Brian Greene
Giai điệu giây và bản giao hưởng vũ trụ
Phần II - Không gian, thời gian và các lượng tử
Chương 4 - Những điều kỳ lạ trong thế giới vi mô(9)
Giống như hệ thống kế toán của hãng hàng không “cho phép” bạn
“vay” tiền để mua vé máy bay, miễn là bạn trả lại đủ nhanh, cơ học lượng
tử cũng cho phép hạt vay năng lượng, miễn là nó phải hoàn trả trong
khoảng thời gian được xác định bởi nguyên lý bất định Heisenberg...
Tính kỳ lạ lượng tử
Bây giờ chắc bạn đã có một ý niệm về cách vận hành cực kỳ mới lạ của Vũ
trụ theo những quy luật của cơ học lượng tử. Nếu bạn vẫn còn chưa cảm
thấy choáng váng như Bohr đã nói, thì tính kỳ lạ lượng tử mà chúng ta sắp
thảo luận ngay dưới đây chắc chắn sẽ làm cho bạn cảm thấy chóng mặt.
Hiểu được bằng trực giác cơ học lượng tử thậm chí còn khó hơn thuyết
tương đối, bởi vì rất khó có thể tư duy như một người tí hon sinh ra và lớn
lên trong thế giới vi mô.
Tuy nhiên, có một khía cạnh của lý thuyết
lượng tử đóng vai trò như một cột chỉ đường cho trực giác chúng ta, vì
nó là dấu hiệu phân biệt một cách cơ bản tư duy lượng tử với tư duy cổ
điển
. Đó là nguyên lý bất định được nhà vật lý người Đức Werner
Heisenberg phát minh và năm 1927.
Nguyên lý này bắt nguồn từ sự phản đối, có thể đã từng nảy ra trong đầu óc
bạn. Ở trên, chúng ta đã thấy rằng, hành động nhằm xác định khe mà
electron đi qua (tức vị trí của nó) nhất thiết sẽ làm nhiễu loạn chuyển động
sau đó (tức vận tốc) của nó. Nhưng, cũng như chúng ta có thể đảm bảo chắc
chắn sự hiện diện của ai đó bằng cách chạm nhẹ hoặc vỗ nhẹ vào lưng
người đó, vậy thì tại sao chúng ta lại không thể xác định vị trí của electron
bằng một nguồn sáng “thật dịu nhẹ” để làm giảm ảnh hưởng đến chuyển
động của nó? Trên quan điểm của vật lý học thế kỷ XIX, thì điều đó hoàn
toàn có thể. Bằng cách dùng một đèn mờ (và một detector nhạy sáng hơn)
ta có thể làm cho sự ảnh hưởng tới chuyển động của electron trở nên nhỏ
không đáng kể. Nhưng chính cơ học lượng tử đã soi ra sai lầm trong lập
