Mokslininkai, kurių priimti pakeitimai vainikuoja dešimtmečius trukusį darbą, plojo, džiaugsmingai šaukė ir netgi verkė, kai daugiau kaip 50 šalių išreiškė pritarimą pertvarkymui.

Nobelio premijos laureatas Williamas Phillipsas (Viljamas Filipsas) sakė, kad tai yra „didžiausia matų revoliucija nuo Prancūzijos revoliucijos“, po kurios buvo sukurta metrinė sistema, įvestos metro ir kilogramo sąvokos.

Kilogramo etalonas, vadinamas „Le Grand K“ – poliruotas platinos ir iridžio lydinio cilindras, nuo 1889 metų laikytas vieninteliu tikruoju kilogramo masės atitikmeniu, nuo šiol šio vaidmens nebeatliks.

Šalių delegacijos, susirinkusios Versalyje į vakarus nuo Paryžiaus, susitarė nuo šiol kilogramą tiksliai apibrėžti moksline formule. Susitikime dalyvavę mokslininkai tryško entuziazmu. Kai kurie netgi buvo pasidarę ant rankų specialias tatuiruotes šiam momentui pažymėti.

Daugumai žmonių šis pokytis niekaip nepasijus. Svarstyklės jų voniose netaps nė kiek atlaidesnės, o prekybos centruose kilogramai ir gramai išliks toks pats kiekis.

Tačiau nuo šiol „Le Grand K“ ir šešios etalono oficialiosios kopijos nebebus būtinos. Naujasis formule pagrįstas kilogramo apibrėžimas turi daug privalumų, palyginus su itin tiksliai nutekintu metalo gabalu, ilgiau nei šimtmetį laikytą kilogramo standartu.

Kitaip negu fizinis objektas, formulė negali apdulkėti, suirti bėgant laikui, būti numesta ir apgadinta. Taip pat tikimasi, kad naujasis apibrėžimas leis atlikti daug tiksliau atlikti labai mažų arba labai didelių masių matavimus.

Net ir nurašius „Le Grand K“, laikomą netoli Paryžiaus esančių vienų rūmų rūsyje, ir jo šešias kopijas, jos tebebus laikomos ankstesnėse budriai saugomose saugyklose. Mokslininkai nori jas tyrinėti ir įsitikinti, kaip šių objektų masė keičiasi bėgant laikui.

Nuo 1889 metų šie cilindrai retai kada būdavo ištraukiami į dienos šviesą. Labai retais atvejais jie būdavo ištraukiami, siekiant patikrinti, ar kitose šalyse saugomi kilogramo etalonai tebėra tiksliai sukalibruoti.

Metalinis kilogramo etalonas dabar keičiamas formule, kurios pagrindas yra Plancko (Planko) konstanta. Pastaroji yra vienos svarbiausių fizikos formulių dalis, bet taip pat yra itin sunkiai paaiškinama.

Pakanka pasakyti, kad atnaujintas apibrėžimas išvaduos šalis nuo būtinybės retkarčiais siųsti savo kilogramo etalonus atgal į Prancūziją, kad jie būtų pasverti „Le Grand K“ atžvilgiu. Mokslininkai dabar įgis galimybę tiksliai apskaičiuoti kilogramo masę be jokių realių svėrimų.

Sukurtas audringu laikotarpiu moksle ir politikoje po Prancūzijos revoliucijos, šis nedidelis platinos ir iridžio lydinio cilindras stovi beveik nejudinamas jau beveik 130 metų. Visame pasaulyje jis pripažįstamas pavyzdžiu, itin tiksliai apibrėžiančiu, kas yra kilogramas.

Tarptautinis kilogramo etalonas, dar vadinamas „Le Grand K“, yra viena gerbiamiausių mokslo relikvijų. Pagal jį nustatomi visi kiti svoriai, tad jis yra labai svarbus metrinės sistemos, sukurtos laisvės, lygybės ir brolybės epochoje, objektas.

Su šiuo etalonu elgiamasi itin pagarbiai, tad nuo 1889 metų jis buvo pasvertas tik keturis kartus. Be to, patalpa Bretėjaus paviljone, kur jis yra laikomas, gali būti atidaryta tik trims dabartiniams raktų valdytojams, kurie dėl saugumo priežasčių privalo būti skirtingų šalių piliečiai, vienu metu spynoje pasukus raktą.

Vis dėlto kilogramo etalonas artimiausiu metu gali būti nurašytas.

Šią savaitę šimtai mokslininkų iš viso pasaulio susirinks į puošniuose Versalio rūmuose vyksiančią 26-ąją Visuotinę svorių ir matų konferenciją.

