Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 43)

Con mèo Schrödinger

Không hiện tượng nào làm phơi bày cái lạ lùng của vật lí lượng tử tốt như con mèo của Schrödinger. Erwin Schrödinger đã nghĩ ra thí nghiệm giả tưởng con mèo nổi tiếng của ông vào năm 1935, để chứng minh cái ông xem là sự ngớ ngẩn của cách hiểu Copenhagen. Được minh họa ở bên dưới, thí nghiệm tưởng tượng một cách đưa một hệ vĩ mô (một con mèo có thể sống hoặc chết) vào một trạng thái chồng chất lượng tử. Đối với một người ở bên ngoài hộp, chẳng có cách nào biết được liệu chất phóng xạ có phân hủy hay không và khi nào nó phân hủy: do đó, Schrödinger nói, cách hiểu Copenhagen ngụ ý rằng con mèo vừa sống vừa chết đồng thời cho đến khi cái hộp được mở ra.

Schrödinger cãi rằng một trạng thái như thế là phi lí về mặt trực giác, nhưng thật ra ông chỉ mới xử lí một thái cực của cách hiểu Copenhagen trong đó một nhà quan sát có ý thức là nguyên nhân làm suy sụp hàm sóng. Mặt khác, Niels Bohr cho rằng với một định nghĩa rộng hơn về sự quan sát theo tương tác với các hệ vĩ mô, bao gồm máy đếm Geiger và bản thân con mèo, do đó nó sẽ kích hoạt sự suy sụp từ lâu trước khi cái hộp được mở ra.

Kiểm tra con mèo Schrödinger

Chẳng có con mèo nào bị xâm hại trong lúc soạn quyển sách này, và thật vậy việc thực thi trong thế giới thực của thí nghiệm giả tưởng Schrödinger chẳng có mục đích thực tiễn nào, vì toàn bộ vấn đề nằm ở chỗ các sự kiện trong cái hộp đóng kín vẫn bất định cho đến khi một kết cục được quan sát thấy. Thế nhưng các nhà khoa học đã kiểm tra nguyên lí nền tảng của nó theo những cách khác và chứng minh rằng, bất chấp sự hoài nghi của Schrödinger, cách hiểu Copenhagen thật sự phản ánh cái xảy ra.

Thủ thuật là đặt một hệ lượng tử trong trạng thái chồng chất của các hàm sóng. Trong thí nghiệm con mèo, các hàm sóng này thuộc về kết cục con mèo sống hoặc là chết. Chưa có ai thành công trong việc làm chồng chất những hệ lượng tử lớn như thế trên thực tế, nhưng trong các thí nghiệm các photon, các nguyên tử beryllium, và thậm chí một âm thoa dao động gồm mười nghìn tỉ nguyên tử đều đã được làm chồng chất trong những trạng thái dao động khiến chúng hành xử như thể chúng ở hai nơi cùng lúc. Các thí nghiệm ấy chứng minh cái chúng ta cố gắng tìm hiểu: rằng ở những cấp độ nhỏ nhất, Vũ trụ thật sự mang tính xác suất.

Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>

Bài trước | Bài kế tiếp