Shreddingerin yhtälö: kun epävarmuusperiaate nousee 12:een – Fysiikan maailma

[Upotetun sisällön]

silputa (ʃrɛd), verbi (intransitiivinen, slangi): soittaa sähkökitaraa käyttämällä sävelsarjoja tavalla, joka tuottaa vääristyneen äänen (eli outoa ja joskus epämiellyttävää) -
melko kyseenalainen määritelmä Cambridgen englannin sanakirja.

Mielestäni on turvallista sanoa, että heavy-metal-musiikkia ei pidetä yleisesti aivollisesti haastavana eikä erityisen korkeatasoisena taiteena. Itse asiassa useimmille alakulttuurin ulkopuolisille se on pohjimmiltaan melua neandertalilaisille. Kvanttimekaniikan uskotaan toisaalta olevan yksi ihmiskunnan jyrkämmistä älyllisistä saavutuksista. Itse asiassa se on niin käsitteellisesti vaativaa, että vaikka luulet ymmärtäväsi sen, et oletettavasti ymmärrä.

Mitä sitten tapahtuu, kun metallin jäykkyys kohtaa kvanttifysiikan aivot? Tämä on kysymys, jota olen tutkinut intensiivisesti siitä lähtien, kun Fysiikan instituutti kutsui minut yli kymmenen vuotta sitten osallistumaan sen (nyt valitettavasti lakkautetun) fysiikan fokus blogi. Vaikka olin aina ollut kiinnostunut kirjoittamisesta, en ollut aiemmin kirjoittanut blogia, enkä ollut täysin varma, miten sijoitisin viestini parhaiten. Noudatin siis perusohjetta – kirjoita mitä tiedät.

Päällekkäin metallin ja fysiikan kaksoishakkomuksiani vuonna 2013 I kirjoittanut palan jossa yritin selittää Heisenbergin epävarmuusperiaatetta Metallican, Megadethin, Opethin jylisevien kitaroiden yhteydessä et ai. Sen kirjoittaminen oli niin hauskaa – kaikki on loppujen lopuksi vain sovellettua Fourier-analyysiä –, että metalli-kvantti-yhteydestä tuli koko kirjan teema. Kun epävarmuusperiaate menee 11:een: tai kuinka selittää kvanttifysiikka raskasmetallilla julkaistiin asianmukaisesti vuonna 2018.

Mutta voisimmeko työntää metallin ja kvanttifysiikan sekoituksen yli 11:n äänenvoimakkuuden säätimen korvaa särkevään 12:een? Sen sijaan, että kirjoittaisit vain yhteyksistä, miksi et upottaisi kvanttikäsitteitä suoraan, alhaalta ylöspäin, metallikappaleeseen? Johdetaan riffit, rytmit ja sanoitukset fysiikan yhtälöistä, vakioista ja teorioista. Jos multiversumi olisi olemassa, siellä olisi aina universumi, jossa "kvanttimetalli" on olemassa, ja se voisi yhtä hyvin olla tämä.

Tuloksena oleva kappale, "Turpa kiinni ja laske", julkaistiin äskettäin Kuusikymmentä symbolia YouTube-kanava, joka on elokuvantekijä/videotoimittaja Brady Haranin ja Nottinghamin yliopiston fyysikkojen yhteistyö. (Itse asiassa tämän artikkelin otsikko nousi suoraan katsojan videon alle jättämästä kommentista – kiitos siis @muusers.) Minun on myönnettävä, että Brady on hemmotellut minua aiemmin metalli-matematiikan linkkien suhteen yhteistyön jälkeen kanssa Dave Brown on kultaisen suhteen inspiroima laulu vuonna 2012 Brady'sille Numberphilesta kanava.

Voisimmeko työntää metallin ja kvanttifysiikan sekoituksen yli 11:n äänenvoimakkuuden säätimen korvaa särkevään 12:een?

