Revista Tomis

Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp

Scurte considerații despre timp (VIII)

În episodul anterior am aflat că atomii au nucleu și electroni, iar nucleul este la rândul lui format din particule subatomice. Mai mult, am aflat că, de fapt, particulele subatomice sunt în același timp și undă și corpuscul, și le-am numit undicule. Prima particulă subatomică cu comportamentul dual descris anterior a fost fotonul. Comportamentul fotonului ca undă a fost descris de Young, Maxwell și Heaviside. Fotonul privit ca particulă, corpuscul sau pachet de energie a fost descris de Albert Einstein în 1905, atunci când a reușit să explice efectul fotoelectric. Ținând cont de ceea ce se știa la acea vreme, Einstein a fost obligat sa ajungă la concluzia că un fascicul de lumină este în același timp radiație electromagnetică, dar și o colecție de pachete de energie, fotonii despre care vorbeam anterior. Trebuie să introduc o formulă, anume E=hf. Energia fiecărui foton depinde de o constantă h, numită constanta lui Planck și frecvența undei electromagnetice, notată aici cu f. Fizicienii traduc implicațiile formulei vorbind despre cuante de energie, de unde apare și numele de mecanică cuantică… mecanica implicată în descrierea cantităților cuantificate de către constanta h.

Și cum am spus că vom vorbi despre cei care au înțeles că particulele subatomice au un comportament dictat de o altă fizică, să începem cu Max Planck, cel care a găsit formula anterioară și constanta h care îi poartă numele și care apare numai în formule din mecanica cuantică. Max Planck, omul (1858-1947), a avut o viață îngrozitoare. Prima lui soție a murit în 1909, și unul dintre cei doi fii a pierit în primul război mondial, pe câmpul de luptă. A avut și două fete gemene. Una dintre ele a murit după ce a născut. Cea de-a doua s-a căsătorit cu soțul surorii ei decedate, a înfiat copilul rămas orfan, iar peste doi ani a murit și ea la nașterea primului său copil. Celălalt fiu, ultimul copil rămas în viață al lui Planck, a fost condamnat la moarte și executat cu puțin înainte de terminarea celui de-al doilea război mondial. Era implicat într-un grup conspirativ care plănuia asasinarea lui Hitler. În 1944, casa din Berlin a lui Max Planck este bombardată și tot ce se afla în ea a fost distrus. Toată această tragică viață de după 1909 contrastează cu perioada copilăriei și adolescenței, în care studiase pian, orgă, violoncel, compusese partituri simfonice și muzică de operă și începuse studiul fizicii. Formula E=hf despre care vorbeam anterior și care înseamnă actul de naștere al mecanicii cuantice, este descoperită în 1900. În 1918 i se acordă Premiul Nobel pentru contribuția sa la edificarea celei mai neintuitive teorii a fizicii, mecanica cuantică. Iar modul în care această formulă este folosită de Einstein pentru a explica efectul fotoelectric îi aduce lui Einstein Premiul Nobel în 1921. Este timpul să spunem câteva cuvinte despre sinonimul cuvântului geniu.

Geniu: Einstein. Albert Einstein (1879-1955) ar fi meritat cel puțin cinci premii Nobel. Pentru teoria restrânsă a relativității, pentru teoria generală a relativității, pentru înțelegerea mișcării browniene, pentru efectul fotoelectric și pentru celebra sa formulă a energiei, Energia = masa înmulțit cu viteza luminii la pătrat. Toate aceste teorii au fost confirmate experimental, însă la acea vreme erau mulți care le priveau ironic, caracterizându-le drept „Jewish physics” („fizică evreiască”). Einstein era conștient că mulți dintre contemporanii săi nu înțeleg profunzimea teoriilor sale. Oricât de mult am povesti despre Einstein, niciodată nu vom putea acoperi și înțelege resorturile care au dus la descifrarea noii fizici. El este cel care a avut puterea să transforme neconvenționalul în convențional. El este cel care a schimbat modul în care privim universul. În multe situații, a reușit să își corecteze propriile intuiții greșite și să le înlocuiască cu modele fizice care încă nu au fost contrazise de experimente. În ce privește viața personală, Einstein a avut o primă căsnicie cu probleme, din care s-au născut doi copii care au evoluat diferit. Unul dintre copii cu probleme medicale severe, celălalt cu o carieră universitară solidă.  A fost acuzat, pe nedrept, că nu s-a ocupat de prima sa familie, deși, între altele, toți banii câștigați pentru Premiul Nobel au ajuns la Mileva Marić, prima lui soție. Cea mai mare parte a salariului ajungea tot la soție și la cei doi copii. Își petrecea mult timp cu copiii, deși nu era lăsat tot timpul să își exercite atribuțiile paterne. Există dovezi, din corespondență, că Einstein a avut și o fetiță, cu prima lui iubită, înainte de a începe studiile la Universitatea Politehnică din Zürich; acest prim copil a murit la scurt timp după naștere. 

