Jednou nohou vo fyzike, druhou v matematike

17. júl. 2018 • Matematické vedy

Jednou nohou vo fyzike, druhou v matematike

Nekompatibilita meraní je situácia, kedy nemôžeme urobiť dve merania naraz. Aj zjavne zložitý jav sa však dá jednoducho vysvetliť. Pokúsil sa o to mladý doktorand Matematického ústavu SAV Martin Plávala, ktorý sa počas svojho výskumného pobytu vo Fínsku zapojil do projektu vedeckého časopisu Quantum a austrálskej strednej školy. Žiakom mal jasne a zrozumiteľne vysvetliť, v čom spočíva kvantový výskum. To sa mu podarilo a prestížny časopis vybral jeho článok ako jeden z mála príkladov popularizácie náročných vedeckým tém.

„Zo žiakov sa zrazu stali hodnotitelia mojej práce a to im dodalo veľkú vážnosť. Vysvetľoval som im, aké sú princípy nekompatibility meraní. Táto vlastnosť kvantovej teórie, najčastejšie vo forme Heisenbergovho princípu neurčitosti, je často prezentovaná ako jeden z nepochopiteľných a nevysvetliteľných aspektov kvantovej teórie,“ povedal Martin Plávala.

Na princípe aplikácie v mobile vysvetlil kvantovú mechaniku. V realite je namiesto tlačidla v mobile častica.

„Skutočné meranie nezahŕňa stlačenie gombíka, ale vloženie častice do meracieho prístroja. A všetky možné merania nie sú len dve, ale je ich nekonečne veľa. Dôležité ale je, že podstata nekompatibility meraní v kvantovej mechanike a nekompatibility meraní aplikácie je rovnaká: v jednom čase môžeme časticu vložiť len do jedného meracieho zariadenia, alebo stlačiť len jedno tlačidlo. Nekompatibilita znamená, že nemôžete spraviť dve veci naraz, v tomto prípade dve merania, ale musíte si dopredu vybrať, ktoré spravíte. Jediný rozdiel je, že v kvantovej mechanike je nekompatibilita fundamentálny aspekt teórie, ktorý má ďalekosiahle následky a aplikácie pre výpočtovú rýchlosť kvantových počítačov a kryptografiu,“ povedal matematik.

Black Box

Projekt Quantum Leaps vznikol v spolupráci s Cherrybrook Technology High School v Sydney. Austrálski stredoškoláci Martinov text pochopili a dokonca mu napísali pozitívne hodnotenie. Martinov článok vybrali ako jeden zo siedmych, ktoré sa objavili na stránke populárneho vedeckého časopisu. Pri posudzovaní článkov žiaci simulovali tzv. peer-review, čo je štandardná forma hodnotenia článkov vo vedeckých časopisoch.

„Zaujímavé bolo, že študenti vyčítali autorom aj používanie ustálených populárno-náučných vysvetlení niektorých fyzikálnych javov. Napríklad o superpozícii kvantových stavov sa často zvykne hovoriť, že to je ako keby častica bola na dvoch miestach naraz. Toto vysvetlenie sa ale študentom veľmi nepáčilo, pretože to riadne vysvetlenie ani nie je,“ povedal Martin Plávala.

Vysvetľovanie zložitých vedeckých javov a postupov je podľa mladého vedca jedna z najväčších skúšok porozumenia tomu, čo vlastne vedci vysvetľujú.

„Často sa stane, že ľudia používajú ustálené výrazy, slovné spojenia alebo vety na vysvetlenie niečoho, ale ak sa ich spýtate, čo vlastne daná fráza alebo veta znamená slovo po slove, ostanú zaskočení. Inokedy sa naopak stane, že pri vysvetľovaní skĺzneme k odborným výrazom do takej miery, že polovica textu sú slová, ktoré bežne nestretnete ráno v električke,“ dodal matematik.

Martin Plávala sa narodil v Bratislave, kde vyštudoval základnú, strednú a vysokú školu. Jeho výskum stojí, ako sám hovorí, „jednou nohou vo fyzike, jednou nohou v matematike“ a rukou sa opiera o počítačové vedy.

„Študujem a skúmam možné matematické zovšeobecnenia fyzikálnych teórii, najmä za účelom spracovania informácii. Predstaviť sa to dá takto: počítač, ktorý normálne poznáte, sa nazýva klasický. Kvantové počítače, o ktorých sa v poslednej dobe veľa hovorí, fungujú na iných fyzikálnych princípoch ako tie klasické a kvôli tomu majú iné schopnosti. No a tie iné fyzikálne princípy, na ktorých pracujú kvantové počítače sa odzrkadľujú v tom, že ich matematicky popisujeme inak ako klasické. Lenže ak existujú rôzne popisy dvoch rôznych typov počítačov, vystáva otázka, koľko a aké možné iné typy počítačov môžu aspoň matematicky existovať. V mojom výskume sa práve snažím odpovedať na rôzne formy tejto otázky,“ dodal na záver mladý matematik.

Článok, ktorý Martin poslal austrálskym študentom na posúdenie

Slovenská verzia

 

Spracovala: Monika Hucáková pre portál Veda na dosah

Fotografie poskytol: Martin Plávala

Uverejnila: VČ

Hore
Aurelium - centrum vedy
Publikácie Veda v CENTRE
Veda v Centre
Quark_2019
kúpa časopisov jún 2016
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Najčastejším spúšťačom vážnych psychických porúch je chronický psychosociálny stres.
Zistite viac