100 let kvantové mechaniky: Lidé, kteří změnili svět

(Noviny Dan Tri) - Letos si připomínáme 100. výročí zrodu kvantové mechaniky, od průlomových teorií až po globální aplikace. Pro Vietnam je to skvělá příležitost chopit se vlny kvantové technologické revoluce a utvářet svou budoucnost.

Báo Dân trí•26/06/2025

Na této černobílé fotografii pořízené na počátku 20. století sedí desítky vědců v elegantních oblecích před starobylou budovou v gotickém slohu.

Nebylo to obyčejné setkání – byla to jedna z nejdůležitějších vědeckých konferencí v dějinách lidstva, která svedla dohromady největší mozky fyziky 20. století.

Mezi těmito vážně vypadajícími postavami byl Albert Einstein se svými charakteristickými stříbrnými vlasy, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Planck a mnoho dalších vědců – ti, kteří společně vybudovali jednu z nejrevolučnějších vědeckých teorií: kvantovou mechaniku.

100 let kvantové mechaniky: Lidé, kteří změnili svět - 1. část

Solvayova konference v roce 1927 svedla dohromady tehdejší přední světové vědce (Foto: Wiki).

Letos si připomínáme 100. výročí oficiálního zrození kvantové mechaniky. Organizace spojených národů vyhlásila rok 2025 Mezinárodním rokem kvantové vědy a techniky, aby oslavila století této vědecké revoluce a pokračovala ve zkoumání jejího potenciálu v nadcházejícím století.

Je to také příležitost ohlédnout se za mimořádnou cestou teorie, která zcela změnila způsob, jakým lidé chápou vesmír, a vytvořila aplikace v dnešním životě.

Počátky revoluce

V létě roku 1925 cestoval Werner Heisenberg, mladý německý fyzik, na ostrov Helgoland v Severním moři, aby unikl těžké pylové alergii, kterou trpěl.

Právě na tomto odlehlém místě uvažoval o napsání revolučního článku „o reinterpretaci kinematických a mechanických vztahů v kvantové teorii“. Nemohl však předvídat, že po jeho vydání článek zahájí novou éru fyziky.

Vědci si již dříve uvědomili, že Newtonovská klasická fyzika nedokáže vysvětlit mnoho jevů na atomové úrovni.

100 let kvantové mechaniky: Lidé, kteří změnili svět - 2. část

Brilantní fyzik Albert Einstein přispěl k rozvoji fyziky - kvantové mechaniky (Foto: PBS).

Max Planck objevil, že energie je absorbována a vyzařována v oddělených „balíčcích“ zvaných kvanta. Einstein tuto myšlenku použil k vysvětlení fotoelektrického jevu. Byl to však Heisenberg a jeho kolegové, kdo vybudoval kompletní teoretický systém pro novou větev fyziky – kvantovou mechaniku.

Na kvantové mechanice je zvláštní to, že se nejedná pouze o novou teorii nahrazující starou. Vyžaduje, abychom se zřekli našich intuitivních představ o realitě.

V kvantovém světě mohou částice existovat ve více stavech současně (tzv. kvantová superpozice), mohou se navzájem okamžitě ovlivňovat i z milionů mil daleko (kvantové provázání) a nemůžeme přesně znát polohu i hybnost částice současně (podle Heisenbergova principu neurčitosti).

Od teorie k širokému uplatnění

Mnoho lidí si představuje kvantovou mechaniku jen jako složité matematické vzorce v laboratoři. Ve skutečnosti však pronikla do všech aspektů moderního života.

Většina elektronických zařízení, která denně používáme, funguje na kvantových principech. Chytrý telefon ve vaší kapse obsahuje miliardy tranzistorů – zařízení vynalezených na základě pochopení kvantové mechaniky polovodičů.

Bez kvantové mechaniky bychom neměli počítače, internet, GPS... Ani laser – další důležitý vynález založený na kvantových principech – který se široce používá od čteček čárových kódů v supermarketech, přes CD/DVD přehrávače až po oční chirurgii a přenos dat přes optické kabely...

100 let kvantové mechaniky: Lidé, kteří změnili svět - 3. část

Přístroje pro magnetickou rezonanci (MRI) fungují na principu jaderné magnetické rezonance – kvantového jevu (Foto: ST).

Moderní medicína také výrazně těží z kvantové mechaniky. Přístroje pro magnetickou rezonanci (MRI) fungují na principu jaderné magnetické rezonance – kvantového jevu.

Radioterapie rakoviny je také založena na pochopení kvantové fyziky atomových jader.

I zdánlivě abstraktní obory, jako je kosmologie, se spoléhají na kvantovou mechaniku. Díky kvantové mechanice chápeme, proč hvězdy září, jak vytvářejí těžké prvky a jak nakonec umírají.

Vysvětluje, proč se pevná hmota nehroutí, proč kovy vedou elektřinu a nespočet dalších přírodních jevů.

„Skryté postavy“ historie

Když se ohlédneme za historickými portréty kvantových fyziků, často rozpoznáváme pouze slavná jména jako Einstein, Heisenberg nebo Schrödinger. Příběh rozvoje tohoto oboru však zahrnuje i mnoho dalších zapomenutých osobností, zejména žen.

Lucy Mensingová byla jednou z takových žen. Pracovala ve stejné skupině jako Heisenberg a vypočítala některé z prvních aplikací jeho teorie kvantové mechaniky.

Kromě toho existuje mnoho dalších vědkyň, které významně přispěly, ale v historii se jim nedostalo uznání, které si zaslouží. V roce 2025 bude vydána biografická kniha o 16 vědkyních v historii kvantové fyziky, která pomůže osvětlit tyto zapomenuté příspěvky.

