8 października 2024
O „niepojętej” matematyczności przyrody
dr Tomasz Miller
22 października 2024
Najniższe temperatury we Wszechświecie
mgr Tomasz Krehlik
5 listopada 2024
Czarne dziury
prof. dr hab. Edward Malec
19 listopada 2024
Galaktyki aktywne okiem obserwatora
dr hab. Dorota Kozieł-Wierzbowska
7 stycznia 2025
Dlaczego komputer kwantowy jeszcze nie działa?
prof. dr hab. Karol Życzkowski
21 stycznia 2025
Wewnętrzne światy sieci neuronowych
prof. dr hab. Romuald Janik
Dr Tomasz Miller jest fizykiem matematycznym i popularyzatorem nauki. Pracuje w Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych Uniwersytetu Jagiellońskiego, gdzie bada struktury geometryczne leżące na pograniczu ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej.
Stały współpracownik „Tygodnika Powszechnego” i tłumacz literatury popularnonaukowej. Można go spotkać na kanale youtube'owym Copernicus, gdzie opowiada o fizyce, kosmologii i matematyce – m.in. w serii mini-wykładów „Zacznijmy od zera”.
Mgr Tomasz Krehlik jest doktorantem w Zakładzie Fotoniki UJ. Jego praca dotyczy oddziaływania ultrazimnych atomów rubidu ze światłem.
W ostatnim roku wytworzył kondensat Bosego-Einsteina atomów rubidu (stan, w którym kwantowe właściwości atomów stają się widoczne w skali makroskopowej) i prowadzi w nim teraz spektroskopię dwuwiązkową, w której obecność jednej wiązki świetlnej zmienia sposób oddziaływania atomów z drugą.
Uczestniczył też w badaniach mających bardziej bezpośrednie zastosowanie, sprawdzając możliwość wykorzystania pustego światłowodu wypełnionego rubidem do budowy optycznej pamięci kwantowej.
Prof. dr hab. Edward Malec pracuje w Zakładzie Teorii Względności i Astrofizyki na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ. Związany był wcześniej również z Uniwersytetem Śląskim, Instytutem Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, Akademią Pedagogiczną w Krakowie oraz University City College w Cork.
Publikował w zakresie fizyki matematycznej, teorii względności, astrofizyki relatywistycznej oraz kosmologii. Od października 2023 jest emerytowanym profesorem UJ.
Dr hab. Dorota Kozieł-Wierzbowska jest pracownikiem Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie w Zakładzie Astronomii Gwiazdowej i Pozagalaktycznej.
Przygodę z astrofizyką rozpoczęła od badania gwiazd zmiennych w Drodze Mlecznej. Z czasem przeszła do większych skal i obecnie obserwuje galaktyki aktywne, w tym radiogalaktyki.
Profesor Karol Życzkowski pracuje na Uniwersytecie Jagiellońskim oraz w Centrum Fizyki Teoretycznej PAN. Zajmuje się mechaniką i informatyką kwantową, teorią chaosu oraz zastosowaniami matematyki teorii wyboru społecznego. Jest członkiem Polskiej Akademii Umiejętności, a od roku 2023 kieruje Krakowskim Oddziałem Polskiej Akademii Nauk.
W roku 2024 otrzymał ERC Advanced Grant na projekt Typical and Atypical structures in quantum theory (TAtypic). Współautor monografii dotyczącej mechaniki kwantowej wydanej przez Cambridge University Press, książki "Każdy głos się liczy. Wędrówka przez krainę wyborów" oraz przewodnika narciarskiego po polskich Tatrach Wysokich.
Prof. dr hab. Romuald A. Janik pracuje w Zakładzie Teorii Układów Złożonych w Instytucie Fizyki Teoretycznej na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ. W swojej pracy naukowej zajmuje się teorią strun oraz tzw. korespondencją AdS/CFT pozwalającą na przetłumaczenie problemów z silnie oddziałującej kwantowej teorii pola na język wyżej wymiarowej grawitacji.
Poza fizyką teoretyczną, w ostatnich latach zajmuje się również sztuczną inteligencją i sieciami neuronowymi, podchodząc do nich nie tylko z punktu widzenia nauki, ale również i sztuki.
Współczesna fizyka jest na wskroś zmatematyzowaną nauką. Choć już Galileusz pisał, że „księga przyrody napisana jest językiem matematyki”, to dla dzisiejszej fizyki matematyka jest czymś więcej niż tylko językiem.
Jak to się stało, że od pitagorejskich proporcji, euklidesowej geometrii i ptolemejskich epicykli doszliśmy do zakrzywionej czasoprzestrzeni i pól kwantowych? Dlaczego przyroda daje się aż tak dobrze modelować abstrakcyjnymi „krzaczkami” wymyślanymi przez matematyków często w zupełnie innych celach?
Jak to możliwe, że równania bywają mądrzejsze od ich autorów, a nowe zjawiska fizyczne da się odkrywać „na papierze”? Czy można powiedzieć, że sam wszechświat jest w jakimś sensie „matematyczny”? Dr Tomasz Miller zaprasza do wspólnego pozastanawiania się nad matematycznością natury, a także nad naturą samej matematyki.
Najzimniejsze miejsca we Wszechświecie, być może wbrew intuicji, znajdują się na Ziemi - w laboratoriach stosujących techniki optycznego i magnetycznego chłodzenia atomów do niespotykanych gdzie indziej temperatur (<100 nK).