Remdamiesi pažadu, kad metrinė sistema turi tarnauti „visiems amžiams, visiems žmonėms“, mokslininkai, nors ir gerokai pavėluotai, pakeis „Le Grand K“ etaloną universalia formule, apibrėžiančia kilogramą pagal kvantinės fizikos dėsnius.

„Kilogramas yra paskutinysis matas, pagrįstas fiziniu objektu“, – sakė Prancūzijos nacionalinės metrologijos ir tyrimų laboratorijos direktorius Thomas Grenonas (Toma Grenonas).

Jis pabrėžė, kad fizinio etalono svoris bėgant laikui gali nežymiai keistis, todėl esant dabartiniams tikslumo reikalavimams tokia padėtis nėra patenkinama.

Kas yra sekundė?

XVIII amžiaus pabaigoje priėmus metrinę sistemą mokslininkams reikėjo sukurti vieningą struktūrą, nusakančią atstumą, laiką, elektrinius procesus ir masę panašiais ir susijusiais matavimo vienetais.

Jie nustatė, kad metras bus atstumo nuo Šiaurės ašigalio iki pusiaujo – be abejo, matuojant pagal dienovidinį, einantį per Paryžių – dešimtmilijoninė dalis.

„Kai dabar pažvelgiame atgal, sakome, kad jų pasirinktas procesas buvo gana geras; mūsų dienomis vargu ar tai darytume visiškai kitaip“, – sakė Tarptautinio svorių ir matų biuro (BIPM) direktorius Martinas Miltonas.

Metras savo ruožtu buvo panaudotas masei apibrėžti: nustatyta, kad kilogramą sveria vandens kiekis, sudarantis kubą, kurio kraštinė – 10 centimetrų.

Vis dėlto mokslas nuo Prancūzijos revoliucijos laikų smarkiai pažengė į priekį.

Metras dabar apibrėžiamas kaip atstumas, kurį vakuume nukeliauja šviesa per mažytę sekundės dalį.

Pati sekundė anksčiau buvo siejama su laiku, per kurį Žemė apsisuka aplink savo ašį. Tačiau nuo 7-o dešimtmečio sekundė oficialiai laikoma laiko tarpu, reikalingu stabilaus cezio izotopo Cs-133 atomui atlikti tiksliai 9 192 631 770 svyravimų.

Planuojama, kad kilogramo masė nebebus susieta su konkrečiu fiziniu objektu. Ateityje ji bus apibrėžiama pagal Plancko (Planko) konstantą – santykį tarp kvantinės energijos kiekio, pernešamo tam tikro dažnio šviesos bangų, ir to paties dažnio, tai yra, 6,626 x 10-34 džaulio sekundžių.

Energija yra glaudžiai susijusi su mase – tai rodo garsioji Alberto Einsteino (Alberto Einšteino) formulė E=mc2.

Plancko konstanta kartu su dviem kvantiniais reiškiniais, lemiančiais elektrinę galią, gali būti naudojama apskaičiuoti masei, remiantis atitinkamo mechaninės galios dydžio skaičiavimais.

„Jeigu stumiate masę, jums reikalinga galia priklausoma nuo šios masės. Taigi, šią galią aiškiai galite susieti su elektrine galia, apskaičiuota pagal mūsų kvantines konstantas“, – M. Miltonas sakė naujienų agentūrai AFP.

Naujo apibrėžimo šalininkai sako, kad jis būtų mažiausiai milijoną kartų stabilesnis negu fiziniai etalonai ir galėtų būtų ateityje praktiškai pritaikomas.

„Daugeliui sričių vienas kilogramas yra labai didelė masė“, – sakė M. Miltonas.

Dėl farmacijos ir chemijos pramonės pažangos vaistų sudedamųjų dalių kiekiai vis dažniau matuojami mikrogramais, tad reikalingas vis didesnis tikslumas.

„Vienas kilogramas tinkamas bulvėms, kai itin didelis tikslumas nebūtinas. Tačiau šis svoris nėra tinkamas taikyti daugelyje kitų mokslo ir pramonės sričių. Tuo metu naujosios sistemos pritaikymo mastas yra beribis“, – pažymėjo M. Miltonas.

Valstybės linkusios susitarti

Per suvažiavimą Versalyje mokslininkai taip pat nustatys naujus ampero (elektros srovės stiprumo mato), kelvino (temperatūros mato) ir molio (medžiagos kiekio mato) apibrėžimus, remiantis universaliais gamtos dėsniais.

