Edukacja

Polska będzie krajem fizyki kwantowej

Profesor Łukasz Turski, wybitny fizyk i popularyzator nauki (m.in., współzałożyciel Centrum Nauki Kopernika w Warszawie) biada nad nowym programem nauczania fizyki:

https://wiadomo.co/prof-lukasz-turski-reforma-edukacji-to-dramat/

Było fatalnie, będzie jeszcze gorzej od 1 września 2017.

Do uwag Profesora dodam jeszcze swoje „trzy grosze”. Otóż moje hasło Nowoczesne jest takie:

POSTULUJĘ, ABY FIZYKA KWANTOWA STAŁA SIĘ POLSKĄ SPECJALNOŚCIĄ.

Dlaczego akurat fizyka kwantowa?

Otóż jest rzeczą trudną do zaakceptowania, że po ponad 100 latach od stworzenia podstaw fizyki kwantowej, wyłącznie wąska grupa naukowców ma o niej jakie takie wyobrażenie. Żaden pisarz, żaden artysta plastyk, żaden polityk, nie ma pojęcia o fizyce kwantowej. Większość nauczycieli fizyki też miałaby kłopot, aby dzieciom wytłumaczyć, na czym polega fenomen kota Schreodingera.

Problem z fizyką kwantową prawdopodobnie polega na tym, że tak dalece odbiega od naszych codziennych doświadczeń w makroświecie, iż wolimy unikać prób zrozumienia praw rządzących mikroświatem, czyli elektronami, atomami, czy fotonami. Bez takiego jednak zrozumienia tkwimy kulturowo w XIX wieku, podczas gdy mamy od kilkunastu lat wiek XXI.

Co jest dziwnego w fizyce kwantowej?

Jeżeli rzucamy identycznymi piłkami tenisowymi o podłogę, to możemy rzucić sto piłek, możemy rzucić i milion piłek, a one zawsze się odbiją w taki sam sposób.

Jeżeli jednak fotony (porcje światła o określonej barwie) padają na półprzepuszczalną szybkę, to część przechodzi, a część nie. Jeżeli weźmiemy identyczne atomy promieniotwórcze, to jeden się rozpadnie po sekundzie, drugi po stu latach. Dopóki nie zrobimy pomiaru, to jedyne co możemy powiedzieć, to że foton i przeszedł, i się odbił od szybki, a promieniotwórczy atom jest jednocześnie rozpadnięty i nierozpadnięty (fizycy to nazywają superpozycją stanu rozpadniętego i nierozpadniętego). Stąd już jeden krok do tworzenia światów równoległych. W jednym kot Schroedingera jest martwy, a w innym jest żywy.

Przy okazji wyjaśnienie dla tych, co z fenomenem tego kota się nie zapoznali wcześniej: wielki fizyk Schroedinger zaproponował eksperyment myślowy, w którym zamykamy kota razem z atomem promieniotwórczym. Jeżeli atom się rozpadnie, uruchamia mechanizm z trucizną. Dopóki więc nie zajrzymy do pudełka z kotem, możemy go uważać jednocześnie za martwego, jak i żywego (bo atom jest jednocześnie rozpadnięty i nierozpadnięty). W momencie jednak, jak zajrzymy, „tworzymy” historię życia kota, bo możemy stwierdzić, kiedy go trucizna zabiła (albo nie).

Fizyka kwantowa jest podstawą działania wszystkich przyrządów elektronicznych: tranzystorów, laserów, LEDów, ogniw fotowoltaicznych. Bez fizyki kwantowej nie można zrozumieć reakcji chemicznych, zapadania się czarnych dziur, czy działania naszego mózgu. Na bazie fizyki kwantowej powstają wspaniałe nowe urządzenia, jak sensory grawitacji, ultraprecyzyjne zegary atomowe, czy komputery kwantowe.

Już teraz mamy telekomunikację opartą na splątanych fotonach. Takie splątane cząstki są niezwykle dziwnym obiektem, bo jeżeli zmierzymy własności jednej, to druga będzie o tym „wiedziała” natychmiast, choćby była 100 milionów kilometrów dalej.

