- Tham gia
- 25/11/2012
- Bài viết
- 351
(kenhsinhvien) Cơ học lượng tử là một nhánh của vật lý liên quan đến những vật chất rất nhỏ.
Hình ảnh tượng trưng của xác suất lượng tử. Ảnh: agsandrew/Shutterstock.
Cơ học lượng tử là một lĩnh vực con của vật lý mô tả hành vi của các hạt – nguyên tử, electron, photon và hầu hết mọi thứ trong lĩnh vực phân tử và hạ phân tử.
Ra đời vào nửa đầu thế kỷ 20, những kết quả của cơ học lượng tử thường rất lạ và trái ngược lẽ thường.
Sự khác biệt giữa cơ học lượng tử và vật lý cổ điển là gì?
Ở quy mô nguyên tử và electron, nhiều phương trình cơ học cổ điển mô tả chuyển động và tác động của vật ở kích thước và tốc độ thường thấy trở nên vô dụng.
Trong cơ học cổ điển, vật tồn tại ở một nơi cụ thể vào một thời điểm cụ thể. Nhưng trong cơ học lượng tử, vật lại tồn tại trong một đám mây xác suất; chúng có xác suất xuất hiện ở điểm A, xác suất xuất hiện ở điểm B, v.v…
Cơ học lượng tử ra đời khi nào?
Cơ học lượng tử đã phát triển qua nhiều thập kỷ, bắt đầu từ một tập hợp những cách giải thích toán học bất đồng quan điểm cho những thí nghiệm mà toán học cơ học cổ điển không thể giải thích. Câu chuyện bắt đầu vào đầu thế kỷ 20, cùng khoảng thời gian Albert Einstein công bố thuyết tương đối – một sự cách mạng độc lập trong vật lý mô tả chuyển động của vật ở tốc độ cao. Tuy nhiên khác với thuyết tương đối, nguồn gốc của cơ học lượng tử không thể ghi hết công lao cho một nhà khoa học đơn lẻ nào. Mà nhiều nhà khoa học đã đóng góp công sức vào sự thiết lập dần dần được chấp nhận và xác minh bằng thực nghiệm từ cuối những năm 1800 đến 1930.
Năm 1900, nhà vật lý học người Đức Max Planck đã tìm cách giải thích tại sao vật ở những nhiệt độ cụ thể, như dây tóc bóng đèn 800 độ C, lại phát sáng một màu nhất định. Trong trường hợp vừa nêu là màu đỏ. Planck nhận ra rằng phương trình được nhà vật lý Ludwig Boltzmann sử dụng để mô tả hành vi của các chất khí có thể được chuyển dịch thành một lời giải thích cho mối quan hệ giữa nhiệt độ và màu sắc này. Vấn đề là công trình của Boltzmann dựa trên cơ sở rằng bất kỳ chất khí cụ thể đều được tạo ra từ các hạt li ti, nghĩa là ánh sáng cũng được tạo ra từ các hạt nhỏ tách rời.
Ý tưởng này thách thức những ý tưởng về ánh sáng vào thời ấy, khi hầu hết các nhà vật lý học đều tin rằng ánh sáng là một làn sóng liên tục chứ không phải một gói tí hon. Bản thân Planck không tin vào nguyên tử hay những hạt ánh sáng tách rời, nhưng khái niệm của ông đã được củng cố vào năm 1905, khi Einstein công bố bài viết “Về quan điểm tự nghiên cứu hướng đến sự phát sáng và chuyển hoá ánh sáng”.(*)
(*) “Concerning an Heuristic Point of View Toward the Emission and Transformation of Light.”
Einstein hình dung sự di chuyển của ánh sáng không phải là sóng, mà là một dạng “lượng tử năng lượng” nào đó. Trong bài viết, Einstein cho rằng gói năng lượng này có thể “bị hấp thụ hoặc được tạo ra chỉ như một tổng thể”, nhất là khi một nguyên tử “nhảy” giữa các tần số dao động lượng tử hoá. Đây là khi phần “lượng tử” của cơ học lượng tử xuất hiện.
