Žodis „kvantinė fizika“ (angl. quantum physics) atsirado susidūrus su moderniųjų fizikų atradimais XX a. pradžioje. Pati sąvoka „kvantas“ (iš lot. quantum, reiškiantis „kiekį“ ar „dalyką“) susijusi su fizikiniais objektais, kurie gali egzistuoti tik atskiromis, diskrečiomis formomis. Žodis „kvantinė“ yra sudarytas iš lietuviško šaknies kvant- ir priesagos -inė, kuri nurodo į „susijimą su“ arba „būdingą“ savybę. Ši morfologinė struktūra dažnai naudojama techninėse ir mokslinėse sąvokose, kad būtų galima nurodyti reiškinius, kurie turi specifinių charakteristikų. Žodis fizika savo ruožtu kilęs iš graikų kalbos žodžio physis, kuris reiškia „gamta“. Šiandien kvantinės fizikos sąvoka praturtina ir lietuvių kalbą, parodant jos gebėjimą integruoti tarptautinius mokslinius terminus.
„Kvantinės fizikos“ terminas į Lietuvą atėjo kartu su vakarų mokslinių tyrimų perimtu mokslo laimėjimu, kai lietuvių kalba buvo praturtinta naujomis techninėmis ir mokslinėmis frazėmis. Tai taip pat yra pavyzdys, kaip lietuvių kalba sugeba pritaikyti užsienio žodžius ir juos integruoti į savo morfologiją. „Kvantinės fizikos“ konstrukcija parodo, kaip lietuvių kalba geba derinti tarptautinius mokslinius terminus su savo kalbos struktūromis ir išlaikyti aiškią semantiką.
Frazes bei žodžius lengviau suprasite sutikę juos kontekste. Anglų kalboje vartojami sakiniai, iliustruojantys kvantinės fizikos idėjas, pavyzdžiui: „For decades, the novelist Cormac McCarthy has steeped himself in esoteric subjects like quantum physics, the philosophy of mathematics and theories about the origins of intelligence and the nature of consciousness.“ Arba: „And although Faraday arrives fully grown and with deep knowledge of quantum physics, he is also a baby in Earthly terms.“ Kita įdomi mintis: „The Big Idea, suggested by quantum physics, is that all possible lives, past, present and future, exist at once and sometimes cross, allowing sensations from one to seep into the others.“
Žymūs kvantinės fizikos tyrinėtojai
Vienas iškiliausių XX ir XXI amžiaus fizikų, kurio darbai glaudžiai susiję su kvantine fizika, yra Stivenas Viljamas Hokingas (Stephen William Hawking). Gimęs 1942 m. sausio 8 d. Oksforde, Anglijoje, ir miręs 2018 m. kovo 14 d. Kembridže, jis tapo pasaulinio garso fiziku teoretiku. Po Oksfordo universiteto baigimo, jis pasirinko fiziką ir 1966 m. apsigynė daktaro laipsnį Kembridžo universitete, kur vėliau iki gyvenimo pabaigos dirbo profesoriumi.
Stiveno Hokingo pagrindiniai tyrimai apima teorinę kosmologiją bei kvantinę fiziką, ypač daug dėmesio jis skyrė juodųjų skylių teorijoms. 1974 m. jis buvo išrinktas į Londono karališkąją draugiją. Jo svarbiausi mokslinių tyrimų sritys apima bendrąją reliatyvumo teoriją, kosmologiją, kvantinę gravitacijos teoriją ir matematinę fiziką. 1971 m. S. W. Hawkingas matematiškai pagrindė Didžiojo Sprogimo teoriją. Jis tyrė juodąsias skyles ir iškėlė idėją, kad įvykus Didžiajam Sprogimui susiformavo pirminės didžiulės masės juodosios skylės. 1972 m. jis nustatė juodųjų skylių II termodinamikos dėsnį, o 1974 m. numatė juodųjų skylių kvantinį garavimo reiškinį, dėl kurio juodosios skylės išnaudoja savo energiją ir sprogsta. Kai kurie jo svarbiausi veikalai yra „Supererdvė ir supergravitacija“ (Superspace and Supergravity, 1981), „Ankstyvoji Visata“ (The Very Early Universe, 1983), „Erdvės ir laiko prigimtis“ (The Nature of Space and Time, su R. Penroseʼu, 1996).
