הופכת אותם למערכת אחת, בלתי ניתנת להפרדה. אם נשזור את אותם כדורים קוונטיים "צבעוניים", נשים אותם בקופסאות אטומות ונפריד ביניהם, הרי שבשל השזירה תכונת הצבע של כל אחד תהיה שייכת לשניהם, כלומר הם יהיו לאובייקט לַָבָנָדוֹם. כאשר נוציא אחד מהם מקופסתו הוא יקבל צבע אחד — רק לבן או רק אדום. אבל, וזו הנקודה שהטריפה את איינשטיין, באותו רגע בדיוק, ובהכרח, יקבל הכדור התאום את הצבע השני, כאילו הודיע האחד לשני על המדידה ותוצאותיה באופן מיידי, גם אם שני הכדורים מצויים מרחק שנות אור זה מזה. זהו דבר שאינו בגדר האפשר, העיר ביובש איינשטיין, שהגדיר זאת
Spooky action at a distance- פעולת רפאים ממרחק.
משמעותה של השזירה הקוונטית היא כי שני חלקיקים שנתקלים זה בזה הופכים קשורים לעד. פירוש הדבר שהם יוסיפו להשפיע אחד על השני גם ממרחק של שנות אור
לאורך השנים המצב נעשה אף יותר מופרך. השזירה, התגלה, מחללת לא רק את תפיסת החלל. הבמאי והסופר הצ'יליאני אלחנדרו חודורובסקי הגדיר אהבה כשביל שבו מופיעים העקבות גם לפנינו ולא רק מאחורינו. כך, מתברר, הולכים השזורים. בניסוי מתוחכם שבוצע באוניברסיטה העברית, נשזרו שני פוטונים, ואז נמדד אחד מהם, נבלע בגלאי וחדל להתקיים. בהמשך נוצרו שני פוטונים חדשים, ונשזרו. מתוך זוג זה נלקח פוטון אחד, ונשזר עם הפוטון שנותר מהזוג הראשון. דבר זה, כך נמצא, יצר באופן אוטומטי שזירה בין בני זוגם של שני פוטונים אלה, אף שאחד מבני הזוג כבר לא התקיים. פרטי הניסוי מסובכים, אך התוצאה פשוטה, אף אם בלתי מתקבלת על הדעת: בשל השזירה מדידת הפוטון הראשון בזוג החדש השפיעה על מצבו הפיזיקלי של השני, שעדיין לא היה קיים, ומדידת הפוטון השני השפיעה על הראשון, שכבר לא היה קיים. "פעולת הרפאים" היא לא רק ממרחק, מתברר, אלא גם מעבר לזמן.
"אני מקווה שנוכל לקבל את הטבע כפי שהוא — אבסורדי", אמר חוקר הקוונטים הנודע ריצ'רד פיינמן. יותר ויותר מדענים עושים זאת, כמעט בלית ברירה. בשנים האחרונות הפכה השזירה מהילדה המופרעת של הפיזיקה למלכת הכיתה, שחיוך הצ'שייר הכפול שלה אוצר בחובו הבטחה להתפתחויות טכנולוגיות בל יתוארו ולפיצוח החידות הגדולות ביותר של היקום.
שזירה היא תוצאה בלתי נמנעת של כל אינטראקציה בין שני אובייקטים קוונטיים. כאשר שני אובייקטים שזורים נפגשים באובייקט חדש — השזירה מתפשטת גם אליו. ככל שהמערכת הופכת לשזורה עם סביבה גדלה והולכת, הטבע הקוונטי של החלקיקים נמהל ולבסוף נעלם — בדומה לטיפת דיו שנספגה בים. תופעה זו, הקרויה "דה־קוהרנטיות קוונטית", מסבירה מדוע בעולם המַקרוסקופי שאנו חיים בו כל הכדורים הם או אדומים או לבנים.
