Vật lý cổ điển, tồn tại trước khi phát minh ra cơ học lượng tử, mô tả thiên nhiên ở quy mô bình thường (vĩ mô). Hầu hết các lý thuyết trong vật lý cổ điển có thể được suy luận như là các phép gần đúng hoạt động trên các thang đo mà chúng ta đã quen thuộc. Vật lý lượng tử (nó cũng là cơ học lượng tử) khác với khoa học cổ điển ở chỗ năng lượng, động lượng, mô men động lượng và các đại lượng khác của một hệ liên kết được giới hạn ở các giá trị rời rạc (lượng tử hóa). Vật thể có những đặc điểm đặc biệt cả ở dạng hạt và dạng sóng (tính hai mặt của hạt sóng). Cũng trong khoa học này, có những giới hạn về độ chính xác mà các đại lượng có thể được đo lường (nguyên lý bất định).
Có thể nói, sau khi vật lý lượng tử xuất hiện trong các ngành khoa học chính xác, một cuộc cách mạng đã diễn ra, khiến người ta có thể xem xét lại và phân tích tất cả các định luật cũ mà trước đây được coi là chân lý không thể chối cãi. No tôt hay xâu? Có lẽ là một điều tốt, bởi vì khoa học chân chính không bao giờ đứng yên.
Tuy nhiên, "cuộc cách mạng lượng tử" đã trở thànhmột đòn giáng cho các nhà vật lý của trường phái cũ, những người phải đối mặt với thực tế rằng những gì họ tin tưởng trước đây hóa ra chỉ là một tập hợp các lý thuyết sai lầm và cổ hủ cần được sửa đổi khẩn cấp và thích nghi với thực tế mới.. Hầu hết các nhà vật lý nhiệt tình chấp nhận những ý tưởng mới này về một ngành khoa học nổi tiếng, đóng góp vào việc nghiên cứu, phát triển và thực hiện nó. Ngày nay, vật lý lượng tử đặt ra động lực cho tất cả các ngành khoa học nói chung. Nhờ cô ấy mà các dự án thử nghiệm tiên tiến (như Máy va chạm Hadron Lớn) đã hình thành.
Khai mạc
Có thể nói gì về nền tảng của vật lý lượng tử? Nó dần dần xuất hiện từ các lý thuyết khác nhau nhằm giải thích các hiện tượng không thể dung hòa với vật lý cổ điển, chẳng hạn như giải pháp của Max Planck vào năm 1900 và cách tiếp cận của ông đối với vấn đề bức xạ của nhiều vấn đề khoa học, và sự tương ứng giữa năng lượng và tần số trong một bài báo năm 1905 của Albert Einstein, người đã giải thích hiệu ứng quang điện. Lý thuyết ban đầu của vật lý lượng tử đã được sửa đổi kỹ lưỡng vào giữa những năm 1920 bởi Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born và những người khác. Lý thuyết hiện đại được hình thành trong các khái niệm toán học được phát triển đặc biệt khác nhau. Trong một trong số chúng, hàm số học (hoặc hàm sóng) cung cấp cho chúng ta thông tin toàn diện về biên độ của xác suất vị trí xung.
Các nguyên tắc cơ bản của vật lý lượng tử cho hình nộm
Nghiên cứu khoa học về sóngBản chất của ánh sáng bắt đầu từ hơn 200 năm trước, khi các nhà khoa học vĩ đại và được công nhận vào thời đó đề xuất, phát triển và chứng minh lý thuyết về ánh sáng dựa trên những quan sát thực nghiệm của chính họ. Họ gọi nó là làn sóng.
Năm 1803, nhà khoa học nổi tiếng người Anh Thomas Young đã tiến hành thí nghiệm kép nổi tiếng của mình, kết quả là ông đã viết tác phẩm nổi tiếng "Về bản chất của ánh sáng và màu sắc", đóng một vai trò to lớn trong việc hình thành các ý tưởng hiện đại về những hiện tượng quen thuộc này. Thí nghiệm này đóng một vai trò quan trọng trong việc chấp nhận chung lý thuyết này.
Những thí nghiệm như vậy thường được mô tả trong nhiều cuốn sách khác nhau, chẳng hạn như "Các nguyên tắc cơ bản của Vật lý lượng tử cho hình nộm". Các thí nghiệm hiện đại với gia tốc của các hạt cơ bản, ví dụ như việc tìm kiếm boson Higgs tại Máy va chạm Hadron Lớn (viết tắt là LHC) được thực hiện một cách chính xác nhằm tìm ra xác nhận thực tế của nhiều lý thuyết lượng tử thuần túy lý thuyết.
Lịch sử
Năm 1838, Michael Faraday, trước sự vui mừng của cả thế giới, đã phát hiện ra tia âm cực. Những nghiên cứu giật gân này được theo sau bởi tuyên bố về vấn đề bức xạ, cái gọi là "vật đen" (1859), được đưa ra bởi Gustav Kirchhoff, cũng như giả định nổi tiếng của Ludwig Boltzmann rằng trạng thái năng lượng của bất kỳ hệ vật chất nào cũng có thể rời rạc (1877).). Sau đó, giả thuyết lượng tử được phát triển bởi Max Planck (1900) đã xuất hiện. Nó được coi là một trong những nền tảng của vật lý lượng tử. Giả thuyết táo bạo của Planck rằng năng lượng vừa có thể được phát ra vừa có thể được hấp thụ trong các "lượng tử" rời rạc(hoặc các gói năng lượng), tương ứng chính xác với các dạng bức xạ vật đen quan sát được.
Albert Einstein nổi tiếng thế giới đã có đóng góp to lớn cho ngành vật lý lượng tử. Bị ấn tượng bởi các lý thuyết lượng tử, ông đã phát triển riêng của mình. Thuyết tương đối rộng - đó là cái mà nó được gọi là. Những khám phá trong vật lý lượng tử cũng ảnh hưởng đến sự phát triển của thuyết tương đối hẹp. Nhiều nhà khoa học trong nửa đầu thế kỷ trước đã bắt đầu nghiên cứu khoa học này theo gợi ý của Einstein. Lúc đó cô đi đầu, ai cũng thích cô, ai cũng quan tâm cô. Không có gì lạ, bởi vì cô ấy đã đóng rất nhiều "lỗ hổng" trong khoa học vật lý cổ điển (tuy nhiên, cô ấy cũng tạo ra những cái mới), đưa ra một lý do khoa học cho việc du hành thời gian, điều khiển từ xa, thần giao cách cảm và các thế giới song song.
Vai trò của người quan sát
Mọi sự kiện hay trạng thái đều phụ thuộc trực tiếp vào người quan sát. Thông thường, đây là cách những điều cơ bản của vật lý lượng tử được giải thích ngắn gọn cho những người khác xa với các ngành khoa học chính xác. Tuy nhiên, thực tế phức tạp hơn nhiều.
Điều này hoàn toàn phù hợp với nhiều truyền thống huyền bí và tôn giáo đã khẳng định trong nhiều thế kỷ về khả năng ảnh hưởng của con người đối với các sự kiện xung quanh họ. Ở một khía cạnh nào đó, đây cũng là cơ sở để giải thích khoa học về nhận thức ngoại cảm, bởi vì hiện nay tuyên bố rằng một người (người quan sát) có thể tác động đến các sự kiện vật lý bằng sức mạnh của suy nghĩ dường như không hề vô lý.
Mỗi biểu tượng của một sự kiện hoặc đối tượng được quan sát tương ứng vớieigenvector của người quan sát. Nếu phổ của người vận hành (người quan sát) là rời rạc, đối tượng được quan sát chỉ có thể đạt đến các giá trị riêng rời rạc. Đó là, đối tượng quan sát, cũng như các đặc điểm của nó, hoàn toàn được xác định bởi chính toán tử này.
Các nguyên tắc cơ bản của vật lý lượng tử trong các từ phức tạp
Không giống như cơ học cổ điển thông thường (hoặc vật lý), người ta không thể đưa ra dự đoán đồng thời về các biến liên hợp như vị trí và động lượng. Ví dụ, các electron có thể (với một xác suất nhất định) được định vị gần đúng trong một vùng không gian nhất định, nhưng vị trí chính xác về mặt toán học của chúng thực sự chưa được xác định.
