100 de ani de mecanică cuantică: Oamenii care au schimbat lumea

(Dan Tri) - Anul acesta se împlinesc 100 de ani de la nașterea mecanicii cuantice, de la teorii inovatoare la aplicații globale. Aceasta este o oportunitate de aur pentru Vietnam de a profita de valul revoluției tehnologiei cuantice, modelând viitorul.

În această fotografie alb-negru, realizată la începutul secolului al XX-lea, zeci de oameni de știință în costume elegante stau în fața unei clădiri gotice antice.

Aceasta nu a fost o întâlnire obișnuită - a fost una dintre cele mai importante conferințe științifice din istoria omenirii, reunind cele mai mari minți ale fizicii secolului XX.

Printre acele fețe solemne s-au numărat Albert Einstein cu părul său argintiu caracteristic, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Planck și mulți alți oameni de știință - care împreună au construit una dintre cele mai revoluționare teorii științifice: Mecanica cuantică.

Conferința Solvay din 1927 a reunit cei mai importanți oameni de știință din lume la acea vreme (Foto: Wiki).

Anul acesta se împlinesc 100 de ani de la nașterea oficială a Mecanicii Cuantice. Națiunile Unite au desemnat anul 2025 drept Anul Internațional al Științei și Tehnologiei Cuantice, pentru a celebra un secol al acestei revoluții științifice și pentru a continua explorarea potențialului acesteia în secolul următor.

Aceasta este, de asemenea, o oportunitate pentru noi de a privi înapoi la călătoria extraordinară a unei teorii care a schimbat complet modul în care oamenii înțeleg universul și a creat aplicații în viața de astăzi.

Originea unei revoluții

În vara anului 1925, Werner Heisenberg, un tânăr fizician german, a călătorit pe insula Helgoland de la Marea Nordului pentru a scăpa de o formă gravă de alergii la polen de care suferea.

În acest loc izolat, s-a gândit să scrie o lucrare revoluționară „despre reinterpretarea relațiilor cinematice și mecanice în termenii teoriei cuantice”. Totuși, ceea ce nu se aștepta era ca, după publicarea sa, lucrarea să deschidă o nouă eră în fizică.

Oamenii de știință își dăduseră deja seama că fizica clasică a lui Newton nu putea explica multe fenomene la nivel atomic.

Genialul fizician Albert Einstein a contribuit la dezvoltarea fizicii - mecanica cuantică (Foto: PBS).

Max Planck a descoperit că energia este absorbită și emisă în „pachete” discrete numite cuante. Einstein a folosit această idee pentru a explica efectul fotoelectric. Dar Heisenberg și colegii săi au fost cei care au construit un sistem teoretic complet al unei noi ramuri a fizicii - mecanica cuantică.

Ceea ce este special este că mecanica cuantică nu este pur și simplu o teorie nouă care o înlocuiește pe cea veche. Ne cere să abandonăm noțiunile noastre intuitive despre realitate.

În lumea cuantică, particulele pot exista în mai multe stări în același timp (numită superpoziție cuantică), se pot influența reciproc instantaneu chiar și la milioane de kilometri distanță (inseparabilitate cuantică) și nu putem cunoaște simultan atât poziția, cât și impulsul unei particule (conform Principiului Incertitudinii lui Heisenberg).

De la teorie la aplicare pe scară largă

Mulți oameni cred că mecanica cuantică este doar o simplă formulă matematică complicată în laborator. Dar, de fapt, ea a pătruns în fiecare colț al vieții moderne.

Majoritatea dispozitivelor electronice pe care le folosim zilnic funcționează pe principii cuantice. Smartphone-ul din buzunar conține miliarde de tranzistoare – dispozitive inventate pe baza înțelegerii mecanicii cuantice a semiconductorilor.

Fără mecanica cuantică, nu am avea computere, nici internet, nici GPS... Sau laserul - o altă invenție importantă bazată pe principii cuantice - este utilizat pe scară largă, de la cititoarele de coduri de bare din supermarketuri, cititoare de CD/DVD-uri, până la operațiile oftalmologice și transmiterea de date prin cabluri cu fibră optică...

Aparatele de imagistică prin rezonanță magnetică (IRM) funcționează pe baza principiului rezonanței magnetice nucleare - un fenomen cuantic (Foto: ST).

Medicina modernă beneficiază, de asemenea, enorm de mecanica cuantică. Aparatele de imagistică prin rezonanță magnetică (IRM) funcționează pe principiul rezonanței magnetice nucleare - un fenomen cuantic.

Tratamentele pentru cancer prin radiații se bazează, de asemenea, pe înțelegerea fizicii cuantice a nucleelor ​​atomice.

Chiar și ceva aparent atât de exagerat precum cosmologia necesită mecanică cuantică. Înțelegem de ce strălucesc stelele, cum creează elemente grele și cum mor în cele din urmă - toate acestea datorită mecanicii cuantice.

Explică de ce materia solidă nu se prăbușește, de ce metalele conduc electricitatea și nenumărate alte fenomene din natură.

„Figurile ascunse” ale istoriei

Când privim înapoi la portretul istoric al fizicienilor cuantici, adesea recunoaștem doar nume celebre precum Einstein, Heisenberg sau Schrödinger. Dar povestea dezvoltării acestui domeniu include multe alte figuri uitate, în special femei.

Lucy Mensing a fost o astfel de femeie. Ea a lucrat în același grup ca Heisenberg și a calculat unele dintre primele aplicații ale teoriei sale despre mecanica cuantică.