100 let kvantové mechaniky: Lidé, kteří změnili svět - 4. část

Kvantové počítače vyvíjené a zkoumané v Číně (Foto: The Quantum Insider).

To nám připomíná, že věda není dílem osamělých géniů, ale kolektivním úsilím mnoha lidí. Každý objev je postaven na základech nespočtu předchozích výzkumných prací a úspěch kvantové mechaniky je výsledkem mezinárodní spolupráce, která překračuje všechny politické a kulturní bariéry.

Druhá kvantová revoluce

Pokud 20. století bylo svědkem zrodu a rozvoje kvantové mechaniky jako vědecké teorie, pak 21. století uvádí éru „druhé kvantové revoluce“.

Tehdy lidé začali přímo využívat zvláštní vlastnosti kvantové mechaniky k vytváření zcela nových technologií.

Kvantové počítače patří mezi nejočekávanější technologie. Na rozdíl od tradičních počítačů, které používají bity, jež mohou být pouze ve stavu 0 nebo 1, kvantové počítače používají qubity, které mohou být v obou stavech současně díky principu „kvantové superpozice“.

To umožňuje kvantovým počítačům provádět mnoho výpočtů paralelně a potenciálně řešit během několika dní nebo dokonce hodin problémy, jejichž řešení by tradičním počítačům trvalo miliony let.

Kvantové počítače také slibují revoluci v mnoha oblastech. V medicíně dokáží přesně modelovat složité molekulární struktury, což pomáhá vyvíjet nové léky rychleji a efektivněji.

V materiálové vědě mohou kvantové počítače navrhovat nové materiály s jedinečnými vlastnostmi. Ve financích mohou optimalizovat investiční portfolia a analyzovat rizika na bezprecedentní úrovni.

100 let kvantové mechaniky: Lidé, kteří změnili svět - 5

Japonsko je jednou z předních zemí ve výzkumu kvantových technologií (Foto: DigWatch).

Kvantové senzory jsou další slibnou oblastí použití; využívají kvantové efekty, jsou extrémně citlivé a dokáží měřit i ty nejmenší změny magnetických polí, gravitace nebo času.

Mohou být použity v medicíně pro včasnou detekci nemocí, v geologii pro průzkum zdrojů nebo pro přesné sledování polohy bez nutnosti GPS.

Kvantová komunikace, zejména kvantová kryptografie, nabízí absolutně bezpečnou metodu přenosu informací. Na základě principů kvantové mechaniky jakýkoli pokus o odposlech změní kvantový stav a bude okamžitě detekován.

Několik zemí začalo budovat kvantové komunikační sítě a v budoucnu by se kvantový internet mohl stát realitou.

Výzvy a příležitosti pro Vietnam

V kontextu probíhající druhé kvantové revoluce potřebuje Vietnam strategii, jak se vyhnout zaostávání. Investice do výzkumu a vzdělávání v kvantové vědě se staly nezbytnými.

Potřebujeme vyškolit nové generace vědců a inženýrů se znalostí kvantové technologie a vybudovat odpovídající výzkumnou infrastrukturu.

100 let kvantové mechaniky: Lidé, kteří změnili svět - 6

Ve Vietnamu spolupracuje mnoho odborníků a vědců na výzkumu kvantové technologie (Foto: President Club).

Mezinárodní spolupráce je také klíčová. Jak ukázala historie, průlomy ve vědě často pramení z přeshraniční spolupráce. Vietnam se musí aktivně účastnit mezinárodních výzkumných projektů v oblasti kvantových technologií a učit se ze zkušeností vyspělých zemí.

Zároveň musíme šířit znalosti o kvantové mechanice mezi veřejností. Mnoho lidí ji stále považuje za příliš složitou a vzdálenou oblast, ale jak jsme viděli, ovlivňuje všechny aspekty moderního života.

Základní znalost kvantové mechaniky pomůže lidem posoudit důležitost nových technologií a činit informovaná rozhodnutí o budoucnosti.

Pohled do budoucnosti

Když se ohlédneme na fotografie průkopníků kvantové fyziky, vidíme nejen lidi, kteří změnili způsob, jakým lidstvo chápe vesmír, ale také ducha vědy – vášeň pro objevování, ochotu zpochybňovat staré představy a spolupráci, která překračuje hranice.

100 let kvantové mechaniky: Lidé, kteří změnili svět - 7

Tento duch je i nadále nezbytný pro dosažení vrcholů vědy v 21. století.

Letošní rok není jen časem oslav 100 let kvantové mechaniky, ale také časem pohledu do budoucnosti.

S rozvojem kvantové technologie se nacházíme na pokraji nebývalých nových možností. Kvantové počítače by mohly pomoci vyřešit největší výzvy lidstva – od klimatických změn až po vývoj léků na nevyléčitelné nemoci.

Kvantové senzory by mohly odemknout nové způsoby, jak prozkoumávat vesmír a porozumět sami sobě. Kvantová komunikace by mohla vytvořit bezpečnější a soukromější propojený svět.

Kvantová mechanika ukázala, že realita je mnohem složitější a úžasnější, než jsme si představovali. Proto je možná největším ponaučením ze 100 let kvantové mechaniky: Vždy buďte připraveni nechat se překvapit, vždy buďte zvědaví a nikdy nepřestávejte objevovat.

Zdroj: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/100-nam-co-hoc-luong-tu-nhung-con-nguoi-thay-doi-the-gioi-20250626124351568.htm