Kwantummechanica vertegenwoordigt een echte doorbraak in de wetenschap, waardoor wetenschappers veel verschijnselen op het niveau van atomen en subatomaire deeltjes kunnen verklaren. En het is helemaal niet verwonderlijk dat zo'n dynamisch ontwikkelend kennisveld een enorme impact heeft gehad op het moderne beeld van de werkelijkheid. Je kunt dit verifiëren door te kijken naar 17 voorbeelden van hoe de kwantummechanica is veranderd en onze kijk op het universum blijft veranderen.
1. Het universum kan een hologram zijn
Een van de interpretaties van het model van de wereld, bepaald door de postulaten van de kwantummechanica, is het idee dat ons driedimensionale universum slechts een hologram is. Onderzoekers van het Duits-Britse observatorium rapporteren de waarschijnlijke detectie van kleine rimpelingen in de ruimte-tijd, die bewijs zouden kunnen leveren voor de theorie van kwantumpixelisatie.
2 Naarmate de technologie verbetert, wordt innovatie minder nauwkeurig
Samen met de vooruitgang op het gebied van technologische ontwikkelingen, groeit de behoefte aan hun nauwkeurigheid natuurlijk. De fout van verschillende apparaten, zoals klokken en thermometers, kan worden toegeschreven aan het fenomeen van kwantumruis. Deze ruis verhindert het verkrijgen van perfecte metingen. Door deze interferentie te elimineren, kunt u echter een techniek creëren met maximale nauwkeurigheid van indicatoren, vergelijkbaar met atoomklokken of kwantumthermometers.
Promotie video:
3. Het licht kan worden gecontroleerd en geconcentreerd om verschillende functies uit te voeren
Vreemd genoeg werd de laser, waarvan de ontdekking mogelijk werd dankzij de kwantummechanica, ooit beschouwd als een onderwerp van geen praktisch belang. In tegenstelling tot deze overtuiging heeft de ontwikkeling van het toepassingsgebied van deze technologie echter gezorgd voor de opkomst van een verscheidenheid aan uitvindingen, van de cd-speler tot raketafweersystemen.
4. Toeval kan worden berekend en voorspeld
Volgens wetenschappers kan vanuit het standpunt van de kwantummechanica niets echt willekeurig zijn. Met uitgebreide informatie over de beweging van de dobbelstenen, zouden ze de worp van de dobbelsteen nauwkeurig kunnen simuleren en de uitkomst van tevoren kunnen voorspellen. Door kwantumruis te creëren en de niveaus ervan te meten, kunnen willekeurige getallen worden gegenereerd die kunnen worden gebruikt om gegevens te versleutelen.
5. Objecten gedragen zich anders wanneer ze worden gemeten
De Kopenhagen-interpretatie van de kwantummechanica gaat ervan uit dat deeltjes hun gedrag veranderen tijdens het meten. Volgens dit concept hebben deeltjes verschillende toestanden, maar op het moment dat ze worden waargenomen, worden ze gedwongen om er een te nemen. Dit klinkt misschien vreemd, maar deze interpretatie wordt ondersteund door het wiskundige concept van het instorten van golffuncties.
6. Er is meer dan één universum
Het concept van het Multiversum, of het bestaan van een veelvoud van alle mogelijke realiteiten, is ook het product van verschillende interpretaties van de kwantumfysica. Dit kan worden bewezen door gegevens van in een baan om de aarde draaiende observatoria die de restverschijnselen van de oerknal waarnemen, evenals wiskundige modellen die een cyclisch universum impliceren.
7. Er zijn veel meer dimensies
De uit de kwantummechanica voortgekomen snaartheorie gaf op zijn beurt aanleiding tot speculaties over de waarschijnlijkheid (of het ontbreken daarvan) van meerdere dimensies. Volgens onderzoekers bevat het universum minstens 11 dimensies, die blijkbaar niet alleen mogelijk, maar ook een noodzakelijke voorwaarde lijken voor het functioneren van de snaartheorie.
8. Geometrie van een juweel als een nieuwe kijk op het concept van kwantumfysica
Natuurkundigen ontdekten een geometrisch object dat qua vorm leek op een veelzijdige edelsteen. De vondst vereenvoudigt dramatisch de berekeningen van deeltjesinteracties en daagt het klassieke wetenschappelijke begrip van ruimte en tijd uit als de belangrijkste componenten van de werkelijkheid.
