De vergelijking van Shreddinger: wanneer het onzekerheidsprincipe tot 12 gaat - Physics World

[Ingesloten inhoud]

stukje (ʃrɛd), werkwoord (onovergankelijk, jargon): een elektrische gitaar spelen met behulp van reeksen noten op een manier die een geluid produceert dat vervormd is (dat wil zeggen vreemd en soms onaangenaam) -
een nogal dubieuze definitie, met dank aan de Cambridge Engels woordenboek.

Ik denk dat het veilig is om te zeggen dat heavy-metalmuziek in de volksmond wordt gezien als noch cerebraal uitdagend, noch een bijzonder elitaire vorm van kunst. Inderdaad, voor de meesten buiten de subcultuur is het in wezen lawaai voor Neanderthalers. Aan de andere kant wordt aangenomen dat kwantummechanica een van de torenhoge intellectuele prestaties van de mensheid is. In feite is het zo conceptueel veeleisend dat zelfs als je denkt dat je het begrijpt, je het zogenaamd niet begrijpt.

Dus wat gebeurt er als de spieren van metaal de hersenen van de kwantumfysica ontmoeten? Dat is een vraag waar ik intensief onderzoek naar heb gedaan sinds ik meer dan tien jaar geleden door het Institute of Physics werd uitgenodigd om bij te dragen aan zijn (nu helaas ter ziele gegane) fysicafocus bloggen. Hoewel ik altijd een grote interesse in schrijven had gehad, had ik nog niet eerder geblogd en wist ik niet helemaal zeker hoe ik mijn berichten het beste kon positioneren. Dus volgde ik het standaardadvies op: schrijf wat je weet.

Naast mijn dubbele obsessies van metaal en natuurkunde, in 2013 I een stuk geschreven waarin ik het onzekerheidsprincipe van Heisenberg probeerde uit te leggen in de context van de ronkende gitaren van Metallica, Megadeth, Opeth c.s.. Het schrijven ervan was zo leuk – het is tenslotte allemaal toegepaste Fourier-analyse – dat het verband tussen metaal en kwantum het thema van een heel boek werd. Wanneer het onzekerheidsprincipe naar 11 gaat: of hoe kwantumfysica met heavy metal wordt uitgelegd werd naar behoren gepubliceerd in 2018.

Maar zouden we de combinatie van metaal en kwantumfysica verder dan 11 kunnen duwen, naar een oorverdovende 12 op de volumeknop? In plaats van alleen maar over de verbanden te schrijven, waarom zou je kwantumconcepten niet rechtstreeks, van onderaf, in een metalnummer inbedden? Laten we de riffs, ritmes en songteksten afleiden uit natuurkundige vergelijkingen, constanten en theorieën. Als het multiversum zou bestaan, zou er altijd een universum zijn waarin "kwantummetaal" bestaat, en het zou net zo goed dit universum kunnen zijn.

Het resulterende lied, "Zwijg en reken uit", werd onlangs gepubliceerd op de Zestig symbolen Youtube kanaal, een samenwerking tussen filmmaker/videojournalist Brady Haran en natuurkundigen aan de Universiteit van Nottingham. (In feite is de titel van dit artikel rechtstreeks overgenomen uit een opmerking van een kijker onder de video - dus bedankt @muusers.) Ik moet toegeven dat Brady me eerder heeft toegegeven als het gaat om metal-wiskunde-links nadat we samenwerkten met Dave bruin een op de gulden snede geïnspireerd lied in 2012 voor Brady's Numberphile kanaal.

Kunnen we de combinatie van metaal en kwantumfysica verder dan 11 duwen, naar een oorverdovende 12 op de volumeknop?

Met "Shut Up and Calculate" echter we wilden de grenzen van de metaalwetenschap veel verder oprekken zodat het nummer niet alleen zou worden aangedreven door een muzikale codering van kwantumconcepten, maar dat natuurkundestudenten, docenten en onderzoekers ook direct betrokken zouden zijn bij de creatie ervan. Daarom hartelijk dank aan de filmmaker Sean Riley, die meestal achter de Computerbestand camera, voor zijn geïnspireerde montage van hordes gigabytes aan beeldmateriaal om de finale te produceren Zestig symbolen video. Oorverdovend luide dank gaat ook uit naar David Domminney Fowler – gitarist van het Australische Pink Floyd (zoek ze op als je een Floyd-fan bent), producer, geluidstechnicus, af en toe Computerbestand bijdrager en zelfverklaarde uber-geek - voor het mixen van het nummer.

Het nummer bevat basspel van James Theobald - hoofd natuurkunde bij de Munsterschool in Southwell, Nottinghamshire – samen met een gitaarsolo van Chris Morley, een postdoc kwantumtechnologieën in Nottingham. Halverwege het nummer is er een "koor" van studenten uit Nottingham die "This is the root of all things" zingen onder het voorlezen van een sleutelpassage uit Paul Dirac's genrebepalende klassieker uit 1930 De principes van kwantummechanica.

Als het ging om het kiezen van een titel en refrein voor het nummer, was er echt geen andere keuze. Het moest "Shut Up And Calculate" zijn - de eeuwige aansporing voor natuurkundestudenten als het gaat om het onder de knie krijgen van de kwantummechanica. Als je wilt weten hoe we kwantumvergelijkingen en concepten in het nummer hebben verborgen, alle bloederige details staan ​​op my Symptomen van het heelal bloggen. In het kort zijn hier slechts enkele van de fysica-metaaltoewijzingen die we hebben gebruikt. De openingsriffs zijn een afbeelding van de cijfers (in SI-eenheden) van ħ/2m (gitaar naar links gepand) en ħ (rechts gepand) naar de noten van een C-mineurtoonladder, die constanten codeert in de tijdsafhankelijke Schrödingervergelijking. Deze riffs worden ondermijnd door drum-basaccenten die een reeks van 1, 4, 9, 16 volgen, dwz overeenkomen met de energie-eigenwaarden voor een oneindige 1D-potentieelbron.

Het vermogen om contact te maken met verschillende doelgroepen was een belangrijke motivatie voor dit nieuwe nummer

Onder het refrein is er een herhaald 6..6..2..6..0..7 basdrumpatroon, onderbroken door de snare, die de eerste paar cijfers van de constante van Planck vertegenwoordigt, h. Dit patroon gaat over in snare beats onderbroken door de basdrum na morsecode voor "e to i pi" (dwz e^ik) – een faseverschuiving van 180 graden – klinkt in het middengedeelte van het nummer. Ik heb wel gezegd dat we het kwantummetaal tot ver boven de 11 hebben gebracht!

Nadat we de Numberphile een nummer met de gulden snede al die jaren geleden, was een van de opmerkingen onder de video die me echt is bijgebleven: “Ik denk dat je me zojuist van wiskunde hebt laten houden. Slimme klootzakken.” Het is precies dat vermogen om verbinding te maken met verschillende doelgroepen – die anders helaas zouden denken dat natuurkunde of wiskunde niets voor hen is – was een belangrijke motivatie voor dit nieuwe nummer en inderdaad voor mijn boek.

Even motiverend is echter het weerleggen van het vermoeide oude stereotype dat wetenschap niet creatief is. Ik geloof dat er net zoveel creativiteit komt kijken bij het opzetten van een natuurkundig experiment of berekening als bij schilderen, poëzie of songwriting. Het oversteken van de kunst-wetenschapsscheiding, vanuit beide richtingen, is essentieel om deze mythe te weerleggen. En als we het kunnen doen door middel van metaal, des te beter.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/shreddingers-equation-when-the-uncertainty-principle-goes-up-to-12/