Với cách nhìn nhận mới về ánh sáng, Einstein đã đưa ra những cách hiểu về hành vi của chín hiện tượng trong bài viết của mình, gồm những màu sắc cụ thể phát ra từ một dây tóc bóng đèn mà Planck mô tả. Nó cũng giải thích làm thế nào những màu sắc nhất định của ánh sáng có thể đẩy các electron ra khỏi bề mặt kim loại – một hiện tượng được gọi là hiệu ứng quang điện.
Lưỡng tính sóng-hạt là gì?
Đây là sơ đồ thí nghiệm khe kép, nơi electron tạo ra vân sóng khi hai khe được dùng. Ảnh: grayjay/Shutterstock.
Trong cơ học lượng tử, các hạt có thể thỉnh thoảng tồn tại dưới dạng sóng và thỉnh thoảng tồn tại dưới dạng hạt. Nổi tiếng nhất là trong thí nghiệm khe kép, khi các hạt như electron bị bắn vào một tấm bảng có hai khe cắt, phía sau là một màn hình sẽ sáng lên khi electron chạm trúng. Nếu electron là hạt, chúng sẽ tạo ra hai vạch sáng khi tác động lên màn hình sau khi đi qua một trong hai khe.
Thay vào đó, khi thí nghiệm được tiến hành, một vân giao thoa đã hiện lên màn hình. Các dải vân sáng tối này chỉ hợp lý nếu electron là sóng, với các đỉnh (điểm cao) và đáy (điểm thấp), có thể giao thoa với nhau. Ngay cả khi một electron đơn lẻ bị bắn qua hai khe cùng một lúc, thì vân giao thoa vẫn xuất hiện, một hiệu ứng giống như một electron đơn lẻ giao thoa với chính nó.
Năm 1924, nhà vật lý học người Pháp Louis de Broglie đã dùng phương trình lý thuyết tương đối hẹp của Einstein để chứng minh các hạt có thể biểu hiện tính chất sóng và sóng có thể biểu hiện tính chất hạt – một phát hiện đã giúp ông đạt giải Nobel vài năm sau đó.
Cơ học lượng tử miêu tả nguyên tử thế nào?
Vào những năm 1910, nhà vật lý học người Đan Mạch Niels Bohr đã tìm cách miêu tả cấu trúc bên trong của nguyên tử bằng cơ học lượng tử. Vào thời này, người ta đã biết rằng một nguyên tử được cấu tạo từ một hạt nhân nặng, đặc, tích điện dương nằm giữa một đám các electron nhỏ, nhẹ, tích điện âm. Bohr đưa các electron vào quỹ đạo xung quanh hạt nhân, như các hành tinh trong một hệ mặt trời phiên bản hạ nguyên tử, ngoại trừ chúng chỉ có thể có một số khoảng cách quỹ đạo được xác định trước. Bằng cách nhảy từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác, nguyên tử có thể hấp thụ hoặc phát ra phóng xạ ở các mức năng lượng cụ thể, phản ánh bản chất lượng tử của chúng.
Không lâu sau đó, hai nhà khoa học làm việc độc lập và đi theo hai hướng tư duy toán học riêng biệt đã tạo ra một bức tranh lượng tử hoàn thiện hơn về nguyên tử. Ở Đức, nhà vật lý học Werner Heisenberg hoàn thiện công trình này bằng cách phát triển “cơ học ma trận”. Nhà vật lý học người Ireland gốc Áo Erwin Schrödinger thì phát triển một lý thuyết tương tự gọi là “cơ học sóng”. Schrödinger đã chứng minh vào năm 1926 rằng hai cách tiếp cận này là tương đồng.
Mô hình nguyên tử Heisenberg-Schrödinger, trong đó mỗi electron đóng vai trò như một sóng xung quanh hạt nhân nguyên tử, đã thế chỗ mô hình Bohr trước đây. Ở mô hình nguyên tử Heisenberg-Schrödinger, các electron tuân theo một “hàm sóng” và chiếm ngự các “obital” chứ không phải là quỹ đạo (orbit). Khác với quỹ đạo tròn của mô hình Bohr, obital nguyên tử có nhiều hình dáng, từ dạng cầu đến dạng quả tạ và dạng hoa cúc.
