Tento rok je podle UNESCO mezinárodním rokem kvantové vědy a technologie, který od té doby označuje 100 let Kvantová mechanika byl navržen. Teorie však stěží potřebovala zvláštní publicitu.
Podívejte se na trendové články jakéhokoli vědeckého časopisu a existuje velká šance, že kvantové příběhy budou mezi nejlepšími hodnoceními. Roztomilá zvířata stranou, kvantová fyzika může být oblíbeným titulním příběhem fanoušků vědy. Ale proč?
Jsem vědecký novinář s fyzikou a tato otázka mě fascinuje. Není zřejmé, proč je veřejnost tak uchvácena s kvantovou fyzikou, pole, které je notoricky obtížně vysvětlit A ještě víc náročné se připojit k každodenním zážitku. To, čemu říkám „kvantová fixace“, však převládalo téměř od doby, kdy teorie vznikla.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Měl jsem příležitost prozkoumat trvalou popularitu kvantové fyziky pro disertaci mého magisterského ve vědecké komunikaci a rozhodl jsem se ponořit do archivů Vědecký Američan Při hledání odpovědi. Jako nejstarší USA nejstarší vydávající časopis –Nyní 180 let– Je to jedna z mála publikací dost starých na to, aby byl svědkem narození kvantového věku a pomohl jej představit veřejnosti.
Během několika měsíců jsem hledal archivy na články s jakoukoli zmínkou o slově kvantum Za posledních 100 let pokrytí tisku. V analýze, kteří napsali tyto články, o čem se rozhodli psát a jak předali často konfuzijící kvantový svět generálním čtenářům, jsem doufal, že zjistíme, co veřejnost považovala za tak přesvědčivé o kvantové fyzice.
Ukazuje se, že to, co nás přitahuje k kvantové fyzice, jsou stejné věci, které její zakladatelé považovali za odpudivé.
Kvantové začátky
Někdy musíte omlouvat kvantovou mechaniku. Vědci, kteří to založili, byli mezi jeho nejtvrdšími kritiky. V roce 1905 Albert Einstein poprvé popularizoval slovo Quanta (odvozený z latinského termínu pro „kolik“) Popisovat světlo složené z diskrétních paketů nebo svazků energie známé jako fotony.
Na začátku byla kvantová teorie jen jednoduchou myšlenkou, že energie přišla v těchto diskrétních jednotkách. Ale i tato představa byla polarizující, protože experimenty již ukázaly, že se světlo chovalo v mnoha situacích, jako je vlna.
Dokonce i tehdy se zavedení vědci snažili sdělit kvantové myšlenky obecnému publiku. Kvantová teorie byla významným odklonem od jednoduchých realistických představ o vědě, kde máme přímou korespondenci mezi slovy, která používáme, a objekty, na které odkazujeme.
Například Newtonův první zákon pohybu popisuje, jak se objekt pohybuje v přímé linii, pokud na něj nečiní vnější síla. Tato hmota existuje jako skutečná entita s jasně definovanými a konzistentními vlastnostmi, které můžeme měřit.
Ale vstupte do kvantového světa. Když popisujeme chování světla se stejnými rovnicemi, které používáme k popisu vln, znamená to, že světlo je vlna stejným způsobem jako zemětřesení nebo zvlnění ve vodě? Pokud ano, jak to může být také částice?
Kromě toho jsou v tomto světě přímé příčinné vztahy, jako jsou Newtonovy zákony pohybu, přepsány do zákonů pravděpodobnosti. Dokonce i vědci, kteří psali zákony kvantové mechaniky, se je snažili interpretovat.
Fyzik John Gribbin, autor knihy z roku 1984 Při hledání Schrödingerovy kočky: kvantová fyzika a realita, zakryl toto rané období nepokojů. „Myslím, že součástí přitažlivosti Quantum Mechanics bylo to, že to bylo nepochopitelné, a tak to bylo něco jako magie,“ říká Gribbin.
V a 1949 Článek Oslava Einsteinova života, kvantová teorie byla dokonce označena jako „kacířství“ britským matematikem a fyzikem Bareshem Hoffmannem. Slovo odráží nepohodlí vědců s představou, že částice může být na dvou místech najednou. Sám Einstein pohrdal pravděpodobnostní povahou teorie že k tomu přispěl, skvěle řekl: „Bůh nehraje kostkami.“
Kvantový věk je tady
Kontroverze a nedostatečná jasnost Quantum mohla přispět k jeho rané popularitě, ale že reflektor by ve srovnání s pozorností, kterou dostával v další éře, by se probledlo. Objem kvantového pokrytí v Vědecký Američan Více než ztrojnásobil v letech 1960 až 1980 ve srovnání s 20 lety předcházejícím jeho. Hodně z tohoto pokrytí bylo napsáno novou generací vědců, kteří byli během jejich postgraduálního studia vyškoleni v kvantové teorii.
Během těchto let rostly vládní investice do vědy, když USA závodily proti Sovětskému svazu, aby stáhly bezprecedentní výkony inovací. Objevily se také vynálezy založené na poznatcích kvantové mechaniky, jako jsou atomové hodiny a první lasery a polovodiče.
Tyto první kvantové technologie se dnes zdá velmi „kvantové“, kteří si na ně v každodenním životě zvykli. Lasery si našli cestu do přehrávačů CD, skenerů čárových kódů a kancelářských tiskáren a mnozí z nás nyní vlastní tisíce polovodičů ve formě domácího počítače.
Tento předpoklad, že cokoli světského a známého, podle definice nelze kvantum také objevit Vědecký Američan krytí. V průběhu let se časopis stal méně a méně pravděpodobné, že popisuje počítačové čipy nebo lasery jako zásadně „kvantové“ technologie. Naproti tomu spisovatelé měli tendenci popisovat kvantový svět jako „podivný“, „bizarní“ a „neskutečný“.
Jedná se o spravedlivé přídavná jména, pokud jde o kvantovou teorii. Kvantový svět zpochybňuje naše základní intuice a zdá se, že podporuje vše, co jsme si mysleli, že jsme věděli o tom, jak svět funguje. V 90. letech se kvantové články zaměřily na zkoumání základní povahy reality. Kousky zřídily myšlenku, že vesmír je složen z malých vibračních řetězců a že kvantová mechanika způsobuje, že se vynásobí do nespočetného počtu větvících vesmírů, mimo jiné divoké koncepty.
Můj vpád do Vědecký AmeričanArchivy mi ukázaly, že neexistuje žádná jediná věc, která definuje kvantový svět. Nejedná se pouze o diskrétní energetické úrovně Einsteinových fotonů nebo vlnová funkce, která snižuje objekty na pravděpodobnosti nebo nelosoci a pochybnou realitu vesmíru. Místo toho kvantová mechanika vrhá širokou síť nad sférou věcí, kterým plně nerozumíme. A v tom spočívá jeho přitažlivost: Ačkoliv část z nás má potěšení známé, trvalá popularita kvantové vědy ukazuje, že lidé milují pocit zpochybnění, destabilizovaní a mystifikovaní o světě, ve kterém žijeme.
