Co pewien czas – prawdę mówiąc, coraz częściej – pojawiają się doniesienia naukowe, z których tzw. normalny człowiek niewiele rozumie, choć pisane są one przez rzeczników prasowych instytutów badawczych i uczelni. Pisane oczywiście z myślą o popularyzacji przedstawianego wyniku…
Oto jeden z takich komunikatów:
Mechanika kwantowa lepiej zbadana dzięki „wstrząsaniu” elektronem
Podczas rozpadu neutronu w jądrze jonu helu-6 dochodzi do zmiany ładunku elektrycznego jądra i emisji elektronu i antyneutrina elektronowego. W efekcie jon helu-6 zmienia się w jon litu-6 lub (w 2% przypadków) w całkowicie zjonizowany lit-6. (Źródło: NCBJ)
Gdy w jądrze atomowym dochodzi do rozpadu typu beta, elektrony na to reagują – są „wstrząsane”. Teoretyczne spodziewania badaczy ze Świerku potwierdzono w eksperymencie. W ten sposób naukowcy po raz pierwszy bezpośrednio zbadali poprawność jednej z najstarszych metod obliczeniowych mechaniki kwantowej.
Jak w przesłanym PAP komunikacie poinformował rzecznik Narodowego Centum Badań Jądrowych w Świerku, Marek Sieczkowski, rozpady jąder atomowych dostarczają informacji o ważnych zjawiskach fizycznych zachodzących w świecie kwantów. Matematyczne modelowanie tych procesów jest jednak bardzo trudne.
W NCBJ przeprowadzono teoretyczną analizę zjawisk zachodzących podczas przemiany neutronu w proton w jądrze helu-6. Naukowcom udało się przewidzieć wpływ przemiany jądrowej na jedyny elektron orbitalny. Obliczenia, potwierdzone w eksperymentach we francuskim ośrodku jądrowym GANIL w Caen, umożliwiły pierwszą w fizyce jądrowej bezpośrednią weryfikację doświadczalną nagłego przybliżenia – jednej z najstarszych metod obliczeniowych mechaniki kwantowej.
Jon helu-6, analizowany przez fizyków z NCBJ, zawiera jeden elektron wokół jądra zbudowanego z dwóch protonów i czterech neutronów. Ze względu na znaczny nadmiar neutronów, jądro nie jest stabilne. Nadwyżka neutronów jest usuwana przez zamianę jednego z nich w proton. W procesie – znanym jako rozpad beta minus – emitowany jest elektron i antyneutrino elektronowe. Efektem rozpadu beta minus jonu helu-6 jest jon litu-6.
„Podczas przemiany jądra elektron orbitalny odczuwa dwa procesy. Pierwszy to zmiana ładunku elektrycznego jądra, bo z dwóch protonów nagle zrobiły się trzy. Drugi proces to przelot ujemnie naładowanego elektronu z rozpadu beta. Sporo się dzieje i elektron orbitalny reaguje na zmiany: jest +wstrząsany+, czyli albo wzbudzany na wyższy orbital, albo wyrzucany poza atom” – wyjaśnia dr hab. Zygmunt Patyk, prof. NCBJ.
Elektron wyemitowany przez przekształcające się jądro porusza się z prędkością bliską prędkości światła i przecina chmurę elektronową wokół jądra w czasie miliardowych części jednej miliardowej sekundy. Naukowcy umieją jednak badać tak szybkie procesy. Wykorzystują przy tym funkcje falowe, które pozwalają określić prawdopodobieństwo znalezienia się cząstki w określonym stanie. W powyższym przypadku naukowcy rozłożyli funkcję falową stanu początkowego (w tym przypadku: elektronu w jonie helu-6) na całe spektrum funkcji opisujących stan końcowy (tu: elektronu w jonie litu). Ten teoretyczny zabieg, znany jako nagłe przybliżenie i stosowany niemal od narodzin mechaniki kwantowej, w fizyce jądrowej nigdy nie został bezpośrednio sprawdzony doświadczalnie.
Grupa prof. Zygmunta Patyka od kilku lat współpracuje z fizykami z ośrodka jądrowego GANIL (Grand Accélérateur National d’Ions Lourds) w Caen w północno-zachodniej Francji. Obliczenia fizyków ze Świerku, pozwoliły przewidzieć, że do wyrzucenia elektronu poza orbitę dojdzie z prawdopodobieństwem ok. 2,3 proc. Eksperymenty we francuskim akceleratorze potwierdziły ten wynik, z porównywalną dokładnością.
