- Plank, Einstein, Bohr, de Broglie, Heisenberg sau Shcrodinger sunt « părinții » fizicii cuantice
- Microscopul electronic, calculatorul cuantic sau bomba atomică există datorită fizicii cuantice
- Plină de mistere, fizica cuantica este un domeniu încă puțin cunoscut
La ce te gândești când auzi de Plank, Einstein, Bohr, de Broglie, Heisenberg sau Shcrodinger? Fizica cuantica s-a născut în urma cu 100 de ani și aceștia sunt părinții fondatori pe care i-ai întâlnit în toate cărțile tale de fizica.
Cum putem descrie fizica cuantică în câteva cuvinte pentru cei care nu sunt fizicieni experimentați?
Fizica cuantică s-a născut dintr-un șir de descoperiri care au răsturnat înțelegerea noastră despre materie și lumină, și care arătau că la scară microscopică, lumea funcționează cu totul altfel și după alte legi decât în lumea observabilă – că o particula se poate afla în „doua locuri în același timp”, că ea este și particula, și undă, sau chiar că doua particule care s-au aflat în contact la un moment dat vor reacționa instantaneu mai târziu, chiar dacă se află la milioane de km distanță. Ba chiar că particula va alege în ce stare se afla doar atunci când o observi. Altfel, ea este în ambele stări în același timp, ceea ce este greu de imaginat…
Cine sunt părinții acestei noi științe?
Max Planck este cel care, studiind radiația corpului negru, introduce o idee revoluționară: energia nu este emisă sau absorbită continuu, ci în „pachete” discrete, numite cuante.
Albert Einstein reia ideea pentru a explica efectul fotoelectric și datorită lui, dualitatea undă-particulă a luminii este demonstrată.
Niels Bohr construiește în 1913 un model al atomului în care electronii pot ocupa doar anumite orbite cuantificate în jurul nucleului. Ca și cum mașina ta ar putea rula cu 50, 60, 70 km/oră, dar nu cu 55 sau cu 67.
Iar în 1924, Louis de Broglie lansează ideea îndrăzneață că orice particulă de materie are, asemenea luminii, o natură ondulatorie. Această dualitate undă-corp devine un pilon al teoriei.
În 1925, Werner Heisenberg formulează celebrul său principiu al incertitudinii, potrivit căruia este imposibil să cunoști simultan poziția și viteza exactă a unei particule, iar Erwin Schrödinger propune o altă formulare, bazată pe unde de probabilitate cu o Ecuație care îi poarta numele și care arata că nu putem cunoaște decât probabilitatea ca o particula să se afle într-un anumit loc, la un anumit moment.
Toate acestea sunt foarte teoretice; ce aplicații practice a adus fizica cuantică?
Un exemplu despre care sigur ai auzit: IRM-ul medical; dar și microscopul electronic sau, din păcate, bomba nucleară.
Mai recent, calculatorul cuantic care se bazează pe „intricația” a două particule – despre care vorbeam la început – și care ar putea face calculi pe care un calculator recent le-ar face într-un million de ani, dar și-ar putea transmite o informație codată la miliarde de km instantaneu, contrazicând limita vitezei în Univers.
Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat anul acesta pentru o noua descoperire în fizica cuantică – faptul că dualitatea pe care o observăm la nivel infinit de mic există și la nivel macroscopic, ca o minge care lovește un zid, de exemplu, ar putea să îl traverseze, așa cum vedem la nivel infinitezimal mic.