100 év kvantummechanika: Azok az emberek, akik megváltoztatták a világot

(Dan Tri) - Idén ünnepeljük a kvantummechanika születésének 100. évfordulóját, az úttörő elméletektől a globális alkalmazásokig. Ez egy arany lehetőség Vietnam számára, hogy megragadja a kvantumtechnológiai forradalom hullámát, és alakítsa a jövőt.

Ezen a 20. század elején készült fekete-fehér fotón elegáns öltönyös tudósok tucatjai ülnek egy ősi gótikus épület előtt.

Ez nem egy átlagos találkozó volt – az emberiség történelmének egyik legfontosabb tudományos konferenciája, amely a 20. századi fizika legnagyobb elméit hozta össze.

Az ünnepélyes arcok között ott volt Albert Einstein jellegzetes ősz hajával, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Planck és sok más tudós – akik együtt építették fel az egyik legforradalmibb tudományos elméletet: a kvantummechanikát.

Az 1927-es Solvay-konferencia a korabeli világ vezető tudósait hozta össze (Fotó: Wiki).

Idén van 100 éve a kvantummechanika hivatalos születésének. Az Egyesült Nemzetek Szervezete 2025-öt a Kvantumtudomány és -technológia Nemzetközi Évének nyilvánította, hogy megünnepelje e tudományos forradalom egy évszázadát, és hogy folytatja a benne rejlő lehetőségek feltárását a következő évszázadban.

Ez egyben egy lehetőség számunkra is, hogy visszatekintsünk egy olyan elmélet rendkívüli útjára, amely teljesen megváltoztatta az emberek világegyetemről alkotott képét, és alkalmazásokat teremtett a mai életben.

A forradalom eredete

1925 nyarán Werner Heisenberg, egy fiatal német fizikus, az északi-tengeri Helgoland szigetére utazott, hogy elmeneküljön a súlyos pollenallergiája elől.

Ezen az elszigetelt helyen fontolgatta egy forradalmi cikk megírását „a kinematikai és mechanikai viszonyok újraértelmezéséről a kvantumelmélet szempontjából”. Arra azonban nem számított, hogy a cikk megjelenése után új korszakot nyit a fizikában.

A tudósok már felismerték, hogy Newton klasszikus fizikája nem tud sok jelenséget atomi szinten megmagyarázni.

A zseniális fizikus, Albert Einstein hozzájárult a fizika - a kvantummechanika - fejlődéséhez (Fotó: PBS).

Max Planck felfedezte, hogy az energia diszkrét „csomagokban”, úgynevezett kvantumokban nyelődik el és sugárzik ki. Einstein ezt az elképzelést használta fel a fotoelektromos hatás magyarázatára. Heisenberg és kollégái azonban építették fel a fizika egy új ágának – a kvantummechanikának – a teljes elméleti rendszerét.

A különlegessége abban rejlik, hogy a kvantummechanika nem csupán egy új elmélet, amely felváltja a régit. Megköveteli tőlünk, hogy feladjuk a valóságról alkotott intuitív elképzeléseinket.

A kvantumvilágban a részecskék egyszerre több állapotban is létezhetnek (ezt kvantum-szuperpozíciónak nevezik), azonnal befolyásolhatják egymást, akár több millió mérföld távolságból is (kvantum-összefonódás), és nem ismerhetjük egyszerre egy részecske helyzetét és lendületét (a Heisenberg-féle határozatlansági elv szerint).

Az elmélettől a széles körű alkalmazásig

Sokan a kvantummechanikát csupán bonyolult matematikai képleteknek tartják a laboratóriumban. Valójában azonban a modern élet minden szegletébe behatolt.

A legtöbb elektronikus eszköz, amit nap mint nap használunk, kvantum-elven működik. A zsebünkben lévő okostelefon tranzisztorok milliárdjait tartalmazza – ezeket az eszközöket a félvezetők kvantummechanikájának megértése alapján találták fel.

