Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 50)

Nguyên lí tương ứng

Cơ học lượng tử giải quyết vật lí học của cái rất nhỏ và, như chúng ta thấy, hành trạng lượng tử rất khác với hành trạng vĩ mô trong thế giới thường nhật của chúng ta vốn bị chi phối bởi vật lí cổ điển. Thế nhưng phải có một điểm nào đó trên thang cấp độ tại đó hành trạng lượng tử và cổ điển chồng lấn lên nhau. Tại điểm nào, các phép tính thực hiện bằng cơ học lượng tử phải tương ứng với các kết quả của toán học cổ điển.

Vì thế ‘nguyên lí tương ứng’, do Niels Bohr phát triển, nói rằng khi các hệ lượng tử (hay đúng hơn, các số lượng tử của chúng) trở nên đủ lớn, chúng phải xấp xỉ với toán học cổ điển. Nguyên lí này rất hữu ích trong việc xác định một mô hình lượng tử nào đó có bất kì cơ sở thực tiễn hay không. Thật vậy, quan niệm phục vụ tốt trong xuyên suốt lịch sử khoa học nói rằng, bất kì lí thuyết mới nào cũng phải có khả năng giải thích các kết quả của các lí thuyết cũ mà nó thay thế. Chẳng hạn, để thành công, thuyết tương đối rộng của Einstein phải có thể giải thích các định luật hấp dẫn của Newton theo những thuật ngữ mới, đồng thời phải khớp với các dự đoán chính xác của chúng.

Nguyên lí tương ứng

Các giới hạn của thế giới lượng tử

Người ta thường nói rằng cơ học lượng tử là vật lí học về cái rất nhỏ, và chúng ta biết chúng ta không nhìn thấy hành trạng cơ lượng tử trong thế giới vĩ mô thường ngày; vị trí và động lượng của con người, xe cộ và các tòa nhà đều trông rất chính xác đối với chúng ta. Vậy thì nguyên lí tương ứng phát huy tác dụng ở điểm nào? Mảnh vật chất lớn nhất bằng bao nhiêu thì còn biểu hiện các tính chất cơ lượng tử?

Một trong những phép kiểm nghiệm nổi tiếng nhất cho các tính chất lượng tử là thí nghiệm hai khe, nó kiểm tra lưỡng tính sóng-hạt. Trên lí thuyết, chúng ta có thể dễ dàng bắn những miếng vật chất càng lúc càng to vào hai khe và xem khi nào hệ vân giao thoa biến mất. Những phân tử lớn nhất cho đến nay biểu hiện hành trạng dạng sóng là các quả bóng bucky carbon, với đường kính khoảng một nano mét (một phần tỉ của một mét). Chuyện chúng ta có thể tiến lên thêm bao nhiêu nữa thì hành trạng sụp đổ thì vẫn chưa rõ, nhưng các phép kiểm tra với virus, chúng có thể dài vài trăm nano mét, đã được đề xuất. Nếu chúng có thể biểu hiện lưỡng tính sóng-hạt, thì điều đó thật sự rất đáng kể.

Các giới hạn của thế giới lượng tử