Jaunoji karta ir kvantinė fizika Lietuvoje
Lietuvoje taip pat auga jaunoji karta, besidominti ir siekianti aukštumų fizikos srityje. Tai patvirtina Vilniaus jėzuitų gimnaziją baigusio Tomo Babelio pasiekimai. Vos per vieną vasarą jis pelnė tris su puse medalio tarptautinėse chemijos, fizikos ir matematikos olimpiadose. Fizikai atsidavęs 19-metis, po kone pusantro mėnesio parvykęs iš užsienio, kur nuo Japonijos iki Šveicarijos skynė garbingus apdovanojimus, pasirinko studijas Paryžiuje.
Jo kelias į sėkmę prasidėjo Europoje: birželį Tomas Vokietijoje pelnė Europos fizikos olimpiados auksą. Po to jis vyko į Kiniją, kur vyko dvi savaites trukusi pasiruošimo tarptautinei matematikos olimpiadai stovykla. Kinijoje, varžydamasis su konkurentais, Tomas pelnė stovyklos bronzą. Vėliau, Čibos mieste Japonijoje vykusiose 64-ojoje tarptautinėje matematikos olimpiadoje, jis taip pat pelnė bronzos medalį. Nors fizikos ir chemijos olimpiadų metu teko atsisakyti mobiliųjų telefonų ir trumpam „išnykti iš socialinio pasaulio“, patirtis Azijoje, nepaisant karščio, paliko neišdildomų įspūdžių.
#OKSFORDO fizikos interviu!!
Kvantinės fizikos pritaikymas ir moksliniai tyrimai
Šiuolaikiniai moksliniai tyrimai apima įvairias kvaninės fizikos taikymo sritis. Pavyzdžiui, Fotonikos ir nanotechnologijų institutas Vilniaus universitete vykdo tyrimus, susijusius su pažangiausiomis technologijomis.
Viena iš tyrimų krypčių - kietakūnio apšvietimo srityje, kurios tikslas yra propaguoti mokslinę veiklą. Veikla apima pagrindines puslaidininkinių šviestukų (angl. LED) ir jų sistemų, tyrimo, optimizavimo ir taikymo sritis bendrajame ir specializuotame apšvietime. Daug dėmesio skiriama šviestukų telkinių ir sistemų optimizavimui varijuojant spektrinės galios sudėtį. Turima mokslinė tyrimų ir programinė įranga sudaro sąlygas atlikti visapusišką šviestukų ir nedidelių matmenų šviesos sistemų optinį, šiluminį ir elektrinį charakterizavimą bei optimizavimą.
Taip pat atliekami tyrimai, susiję su bakterijų bioplėvelių kontrolės kosminiuose aparatuose technologija natūralių fotoaktyvių medžiagų pagrindu. Kitas svarbus tyrimų objektas - lazerinis apšvietimas, skirtas patenkinti didelio intensyvumo spinduliuotės poreikį (automobilių žibintuose, architektūriniame apšvietime ir pan.).
Ypatingą susidomėjimą mokslininkų bendruomenėje kelia šviesos komunikacija, geriau žinoma kaip LiFi. Ši technologija, dėl savo saugumo, galimybės išvengti interferencijos bei lengvos integracijos į jau esamas apšvietimo sistemas, sparčiai populiarėja. Apšvietimo tyrimų grupė, būdama šios srities naujokė, 2020 metų pavasarį įsitraukė į tarptautinį bendradarbiavimo projektą European Network on Future Generation Optical Wireless Communication Technologies (NEWFOCUS, COST).
Vilniaus universiteto Fizikos fakultete, Fotonikos ir nanotechnologijų institute, studentams, parodantiems išskirtinius gebėjimus, skiriamos vardinės akad. J. Viščako stipendijos. Institutas aktyviai tiria ir krūvininkų pernašos ypatumus hibridiniuose metalo halogenido perovskitų puslaidininkiuose.
| Tyrimų sritis | Aprašymas |
|---|---|
| Kietakūnio apšvietimas | Tyrimas, optimizavimas ir taikymas LED technologijų srityje. |
| Bakterijų bioplėvelių kontrolė | Technologijos kosminiuose aparatuose, naudojant fotoaktyvias medžiagas. |
| Lazerinis apšvietimas | Didelio intensyvumo spinduliuotės sprendimai įvairioms reikmėms. |
| Šviesos komunikacija (LiFi) | Naujos kartos belaidžio ryšio technologijos. |
| Perovskitų fizika | Krūvininkų pernašos ypatumų tyrimai puslaidininkiuose. |