Nghịch lý con mèo của Schrödinger là gì?
Con mèo của Schrödinger là một thí nghiệm tưởng tượng thường bị hiểu lầm, thể hiện những mối bận tâm mà một số nhà phát triển cơ học lượng tử thời kỳ đầu trải qua khi nhận được kết quả. Trước khi quan sát thực nghiệm, Bohr và nhiều học trò của ông tin rằng cơ học lượng tử cho rằng các hạt không có những đặc tính được định nghĩa rõ ràng, còn Schrödinger và Einstein không tin nổi một khả năng như vậy vì nó sẽ dẫn tới những kết luận ngớ ngẩn về bản chất của thực tại. Năm 1935, Schrödinger đề xuất một thí nghiệm trong đó sự sống và cái chết của một con mèo sẽ phụ thuộc vào cú lật ngẫu nhiên của một hạt lượng tử, trạng thái của hạt sẽ giữ kín cho đến khi một cái hộp được mở. Schrödinger hy vọng mình sẽ cho thấy sự phi lý trong các ý tưởng của Bohr bằng một ví dụ trong thế giới thực, vốn phụ thuộc vào bản chất xác suất của hạt lượng tử nhưng lại mang một kết quả vô lý.
Theo cách giải thích của Bohr về cơ học lượng tử, thì khi mở chiếc hộp, con mèo tồn tại ở vị thế kép bất khả là vừa sống vừa chết cùng một lúc. (Trên thực tế không có con mèo nào là đối tượng của thí nghiệm này.) Cả Schrödinger và Einstein đều tin rằng điều đó giúp cho thấy cơ học lượng tử là một lý thuyết chưa hoàn chỉnh và cuối cùng sẽ bị thay thế bởi một lý thuyết khác phù hợp với trải nghiệm thông thường.
Bức tranh trừu tượng về một cặp hạt hoặc sự kiện lượng tử vướng víu (trái và phải) tương tác nhau ở xa. Sự vướng víu lượng tử là một trong những hệ quả của lý thuyết lượng tử. Hai hạt sẽ dường như được liên kết qua không gian và thời gian, với những thay đổi với một trong hai hạt (như một sự quan sát hoặc đo lường) sẽ ảnh hưởng đến hạt còn lại. Hiệu ứng tức thời này dường như độc lập với cả không gian và thời gian, nghĩa là trong lĩnh vực lượng tử, kết quả có thể xảy ra trước nguyên nhân. Ảnh: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images.
Schrödinger và Einstein đã giúp làm nổi bật một kết quả kỳ lạ khác của cơ học lượng tử mà cả hai có thể chưa hiểu hết. Năm 1935, Einstein cùng với hai nhà vật lý học Boris Podolsky và Nathan Rosen đã chứng minh rằng hai hạt lượng tử có thể được sắp đặt để trạng thái lượng tử của chúng sẽ luôn tương quan với nhau. Về bản chất, hai hạt này luôn “biết” về tính chất của nhau. Nghĩa là việc đo lường trạng thái của một hạt sẽ lập tức cho bạn biết trạng thái của người anh em song sinh còn lại, bất kể chúng có cách xa nhau bao nhiêu, một kết quả mà Einstein gọi là “hành động ma quái ở khoảng cách xa”, nhưng Schrödinger đã sớm đặt tên cho nó là “sự vướng víu”.
Sự vướng víu đã được chứng minh là một trong những khía cạnh cơ bản nhất của cơ học lượng tử và luôn xảy ra trong thế giới thực. Các nhà nghiên cứu thường tiến hành thí nghiệm bằng sự vướng víu lượng tử và hiện tượng đó là một phần cơ bản của lĩnh vực điện toán lượng tử mới nổi.
Cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng mâu thuẫn với nhau?
Hiện tại, các nhà vật lý thiếu một cách giải thích đầy đủ cho tất cả các hạt và các lực trực quan trong vũ trụ, thường được gọi là lý thuyết vạn vật. Thuyết tương đối của Einstein mô tả những vật lớn và khổng lồ, trong khi cơ học lượng tử mô tả những vật nhỏ và siêu nhỏ. Hai lý thuyết này không mâu thuẫn nhau hoàn toàn, nhưng không ai biết làm thế nào để khiến chúng phù hợp với nhau.