„Tak dobra zgodność przewidywań teoretycznych z wynikami pomiarów, i to w tak prostym, wręcz modelowym układzie, to pierwszy bezpośredni dowód poprawności nagłego przybliżenia, metody obliczeniowej stosowanej w mechanice kwantowej od niemal wieku” – podkreśla prof. Zygmunt Patyk.
Fizykom z NCBJ udało się także określić przyczyny prowadzące do uwolnienia elektronu. Praca naukowa opisująca analizę teoretyczną i doświadczenie, autorstwa polskich i francuskich fizyków, została niedawno opublikowana w znanym czasopiśmie „Physical Review Letters”. Badania grupy polskiej były finansowane z dotacji Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz grantu Narodowego Centrum Nauki.
PAP – Nauka w Polsce
Przetłumaczmy mniej więcej o co tu chodzi, bo – jak sądzę – spora część Czytelników „odpadła od tematu” w połowie trzeciego akapitu. Najważniejsze jest to, że dzięki pracy naszych uczonych udało się uzasadnić metodę, która od lat była stosowana w praktyce, tylko niezupełnie wiadomo było czemu daje dobre rezultaty. Takie coś się zdarza w nauce: genialny fizyk P. A. M. Dirac stosował przed laty w swoich rachunkach coś, co w świetle ówczesnej wiedzy w ogóle „nie miało prawa istnieć”. mianowicie słynną dziwaczną funkcję-nie-funkcję zwaną „deltą” (później zaczęto ją na jego cześć nazywać „deltą Diraca”). Uzyskiwał wyniki bardzo ciekawe i prawdziwe, choć „nielegalne”: dopiero dużo później matematycy stworzyli tzw. teorię dystrybucji, która Diracowi jego „deltę” zalegalizowała, w pełni uzasadniając genialną intuicję wielkiego fizyka.
Dobra nowina polega więc na tym, że zrobiliśmy – tu, nad Wisłą – kawał porządnej trudnej roboty. Potrafimy, liczymy się. Daję słowo.
Inne refleksje, jakie mnie nachodzą gdy czytam doniesienie PAP – to przede wszystkim konstatacja taka, że w gruncie rzeczy tekst ten powinien być zrozumiały dla absolwenta szkoły średniej. Ale nie tej z dwiema godzinami religii tygodniowo, tylko tej z dwiema godzinami fizyki i trzema matematyki. Ale o takiej pewna smutna „alternatywa polityka” nie pomyślała.
I wreszcie myśl taka: popularyzacja nauki to sprawa i ważna, i trudna. Od lat niemile widziana przez samych uczonych, którzy uważają ją za twórczość gorszego rodzaju (nie może być zresztą inaczej w sytuacji, w której artykuł popularnonaukowy czy takaż książka ani nie daje autorowi żadnych pieniędzy, ani nie liczy się do tzw. „dorobku”). Niestety, jest to dział dziennikarstwa również wymierający, z powodów właśnie wyżej przedstawionych.
Co z tym zrobić? Warto się nad tym zastanowić, zanim głównym tematem badań naukowych w Polsce staną się rozważania nad przemianami religijności północnych powiatów Warmii w XVIII wieku. Może od badań fizyków chleba jutro nie przybędzie, ale od tych ostatnich – ani jutro, ani nigdy. Choć temat na pewno ciekawy i jak już będziemy mieli reaktory jądrowe pod biurkami i błękitne lasery przy łóżkach – z pewnością będę ostatni, który z niego znowu zakpi.
Obserwator Świata 
Jakieś 40 lat temu bralem udział w prowadzonym przez Brytyjczyków kursie dla wykładowców na kursach informatycznych (dziś nazwano by to jakimś meta-kursem). Na wystąpienie końcowe zadano mi przedstawienie maszyny liczącej dzieciom poniżej 10 lat. Przez pół nocy budowałem, ze sklejki i kartonu, duży, działający model dwupozycyjnego sumatora Pascala. Pociągając i odliczając odpowiednią ilość razy wystające na zewnątrz zęby koła jednostek, w okienkach można było obserwować zmienianie się wyniku, a w innym okienku było widać działanie mechanizmu dziesiątkującego. Kierunek owego pociągania dawał albo dodawanie, albo odejmowanie. Chwyciło, chociaż pośród oceniających, niestety, nie było dzieci. Wykorzystałem jednak ten model wiele razy później – bawiły się nim dobrze i dzieci i dorośli.
PolubieniePolubienie
Panie Bogdanie!
Brawo, o religii jest, o tym że w Polsce ciemnogród gardzi nauką też. Jeszcze tylko mógł Pan o PiSie trochę napisać i Kaczorowi pojechać, a byłoby zupełnie git!