Kvantummechanika nélkül nem lennének számítógépeink, internetünk, GPS-ünk... Vagy a lézer - egy másik fontos, kvantumelveken alapuló találmány - széles körben használatos a szupermarketekben található vonalkódolvasóktól, CD/DVD-olvasókon át a szemműtétekig és az optikai kábeleken keresztüli adatátvitelig...

A mágneses rezonancia képalkotó (MRI) gépek a magmágneses rezonancia elvén működnek – ez egy kvantumjelenség (Fotó: ST).

A modern orvostudomány is nagy hasznot húz a kvantummechanikából. A mágneses rezonancia képalkotó (MRI) gépek a magmágneses rezonancia – egy kvantumjelenség – elvén működnek.

A sugárterápiás rákkezelések az atommagok kvantumfizikájának megértésén is alapulnak.

Még valami olyan látszólag erőltetett dolog is, mint a kozmológia, kvantummechanikát igényel. Megértjük, miért ragyognak a csillagok, hogyan hoznak létre nehéz elemeket, és hogyan pusztulnak el végül – mindezt a kvantummechanikának köszönhetően.

Megmagyarázza, miért nem omlik össze a szilárd anyag, miért vezetik a fémek az elektromosságot, és számtalan más jelenséget a természetben.

A történelem „rejtett alakjai”

Amikor visszatekintünk a kvantumfizikusok történelmi portréjára, gyakran csak olyan híres neveket ismerünk fel, mint Einstein, Heisenberg vagy Schrödinger. De e terület fejlődésének története számos más elfeledett személyiséget is magában foglal, különösen nőket.

Lucy Mensing egy ilyen nő volt. Ugyanabban a csoportban dolgozott, mint Heisenberg, és ő számította ki a kvantummechanika elméletének első alkalmazásait.

Sok más fontos női tudós is van, akik nem kapták meg a történelemben a megérdemelt elismerést. 2025-ben megjelenik egy életrajzi könyv a kvantumfizika történetének 16 nőjéről, amely segít fényt deríteni ezekre az elfeledett hozzájárulásokra.

Kína által kutatott és fejlesztett kvantumszámítógép (Fotó: The Quantum Insider).

Ez arra emlékeztet minket, hogy a tudomány nem magányos zsenik műve, hanem sokak kollektív erőfeszítése. Minden felfedezés számtalan korábbi munkára épül, és a kvantummechanika sikere a politikai és kulturális korlátokat átlépő nemzetközi együttműködés eredménye.

A második kvantumforradalom

Ha a 20. században született és fejlődött a kvantummechanika, mint tudományos elmélet, akkor a 21. század a „második kvantumforradalom” korszakába lép.

Ekkor kezdik az emberek közvetlenül kihasználni a kvantummechanika különös tulajdonságait, hogy teljesen új technológiákat hozzanak létre.

A kvantumszámítógépek az egyik legjobban várt technológia. A hagyományos számítógépekkel ellentétben, amelyek olyan biteket használnak, amelyek csak 0 vagy 1 állapotban lehetnek, a kvantumszámítógépek olyan qubiteket használnak, amelyek a „kvantum-szuperpozíció” elvének köszönhetően egyszerre mindkét állapotban lehetnek.

Ez lehetővé teszi a kvantumszámítógépek számára, hogy számos számítást végezzenek párhuzamosan, potenciálisan olyan problémákat oldva meg, amelyek kiszámítása a hagyományos számítógépeknek napok vagy akár órák alatt több millió évbe telne.

A kvantumszámítógépek számos területet forradalmasíthatnak. Az orvostudományban pontosan képesek szimulálni az összetett molekuláris szerkezeteket, segítve az új gyógyszerek gyorsabb és hatékonyabb fejlesztését.

Az anyagtudományban a kvantumszámítógépek egyedi tulajdonságokkal rendelkező új anyagokat tudnak tervezni. A pénzügyekben pedig példátlan szinten optimalizálhatják a portfóliókat és elemezhetik a kockázatokat.

