Υπάρχουν πολλές περιπτώσεις και ως προγραμματιστής μπορώ πραγματικά να το επιβεβαιώσω, για να λύσω πολύ περίπλοκα προβλήματα, ίσως η καλύτερη επιλογή είναι να ξεκινήσετε με έναν πολύ απλό τρόπο. Σε αυτήν την περίπτωση θέλω να μιλήσουμε για όλα τα μεγάλα μυστήρια που περιβάλλουν την κβαντική φυσική και πώς, με την απαραίτητη βοήθεια ενός Εκκρεμές του Νεύτωνα, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ κατάφερε να λύσει πολλά από αυτά.
Πηγαίνοντας σε λίγο περισσότερες λεπτομέρειες, ίσως ο καλύτερος τρόπος για να καταλάβετε γιατί να χρησιμοποιήσετε ένα εκκρεμές Newton, σε ορισμένες περιοχές που είναι επίσης γνωστές ως λίκνο του Νεύτωνα, είναι ακριβώς να γνωρίζετε τι είναι αυτός ο μηχανισμός. Με πολύ πιο γρήγορο τρόπο, μιλάμε για το αντικείμενο που μπορείτε να δείτε στη φωτογραφία που βρίσκεται ακριβώς στο κεφάλι αυτής της ανάρτησης, στο οποίο μπορείτε να δείτε ένα όργανο στο κέντρο του οποίου είναι μια σειρά από τέλεια ευθυγραμμισμένες και ισορροπημένες μπάλες που χτυπιέται ο ένας τον άλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Το εκκρεμές του Νεύτωνα εξηγεί τέλεια πώς λειτουργούν η στιγμή και η ενέργεια με πολύ απλό τρόπο
Για λεπτομέρειες, πείτε σας ότι αυτό το εκκρεμές Newton είναι ένα από τα πιο ενδιαφέροντα εργαλεία για την εξήγηση του τρόπου λειτουργίας της ορμής και της ενέργειας. Μακριά από όλα αυτά, φαίνεται ότι μια ομάδα ερευνητών κατάφερε να το χρησιμοποιήσει για να μελετήσει και να κατανοήσει διαφορετικά κβαντικά συστήματα.
Για να πραγματοποιήσει αυτό το έργο, η ομάδα ερευνητών που ανέπτυξε αυτό το έργο δεν έχει χρησιμοποιήσει ένα εκκρεμές Newton πλήρους κλίμακας, αλλά ένα από τα πρώτα βήματα που έχουν κάνει ήταν να δημιουργήσουν μια πολύ μικρότερη έκδοση, όπως και το γεγονός της χρήσης ένα κβαντική κλίμακα. Μόλις κατασκευάστηκε, τους επέτρεψε να μελετήσουν τη διαδικασία θερμοποίησης, δηλαδή το τρόπος με τον οποίο η χαοτική κίνηση των κβαντικών σωματιδίων οδηγεί τελικά σε μια σταθερή θερμική ισορροπία.
Για να καταλάβω λίγο καλύτερα όλη αυτή τη δουλειά και γιατί πραγματοποιήθηκε, θα ήθελα να σας δώσω ένα πολύ βασικό παράδειγμα. Όλοι είμαστε πολύ εξοικειωμένοι με τη θερμοποίηση της κλασικής φυσικής, εάν δεν γνωρίζετε αυτόν τον όρο, να σας πω ότι είναι η διαδικασία στην οποία, για παράδειγμα, εάν αναμιγνύουμε κρύο γάλα και ζεστό καφέ, όλο το προκύπτον υγρό αποκτά ένα ομοιόμορφο τελικό θερμοκρασία. Το πρόβλημα που πρέπει να λυθεί είναι ακριβώς το πώς, γιατί και πότε αυτή η αρχή λειτουργεί στην κβαντική σφαίρα.
Ο Benjamin Lev και η ομάδα του κατάφεραν να αναπτύξουν μια υπόθεση που εξηγεί τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της θερμικής ισορροπίας στο κβαντικό επίπεδο
Αυτές οι ερωτήσεις ήταν ακριβώς αυτές που μπορούσαν να απαντηθούν χάρη στη χρήση εκκρεμούς Newton σε κβαντική κλίμακα. Ως λεπτομέρεια, πείτε σας ότι δεν έχουν δημιουργήσει ένα τέτοιο εργαλείο αφού δεν είχαν τοποθετηθεί μπάλες στις χορδές αλλά έχουν χρησιμοποιηθεί ομάδες ατόμων που ψύχθηκαν σε μηδέν βαθμούς για να φορτιστούν με μια σειρά σωλήνων λέιζερ που αργότερα ενεργοποιήθηκαν από υψηλής συγκέντρωσης ακτίνες λέιζερ.
Για λεπτομέρειες, πείτε σας ότι αυτός ο τύπος προσέγγισης έχει ήδη χρησιμοποιηθεί σε άλλες περιπτώσεις, προσφέροντας ίσως όχι τόσο εντυπωσιακά αποτελέσματα. Με την ευκαιρία αυτή, οι ερευνητές αποφάσισαν να χρησιμοποιούν ισχυρά μαγνητισμένα άτομα για να μπορέσουν να προσαρμόσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο οι αλλαγές σε ορισμένα άτομα επηρεάζουν τους γείτονές τους. Το πείραμα αποκάλυψε δύο διαφορετικά και εκθετικά βήματα για την επίτευξη θερμικής ισορροπίας, η οποία επέτρεψε επιτέλους στους επιστήμονες να αναπτύξουν μια νέα υπόθεση για όλα όσα συμβαίνουν σε κβαντικό επίπεδο.
Όπως σχολιάστηκε Μπέντζαμιν Λεβ, κύριος ερευνητής υπεύθυνος για την ανάπτυξη του έργου και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ (Καλιφόρνια):
Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να έχουμε μια πολύ γενική και απλή θεωρία σχετικά με το πόσο περίπλοκα κβαντικά συστήματα όπως αυτό μπορεί να πάρει. Αυτό είναι όμορφο γιατί σας επιτρέπει να μεταφράσετε ό, τι συμβαίνει σε αυτό το σύστημα σε άλλους.
Εάν θέλουμε να είμαστε σε θέση να δημιουργήσουμε συσκευές που είναι ισχυρές και χρήσιμες, πρέπει να καταλάβουμε πώς τα κβαντικά συστήματα συμπεριφέρονται από την ισορροπία σε επίπεδο τόσο θεμελιώδες όσο το καταλαβαίνουμε από τα κλασικά συστήματα.
Περισσότερες πληροφορίες: Φυσική εξέταση X