100 Tahun Mekanik Kuantum: Orang yang Mengubah Dunia

Dalam foto hitam putih yang diambil pada awal abad ke-20 ini, berpuluh-puluh saintis dalam sut elegan sedang duduk di hadapan bangunan Gothic purba.

Ini bukan pertemuan biasa - ia adalah salah satu persidangan saintifik yang paling penting dalam sejarah manusia, menyatukan minda terhebat fizik abad ke-20.

Antara wajah-wajah khusyuk itu ialah Albert Einstein dengan rambut peraknya yang khas, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Planck dan ramai saintis lain - yang bersama-sama membina salah satu teori saintifik yang paling revolusioner: Mekanik Kuantum.

100 tahun mekanik kuantum: Orang yang mengubah dunia - 1

Persidangan Solvay 1927 menghimpunkan para saintis terkemuka dunia pada masa itu (Foto: Wiki).

Tahun ini menandakan 100 tahun sejak kelahiran rasmi Mekanik Kuantum. Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu telah menetapkan 2025 sebagai Tahun Antarabangsa Sains dan Teknologi Kuantum, untuk meraikan satu abad revolusi saintifik ini dan terus meneroka potensinya pada abad yang akan datang.

Ini juga merupakan peluang untuk kita melihat kembali perjalanan luar biasa sebuah teori yang telah mengubah sepenuhnya cara orang memahami alam semesta dan mencipta aplikasi dalam kehidupan hari ini.

Asal usul Revolusi

Pada musim panas 1925, Werner Heisenberg, seorang ahli fizik muda Jerman, mengembara ke pulau Heligoland di Laut Utara untuk melarikan diri daripada kes alahan debunga yang teruk yang dihidapinya.

Di tempat terpencil inilah dia terfikir untuk menulis makalah revolusioner "mengenai tafsiran semula hubungan kinematik dan mekanikal dari segi teori kuantum." Namun, apa yang tidak disangkanya ialah, selepas penerbitannya, makalah itu akan membuka era baharu dalam fizik.

Para saintis telah pun menyedari bahawa fizik klasik Newton tidak dapat menjelaskan banyak fenomena pada peringkat atom.

100 tahun mekanik kuantum: Orang yang mengubah dunia - 2

Ahli fizik genius Albert Einstein menyumbang kepada pembangunan fizik - mekanik kuantum (Foto: PBS).

Max Planck mendapati bahawa tenaga diserap dan dipancarkan dalam "paket" diskret yang dipanggil quanta. Einstein menggunakan idea ini untuk menerangkan kesan fotoelektrik. Tetapi Heisenberg dan rakan-rakannya yang membina sistem teori lengkap cabang fizik baharu - mekanik kuantum.

Apa yang istimewa ialah mekanik kuantum bukan sekadar teori baharu yang menggantikan teori lama. Ia memerlukan kita untuk meninggalkan tanggapan intuitif kita tentang realiti.

Dalam dunia kuantum, zarah boleh wujud dalam berbilang keadaan pada masa yang sama (dipanggil superposisi kuantum), boleh mempengaruhi satu sama lain dengan serta-merta walaupun berjuta-juta batu terpisah (belitan kuantum), dan kita tidak dapat mengetahui kedua-dua kedudukan dan momentum zarah pada masa yang sama (mengikut Prinsip Ketidakpastian Heisenberg).

Dari teori kepada aplikasi yang meluas

Ramai orang menganggap mekanik kuantum hanya sebagai formula matematik yang rumit di makmal. Tetapi sebenarnya, ia telah menembusi setiap sudut kehidupan moden.

Kebanyakan peranti elektronik yang kami gunakan setiap hari beroperasi pada prinsip kuantum. Telefon pintar dalam poket anda mengandungi berbilion-bilion transistor – peranti yang dicipta berdasarkan pemahaman tentang mekanik kuantum semikonduktor.

Tanpa mekanik kuantum, kita tidak akan mempunyai komputer, tiada Internet, tiada GPS... Atau Laser - satu lagi ciptaan penting berdasarkan prinsip kuantum - digunakan secara meluas daripada pembaca kod bar di pasar raya, pembaca CD/DVD, hingga pembedahan mata dan penghantaran data melalui kabel gentian optik...