Pasak M. Miltono, šis sprendimas suteikia galimybę užtikrinti, kad pasaulis visuomet aiškiai sutars, kas yra kilogramas – ar tai būtų pakelis cukraus, litras vandens, ar tikslus kvantinis santykis.

„Gyvename pasaulyje, kuriame žmonės susirūpinę, jog pastangos siekti daugiašališkumo yra sustabdytos ir galbūt netgi regresuoja. Tačiau šioje srityje – matavimų moksle – valstybės iš tikrųjų linkusios susitarti“, – aiškino jis.

Galbūt „Le Grand K“ jau nebėra naudingas kaip tobulas kilogramo etalonas, bet jo indėlis mokslui toli gražu neišnyksta.

„Jis tebebus laikomas čia, saugykloje, tomis pačiomis sąlygomis, kokios buvo nuo 1889 metų“, – sakė M. Miltonas.

„Iš tikrųjų tai yra ilgalaikis eksperimentas, nes mes jį sversime ateinančiais dešimtmečiais, kad pamatytume, kaip jis reaguoja į sąlygas. Jis išlieka mokslui įdomus objektas“, – pridūrė jis.

Naujojo Pietų Velso universiteto (UNSW) mokslininkų sukurtas kubitas vadinamas „aprengtu“ kvantiniu bitu, nes komanda apjungė vieną atomą ir elektromagnetinį lauką. Taip jie sugebėjo išlaikyti kvantinių bitų superpoziciją – egzistavimą dviejose būsenose tuo pat metu – 10 kartų ilgiau, nei anksčiau ir šis papildomas laikas kvantinius skaičiavimus gali padaryti daug stabilesnius.

„Sukūrėme naują kvantinį bitą, kur vieno elektrono sukinys sujungtas su stipriu elektromagnetiniu lauku“, – sako tyrėjas Arne Lauchtas. „Šis kvantinis bitas yra plačiau panaudojamas ir ilgiau gyvuoja nei vien elektronas, ir taip galima sukurti patikimesnius kvantinius kompiuterius.“

Nors dažnai teigiama, kad kvantiniai kompiuteriai nepalyginamai galingesni už dabar naudojamus kompiuterius – jų skaičiavimo sparta šimtus milijonų kartų didesnė, – vienas barjerų, neleidžiančių šio potencialo išnaudoti, yra pati superpozicija. Būtent dėl jos kvantiniai kompiuteriai yra tokie patrauklūs, nes gebėjimas informacijai užimti dvi būsenas tuo pačiu metu atveria technologijai praktiškai neįsivaizduojamus skaičiavimo pajėgumus. Bet ši kvantinių kompiuterių stiprybė yra ir jų Achilo kulnas, nes superpozicija yra labai trapi ir trumpai gyvuojanti, tad mokslininkams labai sunku realizuoti pribloškiamą kvantinių kompiuterių potencialą.

„Didžiausia kvantinių objektų panaudojimo skaičiavimams kliūtis – išsaugoti trapią jų superpoziciją pakankamai ilgai, kad būtų galima atlikti naudingus skaičiavimus“, – paaiškino vienas iš komandos narių Andrea Morello.

Bet paveikę vieną silicio atomą labai stipriu, nuolat osciliuojančiu mikrobangų ruožo elektromagnetiniu lauku, tyrėjai sugebėjo išsaugoti jo superpoziciją 10 kartų ilgiau, nei įprastą kubitą. Ilgesnis „aprengto kubito“ gyvavimo laikas žmogaus požiūriu vis vien itin trumpas – vos 2,4 milisekundės, bet tiek pakaktų atlikti daug daugiau operacijų kvantiniu kompiuteriu.

Elektromagnetinis laukas ne tik pratęsia superpoziciją, bet ir suteikia mokslininkams daugiau manipuliavimo kubitu galimybių. „Šis naujasis „aprengtas kubitas“ gali būti kontroliuojamas įvairiais būdais, kurie „neaprengto kubito“ atveju būtų nepraktiški“, sako A. Morello. „Pavyzdžiui, jį galima kontroliuoti, paprasčiausiai moduliuojant mikrobangų lauką, panašiai kaip FM radiją. Tam tikra prasme, būtent todėl aprengti kubitai atsparesni triukšmui, – priduria jis. – Kvantinę informaciją kontroliuoja dažnis, kuris stiprus kaip uola, tuo tarpu amplitudę išoriniai trukdžiai paveikia lengviau“.