חלל וזמן הם שניים ממושגי היסוד בפיזיקה. אולם מכניקת הקוונטים מעלה אפשרות ששזירה, שיוצרת חיבור בין חלקיקים שהוא מעבר לחלל ולזמן, היא העיקרון הבסיסי ביותר. כלומר החלל והזמן הם תופעות משניות, או מפציעות, מתוך פיזיקה שהיא במהותה נטולת־זמן ונטולת־חלל.
השזירה עצמה, הסיק הפיזיקאי מרק ואן ראאמסדוֹנק, היא המחט שאורגת את מרקם החלל-זמן.
השזירה יכולה אף להיות האמצעי לגלות משהו על המקומות המסתוריים ביותר במרקם היקום. צפיפותם של חורים שחורים כה גבוהה, שכדי לברוח מכוח הכבידה שהם מפעילים יש לנוע מהר יותר ממהירות האור, דבר שאינו אפשרי לפי תורת היחסות של איינשטיין. לכן שום מידע אינו יכול לצאת מהחור השחור, שנותר כספר חתום לעד. אולם על פי הצעה חדשה, אם חלקיק אחד מתוך שניים שזורים נבלע בחור שחור, החיבור שלו לתאומו החופשי יוצר מעין אינטרקום לתוך החור, שמאפשר לחלץ ממנו אינפורמציה.
ממצאים חדשים מעלים שהשזירה רווחת הרבה יותר. אולי, כפי שחזה שרדינגר, היא בבסיס החיים עצמם. מולקולת הדנ"א, שעליה מקודד כל המידע הגנטי, כוללת שני גדילים מפותלים ועליהם, כמו על גבי סולם, ארבע אבני בסיס מסודרות בזוגות. במחקר מלפני כמה שנים נמצא כי ענני אלקטרונים בזוגות צמודים מצויים במצב שזור. אלמלא השזירה, שיערו החוקרים, הדנ"א לא היה משיג את המבנה הסלילי הייחודי, החיוני לתפקודו. חיינו לא היו.
"בערב יום כיפור הלכו הקוונטים לבקש סליחה מאיינשטיין", פתח אתגר קרת את סיפורו "אף אחד לא מבין את הקוונטים". בצדק הלכו. נראה כי בניגוד לדעת הגאון הגדול, השזירה בכל מקום, ובשום מקום, מלכתחילה ובדיעבד. למעשה, היא שוללת את מושגי המקום והזמן, אבל אולי גם מכוננת אותם.
כל אינטראקציה ברמה הקוונטית יוצרת שזירה, כל מפגש של חלקיק עם חלקיק אחר — שוזר את השניים. הפיזיקאי הבלגי תומס דוּרט אמר: "כשרואים אור שמגיע מכוכב רחוק, הפוטון כמעט בוודאות שזור עם אטומים בכוכב המוצא, ועם אטומים שפגש בדרכו". כשהפוטון פוגע ברשתית, הוא נשזר עם אטומים בגופנו, שהופך כך לשזור עם הכוכב הרחוק. באותו אופן, האינטראקציות המתמידות בין אלקטרונים באטומים שמרכיבים את גופנו יוצרות שזירה נוספת אף הן. לפי דורט, "איננו אלא קהילה שזורה". טיפות דיו בים.
עד כמה גדולה הקהילה, עד כמה עמוק הים? אם נזכור שכל החומר ביקום היה ברגע המפץ מרוכז בנקודה, אולי נזכה להצצה בתשובה. איינשטיין עצמו כתב: "אדם הוא חלק משלם, שאנו קוראים לו 'היקום', חלק המוגבל בזמן ובחלל. הוא חווה את עצמו, את מחשבותיו ואת רגשותיו, כמשהו שמופרד מכל היתר — מעין אשליה אופטית של תודעתו. המאמץ לשחרר את עצמך מאשליה זו הוא הנושא היחיד של דת אמת, הדרך להשיג את המידה הגבוהה ביותר של שלוות נפש".
___________________
משמעת קוונטית
