На этой черно-белой фотографии, сделанной в начале XX века, десятки ученых в элегантных костюмах сидят перед старинным готическим зданием.
Это была не обычная встреча — это была одна из важнейших научных конференций в истории человечества, объединившая величайшие умы физики XX века.
Среди этих суровых лиц были Альберт Эйнштейн с его фирменными седыми волосами, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер, Макс Планк и многие другие ученые, которые вместе создали одну из самых революционных научных теорий: квантовую механику.
Сольвеевская конференция 1927 года объединила ведущих мировых учёных того времени (Фото: Wiki).
В этом году исполняется 100 лет с момента официального рождения квантовой механики. Организация Объединенных Наций объявила 2025 год Международным годом квантовой науки и технологий, чтобы отпраздновать столетие этой научной революции и продолжить изучение ее потенциала в следующем столетии.
Это также возможность для нас оглянуться назад на необыкновенный путь теории, которая полностью изменила способ понимания людьми Вселенной и нашла применение в современной жизни.
Происхождение революции
Летом 1925 года Вернер Гейзенберг — молодой немецкий физик — отправился на остров Гельголанд в Северном море, чтобы спастись от сильной аллергии на пыльцу, которой он страдал.
Именно в этом уединенном месте он задумал написать революционную работу «о переосмыслении кинематических и механических соотношений в терминах квантовой теории». Однако он не ожидал, что после ее публикации работа откроет новую эру в физике.
Ученые уже поняли, что классическая физика Ньютона не может объяснить многие явления на атомном уровне.
Гениальный физик Альберт Эйнштейн внес вклад в развитие физики — квантовой механики (Фото: PBS).
Макс Планк открыл, что энергия поглощается и испускается дискретными «пакетами», называемыми квантами. Эйнштейн использовал эту идею для объяснения фотоэлектрического эффекта. Но именно Гейзенберг и его коллеги построили полную теоретическую систему нового раздела физики — квантовой механики.
Особенность в том, что квантовая механика — это не просто новая теория, которая заменяет старую. Она требует от нас отказаться от наших интуитивных представлений о реальности.
В квантовом мире частицы могут существовать в нескольких состояниях одновременно (это называется квантовой суперпозицией), могут мгновенно влиять друг на друга, даже находясь на расстоянии миллионов миль друг от друга (квантовая запутанность), и мы не можем знать одновременно и положение, и импульс частицы (согласно принципу неопределенности Гейзенберга).
От теории к широкому применению
Многие думают, что квантовая механика — это просто сложные математические формулы в лаборатории. Но на самом деле она проникла во все уголки современной жизни.
Большинство электронных устройств, которые мы используем каждый день, работают на квантовых принципах. Смартфон в вашем кармане содержит миллиарды транзисторов — устройств, которые были изобретены на основе понимания квантовой механики полупроводников.
Без квантовой механики у нас не было бы ни компьютеров, ни Интернета, ни GPS... Или лазер — еще одно важное изобретение, основанное на квантовых принципах — широко используется от считывателей штрихкодов в супермаркетах, считывателей CD/DVD до операций на глазах и передачи данных по оптоволоконным кабелям...
Аппараты магнитно-резонансной томографии (МРТ) работают на основе принципа ядерного магнитного резонанса — квантового явления (Фото: ST).
Современная медицина также извлекает большую пользу из квантовой механики. Магнитно-резонансные томографы (МРТ) работают по принципу ядерного магнитного резонанса — квантового явления.
Радиационное лечение рака также основано на понимании квантовой физики атомных ядер.
Даже что-то, казалось бы, столь нереально, как космология, требует квантовой механики. Мы понимаем, почему звезды светятся, как они создают тяжелые элементы и как они в конечном итоге умирают — все благодаря квантовой механике.
Это объясняет, почему твердое вещество не разрушается, почему металлы проводят электричество и бесчисленное множество других явлений в природе.
«Скрытые фигуры» истории
Когда мы оглядываемся на исторический портрет квантовых физиков, мы часто узнаем только такие известные имена, как Эйнштейн, Гейзенберг или Шредингер. Но история развития этой области включает в себя много других забытых фигур, особенно женщин.
Люси Менсинг была одной из таких женщин. Она работала в той же группе, что и Гейзенберг, и рассчитала некоторые из первых приложений его теории квантовой механики.
Есть много других важных женщин-ученых, которые не получили заслуженного признания в истории. В 2025 году будет опубликована биографическая книга о 16 женщинах-ученых в истории квантовой физики, которая поможет пролить свет на эти забытые вклады.