Tačiau iki pačių kvantinių kompiuterių sukūrimo dar toloka. Nors „Google“ sukūrė simuliaciją, kuri, jų tvirtinimu, yra kvantinis kompiuteris, ne visi įsitikinę, kad jų įrenginys yra toks galingas, koks turėtų būti tikras kvantinis kompiuteris. Bet kai kvantiniai kompiuteriai atsiras, „aprengtų kubitų“ technika veiks su tokiais silicio lustais, kokie naudojami dabartiniuose skaitmeniniuose prietaisuose, tvirtina tyrėjai.

„Šis rezultatas suteikia mums naują įrankį kurti galingus ir patikimus kvantinius procesorius iš silicio, naudojant standartinius gamybos metodus, kurie dabar naudojami, gaminant įprastus kompiuterius“, – pabrėžia A. Lauchtas.

Tai – tik dalis naujos krypties pasirodymų, veiksiančių pirmą kartą pristatomoje festivalio Koncepto scenoje.

Pasak Koncepto scenos kuratorės, aktorės Eglės Valadkevičiūtės, šį kartą festivalis ištrins bet kokias ribas ne tik tarp žanrų, bet ir tarp mokslo ir meno. „Juk tam, kad kažkas galėtų atlikti muzikinius kūrinius, pirmiausia reikėjo išrasti instrumentus ar techniką, kuria jie bus atliekami. Todėl šiais metais ne tik kalbėsime, klausysimės ir grožėsimės menu, festivalyje pristatysime ir praktiškai parodysime, ko reikia, kad menas gimtų ir koks didžiulis kelias nueinamas šiame kūrimo procese“, – sako scenos kuratorė.

Kaip gimsta menas?

Visomis festivalio dienomis veiksiančioje popup galerijoje po atviru dangumi bus pristatomi perspektyvių jaunųjų Lietuvos menininkų Rūtos Matulevičiūtės, Elenos Šimulynaitės, Ievos Terejevos, Vikos Pranaitytės darbai.

Dailininkai E. Šimulynaitė ir Galintas Laurišas kurs paveikslus realiu laiku – visiems festivalio svečiams bus suteikta galimybė pamatyti, kaip vyksta profesionalus dailės procesas. E. Šimulynaitė tapo siurrealistinius, abstrakčius, kiek psichodelinius paveikslus. G. Laurišas, įkvėptas street art kultūros savo kūriniuose nagrinėja žmogaus gyvenimą dabartiniame pasaulyje. Pasak paties menininko, jo kūrinius inspiruoja „sistema“, kuri tam tikra prasme kelia nerimą, priklausomybes, o šiuolaikinės technologijos atitolina žmogų nuo realybės.

Koncepto scenos paskaitų spektras šiemet itin platus – nuo Sibiro šamanizmo iki sudėtingų fizikos procesų. Paskaitą apie garso sintezatorius ves Mantas Mulokas. Jis supažindins kaip veikia garso sintezatoriai ir kokie procesai vyksta su garsu. Profesionalus muzikantas iš Australijos, gyvenęs, studijavęs ir dirbęs beveik visuose pasaulio žemynuose, Reesas Archibaldas skaitys paskaitą apie garso suvokimą pasaulio kultūrose.

Svečiai iš Austrijos Leo Bettinelli ir Nina Fountedakis pristatys neseniai patobulintą muzikinį instrumentą „LaserHarp“, kuris šiemet pelnė mokslinį apdovanojimą. O kvantinės fizikos ekspertas Vytenis Pranculis skaitys paskaitą intriguojančiu pavadinimu „Kvantinis šuolis jūsų fizikos suvokimui“.

Eksperimentinė muzika ir radijo teatras

Muzikinė Koncepto miestelio programa bus persipynusi su įvairiais garso performansais. Praėjusiais metais didžiulio populiarumo sulaukusio radijo teatro „Bilietų nėra“ aktoriai į festivalį atvyksta ir šiais metais. Aktorių trupė audio performansais žadins klausytojų vaizduotę iš naujo atrasdama bei kurdama naujus audio teatro žanrus. Siekdami atgaivinti klausymo kultūrą ir surasti daugiau teatro ir garso meno sąsajų, menininkai muzikinių, režisūrinių bei performatyvių eksperimentų metu kuria audio atmosferą, kuri pasitelkdama garsines išraiškas netikėtai atskleidžia literatūrinės medžiagos turinį. „Bilietų Nėra“ audioteatro spektakliai glostys klausą bei jausmus klasikinę bei modernią literatūrą perpindami elektroniniais garsais.

