Albert Einstein đã hoài nghi về cách giải thích mới của lý thuyết lượng tử đã xuất hiện vào những năm 1920. Vào tháng 12 năm 1926, Einstein đã viết một bức thư cho nhà vật lý và toán học người Đức Max Born, bày tỏ sự hoài nghi của mình. Born đã đề xuất một cách suy nghĩ hoàn toàn mới về sóng vật chất trong cơ học lượng tử, vốn đã trở thành tiêu chuẩn thực tế cho các nhà vật lý thời đó.
‘Chúa không chơi trò xúc xắc với vũ trụ’
Trong bức thư gửi Sinh ra, Einstein đã đưa ra một trong những nhận xét nổi tiếng nhất và thường được trích dẫn của ông. Hãy cùng xem xét tình cảm chính mà Einstein hy vọng sẽ truyền đạt qua bức thư này: “Cơ học lượng tử rất ấn tượng. Nhưng một giọng nói bên trong nói với tôi rằng nó vẫn chưa phải là điều thực. Lý thuyết nói rất nhiều, nhưng không thực sự đưa chúng ta đến gần hơn bí mật của cái cũ. Tôi, bằng mọi giá, tin chắc rằng Ngài không chơi trò xúc xắc ”. Einstein đã bày tỏ tình cảm tương tự như vậy trong nhiều trường hợp trong suốt cuộc đời của mình. Theo nhiều cách khác nhau, Einstein bắt đầu thích nhấn mạnh rằng “Chúa không chơi trò xúc xắc với vũ trụ”.
Chính xác thì Einstein có ý gì khi nói điều này? Để hiểu được bản chất của sự phản đối của Einstein, điều quan trọng là phải đánh giá cao vai trò của thuyết định mệnh trong vật lý cổ điển. Theo các phương trình vật lý cổ điển, về nguyên tắc, tất cả các sự kiện trong tương lai đều có thể được tính toán và dự đoán với độ chính xác hoàn hảo.
Nếu có thể biết chính xác vị trí và vận tốc của mọi nguyên tử và mọi hạt khác trong vũ trụ, và nếu người ta có quyền truy cập vào một máy tính mạnh mẽ vô hạn, thì các phương trình vật lý cổ điển có thể được sử dụng để tìm ra mọi thứ sẽ xảy ra. trong tương lai. Cũng có thể chạy ngược các phương trình này để tìm ra mọi thứ đã từng xảy ra trong quá khứ. Thực tế, trong vật lý cổ điển, tương lai được xác định chặt chẽ bởi hiện tại. Vũ trụ giống như một chiếc đồng hồ tuyệt vời và phức tạp, chỉ đơn giản là tích tắc về phía trước một cách phức tạp, nhưng hoàn toàn có thể dự đoán được. Einstein đã đăng ký tầm nhìn về vũ trụ này.
Theo vật lý cổ điển, không có vai trò nào đối với cơ hội hay xác suất. Vị thần của vật lý cổ điển không chơi trò xúc xắc. Sự giải thích của Born về cơ học lượng tử đã đưa ra một hình ảnh khác. Trong đó, vũ trụ không thể dự đoán được như trong vật lý cổ điển.
Các đối tượng lượng tử đồng thời ở tất cả các vị trí
Theo Born và cách suy nghĩ của ông về cơ học lượng tử, một electron (hoặc bất kỳ vật thể lượng tử nào khác) được mở rộng trong thể tích không gian được bao phủ bởi hàm sóng. Khi chúng ta đo vị trí của một electron, nó luôn ở dạng điểm, không có bất kỳ phạm vi không gian nào.
Tuy nhiên, trước khi được đo, một electron đồng thời ở tất cả các vị trí được bao phủ bởi hàm sóng của nó. Nó có hiệu quả ở nhiều nơi, và tất cả cùng một lúc. Theo nghĩa này, các electron và các vật thể lượng tử khác có một kiểu tồn tại xác suất, ở tất cả những nơi có thể và làm tất cả những điều có thể, vào mọi thời điểm có thể.
Điều này cũng có thể được mô tả theo nguyên lý bất định Heisenberg. Theo nguyên tắc này, vị trí của một đối tượng lượng tử càng được xác định chính xác thì vận tốc của nó càng ít được xác định và ngược lại. Vì vậy, những gì cơ học lượng tử nói là một vật thể không thể chỉ ở một nơi và chỉ chuyển động với một tốc độ.