Квантовый компьютер, разработанный в Китае (Фото: The Quantum Insider).
Это напоминает нам, что наука — это не работа гениев-одиночек, а коллективные усилия многих. Каждое открытие основывается на работе, которая ему предшествовала, а успех квантовой механики — это результат международного сотрудничества, которое преодолевает политические и культурные барьеры.
Вторая квантовая революция
Если XX век стал свидетелем зарождения и развития квантовой механики как научной теории, то XXI век открывает эпоху «второй квантовой революции».
Именно тогда люди начали напрямую использовать странные свойства квантовой механики для создания совершенно новых технологий.
Квантовые компьютеры — одна из самых ожидаемых технологий. В отличие от традиционных компьютеров, использующих биты, которые могут находиться только в состоянии 0 или 1, квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут находиться в обоих состояниях одновременно благодаря принципу «квантовой суперпозиции».
Это позволяет квантовым компьютерам выполнять множество вычислений параллельно, потенциально решая за дни или даже часы задачи, на решение которых традиционным компьютерам потребовались бы миллионы лет.
Квантовые компьютеры также обещают произвести революцию во многих областях. В медицине они могут точно моделировать сложные молекулярные структуры, помогая разрабатывать новые лекарства быстрее и эффективнее.
В материаловедении квантовые компьютеры могут разрабатывать новые материалы с уникальными свойствами. В финансах они могут оптимизировать портфели и анализировать риски на беспрецедентных уровнях.
Япония является одной из ведущих стран в исследованиях квантовых технологий (Фото: DigWatch).
Квантовое зондирование — еще одна перспективная область применения. Используя квантовые эффекты, эти датчики чрезвычайно чувствительны и способны измерять мельчайшие изменения магнитных полей, гравитации или времени.
Их можно использовать в медицине для раннего выявления заболеваний, в геологии для разведки ресурсов или для точного определения местоположения без GPS.
Квантовая коммуникация, особенно квантовая криптография, обеспечивает метод передачи информации, который абсолютно безопасен. Согласно принципам квантовой механики, любая попытка подслушивания изменит квантовое состояние и будет немедленно обнаружена.
Несколько стран уже приступили к созданию сетей квантовой связи, и в будущем квантовый Интернет может стать реальностью.
Проблемы и возможности для Вьетнама
По мере того, как разворачивается вторая квантовая революция, Вьетнаму нужна стратегия, чтобы не отстать. Инвестирование в исследования и образование в области квантовой науки стало неотложным.
Нам необходимо подготовить новые поколения ученых и инженеров, которые разбираются в квантовых технологиях, и создать соответствующую исследовательскую инфраструктуру.
Во Вьетнаме многие эксперты и ученые работают вместе над исследованием квантовых технологий (Фото: President Club).
Международное сотрудничество также важно. Как показала история, научные прорывы часто происходят из сотрудничества через границы. Вьетнаму необходимо активно участвовать в международных исследовательских проектах по квантовым технологиям, извлекая уроки из опыта развитых стран.
В то же время нам также необходимо популяризировать знания квантовой механики среди общественности. Многие люди все еще считают эту область слишком сложной и далекой, но, как мы видели, она влияет на каждый аспект современной жизни.
Базовое понимание квантовой механики поможет людям оценить важность новых технологий и принять обоснованные решения о будущем.
Взгляд в будущее
Когда мы оглядываемся на фотографии пионеров квантовой физики, мы видим не только людей, которые изменили представление человечества о Вселенной, но и дух науки — страсть к исследованиям, готовность бросать вызов старым идеям и сотрудничать, невзирая на границы.
Этот дух по-прежнему необходим для достижения высот науки в 21 веке.
Этот год — не только время праздновать 100-летие квантовой механики, но и время заглянуть в будущее.
С развитием квантовых технологий мы находимся на пороге беспрецедентных новых возможностей. Квантовые компьютеры могут помочь решить самые большие проблемы человечества — от изменения климата до разработки лекарств для лечения неизлечимых болезней.
Квантовое зондирование может открыть новые пути исследования вселенной и понимания нас самих. Квантовая связь может создать более безопасный и приватный связанный мир.
Квантовая механика показала, что реальность гораздо сложнее и волшебнее, чем мы когда-либо себе представляли. Так что, возможно, величайший урок 100 лет квантовой механики: всегда будьте готовы удивляться, всегда будьте любопытны и никогда не прекращайте исследовать.
Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/100-nam-co-hoc-luong-tu-nhung-con-nguoi-thay-doi-the-gioi-20250626124351568.htm
Комментарий (0)