Pasak E. Valadkevičiūtės, Koncepto scenoje naktimis skambės eksperimentinė elektroninė muzika. Tarp įdomiausių pasirodymų – jaunų aktorių grupė „Whale sounds“, kursianti legendą apie vienišą banginį. O Iggi & DJ Saga aka MLDC projektas visus žmones kvies į improvizacinę Jam sesiją. Visiems puikiai pažįstamas reivo krikštatėvis DJ Saga su savo programa pasirodys ir pagrindinėje festivalio scenoje.

Vienas įdomiausių Koncepto scenos pasirodymų – audiovizualinio eksperimentinio/idm elektroninės muzikos atlikėjo ir kompozitoriaus „Number Eleven“ šou. Garsėjantis vizualizacijomis, reaguojančiomis į garsą bei sudėtingų ritminių kombinacijų pasirodymais atlikėjas festivalyje pristatys savo trečiąjį albumą „Protrusion“ kuriame viskas netikėtai pakrypsta į audringiausią chaosą per visą „Number Eleven„ kūrybos laikotarpį. Taip pat atlikėjas gros kūrinius ir iš pirmųjų savo albumų.

Festivalis „Yaga Gathering“ vyks liepos 28 d. – rugpjūčio 1 d. Varėnos rajone, Ežeraičio miške prie Spenglos ežero ir šaltinio.

Bendroji reliatyvumo teorija – viena iš geriausių idėjų žmonijos istorijoje. Kartu su kvantine mechanika jos yra kertiniai šiuolaikinės fizikos akmenys. Deja, reliatyvumas ir kvantinė mechanika tarpusavyje ne itin „sutaria“. Dėl šios priežasties, fizikai ieško naujų būdų, kaip šias dvi sritis suvienyti.

Norėdami tai padaryti, jie atliko bandymus už šių teorijų veikimo ribų ir, šitaip sulaužydami bendrojo reliatyvumo principus, jie aptiko stebinančių dalykų.

Mokslininkai iš Kembridžo bei Karalienės Marijos universiteto pasinaudodami superkompiuteriu sumodeliavo penkių dimensijų (5D) žiedo formos juodąją skylę ir atrado, kad ji išsivysto į gryną singuliarumą, kas prieštarauja reliatyvumo teorijai. Pagal šį scenarijų, penktoji dimensija yra atsitiktinė papildoma dimensija erdvėje.

Tyrimo rezultatai buvo paskelbti žurnale „Physics Review Letters“.

Juodųjų skylių singuliarumai yra begalinio tankio objektai ir pagal fizikos dėsnius jie gali egzistuoti tik tada, jei yra apsupti įvykių horizonto – paviršiaus, kuris atskiria juos nuo likusios Visatos. Matematiškai „grynas“ singuliarumas mūsų keturių matmenų Visatoje yra neįmanomas.

„Jei singuliarumai lieka paslėpti už įvykių horizonto, jie nesukelia problemų ir priklauso bendrajam reliatyvumui. Kosminė cenzūros hipotezė teigia, kad taip yra visada“, – tvirtina vienas iš tyrimo autorių Kembridžo Taikomoji matematikos ir teorinės fizikos (DAMTP) departamento doktorantas Markus Kunesch.

„Kol galioja kosminės cenzūros hipotezė, galime drąsiai žvelgti už juodosios skylės ribų ir pasiekti šiuolaikinės fizikos užsibrėžtą tikslą – prognozuoti ateitį, pasitelkiant žinias apie Visatos dabartinę padėtį“ – priduria jis.

Manoma, kad kosminė cenzūra palaiko mūsų Visatą, tačiau didžiausias klaustukas yra Visatos laiko ir trijų erdvių dimensijos. Taip pat dar galutinai nesuformuluotos, tačiau nuolat mokslininkų tyrimų taikiklyje atsiduriančios Stygų, Kvantinės Gravitacijos ir Visko teorijos, kurios reikalauja daugiau nei 11 dimensijų. Todėl siekiant sukurti tvirtus pamatus ateities mokslo atradimams, svarbu ištirti mūsų dabartinių teorijų ribas.

„Mes plečiame kompiuterių panaudojimo ribas. Kuo aukštesnėje dimensijoje imituosime Einšteino Kvantinės Gravitacijos teoriją, tuo lengviau bus paspartinti naujus skaičiavimo metodus, – sakė studijos bendraautorius Saran Tunyasuvunakool. – Bet jei kosminė cenzūra negali egzistuoti aukštesnėse dimensijose, tuomet gal verta išsiaiškinti, kodėl tai įmanoma keturių dimensijų Visatoje“.