9. Revolutionaire vervoerswijzen kunnen worden gevonden
Dit is niet langer het onderwerp van louter sciencefiction: materie kan worden gedemonteerd tot deeltjes die na transport hun oude uiterlijk weer kunnen herstellen. Dit werd mogelijk bij experimenten met gegevensoverdracht, evenals met grote moleculen, maar de toepassing van dergelijke technologie op mensen in de nabije toekomst wordt nog niet overwogen. Tegenwoordig is het mogelijk om elk molecuul in het menselijk lichaam te scannen en op een andere plaats in elkaar te zetten, maar volgens de postulaten van de kwantumfysica verandert het object onder invloed van dergelijke acties. Een exacte kopie van het te verplaatsen object kan dus niet worden gereproduceerd.
10. Elektriciteit kan in de geneeskunde worden gebruikt
Wetenschappers hebben onlangs kleine halfgeleiderkristallen ontdekt die in de nabije toekomst de basis kunnen worden voor een doorbraak op het gebied van geneeskunde. Aangenomen wordt dat deze kwantumstippen gloeien bij blootstelling aan ultraviolette straling. Als dat het geval is, kunnen ze aan kankercellen worden gehecht om de laatste te lokaliseren en te vernietigen.
11. Er is een deeltje dat massa geeft aan zelfs de kleinste vormen van materie
Wetenschappers geloven dat het Higgs-deeltje, ook wel bekend als het 'goddelijke deeltje', in staat is massa te verlenen aan bepaalde fundamentele deeltjes, zoals elektronen en gluonen. Door het Higgs-deeltje te ontdekken en te isoleren, zouden onderzoekers kunnen begrijpen hoe materie in evenwicht kan worden gebracht met antimaterie en wat er feitelijk met het universum is gebeurd na de oerknal.
12. Licht kan hackeractiviteiten helpen herkennen
Om gevoelige informatie te beschermen tegen de dreiging van inmenging van buitenaf, heeft kwantumcryptografie een methode ontwikkeld voor het coderen van gegevens in individuele lichtdeeltjes of fotonen. Het geheim van de methode schuilt in de aanwezigheid van een "sleutel" bestaande uit nullen en enen, waarmee het programma de aanwezigheid van de hacker in realtime kan detecteren, terwijl hij geheime gegevens probeert te onthullen.
13. Computers kunnen sneller werken dan elk digitaal apparaat dat momenteel bestaat
De ontwikkeling van kwantumcomputers is een toegepast gebied van de kwantummechanica dat een revolutie teweeg kan brengen in de informatica. Vergeleken met digitale computers, die gegevens coderen in een binair systeem, gebruiken kwantumcomputers kwantumeigenschappen om gegevens op te slaan en bewerkingen uit te voeren, met als resultaat dat berekeningen en algoritmen veel sneller kunnen worden uitgevoerd.
14. Het fenomeen van kwantumtunneling kan worden gebruikt in relatie tot moderne gadgets
In de kwantummechanica wordt kwantumtunneling beschreven als het proces waarbij een deeltje doordringt door een barrière die het normaal niet kan overwinnen. Dit fenomeen is essentieel voor de werking van verschillende apparaten, zoals schakelaars, flashgeheugenchips en USB-drives.
15. Vloeistoffen kunnen de zwaartekracht trotseren
Sommige grote systemen zijn in staat de effecten van de kwantummechanica te vertonen, zoals het fenomeen superfluïditeit. Het is een toestand waarin het zich gedraagt als een vloeistof zonder viscositeit, waardoor het zichzelf kan voortbewegen, ongeacht de zwaartekracht. Onder de huidige omstandigheden heeft dit effect de grootste toepassing gevonden bij het maken van moderne koelkasten en de ontwikkeling van spectroscopie.
16. Luchtturbulentie kan worden aangepast
Braziliaanse wetenschappers zijn begonnen met het creëren van kwantumturbulentie in extreem koude omstandigheden in een laboratoriumkamer gevuld met gas. Het bestuderen van turbulentie in een gecontroleerde omgeving kan wetenschappers uiteindelijk naar een manier leiden om ermee om te gaan. Het probleem van instabiliteit van het vliegtuig tijdens de vlucht kan dus worden opgelost.
17. Mensen kunnen heen en weer reizen in de tijd
Onderzoek in de kwantummechanica heeft de voorwaarden geschapen voor experimenten met betrekking tot de mogelijkheid om van onze wereld naar alternatieve tijd en ruimte te reizen. Op basis van de resultaten van experimenten die in 2010 zijn uitgevoerd, konden wetenschappers bepalen hoe een geïsoleerd stuk metaal kan bewegen en tegelijkertijd kan staan. Dit komt door het vermogen van kwantumdeeltjes om heen en weer te bewegen door het tijdcontinuüm. Deze functie kan de wetenschap er waarschijnlijk toe brengen om in de nabije toekomst manieren van tijdreizen te creëren.
Auteur: Katrin Straszewski