Wszyscy informatycy zaś już teraz na wyścigi powinni starać się zrozumieć działanie komputerów kwantowych, w których już nie będzie logiki zerojedynkowej, tylko operacje będą dokonywane przy użyciu qubitów. Można sobie poczytać o tym na Wikipedii: https://pl.wikipedia.org/wiki/Komputer_kwantowy

ale lepiej najpierw poczytać o fizyce kwantowej.

Wielką zagadką nauki jest to, czy nasz mózg po śmierci klinicznej nadal przechowuje informacje kwantowe (cokolwiek to znaczy). Jeden z najwybitniejszych współczesnych fizyków Roger Penrose twierdzi, że tak- warto Go posłuchać: http://www.express.co.uk/news/science/728897/LIFE-AFTER-DEATH-consciousness-continue-SOUL

Nie jest łatwo pojąć idee Penrose’a, ale jakoś mam do nich więcej zaufania, niż do mitologicznych książek sprzed kilku tysięcy lat. Myślę, że studiując Jego prace zrozumiemy więcej o ewentualnym życiu pozagrobowym, niż na rekolekcjach kościelnych.

Fizyka kwantowa jest nie tylko narzędziem pracy obecnych fizyków i informatyków w przyszłości, ale także powinna być natchnieniem dla artystów i pisarzy. Aparat matematyczny fizyki kwantowej jest trudny i raczej wyłącznie dla specjalistów, ale wyobraźmy sobie taki eksperyment myślowy:

Zamykamy w 1000 malutkich pudełek jeden elektron. Następnie wsadzamy przegrodę w środek pudełka. Wydawać by się mogło, że elektron jest albo z lewej strony przegrody, albo z prawej. Faktycznie, jeżeli w obu częściach pudełka będą drzwiczki, i będziemy je otwierać po kolei, to zobaczymy elektrony albo po lewej stronie, albo po prawej. Jeżeli jednak otworzymy drzwiczki jednocześnie, to elektrony pokażą coś zupełnie innego- będą i w środku, i po bokach, co wskazuje, że elektron jest jednocześnie po lewej i po prawej stronie przegrody. Dziwne? Bardzo dziwne, ale można takie rzeczy opowiadać już w pierwszej klasie szkoły podstawowej.

Fizyka kwantowa jest trudna do zaakceptowania, bo opisuje świat zupełnie inaczej, niż znamy go robiąc doświadczenia z dużymi obiektami (np., ziarnkami piasku . Wielu Noblistów, kreatorów podstaw kwantów mówiło tak:

Albert Einstein: „Bóg nie gra w kości.” albo „Spooky physics”.

Niels Bohr: „Jeżeli fizyka kwantowa cię nie zszokowała, prawdopodobnie jej jeszcze nie zrozumiałeś”.

Richard Feynman: „Myślę, że mogę bezpiecznie stwierdzić, że fizyki kwantowej nikt nie rozumie”.

Moja ocena jest taka, że mamy w Polsce piramidę znajomości fizyki kwantowej. Mamy około 20 wybitnych specjalistów w tej dziedzinie, około 100, którzy fizykę kwantową naprawdę dobrze znają i pewnie z 10 000 naukowców, którzy coś niecoś „kumają”. Chodzi o to, aby ta piramida obrosła od dołu dzięki wiedzy spływającej ze szczytu piramidy. Przede wszystkim, na początek potrzebujemy wykształcić kilkadziesiąt tysięcy nauczycieli fizyki, bo to oni mają możliwość zaszczepienia bakcyla kwantowego następnemu pokoleniu.

Wstąpiłem do Nowoczesnej w dużej mierze po to, aby tak się stało!

 

Michał Leszczyński

tagi

Informacje

Nadchodzące wydarzenia

There are no upcoming events at this time.

c01126a948b49f812ec9bb204fa26c62MMMMMMM