Nhiều nhà nghiên cứu đã tìm kiếm một lý thuyết về lực hấp dẫn lượng tử. Lý thuyết này sẽ giới thiệu lực hấp dẫn vào cơ học lượng tử và giải thích mọi thứ từ lĩnh vực hạ nguyên tử đến lĩnh vực siêu thiên hà. Có rất nhiều đề xuất về cách thực hiện điều đó, như phát minh ra một hạt lượng tử giả định cho lực hấp dẫn gọi là hạt graviton, nhưng cho đến nay, không có lý thuyết đơn lẻ nào có thể phù hợp với mọi quan sát vật thể trong vũ trụ của chúng ta. Một đề xuất phổ biến khác là lý thuyết dây, nêu rằng các thực thể cơ bản nhất là những dây tí hon dao động trong nhiều chiều không gian, đã bắt đầu ít được các nhà vật lý học chấp nhận hơn vì có rất ít bằng chứng ủng hộ được đưa ra. Các nhà nghiên cứu khác cũng đã nghiên cứu các lý thuyết liên quan đến lực hấp dẫn lượng tử vòng, trong đó cả thời gian và không gian đều là những mảnh siêu nhỏ rời rạc, nhưng cho đến nay chưa có ý tưởng nào có được một chỗ đứng vững chắc trong giới vật lý học.
Hình ảnh tượng trưng của xác suất lượng tử. Ảnh: agsandrew/Shutterstock.
Cơ học lượng tử là một lĩnh vực con của vật lý mô tả hành vi của các hạt – nguyên tử, electron, photon và hầu hết mọi thứ trong lĩnh vực phân tử và hạ phân tử.
Ra đời vào nửa đầu thế kỷ 20, những kết quả của cơ học lượng tử thường rất lạ và trái ngược lẽ thường.
Sự khác biệt giữa cơ học lượng tử và vật lý cổ điển là gì?
Ở quy mô nguyên tử và electron, nhiều phương trình cơ học cổ điển mô tả chuyển động và tác động của vật ở kích thước và tốc độ thường thấy trở nên vô dụng.
Trong cơ học cổ điển, vật tồn tại ở một nơi cụ thể vào một thời điểm cụ thể. Nhưng trong cơ học lượng tử, vật lại tồn tại trong một đám mây xác suất; chúng có xác suất xuất hiện ở điểm A, xác suất xuất hiện ở điểm B, v.v…
Cơ học lượng tử ra đời khi nào?
Cơ học lượng tử đã phát triển qua nhiều thập kỷ, bắt đầu từ một tập hợp những cách giải thích toán học bất đồng quan điểm cho những thí nghiệm mà toán học cơ học cổ điển không thể giải thích. Câu chuyện bắt đầu vào đầu thế kỷ 20, cùng khoảng thời gian Albert Einstein công bố thuyết tương đối – một sự cách mạng độc lập trong vật lý mô tả chuyển động của vật ở tốc độ cao. Tuy nhiên khác với thuyết tương đối, nguồn gốc của cơ học lượng tử không thể ghi hết công lao cho một nhà khoa học đơn lẻ nào. Mà nhiều nhà khoa học đã đóng góp công sức vào sự thiết lập dần dần được chấp nhận và xác minh bằng thực nghiệm từ cuối những năm 1800 đến 1930.
Năm 1900, nhà vật lý học người Đức Max Planck đã tìm cách giải thích tại sao vật ở những nhiệt độ cụ thể, như dây tóc bóng đèn 800 độ C, lại phát sáng một màu nhất định. Trong trường hợp vừa nêu là màu đỏ. Planck nhận ra rằng phương trình được nhà vật lý Ludwig Boltzmann sử dụng để mô tả hành vi của các chất khí có thể được chuyển dịch thành một lời giải thích cho mối quan hệ giữa nhiệt độ và màu sắc này. Vấn đề là công trình của Boltzmann dựa trên cơ sở rằng bất kỳ chất khí cụ thể đều được tạo ra từ các hạt li ti, nghĩa là ánh sáng cũng được tạo ra từ các hạt nhỏ tách rời.