Các đường bao có mật độ xác suất không đổi, thường được gọi là "đám mây", có thể được vẽ xung quanh hạt nhân của nguyên tử để hình thành khái niệm về vị trí của một điện tử có nhiều khả năng nhất. Nguyên lý bất định Heisenberg chứng minh không có khả năng định vị chính xác một hạt dựa trên động lượng liên hợp của nó. Một số mô hình trong lý thuyết này có đặc tính tính toán hoàn toàn trừu tượng và không bao hàm giá trị ứng dụng. Tuy nhiên, chúng thường được sử dụng để tính toán các tương tác phức tạp ở cấp độ của các hạt hạ nguyên tử và các vật chất tinh vi khác. Ngoài ra, nhánh vật lý này cho phép các nhà khoa học giả định khả năng tồn tại thực sự của nhiều thế giới. Có lẽ chúng ta sẽ sớm có thể nhìn thấy chúng.
Chức năng sóng
Các định luật vật lý lượng tử rất đồ sộ và đa dạng. Chúng giao nhau vớikhái niệm về hàm sóng. Một số hàm sóng đặc biệt tạo ra sự lan truyền xác suất vốn dĩ không đổi hoặc không phụ thuộc vào thời gian, ví dụ, khi ở trạng thái năng lượng đứng yên, thời gian dường như biến mất đối với hàm sóng. Đây là một trong những hiệu ứng của vật lý lượng tử, là nền tảng của nó. Sự thật kỳ lạ là hiện tượng thời gian đã được sửa đổi một cách triệt để trong ngành khoa học bất thường này.
Lý thuyết về sự lo lắng
Tuy nhiên, có một số cách đáng tin cậy để phát triển các giải pháp cần thiết để làm việc với các công thức và lý thuyết trong vật lý lượng tử. Một phương pháp như vậy, thường được gọi là "lý thuyết nhiễu loạn", sử dụng kết quả phân tích cho một mô hình cơ lượng tử cơ bản. Nó được tạo ra để mang lại kết quả từ các thí nghiệm để phát triển một mô hình phức tạp hơn có liên quan đến một mô hình đơn giản hơn. Đây là cách biến đệ quy ra.
Cách tiếp cận này đặc biệt quan trọng trong lý thuyết về sự hỗn loạn lượng tử, lý thuyết cực kỳ phổ biến để giải thích các sự kiện khác nhau trong thực tế vi mô.
Quy tắc và luật
Các quy tắc của cơ học lượng tử là cơ bản. Họ cho rằng không gian triển khai của một hệ thống là hoàn toàn cơ bản (nó có một sản phẩm chấm). Một tuyên bố khác là các hiệu ứng được quan sát bởi hệ thống này đồng thời là các toán tử đặc biệt ảnh hưởng đến các vectơ trong chính môi trường này. Tuy nhiên, chúng không cho chúng ta biết không gian Hilbert hoặc các toán tử nào tồn tại trongthời điểm này. Chúng có thể được chọn một cách thích hợp để đưa ra mô tả định lượng của một hệ lượng tử.
Ý nghĩa và tác động
Ngay từ đầu của ngành khoa học bất thường này, nhiều khía cạnh phản trực giác và kết quả của việc nghiên cứu cơ học lượng tử đã gây ra các cuộc tranh luận triết học lớn và nhiều cách giải thích. Ngay cả những câu hỏi cơ bản, chẳng hạn như các quy tắc tính toán các biên độ khác nhau và phân bố xác suất, cũng đáng được công chúng và nhiều nhà khoa học hàng đầu tôn trọng.
Ví dụ nhưRichard Feynman, đã từng buồn bã nhận xét rằng ông không chắc chắn rằng bất kỳ nhà khoa học nào cũng hiểu cơ học lượng tử. Theo Steven Weinberg, hiện tại không có cách giải thích nào về cơ học lượng tử phù hợp với tất cả mọi người. Điều này cho thấy rằng các nhà khoa học đã tạo ra một "con quái vật", để hiểu và giải thích đầy đủ về sự tồn tại của nó mà bản thân họ không thể làm được. Tuy nhiên, điều này không làm tổn hại đến tính liên quan và phổ biến của khoa học này theo bất kỳ cách nào, mà thu hút các chuyên gia trẻ tuổi muốn giải quyết các vấn đề thực sự phức tạp và khó hiểu.
Bên cạnh đó, cơ học lượng tử đã buộc phải sửa đổi hoàn toàn các quy luật vật lý khách quan của Vũ trụ, đó là một tin tốt.
Diễn giải Copenhagen
Theo cách giải thích này, định nghĩa tiêu chuẩn về quan hệ nhân quả mà chúng ta đã biết từ vật lý cổ điển không còn cần thiết nữa. Theo lý thuyết lượng tử, quan hệ nhân quả theo nghĩa thông thường đối với chúng ta hoàn toàn không tồn tại. Tất cả các hiện tượng vật lý trong đó đều được giải thích theo quan điểm về sự tương tác của nhữngcác hạt ở cấp độ hạ nguyên tử. Khu vực này, mặc dù có vẻ không ổn, nhưng lại cực kỳ hứa hẹn.