Despărțirea de prima soție a intervenit când Einstein s-a îndrăgostit de verișoara sa, Elsa Löwenthal. Toate aceste episoade de viață sunt tratate în biografia lui Einstein, scrisă de Walter Isaacson, pe care o recomand cu căldură. Acolo îl veți vedea pe Einstein copil, învățând singur matematica, demonstrând teoreme de geometrie după ce le citea doar enunțul. Una dintre cele câteva sute de demonstrații ale teoremei lui Pitagora îi aparține lui Einstein. Tot acolo îl veți găsi pe Einstein matur, când devenise deja o autoritate în fizică. Acela este momentul în care începe să se distanțeze de ceilalți fizicieni care aduceau contribuții la mecanica cuantică. Și, indiferent dacă există istorici ai științei care vor spune că Henri Poincaré a publicat despre teoria restrânsă a relativității înaintea sa, sau alții care vor spune că David Hilbert a publicat ecuațiile teoriei generale a relativității înaintea sa, niciunul dintre acești savanți nu a gândit fizica corespunzătoare teoriilor enunțate. Cel care a înțeles detaliile, motivațiile, consecințele și filozofia rezultatelor obținute a fost Einstein. Einstein matur, însă, nu a avut puterea să înțeleagă faptul că nu există determinism în mecanica cuantică. El nu a acceptat niciodată interpretarea școlii lui Niels Bohr. Probabilitățile nu pot apărea în înțelegerea naturii, „Dumnezeu nu dă cu zaruri”, spunea el. Dar Dumnezeu dă cu zaruri, realismul mecanicii cuantice este diferit de realismul fizicii clasice; determinismul clasic dispare, și structura discretă a materiei înlocuiește structura continuă imaginată până atunci. Asta nu înseamnă ca Einstein se poziționa în afara subiectului. Fiecare obiecție a lui la interpretările Școlii de la Copenhaga a condus la clarificări în mecanica cuantică. Așa au apărut și pisica lui Schrödinger și paradoxul Einstein-Podolski-Rosen. Einstein a avut și viziunea unei teorii a totului, în care mecanica cuantică era unită cu relativitatea generală. Nu a reușit asta, însă nici până acum fizica nu a făcut acest pas în mod satisfăcător.

În episodul următor ne vom întoarce la înțelegerea mecanicii cuantice jucându-ne cu pisica lui Schrödinger!

CITEȘTE ȘI

Scurte considerații despre timp (XII)

Explicațiile din episodul trecut legate de realitatea cuantică m-au pus în fața unor e-mailuri cu întrebări. De ce totuși nu putem măsura cu aceeași precizie poziția și viteza unei particule cuantice? De ce există particule corelate cuantic? 

Am să spun cu subiect și predicat: la aceste întrebări nu există un răspuns științific. Așa se comportă Natura. Ea, Natura,

Citește mai mult »

Scurte considerații despre timp (XI)

Este stranie mecanica cuantică! Realitatea cuantică este diferită de realitatea fizicii clasice, așa cum am văzut în episodul trecut. Astăzi vom vedea alte două exemple care să confirme acest fapt. Să începem:

Dacă în lumea reală vrei să omori o muscă cu un plici, nu ai decât să o lași să se așeze undeva și o plesnești. Dacă însă vrei să omori o „muscă cuantică”,

Citește mai mult »
Mai multe texte
RUBRICI: