Nguyên lý bất định là một trong những qui luật quan trọng nhất của vất lý hiện đại, được Werner Heisenberg phát hiện năm 1927. Nguyên lý này phát biểu rằng:
"Ta không bao giờ có thể xác định chính xác cả vị trí lẫn vận tốc (hay động lượng, hoặc xung lượng) của một hạt vào cùng một lúc. Nếu ta biết một đại lượng càng chính xác thì ta biết đại lượng kia càng kém chính xác." Về mặt toán học, nguyên lý đó được biểu hiện bằng bất đẳng thức sau:
(∆x)(∆p) ≥ h/(2π) Trong công thức trên, ∆x là sai số của phép đo vị trí, ∆p là sai số của phép đo động lượng và h là hằng số Planck.
Đến nay, nguyên bất định này được coi là một trong những qui luật tổng quát nhất trong Vũ trụ. Trên cơ sở này, cơ học lượng tử quan niệm các hạt không có vị trí, không có vận tốc tách bạch và không hoàn toàn xác định. Thay vì thế chúng có một trạng thái lượng tử là tổ hợp của vị trí và vận tốc.
Giáo sư vật lý Đàm Thanh Sơn mô tả nguyên lý bất định như sau:
"Bản chất của nguyên lý bất định là như thế nào? Nếu ta tóm một con chuột, nó sẽ giãy giụa để chạy ra khỏi tay ta. Ta cứ tưởng tượng vạn vật trong tự nhiên đều như vậy. Nếu ta định “tóm” một vật lại, không cho vị trí của nó xê dịch quá một kích thước bằng R, nó sẽ không thể ngồi yên trong đó. Nghĩa là hạt đó sẽ có một xung lượng ít nhất cỡ \hbar/R, tức là vận tốc ít nhất cỡ \hbar/(m R). Chuyển động này được gọi là chuyển động lượng tử.
Bạn đọc đến đây có thể bảo: làm gì có chuyện đó! Nếu tôi có một hòn đá, nếu tay tôi không run, tôi có thể giữ chặt cho nó không cựa cậy được, làm gì có chuyện nó giãy giụa như con chuột! Nhưng thực ra, hòn đá của bạn vẫn cựa cậy, chỉ có điều rất yếu thôi. Đó là do hằng số Planck \hbar rất nhỏ. Ta giả sử hòn đá của bạn nặng 100 g, và bạn giữ nó không cho nó cựa cậy quá giới hạn 1 micrômét. Theo công thức của nguyên lý bất định thì hòn đá sẽ cựa cậy với vận tốc là 10-25 cm/s — một vận tốc quá nhỏ để ta có thể cảm thấy được.
Thế nhưng với những hạt rất nhỏ thì hiệu ứng của nguyên lý bất định có thể cảm thấy được. Nếu thay vì hòn đá ta lấy một nguyên tử hyđrô có khối lượng cỡ 10-24 g thì vấn đề khác hẳn rồi. Lúc này tốc độ “cựa cậy” của nguyên tử sẽ là 10 cm/s — một tốc độ ta có thể tưởng tượng được! Thay nguyên tử bằng một hạt điện tử có khối lượng cỡ 10-27 g thì tốc độ này lên tới 100 m/s. Nguyên lý bất định của Heisenberg nói rằng không có cách này giảm tốc độ này xuống bằng không: chuyển động lượng tử là tính chất cố hữu của các vật."(https://damtson.wordpress.com/2010/04/15/uncertainty-principle/)[/i]
Ta hãy xem, Thuyết Tuyệt đối quan niệm thế nào về nguyên lý bất định.
Theo mục
II.2. Tính tương thuộc, bất định trong tất định của phát triển Chương I, Thuyết Tuyệt đối đã phân tích kỹ về
tính bất định trong tất định của thực tại nói chung và thế giới vật chất nói riêng, đó chính là nguồn gốc sâu xa của nguyên lý bất định. Theo Thuyết Tuyệt đối,
người ta không thể xác định một cách chính xác bất kỳ một giá trị đại lượng vật lý nào có đơn vị không thời gian tham gia, bởi vì, bản thân không thời gian có thuộc tính âm luôn luôn giao động một cách ngẫu nhiên quanh một giá trị trung bình.
