GIAI ĐIỆU GIÂY VÀ BẢN GIAO HƯỞNG VŨ TRỤ - Trang 122

có năng lượng lớn và do đó, nó làm cho vận tốc của electron thay đổi
mạnh. Còn nếu dùng ánh sáng có tần số thấp (bước sóng dài) chúng ta sẽ
làm giảm thiểu ảnh hưởng của photon đến chuyển động của electron vì các
photon lúc này có năng lượng nhỏ, nhưng chúng ta lại phải trả giá bằng độ
chính xác thấp trong việc xác định vị trí của electron. Heisenberg đã định
lượng hóa sự cạnh tranh đó và tìm được một hệ thức toán học giữa độ chính
xác đạt được khi đo vị trí của electron và độ chính xác đạt được khi đo
đồng thời vận tốc của nó. Hoàn toàn phù hợp với sự thảo luận ở trên của
chúng ta, Heisenberg đã tìm thấy rằng, hai độ chính xác đó tỷ lệ nghịch với
nhau. Độ chính xác trong phép đo vị trí càng lớn thì nhất thiết phải kéo theo
độ mất chính xác trong phép đo vận tốc cũng càng lớn và ngược lại. Và
điều quan trọng nhất, đó là mặc dù chúng ta đã gắn việc đo vị trí của
electron với một thí nghiệm cụ thể, nhưng Heisenberg đã chứng minh được
rằng, sự dung hòa giữa độ chính xác của các phép đo vị trí và vận tốc là
một sự kiện có tính chất cơ bản, nó đúng bất kể ta dùng thiết bị hay thủ tục
đo nào. Không giống như lý thuyết của Newton hay Einstein, trong đó
chuyển động của hạt được mô tả bằng cách cho vị trí và vận tốc của nó, cơ
học lượng tử cho thấy rằng, ở cấp độ vi mô, bạn không thể biết đồng thời vị
trí và vận tốc của hạt một cách hoàn toàn chính xác. Hơn thế nữa, khi bạn
biết đại lượng này càng chính xác thì lại biết đại lượng kia càng kém chính
xác. Và mặc dù chúng ta đã mô tả điều này chỉ cho electron, nhưng những
ý tưởng đó cũng áp dụng được trực tiếp cho tất cả các hạt đã tạo nên Vũ trụ
chúng ta.
Einstein đã cố gắng giảm thiểu tối đa sự xa rời vật lý cổ điển mà ta vừa nói
ở trên, bằng cách lập luận rằng mặc dù cơ học lượng tử đã làm xuất hiện
một giới hạn đối với sự hiểu biết của chúng ta về vị trí và vận tốc, nhưng
electron bản thân nó vẫn có một vị trí và vận tốc xác định đúng như chúng
ta đã nghĩ. Tuy nhiên, trong suốt vài ba chục năm trở lại đây, sự tiến bộ về
mặt lý thuyết do nhà vật lý người Ailen đã quá cố là John Bell làm tiên
phong và những kết quả thực nghiệm của Alain Aspect và các cộng sự của
ông đã chứng tỏ một cách thuyết phục rằng Einstein sai lầm. Các electron -
cũng như tất cả các hạt khác của vật chất - không thể được mô tả đồng thời