Prieš šimtmetį fizikoje įvyko požiūrio pasikeitimas, kuris fiziniams mokslams buvo toks pat svarbus, kaip ir biologijos evoliucijos teorija.
Retai kada mokslinė idėja iš esmės pakeičia požiūrį į tikrovę. Viena iš tokių revoliucinių akimirkų minima 2025-aisiais, kuriuos Jungtinės Tautos paskelbė Tarptautiniais kvantinio mokslo ir technologijų metais. Ji žymi kvantinės fizikos atsiradimo šimtmetį, kuris prasidėjo prieš 100 metų. Mūsų fizinio pasaulio supratimas dabar yra pagrįstas kvantiniais principais. Šiuolaikinė fizika yra persmelkta kvantinės fizikos.
Žodis kvantas reiškia, kaip medžiaga sugeria arba išskiria energiją – atskirais paketais arba kvantais. Kvantas kilęs iš vokiško žodžio quant, kuris yra kilęs iš lotyniško termino, reiškiančio „kiek“. 1900 m. fizikas Maksas Plankas pasiūlė, kad elektromagnetinės spinduliuotės energija ateina paketais arba kvantais. Jis išvedė formulę, apibūdinančią juodųjų kūnų spinduliuotės spektrą, ji buvo pirmoji kvantinės fizikos teorija, o 1918 m. Plankas pelnė Nobelio premiją „už nuopelnus atradęs energijos kvantus“.
1913 metais Nilsas Boras sukūrė kvantinį atomo modelį, kuriame elektronai skrieja aplink branduolį tam tikrais atstumais ir gali tarp jų šokinėti sugerdami arba išspinduliuodami fotonus. Boras 1922 m. gavo Nobelio premiją.
1923 m. Lui de Broilis pasiūlė, kad medžiaga, kaip ir šviesa, turi ir dalelių, ir bangų savybių.
1925 m. Werneris Heisenbergas suformulavo matematinę kvantinės fizikos sistemą. Jis atrado neapibrėžtumo principą, kuris teigia, kad vienu metu negalima tiksliai išmatuoti dalelių padėties ir impulso. Heisenbergas 1932 metais laimėjo Nobelio premiją „už kvantinės fizikos sukūrimą“.
1926 m. Erwinas Schrödingeris sukūrė dar vieną matematinę kvantinės fizikos sistemą, kuri naudoja diferencialines lygtis bangų funkcijų evoliucijai apibūdinti. Schrödingeris 1933 m. laimėjo Nobelio premiją.
1927 m. Paulius Dirakas suvienijo kvantinę fiziką ir specialiąją reliatyvumo teoriją vienoje lygtyje, vadinamoje Dirako lygtimi. Diracas taip pat numatė antimedžiagų egzistavimą. Dirakas 1933 m. laimėjo Nobelio premiją.
Revoliucija prasidėjo ne nuo klasikinės fizikos dėsnių atsisakymo, o nuo klasikinių sąvokų interpretavimo. Fizikai nustatė, kad gamtos reiškiniai yra iš prigimties nepažintini. Kitaip tariant, klasikinė fizika yra tik apytikslis tikrovės atvaizdas ir pasireiškia tik makroskopiniu lygmeniu. Praėjus šimtmečiui, ši fizinio pasaulio prigimties įžvalga vis dar vienodai jaudina ir glumina. Daugelis skaitytojų žino apie filosofines kvantines kates, kurios tuo pat metu yra mirusios ir gyvos, ir apie kvantinių skaičiavimų pramonę.
Kvantinės idėjos paskatino lazerius, kurie perduoda informaciją interneto kabeliais, ir tranzistorius, kurie suteikia elektroninių lustų apdorojimo galią. Tačiau kvantinės idėjos taip pat formuoja mūsų supratimą apie gamtą, paaiškindamos, kodėl kieti objektai nesuyra ir kaip žvaigždės šviečia ir galiausiai miršta.
Šie metai švenčiami kaip kvantiniai metai. Per ateinančius 12 mėnesių visame pasaulyje planuojami atminimo renginiai. Tarp jų – JT metų atidarymo ceremonija JT UNESCO būstinėje Paryžiuje vasario mėn.; specialūs įvykiai kovo mėn. Amerikos fizikos draugijos susitikime Anaheime, Kalifornijoje; ir fizikų seminaras Helgolande birželio mėn. Organizatorių siekis – švęsti ne tik kvantinės fizikos šimtmetį, bet ir praėjusį šimtmetį iš jos atsiradusį mokslą bei pritaikymus – ir ištirti, kaip kvantinė fizika galėtų atnešti tolesnių pokyčių ateinančiame amžiuje.
Gegužės mėnesį Gana rengia tarptautinę konferenciją šia tema. O rugpjūtį mokslo istorikai susitiks švęsti kvantinį šimtmetį Salvadore de Bahijoje, Brazilijoje. Šis susitikimas bus aukščiausias programos taškas, kuriuo siekiama iš naujo išnagrinėti kvantinės teorijos raidą.
Nepaisant visko, ką ji jau atnešė, kvantinė revoliucija vis dar turi nebaigtų darbų. Tais metais, kai mokslininkai klojo kvantinės fizikos pagrindus, jie taip pat pradėjo iš kvantinių pamatų atstatyti kitas fizikos šakas, tokias kaip elektromagnetizmo ir materijos būsenų tyrimas. Jie taip pat siekė išplėsti savo teorijas objektams, kurie juda beveik šviesos greičiu. Šios pastangos drastiškai išplėtė kvantinio mokslo apimtį ir paskatino tyrėjus sukurti standartinį dalelių ir laukų modelį.
Tačiau šie atradimai palieka keletą nepaaiškintų reiškinių, pavyzdžiui, „tamsiosios medžiagos“ prigimtį, kuri gerokai nusveria įprastą, matomą kosmose esančią materiją. Be to, gravitacija vis dar nėra kvantuojama.
Lieka atvirų konceptualių kvantinės fizikos problemų kuriant vis dar klasikinį makroskopinį pasaulį, kuriame gyvename. Per pastaruosius kelis dešimtmečius tyrėjai kūrė būdus, kaip kvantinės realybės keistenybes paversti naudingomis technologijomis. Atsiradusios kompiuterijos, itin saugių ryšių ir novatoriškų mokslinių instrumentų sritys vis dar tik formuojasi.
Šie metai yra proga švęsti ir supažindinti plačiąją visuomenę su kvantinės fizikos vaidmeniu gyvenime ir įkvėpti ateities kartas prisidėti prie kito kvantinio šimtmečio.
