Równanie Shreddingera: gdy zasada nieoznaczoności dochodzi do 12 – Świat Fizyki

[Osadzone treści]

strzępić (ʃrɛd), czasownik (nieprzechodni, slang): grać na gitarze elektrycznej za pomocą zestawów nut w sposób, który wytwarza zniekształcony dźwięk (tj. dziwne i czasami nieprzyjemne) -
raczej wątpliwa definicja, dzięki uprzejmości Słownik języka angielskiego Cambridge.

Myślę, że można śmiało powiedzieć, że muzyka heavy metalowa nie jest powszechnie postrzegana jako ani wymagająca dla mózgu, ani szczególnie wyrafinowana forma sztuki. Rzeczywiście, dla większości spoza subkultury jest to zasadniczo hałas dla neandertalczyków. Z drugiej strony uważa się, że mechanika kwantowa jest jednym z największych osiągnięć intelektualnych ludzkości. W rzeczywistości jest to tak wymagające koncepcyjnie, że nawet jeśli myślisz, że to rozumiesz, podobno nie.

Co się więc stanie, gdy siła metalu spotka się z mózgiem fizyki kwantowej? To pytanie, nad którym intensywnie się zastanawiam, odkąd ponad dziesięć lat temu zostałem zaproszony przez Instytut Fizyki do współtworzenia jego (niestety już nieistniejącego) skupienie się na fizyce blog. Chociaż zawsze interesowałem się pisaniem, nie pisałem wcześniej na blogu i nie byłem do końca pewien, jak najlepiej pozycjonować moje posty. Poszedłem więc za standardową radą – pisz, co wiesz.

Nakładając na siebie moje bliźniacze obsesje na punkcie metalu i fizyki, w 2013 roku I napisał kawałek w którym starałem się wyjaśnić zasadę nieoznaczoności Heisenberga w kontekście dudniących gitar Metalliki, Megadeth, Opeth i wsp. Pisanie tego było tak zabawne – w końcu to tylko zastosowana analiza Fouriera – że związek metal-kwant stał się tematem całej książki. Kiedy zasada nieoznaczoności dochodzi do 11: czyli jak wyjaśnić fizykę kwantową za pomocą metali ciężkich została należycie opublikowana w 2018.

Ale czy moglibyśmy przesunąć połączenie fizyki metali i fizyki kwantowej poza 11, do wstrząsającej 12 na pokrętle głośności? Zamiast po prostu pisać o powiązaniach, dlaczego nie osadzić koncepcji kwantowych bezpośrednio, od podstaw, w metalowej piosence? Wyprowadźmy riffy, rytmy i teksty z równań fizycznych, stałych i teorii. Gdyby istniał multiwers, zawsze istniałby wszechświat, w którym istnieje „metal kwantowy”, i równie dobrze mógłby to być ten.

Powstała piosenka, „Zamknij się i policz”, został niedawno opublikowany na Sześćdziesiąt symboli kanał YouTube, będące efektem współpracy filmowca/dziennikarza wideo Brady'ego Harana i fizyków z University of Nottingham. (W rzeczywistości tytuł tego artykułu został zaczerpnięty bezpośrednio z komentarza pozostawionego przez widza pod filmem – dziękuję @muusers.) Muszę przyznać, że Brady pobłażał mi wcześniej, jeśli chodzi o linki metal-matematyka po naszej współpracy z Dave brązowy na piosenka inspirowana złotym podziałem w 2012 roku dla Brady'ego Numerfil kanał.

Czy moglibyśmy przesunąć połączenie fizyki metali i fizyki kwantowej poza 11, do wstrząsającej 12 na pokrętle głośności?