Există multe alte femei importante din domeniul științei cărora nu li s-a acordat recunoașterea pe care o merită în istorie. În 2025, va fi publicată o carte biografică despre 16 femei din istoria fizicii cuantice, care va contribui la clarificarea acestor contribuții uitate.

Calculator cuantic cercetat și dezvoltat de China (Foto: The Quantum Insider).

Acest lucru ne amintește că știința nu este opera unor genii singuratice, ci eforturile colective ale multora. Fiecare descoperire se bazează pe nenumărate lucrări anterioare, iar succesul mecanicii cuantice este rezultatul colaborării internaționale care depășește barierele politice și culturale.

A doua revoluție cuantică

Dacă secolul XX a fost martorul nașterii și dezvoltării mecanicii cuantice ca teorie științifică, secolul XXI inaugurează era „celei de-a doua revoluții cuantice”.

Atunci oamenii încep să exploateze direct proprietățile stranii ale mecanicii cuantice pentru a crea tehnologii complet noi.

Calculatoarele cuantice sunt una dintre cele mai așteptate tehnologii. Spre deosebire de computerele tradiționale care folosesc biți ce pot fi doar în starea 0 sau 1, computerele cuantice folosesc qubiți care pot fi în ambele stări în același timp, datorită principiului „suprapunerii cuantice”.

Acest lucru permite computerelor cuantice să efectueze numeroase calcule în paralel, rezolvând potențial probleme pe care computerele tradiționale le-ar calcula în zile sau chiar ore în milioane de ani.

Calculatoarele cuantice promit, de asemenea, să revoluționeze multe domenii. În medicină, acestea pot simula cu precizie structuri moleculare complexe, ajutând la dezvoltarea de noi medicamente mai rapid și mai eficient.

În știința materialelor, computerele cuantice pot proiecta materiale noi cu proprietăți unice. În finanțe, acestea pot optimiza portofoliile și analiza riscurile la niveluri fără precedent.

Japonia este una dintre țările lider în cercetarea tehnologiei cuantice (Foto: DigWatch).

Senzoarea cuantică este o altă arie de aplicare promițătoare, utilizând efecte cuantice, acești senzori fiind extrem de sensibili, capabili să măsoare cele mai mici schimbări ale câmpurilor magnetice, gravitației sau timpului.

Acestea pot fi utilizate în medicină pentru detectarea precoce a bolilor, în geologie pentru explorarea resurselor sau pentru poziționarea precisă fără GPS.

Comunicarea cuantică, în special criptografia cuantică, oferă o metodă de transmitere a informațiilor absolut sigură. Pe baza principiilor mecanicii cuantice, orice încercare de a intercepta informații va altera starea cuantică și va fi detectată imediat.

Mai multe țări au început deja să construiască rețele de comunicații cuantice, iar în viitor, internetul cuantic ar putea deveni realitate.

Provocări și oportunități pentru Vietnam

Întrucât a doua revoluție cuantică este în desfășurare, Vietnamul are nevoie de o strategie pentru a evita să fie lăsat în urmă. Investițiile în cercetare și educație în domeniul științei cuantice au devenit urgente.

Trebuie să formăm noi generații de oameni de știință și ingineri care să înțeleagă tehnologiile cuantice și să construim infrastructura de cercetare adecvată.

În Vietnam, mulți experți și oameni de știință lucrează împreună pentru a cerceta tehnologia cuantică (Foto: President Club).

Cooperarea internațională este, de asemenea, importantă. După cum a arătat istoria, descoperirile științifice provin adesea din colaborarea transfrontalieră. Vietnamul trebuie să participe activ la proiecte internaționale de cercetare privind tehnologia cuantică, învățând din experiențele țărilor avansate.

În același timp, trebuie să popularizăm și cunoștințele despre mecanica cuantică în rândul publicului. Mulți oameni consideră încă acest domeniu prea complex și îndepărtat, dar, așa cum am văzut, afectează fiecare aspect al vieții moderne.

O înțelegere de bază a mecanicii cuantice îi va ajuta pe oameni să aprecieze importanța noilor tehnologii și să ia decizii informate cu privire la viitor.

Privind spre viitor

Când ne uităm la fotografiile pionierilor fizicii cuantice, vedem nu doar oameni care au schimbat modul în care omenirea înțelege universul, ci și spiritul științei – o pasiune pentru cercetare, o dorință de a contesta ideile vechi și de a colabora dincolo de granițe.

Acest spirit este încă esențial pentru atingerea culmilor științei în secolul XXI.

Anul acesta nu este doar un moment pentru a sărbători 100 de ani de mecanică cuantică, ci și un moment pentru a privi înainte.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei cuantice, ne aflăm în pragul unor noi posibilități fără precedent. Calculatoarele cuantice ar putea ajuta la rezolvarea celor mai mari provocări ale umanității - de la schimbările climatice până la dezvoltarea de medicamente pentru vindecarea bolilor incurabile.

Senzoria cuantică ar putea deschide noi modalități de a explora universul și de a ne înțelege pe noi înșine. Comunicațiile cuantice ar putea crea o lume conectată mai sigură și mai privată.

Mecanica cuantică a demonstrat că realitatea este mult mai complexă și magică decât ne-am imaginat vreodată. Așadar, probabil cea mai mare lecție învățată din 100 de ani de mecanică cuantică este: Fiți întotdeauna pregătiți să fiți surprinși, fiți întotdeauna curioși și nu încetați niciodată să explorați.

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