Không gian có độ co dãn τ nào đó luôn luôn giao động, dẫn đến vật chất (Khí) tràn ngập trong đó cũng giao động theo với mật độ nội động lượng
σ = cρmaxexp(1 – τ), xô đẩy những hạt vật chất nằm trong không gian đó, làm cho chúng rung lắc, nên không thể xác định vị trí một cách chính xác. Một hạt vật chất nằm trong không gian có độ co dãn không thời gian τ sẽ bị không gian đó rung lắc với động lượng
p = mc.exp(1- τ) .
Tuy nhiên, bản thân hạt vật chất cũng được bao bọc một trường khí âm dương của chính nó với τ = 1 tại biên, nên động lượng rung động tự thân của nó đã là:
p = mc (đây là một động lượng rất lớn).
Nếu chúng ta cố tình khống chế vị trí hạt vật chất trong không gian với độ chính xác δ = (R – R
0)/Δ
m (với Δ
m = mG/c
2)) nào đó thì chúng ta phải khắc phục một động lượng “rung lắc” hạt vật chất có xu hướng thoát ra khỏi sự khống chế đó là p. Động lượng này tăng lên rất nhanh theo hàm mũ khi δ giảm theo công thức:
p = mc.exp(- δ)
δ = ln(mc/p) 
Như vậy, Thuyết Tuyệt đối khẳng định nguyên lý bất định, song không chỉ cho sự “hy sinh” một trong 2 thông số vị trí và vận tốc, mà
cho bất kỳ một thông số vật lý nào được xác định bởi đơn vị không thời gian (cả vận tốc lẫn vị trí), đồng thời
chỉ rõ nguồn gốc sâu xa của nguyên lý này chính là tính bất định trong tất định của thực tại, là sự biến thiên quanh giá trị trung bình của hệ số co giãn không thời gian do Khí âm gây nên. Nguyên lý này
không chỉ đúng trong thế giới vi mô mà còn đúng cho cả thế giới vĩ mô, chỉ phân biệt bởi giá trị xác suất của chúng. Trong thế giới vi mô, giá trị sai số cao đáng kể so với giá trị thực của các đại lượng vật lý nên nguyên lý bất định thể hiện rõ rệt hơn. Trong thế giới vĩ mô thì ngược lại, giá trị sai số quá nhỏ so với giá trị thật của các đại lượng vật lý nên ảnh hưởng của nguyên lý bất định có thể bỏ qua.
Thuyết Tuyệt đối cũng cho công thức tính động lượng cần thiết p để khống chế vị trí một hạt vật chất trong độ chính xác nào đó, nhưng không phải là công thức gần đúng
(∆x)(∆p) ≥ h/(2π) mà là một công thức chính xác:
p = mc.exp(- δ) Nguồn gốc của nguyên lý bất định chỉ rõ sự tinh tế, biện chứng của tính bất định trong tất định, tính ngẫu nhiên luôn được khống chế trong qui luật, tính qui luật luôn được thể hiện đa dạng và phong phú trong ngẫu nhiên của phát triển sự vật. Điều này không làm nhụt đi ý chí vươn lên của chúng ta như thuyết tất định coi mọi sự đã được an bài, cũng không làm cho hành động của chúng ta trở nên bừa bãi, mất kiểm soát như như thuyết bất định cho mọi thứ chỉ là sự ngẫu nhiên. Nó làm cho con người trở nên tự tin, năng động, sáng tạo trong hành động tìm kiếm chân lý, hạnh phúc.
Ý nghĩa xã hội của nguyên lý này cũng to lớn như ý nghĩa vật lý của nó vậy. Mời các anh chị em xem kỹ Thuyết Tuyệt đối và cho ý kiến.
Thân ái!
