APLICAȚII ALE FIZICII CUANTICE

APLICAȚII ALE FIZICII CUANTICE

”Nu poți să umbli cu o floare fără să tulburi o stea”

Francis Thompson

Fizica clasică explică lumea destul de bine, cu detaliile are ea probleme. Obiectele se comportă în natură în conformitate cu legile lui Newton, dar atomii lucrurilor nu respectă aceste legi. Fizica cuantică, așa cum rezultă și din denumire, se ocupă de atomi. Fizica cuantică acceptă fizica clasică drept un caz special, o aproximare pentru comportamentul obiectelor care sunt mai mari decât atomii. Dacă intri în profunzimea oricărui fenomen natural – fizic, chimic, biologic sau cosmologic – ajungi la mecanica cuantică.

Fizica cuantică a fost subiectul unor teste dificile, dar nicio predicție a teoriei nu a fost dovedită vreodată ca greșită. Este teoria cel mai mult testată în luptă, dintre toate domeniile științei – nu are concurență, dar ne confruntăm cu enigma majoră, care spune că realitatea fizică depinde de observarea acesteia de către noi, lucru ce pare aproape imposibil de crezut. De altfel, Niels Bohr, unul din părinții teoriei cuantice, spunea că, dacă nu ești șocat de mecanica cuantică, înseamnă că nu ai înțeles-o. Problemele experimentale care sunt descrise în prezenta lucrare, cât și explicațiile de teorie cuantică sunt standard și necontestate.

Mecanica cuantică este esențială pentru orice știință naturală. Atunci când chimiștii fac mai mult decât să urmeze reguli empirice, teoriile lor, fundamentalmente, de natura mecanicii cuantice.

Mecanica cuantică este cea mai exactă teorie din toată știința, dar cât de importantă este ea la nivel practic ? La nivel mondial, circa jumătate din economie este formată din produse bazate pe mecanica cuantică. Nu ne-am propus să intrăm în detalii dar ideea este să arătăm cum se integrează fenomenele cuantice în imagine și cum abordează fizicienii și inginerii proprietățile aparent contradictorii ale entităților microscopice.

LASERUL – ”Laser” este un acronim pentru Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiații). Aplicațiile laserului sunt foarte multiple și variate și nu mi-am propus să le trec în revistă.

TRANZISTORUL – cea mai importantă invenție a secolului 20. Fără el, nimic din ceea ce depinde de electronica modernă nu ar fi posibil. Tranzistorul poate acționa ca întrerupător sau amplificator al unui flux de curent electric. Viața modernă depinde de tranzistor; numai în anul 2005 s-au fabricat peste o sută de miliarde de tranzistori pe secundă.

MRI – aparatul de imagine cu rezonanță magnetică. MRI produce imagine extrem de clare și detaliate ale oricărui țesut din corp, fiind cel mai important instrument de diagnosticare al medicinei. Ideea elementară a funcționării MRI este rezonanța magnetică a nucleelor care sunt mici magneși care au un pol nord și un pol sud. Într-un câmp magnetic, nucleul de hodrogen, care este un proton, este ”cuantificat spațial”.

PUNCTELE CUANTICE – În anul 2003, jurnalul Science definea cercetarea în domeniul ”punctelor cuantice” ca fiind una din cele mai mari descoperiri științifice ale anului. Punctele cuantice, fiecare formate din câteva sute de atomi, sunt structuri artificiale care au toate proprietățile cuantice ale unui singur atom. Unele au fost proiectate pentru a dezvălui mecanismele sistemului nervos, pentru a fi detectori ultrasensibili ai cancerului la sân, etc.

CALCULATOARELE CUANTICE- În timp ce, într-un calculator clasic fiecare element poate să se ocupe de un singur calcul la un moment dat, suprapunerea, adică spre deosebire de cazul clasic ăn care sunt două stări: ”0” sau ”1”, la calculatorul cuantic sunt simultan ”0” și ”1”, permite fiecărui element să se ocupe simultan de mai multe calcule. Această proprietate de suprapunere permite calculatorului cuantic să rezolve ăn decurs de câteva minute anumite probleme pentru care unui calculator clasic i-ar trebui miliarde de ani.

Nu contează dacă mecanica cuantică este sau nu completă. Ea funcționeză, nu a făcut niciodată vreo predicție greșită, iar rezultatele practice există din abundență.

John Bell a dat fizicii cuantice posibilitatea, prin teorema și experimentările sale, să dovedească în laborator că există o conectare universală. Orice obiecte care au interacționat vreodată continuă să se influențeze unul pe celălalt instantaneu. Deși aceste influențe sunt nedetectabile în orice situație complexă în mod normal, ele sunt atent cercetate în laboratoarele industriale, pentru că ar putea să facă posibilă dezvoltarea unor calculatoare fantastic de puternice.

Uneori se apreciază că înțelepții vechilor religii au intuit, au pătruns în așa-zisa ”BIBLIOTECĂ UNIVERSALĂ – MATERIA ÎNTUNECATĂ” aspecte ale mecanicii cuantice contemporane. Argumentul poate să continue susținând că mecanica cuantică oferă dovezi pentru valabilitatea unor astfel de învățături. Mecanica lui Newton despre lume dă la o parte o asemenea viziune, în timp ce mecanica cuantică, vorbind despre o stare de conectare universală și implicând observarea în natură a realității neagă astfel de eliminări. Fizica cuantică sprijină gândirea vechilor înțelepți. Când Bohr a primit rangul de cavaler, el și-a pus simbolul Yin – Yang ca blazon, mai mult, Evan Squires a decretat:” Toate interpretările mecanicii cuantice implică și conștiința”.

Nu este nicio posibilitate de a interpreta teoria cuantică fără să ne întâlnim cu conștiința. Universul merge mai departe ascultând de legile mecanicii cuantice indiferent de observarea sa de către fizicieni.

Ideea că realitatea fizică e creată de observarea acesteia e veche de mai multe mii de ani și apare încă din filosofia vedică.

Originea și destinul universului nu pot fi înțelese complet, separate de fenomenele vieții și al conștiinței.

Poate că viața a reușit să modeleze universul după scopurile sale.

Teoria cuantică funcționează perfect, nicio predicție a teoriei nu s-a dovedit vreodată greșită. Este teoria care stă la baza întregii fizici și astfel a întregii științe. În toate scopurile practice putem fii mulțumiți de ea. Dar dacă ducem teoria cuantică dincolo de scopurile practice, implicațiile sunt tulburătoare.