Japán a kvantumtechnológiai kutatások egyik vezető országa (Fotó: DigWatch).

A kvantumérzékelés egy másik ígéretes alkalmazási terület, a kvantumhatásokat kihasználva ezek az érzékelők rendkívül érzékenyek, képesek mérni a mágneses mezők, a gravitáció vagy az idő legkisebb változásait is.

Használhatók az orvostudományban betegségek korai felismerésére, a geológiában erőforrások feltárására, vagy GPS nélküli precíz helymeghatározásra.

A kvantumkommunikáció, különösen a kvantumkriptográfia, egy abszolút biztonságos információátviteli módszert kínál. A kvantummechanika alapelvei alapján minden lehallgatási kísérlet megváltoztatja a kvantumállapotot, és azonnal észlelhető.

Több ország már elkezdte kiépíteni a kvantumkommunikációs hálózatokat, és a jövőben a kvantuminternet valósággá válhat.

Kihívások és lehetőségek Vietnam számára

Miközben a második kvantumforradalom elkezdődött, Vietnámnak stratégiára van szüksége, hogy elkerülje a lemaradást. A kvantumtudományi kutatásba és oktatásba való befektetés sürgetővé vált.

Új tudós- és mérnökgenerációkat kell képeznünk, akik értik a kvantumtechnológiákat, és ki kell építenünk a megfelelő kutatási infrastruktúrát.

Vietnámban számos szakértő és tudós dolgozik együtt a kvantumtechnológia kutatásán (Fotó: President Club).

A nemzetközi együttműködés is fontos. Ahogy a történelem is mutatja, a tudományos áttörések gyakran határokon átnyúló együttműködésből születnek. Vietnamnak aktívan részt kell vennie a kvantumtechnológiával kapcsolatos nemzetközi kutatási projektekben, tanulva a fejlett országok tapasztalataiból.

Ugyanakkor népszerűsíteni kell a kvantummechanika ismeretét a nyilvánosság számára is. Sokan még mindig túl összetettnek és távolinak tartják ezt a területet, pedig, mint láttuk, a modern élet minden aspektusára hatással van.

A kvantummechanika alapvető ismerete segít az embereknek értékelni az új technológiák fontosságát, és megalapozott döntéseket hozni a jövővel kapcsolatban.

A jövőbe tekintve

Amikor visszatekintünk a kvantumfizika úttörőinek fényképeire, nemcsak azokat az embereket látjuk, akik megváltoztatták az emberiség univerzumról alkotott képét, hanem a tudomány szellemét is – a kutatás iránti szenvedélyt, a régi elképzelések megkérdőjelezésére és a határokon átívelő együttműködésre való hajlandóságot.

Ez a szellem ma is elengedhetetlen a 21. századi tudomány csúcsainak eléréséhez.

Ez az év nemcsak a kvantummechanika 100 éves évfordulójának megünneplésére szolgál, hanem a jövőbe tekintésre is.

A kvantumtechnológia fejlődésével példátlan új lehetőségek küszöbén állunk. A kvantumszámítógépek segíthetnek megoldani az emberiség legnagyobb kihívásait – az éghajlatváltozástól kezdve a gyógyíthatatlan betegségeket gyógyító gyógyszerek fejlesztéséig.

A kvantumérzékelés új utakat nyithat meg az univerzum felfedezésében és önmagunk megértésében. A kvantumkommunikáció egy biztonságosabb és privátabb, összekapcsolt világot teremthet.

A kvantummechanika kimutatta, hogy a valóság sokkal összetettebb és varázslatosabb, mint azt valaha is elképzeltük. Tehát talán a kvantummechanika 100 évének legnagyobb tanulsága: Mindig légy felkészülve a meglepetésekre, mindig légy kíváncsi, és soha ne hagyd abba a felfedezést.

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