Shreddingers ekvation: när osäkerhetsprincipen går upp till 12 – Physics World

[Inbäddat innehåll]

strimla (ʃrɛd), verb (intransitiv, slang): att spela en elgitarr med uppsättningar av toner på ett sätt som ger ett ljud som är förvrängt (dvs konstigt och ibland obehagligt) -
en ganska tveksam definition, artighet av Cambridge English Dictionary.

Jag tror det är säkert att säga att heavy metal-musik i folkmun uppfattas som varken cerebralt utmanande eller en särskilt högprydnad konstform. För de flesta utanför subkulturen är det faktiskt buller för neandertalare. Kvantmekanik, å andra sidan, tros vara en av mänsklighetens höga intellektuella prestationer. Faktum är att det är så begreppsmässigt krävande att även om du tror att du förstår det, så gör du förmodligen inte det.

Så vad händer när metallens styrka möter kvantfysikens hjärnor? Det är en fråga som jag har undersökt intensivt ända sedan jag blev inbjuden av Institute of Physics för mer än ett decennium sedan för att bidra till dess (nu tyvärr nedlagda) fysikfokus blogg. Även om jag alltid hade ett stort intresse för att skriva, hade jag inte bloggat tidigare och var inte helt säker på hur jag skulle placera mina inlägg på bästa sätt. Så jag följde standardråden – skriv vad du vet.

Överlagrade mina dubbla besattheter av metall och fysik, 2013 skrev ett stycke där jag försökte förklara Heisenbergs osäkerhetsprincip i sammanhanget med de chuggande gitarrerna från Metallica, Megadeth, Opeth et al,. Att skriva det var så roligt – det är trots allt bara tillämpad Fourier-analys – att metall-kvant-kopplingen blev temat för en hel bok. När osäkerhetsprincipen går till 11: Eller hur man förklarar kvantfysik med tungmetall publicerades vederbörligen i 2018.

Men skulle vi kunna driva sammanblandningen av metall och kvantfysik bortom 11, till en öronslående 12 på volymratten? Istället för att bara skriva om kopplingarna, varför inte bädda in kvantkoncept direkt, nerifrån och upp, i en metallåt? Låt oss härleda riffen, rytmerna och texterna från fysikekvationer, konstanter och teorier. Skulle multiversum existera, skulle det alltid finnas ett universum där "kvantmetall" existerar, och det kan lika gärna vara det här.

Den resulterande låten, "Håll käften och beräkna", publicerades nyligen på Sextio symboler YouTube-kanal, som är ett samarbete mellan filmskaparen/videojournalisten Brady Haran och fysiker vid University of Nottingham. (Faktum är att titeln på den här artikeln lyftes direkt från en kommentar som lämnats av en tittare under videon – så tack @muusers.) Jag måste erkänna att Brady har skämt bort mig tidigare när det kommer till metal–maths-länkar efter att vi samarbetade med Dave Brown på en gyllene snitt inspirerad låt 2012 för Brady's Numberphile kanalisera.

Skulle vi kunna driva sammanblandningen av metall och kvantfysik bortom 11, till en öronslående 12 på volymratten?

Med "Håll käften och beräkna", men vi ville driva det metallvetenskapliga området mycket längre så att låten inte bara skulle drivas av en musikalisk kodning av kvantkoncept utan att fysikstudenter, lärare och forskare också skulle vara direkt involverade i dess skapelse. Ett stort tack därför till filmskaparen Sean Riley, som vanligtvis ligger bakom Datorfil kamera, för hans inspirerade redigering av gaggles av gigabyte av filmmaterial för att producera finalen Sextio symboler video. Ett öronbitt högt tack tillkommer även David Domminney Fowler – gitarrist med australiensiska Pink Floyd (sök upp dem om du är ett Floyd-fan), producent, ljudtekniker, enstaka Datorfil bidragsgivare och själverkänd uber-nörd – för att mixa låten.

Låten innehåller basspel från James Theobald – chef för fysik på Minster skola i Southwell, Nottinghamshire – tillsammans med ett gitarrsolo från Chris Morley, en postdoc i kvantteknologi vid Nottingham. Halvvägs genom låten finns det en "kör" av Nottingham-studenter som skanderar "This is the root of all things" under en läsning av en nyckelpassage ur Paul Diracs genredefinierande klassiker från 1930 Kvantmekanikens principer.

När det kom till att välja titel och refräng för låten fanns det verkligen inget annat val. Det måste vara "Shut Up And Calculate" – den ständiga förmaningen till fysikundergraderna när det gäller att ta tag i kvantmekaniken. Om du vill veta hur vi gömde kvantekvationer och begrepp i låten, finns alla blodiga detaljer på min Symtom på universum blogg. Kortfattat, här är bara några av de fysik-metallmappningar vi använde. De inledande riffen är en kartläggning av siffrorna (i SI-enheter) för ħ/2m (gitarr panorerade till vänster) och ħ (panoreras till höger) till tonerna i en C-harmonisk mollskala, som kodar konstanter i den tidsberoende Schrödinger-ekvationen. Dessa riff underskärs av drum-bas accenter som följer en 1, 4, 9, 16 sekvens, dvs matchar energiegenvärdena för en oändlig 1D potentialbrunn.

Förmågan att få kontakt med olika publik var en viktig motivation för den här nya låten

Under refrängen finns ett upprepat 6..6..2..6..0 bastrummönster, punkterat av virveln, som representerar de första siffrorna i Plancks konstant, h. Det här mönstret vänds till virvelslag som avbryts av bastrumman efter morsekod för "e to i pi" (dvs.^iπ) – en fasförskjutning på 180 grader – låter i mitten av låten. Jag sa att vi tog kvantmetallgrejen till långt över 11!

Efter att vi laddat upp Numberphile golden-ratio-låt för alla dessa år sedan, en av kommentarerna under videon som verkligen fastnade för mig var: "Jag tror att du bara har fått mig att gilla matte. Smarta jäklar.” Det är just den förmågan att få kontakt med olika publiker – som annars kanske tyvärr tror att fysik eller matematik inte är något för dem – var en nyckelmotivation för den här nya låten och faktiskt för min bok.

Lika motiverande är dock att motverka den trötta gamla stereotypen att vetenskap inte är kreativ. Jag tror att det är lika mycket kreativitet involverat i att sätta upp ett fysikexperiment eller beräkning som det är i målning, poesi eller låtskrivande. Att korsa klyftan mellan konst och vetenskap, från båda håll, är avgörande för att motverka denna myt. Och om vi kan göra det genom metall, desto bättre.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Fordon / elbilar, Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• BlockOffsets. Modernisera miljökompensation ägande. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/shreddingers-equation-when-the-uncertainty-principle-goes-up-to-12/