Legile si algoritmii mecanicii cuantice, teoria care descrie lumea particulelor elementare si a atomilor si care este unul dintre pilastrii fizicii moderne, au fost aplicate recent cu succes in termodinamica si in muzica. De la un vibrato perfect la noile calculatoarele cuantice, mecanica cuantica isi spune cuvantul.
Mecanica cuantica a luat nastere acum mai bine de 100 de ani, cand, pentru explicarea unor fenomene aparent bizare din lumea atomica au fost introduse “particulele de lumina”, adica fotonii. Ulterior teoria cuantica s-a imbogatit si a ajuns sa explice o serie intreaga de fenomele din lumea particulelor elementare, precum electronii, dar si din lumea atomilor si a moleculelor. Ba mai mult, fenomenele cuantice stau la baza electronicii moderne si in viitor ar putea sa duca la construirea unui nou tip de calculator; calculatorul cuantic, mult mai rapid decat cel actual (cel putin pentru anumite tipuri de calcule).
In lumea cuantica au loc o serie de fenomene aparent bizare, care au la baza asa-numita suprapunere de stari. Interpretarea acestor fenomene a generat si continua sa o faca o serie de probleme si paradoxuri, precum cel al faimoasei pisici a lui Schroedinger. In timp ce oamenii de stiinta, dar si filozofii, incearca sa inteleaga mai bine teoria cuantica si ceea ce ne spune aceasta despre realitate si Univers, aplicatiile concrete ale mecanicii cuantice countina sa dea roade.
Printre ultimele aplicatii ale teoriei cuantice se numara si demonstrarea principiului al treilea al termodinamicii dar si realizarea unui vibrato perfect in muzica.
Ne puteți urmări și pe Google News
Al treilea principui al termodinamicii, formulat de Walthrt Nernst, laureat al premiului Nobel in chimie, ne spune ca oricat am incerca sa racim un corp pentru a-l aduce la temperatura de zero grade Kelvin (asa-numitul zero absolut) acest lucru nu este posibil. Ne putem apropia de 0 K, dar nu se poate raci nici un sistem chiar la aceasta temperatura. Am avea nevoie de un timp infinit! Einstein, unul dintre fondatorii mecanici cuantice, cel care a explicat efectul fotoelectric, a intuit ca explicatia acestui fenomen are legatura cu mecanica cuantica, insa nu a dat o demonstratie concreta. Iata ca Lluis Masanes si Jonathan Oppenheim de a University College din Londra au publicat recent un articol in “Nature Communications” in care demonstreaza al treilea principiu al termodinamicii cu tehnici matematice folosite in teoria cuantica. Aceasta demonstratie este importanta si pentru realizarea calculatoarele cuantice, in cadrul carora este nevoie de racirea cat mai puternica (cat mai aproape de 0K) a componentelor pentru a-l face sa functiona bine. Va trebui deci sa se tina cont de termodinamica atunci cand se va construi un calculator cuantic.
A doua aplicatie recenta extrem de interesanta a mecanicii cuantice este in domeniul muzical. Intr-un studiu publicat in revista “Journal of Mathematics and Music” de catre Luwei Yang de la Queen Mary University din Londra si colaboratorii lui, acestia au aplicat un algoritm cuantic pentru studiul si optimizarea vibratoului. Un vibrato perfect poate imbunatati mult calitatea muzicii si genera emotii mai intense in ascultatori.
Yang si colegii au propus o metoda de masurare a notelor mult mai precisa decat pana acum, metoda inspirata din calcule cuantice. Noua metoda i-ar putea ajuta pe muzicieni sa perfectioneze tehnica de vibrato si, implicit, calitatea muzicii.
Iata deci ca teoria cuantica este utila nu doar pentru a intelege lumea atomica si pentru a avea electronica moderna care se bazeaza pe tranzistori in siliciu ce functioneaza tanand cont de legile mecanicii cuantice, ci este utila in multe alte domenii, precum in muzica.
Intre timp oamenii de stiinta incearca, pe de o parte, sa inteleaga mai bine principiile si legile cuantice, pornind chiar de la pisica vie si moarta in acelasi timp (pisica lui Schroedinger), pe de alta sa aplice legile cuantice pentru construirea calculatorului cuantic dar si pentru studii, deocamdata preliminare, asupra teletransportul cuantic.
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro
Recomandările noastre
