Các nhà vật lí vẫn bất đồng sâu sắc về ý nghĩa của cơ học lượng tử

“Những ai khẳng định hiểu được cơ học lượng tử thì hoặc là nói dối hoặc là điên rồi,” nhà vật lí Richard Feynmann từng có lần nói thế, theo như đồn đại.

Tình huống đó vẫn thay đổi gì nhiều trong khoảng 90 năm qua kể từ khi cơ học lượng tử lần đầu tiên được nêu ra, như đã được chứng minh bởi một trưng cầu mới, công bố chi tiết trong tháng này, cho thấy các nhà vật lí vẫn phân chia sâu sắc về ý nghĩa của lí thuyết khó hiểu này.

Một bộ gồm 16 câu hỏi đã được đưa cho 33 nhà vật lí, nhà triết học và nhà toán học tại một hội nghị về “Vật lí Lượng tử và Bản chất của Thực tại” tổ chức ở Áo hồi tháng 7 năm 2011. Bộ câu hỏi đó khảo sát suy nghĩ của các chuyên gia về những nền tảng cơ sở của lí thuyết lượng tử, ví dụ như tính ngẫu nhiên của tự nhiên và tác động của những phép đo bên ngoài lên những hệ lượng tử.

Mặc dù những người làm khảo sát thừa nhận rằng kích cỡ mẫu là nhỏ và phép kiểm tra không hoàn toàn mang tính khoa học, nhưng họ đã tìm thấy một sự phân chia sâu sắc giữa các chuyên gia về một số nguyên lí cơ bản nhất của cơ học lượng tử.

“Gần 90 năm sau khi lí thuyết được phát triển, vẫn không có sự nhất trí trong cộng đồng khoa học về cách hiểu của những viên gạch cấu trúc cơ bản của lí thuyết,” các tác giả khảo sát, đứng đầu là nhà vật lí Maximilian Schlosshauer thuộc trường Đại học Portland, viết như thế trong một bài báo mô tả các kết quả đăng trên arXiv.org hôm 6 tháng 1 vừa qua. “Trưng cầu của chúng tôi là một hồi chuông báo động của tình huống lạ lùng này.”

Ví dụ, các chuyên gia gần như chia rẻ hoàn toàn trước câu hỏi: “Bạn có tin rằng những vật thể vật chất có những tính chất của chúng đã được xác định từ trước và độc lập với phép đo?”

Trong khi hơi nghiêng về câu trả lời “có, trong một số trường hợp” (52%), chưa tới một nửa trả lời “không” (48%). (Người trả lời được phép đánh dấu câu trả lời nhiều lựa chọn và viết nhận xét; 3% nói “có, trong mọi trường hợp”, còn 9% nói “chưa chắc”.)

Các quy luật kì lạ của cơ học lượng tử có thể cho phép nhiều quá trình cơ bản của sự sống.

Bohr và Einstein

Cơ học lượng tử, lần đầu tiên được xây dựng vào đầu thế kỉ 20, là cách tốt nhất của các nhà vật lí để mô tả hành trạng của những cái nhỏ nhất của vũ trụ, ví dụ như các nguyên tử cấu tạo nên cơ thể của chúng ta. Nhưng phần lớn lí thuyết ấy là bí hiểm và phản trực giác.

Ví dụ, lí thuyết lượng tử đề xuất rằng các hạt không tồn tại ở một nơi nhất định tại một thời điểm nhất định, mà nó trôi nổi trong một miền xác suất, với một xác suất nhất định có mặt tại điểm A, và một xác suất khác có mặt tại điểm B. Trong “cách hiểu Copenhagen” của mình, nhà vật lí Niels Bohr cho rằng vũ trụ vật chất là vô định và về cơ bản có tính xác suất.

Nhưng Albert Einstein chưa bao giờ tin như vậy, ông có nói câu nổi tiếng “Chúa không chơi xúc xắc với vũ trụ.” Ông thích nghĩ rằng sau hết thảy, vũ trụ là tất định, nghĩa là trạng thái tương lai, ví dụ, của một hạt hoàn toàn được xác định bởi những trạng thái trước đó của nó. Nói cách khác, mọi cái quả đều có cái nhân của nó.

Trong khảo sát, 42% người trả lời nói cách hiểu Copenhagen của Bohr là cách hiểu cơ học lượng tử yêu thích của họ - không có cách hiểu nào khác nhận được hơn 24% số bình chọn.

Trong khi đó, 64% những người trả lời cho biết quan điểm của Einstein về cơ học lượng tử “là sai”, còn 6% nói “rốt cuộc hóa ra là đúng”. 12% khác nói quan điểm của Einstein “rốt cuộc hóa ra là sai”, và chừng 12% thì nói “chúng ta cứ chờ xem”.

Máy tính lượng tử

Những người tham gia trưng cầu cũng bị phân chia không kém về khả năng cho máy vi tính lượng tử, những cái máy sẽ khai thác những tính chất lượng tử của các hạt, ví dụ như khả năng của chúng ở nhiều trạng thái cùng lúc, để thu được tốc độ tính toán siêu nhanh.

Tỉ lệ đông nhất, 42%, cho biết một máy vi tính lượng tử hoạt động được và hữu ích sẽ thu được trong vòng 10 đến 25 năm tới, còn 30% kia dự báo máy vi tính lượng tử sẽ có mặt trong 25 đến 50 năm nữa. 9% đặc biệt lạc quan nói rằng công nghệ sẽ được hiện thực hóa trong 10 năm tới, còn 15% nói “không bao giờ”.

Cuối cùng, những người tham gia trả lời cũng không thể thống nhất rằng những hội nghị giống như vậy về những nền tảng cơ học lượng tử sẽ còn được tổ chức trong 50 năm tới nữa hay không. “Có khả năng là có” là câu trả lời chiếm 48%, trong khi 15% nói “có khả năng là không”, và 24% nói “ai biết được?”. Tuy nhiên, có 12% trả lời ấn tượng “Có gì thì tôi sẽ tổ chức.”

Nguồn: LiveScience