Tâm lý lượng tử
Có thể nói gì về mối quan hệ giữa vật lý lượng tử và ý thức con người? Điều này được viết rất hay trong một cuốn sách được viết bởi Robert Anton Wilson vào năm 1990 có tên là Tâm lý học lượng tử.
Theo lý thuyết được đưa ra trong cuốn sách, tất cả các quá trình xảy ra trong não của chúng ta đều do các quy luật được mô tả trong bài viết này. Đó là, đây là một kiểu cố gắng để thích ứng lý thuyết vật lý lượng tử với tâm lý học. Lý thuyết này được coi là phản khoa học và không được cộng đồng học thuật công nhận.
Cuốn sách của Wilson đáng chú ý vì ông cung cấp trong đó một tập hợp các kỹ thuật và thực hành khác nhau ít nhiều chứng minh giả thuyết của ông. Bằng cách này hay cách khác, người đọc phải tự quyết định xem liệu anh ta có tin vào khả năng tồn tại của những nỗ lực như vậy để áp dụng các mô hình toán học và vật lý cho ngành khoa học nhân văn hay không.
Cuốn sách của Wilson được một số người coi là một nỗ lực để biện minh cho tư duy thần bí và gắn nó với các công thức vật lý mới được chứng minh một cách khoa học. Công việc rất không tầm thường và nổi bật này đã được yêu cầu trong hơn 100 năm. Cuốn sách được xuất bản, dịch và đọc trên khắp thế giới. Biết đâu, có lẽ với sự phát triển của cơ học lượng tử, thái độ của cộng đồng khoa học đối với tâm lý học lượng tử cũng sẽ thay đổi.
Kết
Nhờ lý thuyết đáng chú ý này, vốn sớm trở thành một ngành khoa học riêng biệt, chúng tôi đã có thể khám phá môi trườngthực tế ở cấp độ hạt hạ nguyên tử. Đây là cấp độ nhỏ nhất có thể, hoàn toàn không thể tiếp cận được đối với nhận thức của chúng ta. Những gì các nhà vật lý biết trước đây về thế giới của chúng ta cần được sửa đổi khẩn cấp. Tất cả mọi người hoàn toàn đồng ý với điều này. Rõ ràng là các hạt khác nhau có thể tương tác với nhau ở những khoảng cách hoàn toàn không thể tưởng tượng được, mà chúng ta chỉ có thể đo bằng các công thức toán học phức tạp.
Hơn nữa, cơ học lượng tử (và vật lý lượng tử) đã chứng minh khả năng tồn tại nhiều thực tế song song, du hành thời gian và những thứ khác mà trong suốt lịch sử chỉ được coi là chuyện của khoa học viễn tưởng. Đây chắc chắn là một đóng góp to lớn không chỉ cho khoa học mà còn cho tương lai của nhân loại.
Đối với những người yêu thích bức tranh khoa học của thế giới, khoa học này có thể vừa là bạn vừa là kẻ thù. Thực tế là lý thuyết lượng tử mở ra nhiều cơ hội cho những suy đoán khác nhau về một chủ đề ký sinh, như đã được chỉ ra trong ví dụ về một trong những lý thuyết tâm lý thay thế. Một số nhà huyền bí học hiện đại, những người theo thuyết bí truyền và những người ủng hộ các phong trào tôn giáo và tâm linh thay thế (thường là các giáo phái tâm thần) chuyển sang các cấu trúc lý thuyết của khoa học này để chứng minh tính hợp lý và sự thật của các lý thuyết, niềm tin và thực hành thần bí của họ.
Đây là một trường hợp chưa từng có, khi những phỏng đoán đơn giản của các nhà lý thuyết và các công thức toán học trừu tượng đã dẫn đến một cuộc cách mạng khoa học thực sự và tạo ra một ngành khoa học mới loại bỏ tất cả những gì đã biết trước đây. Trong một sốmức độ, vật lý lượng tử đã bác bỏ các định luật của logic Aristotle, vì nó đã chỉ ra rằng khi chọn "một trong hai hoặc" thì có thêm một (và có lẽ là một số) lựa chọn thay thế.