100 tahun mekanik kuantum: Orang yang mengubah dunia - 3

Mesin pengimejan resonans magnetik (MRI) beroperasi berdasarkan prinsip resonans magnetik nuklear - fenomena kuantum (Foto: ST).

Perubatan moden juga mendapat banyak manfaat daripada mekanik kuantum. Mesin pengimejan resonans magnetik (MRI) beroperasi berdasarkan prinsip resonans magnetik nuklear - fenomena kuantum.

Rawatan kanser sinaran juga berdasarkan pemahaman fizik kuantum nukleus atom.

Malah sesuatu yang kelihatan jauh seperti kosmologi memerlukan mekanik kuantum. Kami memahami sebab bintang bersinar, cara ia mencipta unsur berat dan bagaimana ia akhirnya mati—semuanya terima kasih kepada mekanik kuantum.

Ia menerangkan mengapa jirim pepejal tidak runtuh, mengapa logam mengalirkan elektrik, dan banyak lagi fenomena alam semula jadi.

"Tokoh tersembunyi" sejarah

Apabila kita melihat kembali potret sejarah ahli fizik kuantum, kita selalunya hanya mengenali nama terkenal seperti Einstein, Heisenberg atau Schrödinger. Namun kisah perkembangan bidang ini merangkumi ramai lagi tokoh yang dilupakan terutamanya wanita.

Lucy Mensing adalah seorang wanita seperti itu. Dia bekerja dalam kumpulan yang sama dengan Heisenberg dan mengira beberapa aplikasi pertama teori mekanik kuantumnya.

Terdapat ramai lagi saintis wanita penting yang tidak diberi pengiktirafan yang sepatutnya dalam sejarah. Pada tahun 2025, sebuah buku biografi tentang 16 wanita dalam sejarah fizik kuantum akan diterbitkan, membantu menjelaskan sumbangan yang dilupakan ini.

100 tahun mekanik kuantum: Orang yang mengubah dunia - 4

Komputer kuantum yang dikaji dan dibangunkan oleh China (Foto: The Quantum Insider).

Ini mengingatkan kita bahawa sains bukanlah kerja jenius tunggal, tetapi usaha kolektif ramai. Setiap penemuan dibina berdasarkan banyak karya terdahulu, dan kejayaan mekanik kuantum adalah hasil kerjasama antarabangsa yang merentasi halangan politik dan budaya.

Revolusi Kuantum Kedua

Jika abad ke-20 menyaksikan kelahiran dan perkembangan mekanik kuantum sebagai teori saintifik, abad ke-21 akan membawa kepada era "revolusi kuantum kedua".

Ketika itulah manusia mula mengeksploitasi secara langsung sifat aneh mekanik kuantum untuk mencipta teknologi baharu sepenuhnya.

Komputer kuantum adalah salah satu teknologi yang paling dinanti-nantikan. Tidak seperti komputer tradisional yang menggunakan bit yang hanya boleh berada dalam keadaan 0 atau 1, komputer kuantum menggunakan qubit yang boleh berada di kedua-dua keadaan pada masa yang sama terima kasih kepada prinsip "superposisi kuantum".

Ini membolehkan komputer kuantum melakukan banyak pengiraan secara selari, yang berpotensi menyelesaikan masalah yang memerlukan komputer tradisional berjuta-juta tahun untuk mengira dalam hari atau jam.

Komputer kuantum juga berjanji untuk merevolusikan banyak bidang. Dalam bidang perubatan, mereka boleh mensimulasikan struktur molekul kompleks dengan tepat, membantu membangunkan ubat baharu dengan lebih cepat dan berkesan.

Dalam sains bahan, komputer kuantum boleh mereka bentuk bahan baharu dengan sifat unik. Dalam kewangan, mereka boleh mengoptimumkan portfolio dan menganalisis risiko pada tahap yang tidak pernah berlaku sebelum ini.