"Turpa ja laske" -toiminnolla halusimme viedä metalli-tieteen kirjekuorta paljon pidemmälle jotta kappaletta ohjaisi kvanttikäsitteiden musiikillinen koodaus, mutta myös fysiikan opiskelijat, opettajat ja tutkijat olisivat suoraan mukana sen luomisessa. Suuret kiitokset siis elokuvantekijälle Sean Riley, joka on yleensä takana Tietokonetiedosto kameran inspiroimalle editoinnista gigatavujen materiaalia finaalin tuottamiseksi Kuusikymmentä symbolia video. Korvia halkeilevat äänekkäät kiitokset kuuluvat myös David Domminney Fowlerille – australialaisen Pink Floydin kitaristille (katso ne, jos olet Floyd-fani), tuottajalle, äänisuunnittelijalle, satunnaisesti Tietokonetiedosto avustaja ja itseään tunnustava uber-nörtti – kappaleen miksauksesta.

Kappaleen bassosoittoa soittaa James Theobald, fysiikan johtaja Minsterin koulu Southwellissa, Nottinghamshiressä – kitarasoolon kanssa Chris Morley, kvanttiteknologian postdoc Nottinghamissa. Laulun puolivälissä Nottinghamin alakoululaisten "kuoro" laulaa "Tämä on kaiken juuri" Paul Diracin vuoden 1930 genren määrittelevän klassikon keskeisen kohdan luennan alla. Kvanttimekaniikan periaatteet.

Kappaleen nimen ja kertosäkeen valinnassa ei todellakaan ollut muuta vaihtoehtoa. Sen täytyi olla "Shut Up And Calculate" – ikuinen kehotus fysiikan ala-asteisille, kun halutaan päästä käsiksi kvanttimekaniikkaan. Jos haluat tietää kuinka piilotimme kvanttiyhtälöt ja käsitteet kappaleeseen, kaikki veriset yksityiskohdat ovat minun Universumin oireet blogi. Lyhyesti, tässä on vain muutamia käyttämistämme fysiikan ja metallin kartoituksista. Aloitusriffit ovat numeroiden kartoitus (SI-yksiköissä). ħ/2m (kitara panoroitu vasemmalle) ja ħ (panoroitu oikealle) C-harmonisen molliasteikon säveliin, koodaamalla vakiot ajasta riippuvaiseen Schrödinger-yhtälöön. Näitä riffejä hillitsevät rumpu-basso-aksentit, jotka seuraavat 1, 4, 9, 16 sekvenssiä, eli sovittavat energian ominaisarvot äärettömälle 1D-potentiaalikaivolle.

Kyky olla yhteydessä eri yleisöihin oli keskeinen motivaatio tälle uudelle kappaleelle

Kertosäteen alla on toistuva 6..6..2..6..0..7 bassorumpukuvio, jonka välissä on virveli, joka edustaa Planckin vakion muutamaa ensimmäistä numeroa, h. Tämä kuvio kääntyy virveleiksi, jotka bassorumpu välittelee morsekoodin jälkeen "e to i pi" (eli e^iπ) – 180 asteen vaihesiirto – soi kappaleen puolivälissä. Sanoin kyllä, että veimme kvanttimetallin paljon pidemmälle kuin 11!

Sen jälkeen kun olemme ladannut Numberphilesta kultaisen suhteen kappaleen kaikki ne vuodet sitten, yksi videon alla olevista kommenteista, joka todella jäi mieleeni, oli: ”Luulen, että olet juuri saanut minut pitämään matematiikasta. Taitavia paskiaisia." Juuri se kyky olla yhteydessä erilaisiin yleisöihin – jotka muuten saattaisivat valitettavasti ajatella, että fysiikka tai matematiikka ei ole heitä varten – oli keskeinen motivaatio tälle uudelle laululle ja myös kirjalleni.

Yhtä motivoivaa on kuitenkin vastustaa vanhaa väsynyttä stereotyyppiä, jonka mukaan tiede ei ole luovaa. Uskon, että fysiikan kokeilun tai laskennan perustamiseen liittyy yhtä paljon luovuutta kuin maalaamisessa, runoudessa tai laulujen kirjoittamisessa. Taiteen ja tieteen välisen kuilun ylittäminen molemmista suunnista on välttämätöntä tämän myytin torjumiseksi. Ja jos voimme tehdä sen metallin avulla, sitä parempi.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/shreddingers-equation-when-the-uncertainty-principle-goes-up-to-12/