Musi mi Pan wybaczyć, ale bardzo nie podoba mi się Pana pogarda wobec badań nad „przemianami religijności północnych powiatów Warmii w XVIII wieku” .
Swoją drogą nie wiem jak tam obecnie wygląda program szkolny, ale Pana uwaga miałaby sens, gdyby postulował Pan, że obowiązkowo każdy licealista powinien poznać pojęcia „funkcji falowej” i podstaw mechaniki kwantowej. Serio?
No a w ogóle czytając nieprzygotowanym okiem notkę, to można z niej obczaić tyle, że jakieś tam operacje na funkcjach falowych i same funkcje falowe są stosowane wtedy kiedy jakiś proces zachodzi bardzo szybko. No a ponieważ w tym przypadku mieliśmy bardzo szybko poruszający się elektron, pochodzący z rozpadu to wykorzystaliśmy nagłe przybliżenie, które polaga na tym, że rozkładamy funkcję falową elektronu (tu są wątpliwości, którego) na jakieś inne funkcje falowe. Ja bardzo przepraszam, ale myślę, że nawet po porządnej szkole średniej gówno z tego można zrozumieć, poza tym, że ,,Naukowcy zrobili coś i im wyszło”.
PS I myślę, że niewiele w zrozumieniu pomogłoby nawet, gdyby PAP zamiast przepisywać _prawie_ słowo w słowo, zamieścił oryginalną informację, który jest tu:
http://www.ncbj.gov.pl/node/1797
PolubieniePolubienie
Dlaczego Panu nie podoba się owa pogarda? Swoją drogą przypuszczam ze owa pogarda, jak to zresztą zostało podkreślone w tekście, powstaje jedynie w odpowiedzi na zatrważającą dominację w promowaniu jednych dziedzin wiedzy ponad inne. Jak ostatnie zdanie potwierdza – nie jest problemem badanie przemian religijności owych powiatów a polityka która ustanawia tego typu tematy za kluczowe. Po czym oficjalnie z ubolewaniem przyznaje że jesteśmy za innymi w gestii nauki czy edukacji czy czegokolwiek.
Co do pojęcia funkcji falowej w liceach to jest to w programie nauczania fizyki na poziomie podstawowym a podstawy mechaniki kwantowej i na rozszerzonym (i to nie jest nowy wymysł bo od lat 90. jedyne reformy dot. fizyki uszczuplają program). Jest to warte skonfrontowania z narzekaniem na program przez społeczeństwo nieświadome że ten wciąż obcinany program nauczania jest i tak niewypełniany należycie przez nauczających.
Zaś co do ostatniej kwestii to myślę że właśnie o tym ten wpis mniej więcej miał być. Dziennikarstwo naukowe jest na niskim poziomie i spada niżej. Stąd też niski poziom owej notki, która niewiele tłumacząc skupia się na zrelacjonowaniu tego co zrelacjonowane już było. Takie odcinanie kuponów od czyjejś pracy. Oni już przygotowali artykuł, musieli porozmawiać, dowiedzieć się o wynikach i co one znaczą a my wystarczy że trochę przerobimy i voila – spełniamy misję.
PolubieniePolubienie
Nie podoba mi się ta pogarda bo problem przemiany religijności uważam za istotny i warty zbadania. A teza, że jest jakaś dominacja w promowaniu historii nad mechaniką kwantową jest jawnie nieprawdziwa. Nie ma ŻADNEJ polityki uznającej tego typu tematy za kluczowe.
To, że materiały IPN mają potencjał polityczny i że w związku z tym się je wykorzystuje i że Pan o tym słyszy w telewizji to nie znaczy że nikt się fizyką nie zajmuje, albo że państwo polskie ją olewa. O fizyce nie słyszy Pan w telewizji, bo ona tego potencjału wykorzystania w bieżących rozgrywkach politycznych po prostu nie ma.
A jeśli chodzi o drugą i trzecią kwestię – wbrew autorowi twierdzę, że żeby zrozumieć notkę potrzeba wiedzy znacznie wykraczającej poza szkołę średnią. Nie sądzę też, że należy program nauczania reformować w ten sposób, żeby przeciętny absolwent liceum tę notkę zrozumiał. Myślę wręcz, że byłoby to bardzo niewskazane.
A najprostszy jaki znam przykład funkcji falowej jest IMO za trudny na liceum. Nawet na poziomie rozszerzonym. Nie dziwię się więc, że nauczyciele nie mówią o funkcjach falowych.
PS
Zapomniałem pozdrowić Towarzysza Pułkownika. Pozdrawiam niniejszym!