100 tahun mekanik kuantum: Orang yang mengubah dunia - 5

Jepun adalah salah satu negara terkemuka dalam penyelidikan teknologi kuantum (Foto: DigWatch).

Penderiaan kuantum adalah satu lagi kawasan aplikasi yang menjanjikan, menggunakan kesan kuantum, penderia ini sangat sensitif, dapat mengukur perubahan terkecil dalam medan magnet, graviti atau masa.

Ia boleh digunakan dalam perubatan untuk pengesanan awal penyakit, dalam geologi untuk penerokaan sumber, atau untuk kedudukan tepat tanpa GPS.

Komunikasi kuantum, terutamanya kriptografi kuantum, menyediakan kaedah penghantaran maklumat yang benar-benar selamat. Berdasarkan prinsip mekanik kuantum, sebarang percubaan untuk mencuri dengar akan mengubah keadaan kuantum dan dikesan serta-merta.

Beberapa negara telah mula membina rangkaian komunikasi kuantum dan pada masa hadapan, internet kuantum boleh menjadi kenyataan.

Cabaran dan peluang untuk Vietnam

Memandangkan revolusi kuantum kedua sedang berlangsung, Vietnam memerlukan strategi untuk mengelak daripada ketinggalan. Melabur dalam penyelidikan dan pendidikan tentang sains kuantum telah menjadi mendesak.

Kita perlu melatih generasi baharu saintis dan jurutera yang memahami teknologi kuantum, dan membina infrastruktur penyelidikan yang sesuai.

100 tahun mekanik kuantum: Orang yang mengubah dunia - 6

Di Vietnam, ramai pakar dan saintis bekerjasama untuk menyelidik teknologi kuantum (Foto: Kelab Presiden).

Kerjasama antarabangsa juga penting. Seperti yang ditunjukkan oleh sejarah, kejayaan saintifik selalunya datang daripada kerjasama rentas sempadan. Vietnam perlu mengambil bahagian secara aktif dalam projek penyelidikan antarabangsa mengenai teknologi kuantum, belajar daripada pengalaman negara maju.

Pada masa yang sama, kita juga perlu mempopularkan ilmu mekanik kuantum kepada orang ramai. Ramai orang masih menganggap bidang ini terlalu kompleks dan jauh, tetapi seperti yang kita lihat, ia mempengaruhi setiap aspek kehidupan moden.

Pemahaman asas mekanik kuantum akan membantu orang ramai menghargai kepentingan teknologi baharu dan membuat keputusan termaklum tentang masa depan.

Melihat ke masa hadapan

Apabila kita melihat kembali gambar-gambar perintis fizik kuantum, kita melihat bukan sahaja orang yang mengubah cara manusia memahami alam semesta, tetapi juga semangat sains - semangat untuk menyiasat, kesediaan untuk mencabar idea lama dan bekerjasama merentasi sempadan.

100 tahun mekanik kuantum: Orang yang mengubah dunia - 7

Semangat itu masih penting untuk mencapai kemuncak sains pada abad ke-21.

Tahun ini bukan sahaja masa untuk meraikan 100 tahun mekanik kuantum, tetapi juga masa untuk melihat ke hadapan.

Dengan perkembangan teknologi kuantum, kami berada di ambang kemungkinan baharu yang belum pernah berlaku sebelum ini. Komputer kuantum boleh membantu menyelesaikan cabaran terbesar manusia - daripada perubahan iklim kepada membangunkan ubat-ubatan untuk menyembuhkan penyakit yang tidak boleh diubati.

Penderiaan kuantum boleh membuka cara baharu untuk meneroka alam semesta dan memahami diri kita sendiri. Komunikasi kuantum boleh mewujudkan dunia yang lebih selamat dan peribadi yang berkaitan.

Mekanik kuantum telah menunjukkan bahawa realiti adalah jauh lebih kompleks dan ajaib daripada yang pernah kita bayangkan. Jadi mungkin pengajaran terbesar dari 100 tahun mekanik kuantum ialah: Sentiasa bersedia untuk terkejut, sentiasa ingin tahu, dan tidak pernah berhenti meneroka.

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