Jednak z „Zamknij się i oblicz” Chcieliśmy posunąć się dalej w dziedzinie metaloznawstwa tak, aby piosenka nie tylko była napędzana muzycznym kodowaniem koncepcji kwantowych, ale aby studenci fizyki, nauczyciele i badacze byli również bezpośrednio zaangażowani w jej tworzenie. Ogromne podziękowania należą się zatem filmowcowi Seana Rileya, który zwykle stoi za Komputerfil za natchniony montaż gigabajtów materiału filmowego w celu wyprodukowania finału Sześćdziesiąt symboli wideo. Ogłuszająco głośne podziękowania należą się także Davidowi Domminneyowi Fowlerowi – gitarzyście australijskiego zespołu Pink Floyd (zajrzyj, jeśli jesteś fanem Floyda), producentowi, inżynierowi dźwięku, okazjonalnie Komputerfil współtwórca i samozwańczy uber-geek - za zmiksowanie utworu.

Utwór zawiera grę na basie Jamesa Theobalda – szefa fizyki na Uniwersytecie im Szkoła Minstera w Southwell, Nottinghamshire – wraz z solówką gitarową z Chrisa Morleya, postdoc technologii kwantowych w Nottingham. W połowie utworu „chór” studentów z Nottingham skanduje „To jest źródło wszystkich rzeczy” podczas czytania kluczowego fragmentu definiującego gatunek klasyka Paula Diraca z 1930 roku Zasady mechaniki kwantowej.

Jeśli chodzi o wybór tytułu i refrenu do piosenki, naprawdę nie było innego wyboru. To musiało być „Zamknij się i policz” – odwieczna przestroga dla studentów fizyki, jeśli chodzi o opanowanie mechaniki kwantowej. Jeśli chcesz wiedzieć, jak ukryliśmy równania i koncepcje kwantowe w piosence, wszystkie krwawe szczegóły są na moim koncie Symptomy Wszechświata blog. W skrócie, oto tylko kilka wykorzystanych przez nas mapowań fizyka-metal. Początkowe riffy są odwzorowaniem cyfr (w jednostkach SI) z ħ/2m (gitara przesunięta w lewo) i ħ (przesunięcie w prawo) do nut skali harmonicznej C-moll, kodującej stałe w zależnym od czasu równaniu Schrödingera. Te riffy są podcięte przez perkusyjne akcenty, które następują po sekwencji 1, 4, 9, 16, tj. dopasowując wartości własne energii do nieskończonej studni potencjału 1D.

Możliwość nawiązania kontaktu z różnymi odbiorcami była kluczową motywacją dla tej nowej piosenki

Pod refrenem powtarza się 6..6..2..6..0..7 wzór bębna basowego, przerywany werblem, który reprezentuje kilka pierwszych cyfr stałej Plancka, h. Ten wzorzec zmienia się w uderzenia werbla przerywane przez bęben basowy po alfabecie Morse'a dla „e to i pi” (tj. e^ipi) – przesunięcie fazowe o 180 stopni – brzmi w środkowej części utworu. Powiedziałem, że przenieśliśmy metal kwantowy daleko poza 11!

Po załadowaniu Numerfil piosenki o złotym podziale wiele lat temu, jeden z komentarzy pod filmem, który naprawdę utkwił mi w pamięci, brzmiał: „Myślę, że właśnie sprawiłeś, że polubiłem matematykę. Mądre dranie. To właśnie umiejętność nawiązywania kontaktu z różnymi odbiorcami – którzy w przeciwnym razie mogliby niestety pomyśleć, że fizyka czy matematyka nie jest dla nich – była kluczową motywacją dla tej nowej piosenki, a nawet dla mojej książki.

Równie motywujące jest jednak przeciwstawianie się staremu stereotypowi, że nauka nie jest kreatywna. Wierzę, że przygotowanie eksperymentu fizycznego lub obliczeń wymaga tyle samo kreatywności, co w malarstwie, poezji czy pisaniu piosenek. Przekraczanie granicy między sztuką a nauką w obu kierunkach jest niezbędne do przeciwstawienia się temu mitowi. A jeśli możemy to zrobić za pośrednictwem metalu, tym lepiej.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Motoryzacja / pojazdy elektryczne, Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Przesunięcia bloków. Modernizacja własności offsetu środowiskowego. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/shreddingers-equation-when-the-uncertainty-principle-goes-up-to-12/