PolubieniePolubienie
Domyślam się że tę rozmowę można by przeprowadzić za pomocą innego medium albo nie ciągnąć jej w ogóle dalej ale liczę na wyrozumiałość.
Jak wspomniałem – domyślam się że Autor w tym wpisie nie miał na myśli jedynie kwestii edukowania potencjalnych odbiorców takich wiadomości.
1. „Dobra nowina polega więc na tym, że zrobiliśmy (…) kawał porządnej trudnej roboty”.
2. „w gruncie rzeczy tekst ten powinien być zrozumiały dla absolwenta szkoły średniej” oraz „popularyzacja nauki to sprawa i ważna, i trudna. Od lat niemile widziana przez samych uczonych, którzy uważają ją za twórczość gorszego rodzaju”
i oczywiście sam wstęp do wpisu (przed zacytowanym artykułem)
Na koniec to nad którym Pan między innymi się skupił:
3. „tekst ten powinien być zrozumiały dla absolwenta szkoły średniej. Ale nie tej z dwiema godzinami religii tygodniowo, tylko tej z dwiema godzinami fizyki i trzema matematyki.” i oczywiście „…zanim głównym tematem badań naukowych w Polsce staną się rozważania nad przemianami religijności północnych powiatów Warmii w XVIII wieku.”
To powyższe zestawienie głównych myśli wpisu zamieściłem odnośnie Pana trzeciego akapitu gdzie, tak naprawdę, mimo zapowiedzi tezy przeciwnej do postawionej przez Gospodarza, zgadza pan się z nim. Co do reform edukacyjnych poprostu rozmijacie się Państwo ledwie o tyle że Autor pragnie nadgonić lukę z obydwu stron a pan z jednej. to naprawdę nie jest duża różnica.
Poza tym, wiem ze w Polsce ludzie fizyką się zajmują ale śmiem twierdzić że państwo wspiera tę dziedzinę nieadekwatnie do potrzeb w porównaniu do innych krajów do których dążymy. Podobnie z naprawdę dużą częścią nauk. Ale nie o tym wpis. Wpis bardziej o dziennikarstwie niż o roli państwa w tym wszystkim.
Co do funkcji falowej: fakt zgadzam się że definicja owej, aby była przydatna do zrozumienia zagadnienia, leży daleko poza zasięgiem liceum. Jednak czy naprawdę taka definicja jest tutaj potrzebna na takim poziomie?
Miło widzieć że są osoby w internecie gotowe do nawiązania dyskusji na poziomie. O ile myślę że ten temat jest prawie wyczerpany, liczę na więcej pogawędek.
Pozdrawiam
PolubieniePolubienie
Nie pamiętam już kto to powiedział, ale wydaje mi się, że Leopold Infeld. A brzmiało to mniej więcej tak: „Jesteś takim uczonym na ile jesteś w stanie wytłumaczyć to czym się zajmujesz swojej teściowej – nie mamie, nie żonie, a teściowej”.
PolubieniePolubienie
Potwierdzając twoje nienajsłodsze refleksje – dodam i moje. Jest rzeczą wręcz niesamowitą, jak z kilku pokręconych śladów na małej kliszy, czy paru czarnych prążków widma poświaty jakiego ciała niebieskiego i wielopiętrowego wnioskowania opartego o teorię, a często tylko o hipotezę powstaje obraz Wszechświata, z którego potrafimy korzystać już często praktycznie. Jest to niesamowity dowód siły ludzkiej myśli i potęgi nauki – nawet gdy wiemy, jak często ona jeszcze błądzi. To zachęta do poszukiwania wiedzy i prawdy, to źródło adrenaliny porównywalne z biciem rekordów świata w sporcie. Ale nie dla wszystkich.
Nie dla tych, którzy zmarnowani i oszukani przez „zreformowaną” edukację pozostaną już na zawsze matołkami, ślepymi na piękno wiedzy i żyjącymi w mroku. Dla nich jest tylko przaśny świat i doraźna codzienność, wypełniona sieczką i mierzwą pseudoinformacji i wypełniaczem w postaci bełkotu komercyjnej prasy. Takich obywateli głównie hodujemy, a te informatyczne wyjątki i paru innych wybitnych, o ktprych tu pisałeś – ucieknie stąd do świata, który da im szanse.
Mnie jest obojętne, który polityk, jakiej barwy zawinił – bo zawinili prawie wszyscy w komplecie. Trzeba wystawić cenzurkę III RP i doceniając pewne sukcesy, rozliczyć powszechną winę wszystkich nowych władców Polski po 1989 roku. Wszystkich.
Taki powszechny porachunek sumienia jest potrzebny dla oczyszczenia atmosfery.
PolubieniePolubienie