Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 34)

Thế giới sóng-hạt

Nói rằng các hạt hành xử giống như sóng thì là một lẽ, song điều này có ý nghĩa gì trên thực tế? Hạt thì không phải là một sóng vật chất như sóng nước trên đại dương hay sóng âm thanh truyền trong không khí. Thay vậy, nó là một mô tả xác suất rằng một hạt sẽ có một vị trí hay một động lượng cho trước khi được đo. Rồi chính điều này đem đến nhiều kết quả mà chúng ta có thể lí giải là các hạt hành xử giống như sóng. Ví dụ, nếu bạn thu gom số lượng lớn hạt, chẳng hạn một chùm photon laser hay một chùm electron phát ra từ một điện cực nóng, thì sự phân bố xác suất ấy có nghĩa là bạn có thể tiến hành các thí nghiệm cho thấy chúng hành xử đồng loạt giống như sóng, chứ không phải những hạt rời rạc.

Đừng lo lắng nếu điều này khó hình dung – nó đối lập với cách chúng ta nhìn nhận thế giới hằng ngày. Song các hệ quả của “lưỡng tính sóng-hạt” là nổi bật: các khái niệm như bổ sung, bất định, và tách kết hợp làm thay đổi hoàn toàn cách chúng ta nghĩ về thực tại.

Thế giới sóng-hạt

Hàm sóng xác suất

Thường được kí hiệu bởi chữ cái Hi Lạp psi (y), mỗi hàm sóng đưa ra một mô tả về những kết cục khác nhau của một hệ lượng tử, và xác suất để một hạt sẽ có một nghiệm cho trước. Trên thực tế, các tính chất giống sóng của một hạt không hề bộc lộ dọc theo một con sóng nào cả. Thay vậy, các cực đại trong hàm sóng của hạt mô tả những nơi nó sẽ có khả năng xuất hiện cao hơn: khả năng càng cao thì khả năng đó càng lớn. Điều này ngụ ý rằng vật lí lượng tử nói về các xác suất, đó là lí do chẳng có cái gì thật sự chắc chắn (ít nhất là không chắc chắn trong thế giới hạt). Luôn luôn có khả năng để một hạt ở bất cứ nơi nào đó, hoặc có một động lượng hay năng lượng khác.

Cách chúng ta lí giải các hàm sóng có sự chia rẽ sâu sắc. Cách giải thích Copenhagen nói rằng một khi một phép đo được tiến hành, hàm sóng “suy sụp” thành một nghiệm đơn. Trái lại, lí thuyết đa thế giới dự đoán rằng mỗi nghiệm khả dĩ xuất hiện ở đâu đó, mỗi nghiệm trong một vũ trụ song song.

Hàm sóng xác suất