Khám phá thế giới lượng tử

Albert Einstein, bậc thầy sử dụng câu từ cũng như phương trình, là người đã gắn lên cơ học lượng tử một nhãn hiệu không phai mờ kể từ lúc ấy: spukhaft, thường được dịch là “ma quái”. Nếu không có gì khác, đó là ấn tượng của chúng ta trong hầu hết các cuộc thảo luận công khai về cơ học lượng tử. Chúng ta được biết rằng nó là một phần của vật lý mà không tránh khỏi tính khó hiểu, huyền bí, kỳ quái, không thể nhận thức, lạ thường, bế tắc. Ma quái.

Nguồn ảnh: Big Think.

Có lẽ sự bí hiểm luôn rất hấp dẫn. Giống như một người lạ mặt bí ẩn và quyến rũ, cơ học lượng tử lôi cuốn chúng ta vào việc tiên đoán tất cả các đặc tính và khả năng của nó, cho dù là có hay không. Chỉ cần một tìm kiếm ngắn gọn với tiêu đề “lượng tử” sẽ cho ra một loạt các kết quả liên quan như:

Thành công lượng tử

Lãnh đạo lượng tử

Ý thức lượng tử

Cảm ứng lượng tử

Yoga lượng tử

Thức ăn lượng tử

Tâm lý học lượng tử

Tâm trí lượng tử

Vầng hào quang lượng tử

Vị tha lượng tử

Thần học lượng tử

Hạnh phúc lượng tử

Thơ ca lượng tử

Dạy học lượng tử

Đức tin lượng tử

Tình yêu lượng tử

Đối với một ngành vật lý thường được mô tả là chỉ liên quan đến những quá trình vi mô xảy ra trên các hạt hạ nguyên tử, đó là bản lý lịch khá ấn tượng.

Công bằng mà nói, cơ học lượng tử – hay “vật lý lượng tử”, hoặc “thuyết lượng tử”, tất cả những tên gọi này đều tương đương nhau – không chỉ đơn thuần liên quan đến các quá trình trong thế giới vi mô. Nó mô tả vạn vật, từ bạn và tôi cho tới các vì sao và thiên hà, từ lõi của lỗ đen cho tới khởi đầu của vũ trụ. Nhưng chỉ khi chúng ta quan sát thế giới ở thang đo cực nhỏ thì mới bị ảnh hưởng bởi sự dị thường của hiện tượng lượng tử.

Một trong những chủ đề của cuốn sách này là cơ học lượng tử không đáng bị cho là ma quái, theo nghĩa một thứ bí ẩn không diễn tả được nằm ngoài khả năng nhận thức của con người. Cơ học lượng tử thật đáng kinh ngạc; nó mới lạ, sâu sắc, đòi hỏi tư duy linh hoạt, và là cách quan sát thực tại rất khác biệt so với những thứ mà chúng ta đã quen thuộc. Khoa học đôi khi là như vậy.

Nhưng nếu một chủ đề có vẻ khó hiểu và gây bối rối thì sự hồi đáp khoa học là làm sáng tỏ vấn đề nan giải chứ không phải giả vờ như nó không tồn tại. Có mọi lý do để cho rằng chúng ta có thể làm được điều đó với cơ học lượng tử giống như bất kỳ lý thuyết vật lý nào khác.

Rất nhiều cách diễn đạt về cơ học lượng tử tuân theo một khuôn mẫu điển hình. Đầu tiên, họ chỉ ra một số hiện tượng lượng tử khác thường. Tiếp theo, họ diễn tả sự khó hiểu như thể thế giới có lẽ là như vậy, và không có hy vọng gì để hiểu được. Cuối cùng (nếu bạn may mắn), họ đưa ra một số giải thích.

Chủ đề của chúng tôi đánh giá cao sự rõ ràng hơn là bí ẩn, vì vậy tôi không muốn làm theo chiến lược đó. Tôi muốn trình bày cơ học lượng tử theo cách sẽ khiến cho nó cực kỳ dễ hiểu ngay từ ban đầu. Có vẻ nó vẫn kỳ lạ, nhưng đó là bản chất của con quái thú này. Hy vọng là những thứ kỳ lạ kia không phải là không thể giải thích hoặc không thể hiểu được.

Chúng tôi sẽ không miễn cưỡng đi theo trình tự lịch sử. Trong chương này, chúng tôi sẽ xem xét những dữ kiện thực nghiệm cơ bản khiến chúng ta phải miễn cưỡng chấp nhận cơ học lượng tử, và ở chương tiếp theo chúng tôi sẽ phác họa nhanh về cách tiếp cận Đa Vũ Trụ để hiểu rõ những quan sát đó.

Tất nhiên là trong chương tiếp theo chúng tôi sẽ đưa ra giải thích phần nào mang yếu tố lịch sử về những khám phá khiến con người suy ngẫm về dạng vật lý mới gây ấn tượng bậc nhất này. Sau đó chúng tôi sẽ giải thích một cách chính xác một số hệ quả của cơ học lượng tử thực sự ấn tượng như thế nào.

Với tất cả những nội dung được trình bày đó, trong toàn bộ phần còn lại của cuốn sách, ta có thể bắt đầu nhiệm vụ thú vị là tìm hiểu những khám phá này sẽ dẫn tới đâu, làm sáng tỏ những đặc tính nổi bật nhất của thực tại lượng tử.