Jednym z najciekawszych zjawisk, które można zaobserwować w takich warunkach, jest kondensacja Bosego-Einsteina. Jest to stan, w którym kwantowe (falowe) właściwości atomów stają się widoczne w skali makroskopowej. Oznacza to na przykład, że nakładając na siebie dwie chmury atomowe w stanie skondensowanym, zamiast łącznej chmury o zwiększonej gęstości (czego spodziewalibyśmy się klasycznie), dostaniemy chmurę z okresowo zmiennym rozkładem gęstości (co, w analogii do wzoru interferencyjnego nałożonych na siebie wiązek światła, przewiduje mechanika kwantowa). A wzór ten, a więc przejaw kwantowości materii, możemy zobaczyć robiąc zdjęcie (prawie) zwykłym aparatem fotograficznym.
Mgr Tomasz Krehlik przedstawi sposoby chłodzenia atomów do tak niskich temperatur (na przykładzie aparatury ze swojego laboratorium) oraz przybliży zjawisko kondensacji Bosego-Einsteina.
Czarne dziury pojawiły się – jako koncept teoretyczny – na przełomie osiemnastego i dziewiętnastego stulecia. Znalazły one swoje miejsce w fizyce dopiero w ostatnim półwieczu.
Tysiące tych obiektów odkryto obserwacyjnie. Mogą one - wbrew swojej nazwie - stymulować w pewnych warunkach powstawanie potężnego promieniowania elektromagnetycznego. Najmocniejsze obserwowane promieniowanie elektromagnetyczne pochodzi z jąder galaktycznych zawierających czarne dziury.
Profesor Edward Malec opowie o czarnej dziurze w SGR A+ w Naszej Galaktyce i o możliwych pożytkach gospodarczych i ekologicznych - puśćmy wodze fantazji - z istnienia czarnych dziur.
Chociaż obecnie (chyba) nikogo nie dziwi założenie o istnieniu supermasywnych czarnych dziur w galaktykach, to same te obiekty wciąż zadziwiają astronomów różnorodnością i skalą procesów związanych z ich istnieniem. Galaktyki aktywne to galaktyki, w których czarne dziury manifestują swoją obecność w najbardziej gwałtowny sposób, stanowiąc fascynującą bazę do badania zjawisk związanych z koegzystencją i koewolucją supermasywnych czarnych dziur oraz ich galaktycznych gospodarzy.
Galaktyki aktywne obserwuje się w pełnym zakresie widma elektromagnetycznego, przy czym w każdym z tych zakresów mogą przejawiać się w inny sposób. W zakresie rentgenowskim obserwujemy gorący gaz związany z aktywnym jądrem, w zakresie optycznym — charakterystyczne linie emisyjne, w podczerwieni widoczny bywa pył skupiony wokół jądra, natomiast w zakresie radiowym możliwe są do obserwacji strugi i rozległe płaty cząstek wyrzucanych z aktywnego jądra.
Podczas wykładu dr hab. Dorota Kozieł-Wierzbowska podsumuje metody obserwacji galaktyk aktywnych i ich czarnych dziur, a także wspólnie zastanowimy się, jak podejrzeć coś, czego nie widać.
Ideę obliczeń kwantowych sformułował Richard Feynman już pierwszej połowie lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku.
Od tego czasu nastąpił szybki rozwój teorii przetwarzania informacji kwantowej oraz algorytmów kwantowych. Słynny algorytm Shora, pozwalający na efektywną faktoryzację złożonych liczb, powstał już w roku 1994.
Wielki postęp poczyniono także w budowie układów doświadczalnych, umożliwiających wykonanie elementarnych bramek kwantowych i bazujących na polaryzacji fotonów, pojedynczych atomach oddziałujących ze światłem lasera, kubitach wyodrębnionych w nadprzewodnikach oraz technikach rezonansu jądrowego.
Obecnie działające prototypy komputerów kwantowych, operujące na kilkunastu lub kilkudziesięciu kubitach i umożliwiające wykonanie kilku lub kilkunastu cykli bramek kwantowych, nie pozwalają na rozwiązanie problemu obliczeniowego, którego nie dałoby się rozstrzygnąć przy pomocy klasycznego laptopa.
Podczas wykładu prof. Karol Życzkowski spróbuje odpowiedzieć na pytania, co stanowi główną trudność w konstrukcji użytecznego komputera kwantowego, co to jest dekoherencja oraz czy i kiedy doczekamy przekroczenia progu obliczeniowej przewagi kwantowej.
Sieci neuronowe oraz tzw. sztuczna inteligencja w ostatnich latach przestały być niszowym i dość technicznym tematem, ale brawurowo weszły do dyskursu społecznego. Mimo tego pozostają dość enigmatyczne i bywają porównywane z jednej strony do superinteligencji mogącej zagrozić istnieniu ludzkości, a z drugiej strony niemalże do "papugi" składającej bez zrozumienia te same elementy. Czym są naprawdę? Czy mogą same stworzyć coś nowego?
W ramach wykładu "Wewnętrzne światy sieci neuronowych", prof. dr hab. Romuald A. Janik przybliży słuchaczom działanie sztucznych sieci neuronowych, omówi, gdzie sytuują się na skali pomiędzy racjonalnym rozumowaniem a intuicją, oraz opowie o badaniu, jak sieci neuronowe wewnętrznie "wyobrażają sobie" zewnętrzny świat i co z tego wynikło.