Hãy tưởng tượng một electron. Nó được mô tả bởi một hàm sóng đạt cực đại ở hai vị trí, mà chúng ta sẽ đặt tên cho vị trí A và B. Bây giờ, hãy giả sử rằng hình dạng của hàm sóng bao phủ các vị trí A và B như nhau và ở cùng một mức độ. Trong trường hợp này, nếu một thí nghiệm được thực hiện để đo vị trí của electron, thì sẽ có 50% khả năng nó được tìm thấy ở vị trí A và 50% khả năng nó được tìm thấy ở vị trí B.
Ví dụ này có vẻ giống với một lần lật đồng xu, trong đó có hai kết quả có khả năng xảy ra như nhau. Tuy nhiên, so sánh như vậy sẽ không tính đến điều gì đó quan trọng về vai trò của xác suất trong cơ học lượng tử.
Khi một đồng xu được lật lên và được bao phủ, có thể ví nó như một electron được đề cập ở trên. Nó có thể là đầu hoặc đuôi. Sự khác biệt quan trọng là tại thời điểm đồng xu được bao phủ, nó đã được tự cấu hình thành đầu hoặc đuôi, chúng tôi vẫn chưa biết điều đó. Trong khi, êlectron trong thí nghiệm nói trên có mặt đồng thời ở cả hai vị trí A và B.
Thí nghiệm này minh họa rằng ngay cả khi chúng ta biết mọi thứ về electron, ngay cả khi chúng ta biết chính xác hình dạng hàm sóng của electron, thì vẫn có 50% khả năng nó được tìm thấy ở vị trí A và 50% khả năng nó sẽ được tìm thấy ở vị trí B. Vì vậy, vũ trụ không hoạt động theo cách xác định.
Thuyết Ấn định thực sự là điều khiến Einstein chán nản
Vũ trụ lượng tử về cơ bản là xác suất, không giống như vũ trụ xác định được mô tả bởi vật lý cổ điển. Einstein tin rằng vũ trụ và các định luật của nó phải hoàn toàn mang tính xác định. Ông cảm thấy rằng không thể có vai trò xác suất hay may rủi, trong nền tảng của tự nhiên. Đây là lý do tại sao Einstein không chấp nhận hoặc đồng ý với lý thuyết cơ học lượng tử.
Tuy nhiên, cần phải chỉ ra rằng Einstein hoàn toàn thoải mái với các vai trò mà cơ hội và xác suất đóng trong vật lý. Chủ nghĩa không xác định thực tế chẳng hạn như được trình bày bởi việc lật đồng xu không làm anh ta bận tâm chút nào. Anh ấy nhận thức rõ rằng không có cách thực tế nào để dự đoán cách đồng xu sẽ hạ cánh. Ông cũng nhận thức được rằng ngay cả một sự thay đổi cực kỳ nhỏ trong cách ngón tay cái chạm vào đồng xu, hoặc một sự thay đổi vi mô đối với hình dạng của đồng xu, hoặc một sự thay đổi nhỏ trong sự phân bố của các phân tử không khí xung quanh có thể thay đổi kết quả của bất kỳ lần lật đồng xu nhất định. .
Điều khiến Einstein bận tâm là viễn cảnh về thuyết không xác định thực sự, được xây dựng sâu vào các định luật vật lý cơ bản. Loại chủ nghĩa không xác định này sẽ khiến ngay cả một sinh vật biết tất cả đều không thể dự đoán một cách hoàn hảo kết quả của bất kỳ sự kiện nào. Chính loại thuyết bất định này dường như đã xuất hiện trong lý thuyết mới của cơ học lượng tử.
Einstein giữ vững niềm tin rằng vũ trụ có bản chất là xác định, và thuyết tất định được xây dựng trong cấu tạo của chính tự nhiên. Điều này đã ngăn anh ta đồng ý với việc xây dựng sự đồng thuận xung quanh bản chất xác suất của vũ trụ. Trong vài năm sau đó, Einstein đã thực hiện một số nỗ lực để tìm ra các lỗ hổng trong lý thuyết cơ học lượng tử này.
Theo: Thegreatcoursesdaily.
