Królestwo nowej fizyki

Gdy już wydawało się, że wszystko rozumiemy, gdy powszechnie odradzano studiowanie fizyki, tłumacząc, że wyczerpał się obszar jej badań, na początku XX w. otworzyły się drzwi zupełnie nowej fizyki. Fizyki kwantowej. Tegoroczna Nagroda Nobla została przyznana za buszowanie w kwantach.

Reklama

To nie żart. Pod koniec XIX wieku uważano, że nauki ścisłe nie mają przyszłości. Był kłopot z jakimiś detalami (tak wtedy mawiono), jak np. opis niektórych przemian jądrowych i szczegóły emisji promieni RTG. Nie potrafiono skonstruować modelu atomu i wytłumaczyć pewnych zjawisk dotyczących fal elektromagnetycznych (efektu fotoelektrycznego). Gdy jednak zaczęto w wymienione problemy wchodzić głębiej, okazało się, że przed badaczami otwiera się zupełnie nowy świat, rządzący się zupełnie innymi prawami niż świat, który nas otacza. Prawa i porządki naszego świata nie są w sprzeczności z tym, co dzieje się na samym dnie materii. Fizyka klasyczna wymagała uzupełnienia. I tak powstała fizyka kwantowa.

Nie ma pewności

Niels Bohr, duński fizyk i laureat Nagrody Nobla z fizyki w 1922 r., powiedział kiedyś, że każdy, kto może myśleć o mechanice kwantowej i przy tym nie zwariuje, na pewno nie zrozumiał jej dokładnie. Świat makro (w którym żyjemy) zasadniczo różni się od świata mikro, świata elektronów, atomów i cząstek. Różnice są tak duże, że zjawiska, jakie w tych dwóch światach występują, trzeba opisywać w całkowicie inny sposób. Planety krążące wokół gwiazdy można opisać równaniami mechaniki Newtona (zwanej mechaniką klasyczną). Ale elektronów krążących wokół jądra atomowego nie da się w ten sposób opisać. Fizyka kwantowa ukazała świat, którym rządzi prawdopodobieństwo i nic w nim nie jest do końca przesądzone. I tak obserwując elektron krążący wokół jądra atomowego, nigdy nie można być pewnym, gdzie on dokładnie jest. A jak to się w końcu ustali, nie da się niczego powiedzieć o jego innych cechach, takich jak prędkość. Nie sposób wyrysować pełnego obrazu tego, co dzieje się na poziomie atomów. To wbrew pozorom nie jest nic nieznaczący szczegół. Skoro najmniejszymi cegiełkami materii rządzi los, musi to mieć jakiś wpływ na losy całego wszechświata. Także losy człowieka. Gdy rozmnażające się komórki kopiują informację genetyczną zapisaną w DNA, niewielka zmiana na poziomie pojedynczego atomu może w efekcie skutkować potężnymi zmianami na poziomie całego organizmu.

Te zmiany mogą być negatywne albo pozytywne. Mogą też być negatywne dla jednostki, ale pozytywne – w dłuższej perspektywie czasowej – dla ogółu. Bo te zmiany to mutacje. No ale chyba zbyt daleko odeszliśmy od fizyki kwantowej.

Komputery kwantowe

To, co dzieje się na poziomie cząstek, jest dla nas w dużej mierze nieodgadnione. Ale nawet jeżeli rąbka tajemnicy uda się uchylić, trudno nam zrozumieć mechanizmy, jakie stoją za tamtym światem. Elektron może być równocześnie w dwóch miejscach. A wszystko dlatego, że jest równocześnie i cząstką (maleńką kuleczką), i falą (taką jak ta na wodzie). Jak to rozumieć? Całkiem zwyczajnie. Ma cechy i jednego, i drugiego. Zresztą nie tylko elektron. Jeszcze ciekawszy jest efekt tunelowania. W skrócie polega na tym, że w mikroświecie cząstka może przeniknąć przez przeszkodę (zwaną przez fizyków barierą potencjału), mimo że nie ma wystarczającej energii, by to zrobić. Drobny szczegół? Tunelowanie ma ogromny wpływ na kształt naszego świata. Dzięki niemu świecą gwiazdy, a bez nich nie istniałoby życie. Tegoroczni laureaci Nagrody Nobla z fizyki nauczyli się w tajemniczym świecie kwantów doskonale poruszać. Znaleźli sposób na odczytanie informacji „zapisanych” w pojedynczym atomie, bez ich niszczenia (zmiany). To daje niesamowite wręcz możliwości w informatyce czy komunikacji. Umożliwia budowę komputerów, których działanie jest oparte na zupełnie nowych zasadach (tzw. komputerów kwantowych), oraz teleportację kwantową, która w przyszłości zostanie wykorzystana do przesyłania informacji i kodowania ich. Eksperci twierdzą, że wprowadzenie komputerów kwantowych będzie źródłem jeszcze większej rewolucji niż wprowadzenie przed kilkudziesięcioma laty komputerów zwykłych.

«« | « | 1 | » | »»

aktualna ocena |   |
głosujących |   |
Ocena | bardzo słabe | słabe | średnie | dobre | super |

Zobacz

Dodaj komentarz
Gość
    Nick (wymagany lub )

    Autopromocja

    Reklama

    Reklama

    Reklama