Ý tưởng này thách thức những ý tưởng về ánh sáng vào thời ấy, khi hầu hết các nhà vật lý học đều tin rằng ánh sáng là một làn sóng liên tục chứ không phải một gói tí hon. Bản thân Planck không tin vào nguyên tử hay những hạt ánh sáng tách rời, nhưng khái niệm của ông đã được củng cố vào năm 1905, khi Einstein công bố bài viết “Về quan điểm tự nghiên cứu hướng đến sự phát sáng và chuyển hoá ánh sáng”.(*)
(*) “Concerning an Heuristic Point of View Toward the Emission and Transformation of Light.”
Einstein hình dung sự di chuyển của ánh sáng không phải là sóng, mà là một dạng “lượng tử năng lượng” nào đó. Trong bài viết, Einstein cho rằng gói năng lượng này có thể “bị hấp thụ hoặc được tạo ra chỉ như một tổng thể”, nhất là khi một nguyên tử “nhảy” giữa các tần số dao động lượng tử hoá. Đây là khi phần “lượng tử” của cơ học lượng tử xuất hiện.
Với cách nhìn nhận mới về ánh sáng, Einstein đã đưa ra những cách hiểu về hành vi của chín hiện tượng trong bài viết của mình, gồm những màu sắc cụ thể phát ra từ một dây tóc bóng đèn mà Planck mô tả. Nó cũng giải thích làm thế nào những màu sắc nhất định của ánh sáng có thể đẩy các electron ra khỏi bề mặt kim loại – một hiện tượng được gọi là hiệu ứng quang điện.
Lưỡng tính sóng-hạt là gì?
Đây là sơ đồ thí nghiệm khe kép, nơi electron tạo ra vân sóng khi hai khe được dùng. Ảnh: grayjay/Shutterstock.
Trong cơ học lượng tử, các hạt có thể thỉnh thoảng tồn tại dưới dạng sóng và thỉnh thoảng tồn tại dưới dạng hạt. Nổi tiếng nhất là trong thí nghiệm khe kép, khi các hạt như electron bị bắn vào một tấm bảng có hai khe cắt, phía sau là một màn hình sẽ sáng lên khi electron chạm trúng. Nếu electron là hạt, chúng sẽ tạo ra hai vạch sáng khi tác động lên màn hình sau khi đi qua một trong hai khe.
Thay vào đó, khi thí nghiệm được tiến hành, một vân giao thoa đã hiện lên màn hình. Các dải vân sáng tối này chỉ hợp lý nếu electron là sóng, với các đỉnh (điểm cao) và đáy (điểm thấp), có thể giao thoa với nhau. Ngay cả khi một electron đơn lẻ bị bắn qua hai khe cùng một lúc, thì vân giao thoa vẫn xuất hiện, một hiệu ứng giống như một electron đơn lẻ giao thoa với chính nó.
Năm 1924, nhà vật lý học người Pháp Louis de Broglie đã dùng phương trình lý thuyết tương đối hẹp của Einstein để chứng minh các hạt có thể biểu hiện tính chất sóng và sóng có thể biểu hiện tính chất hạt – một phát hiện đã giúp ông đạt giải Nobel vài năm sau đó.
Cơ học lượng tử miêu tả nguyên tử thế nào?
Vào những năm 1910, nhà vật lý học người Đan Mạch Niels Bohr đã tìm cách miêu tả cấu trúc bên trong của nguyên tử bằng cơ học lượng tử. Vào thời này, người ta đã biết rằng một nguyên tử được cấu tạo từ một hạt nhân nặng, đặc, tích điện dương nằm giữa một đám các electron nhỏ, nhẹ, tích điện âm. Bohr đưa các electron vào quỹ đạo xung quanh hạt nhân, như các hành tinh trong một hệ mặt trời phiên bản hạ nguyên tử, ngoại trừ chúng chỉ có thể có một số khoảng cách quỹ đạo được xác định trước. Bằng cách nhảy từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác, nguyên tử có thể hấp thụ hoặc phát ra phóng xạ ở các mức năng lượng cụ thể, phản ánh bản chất lượng tử của chúng.
Không lâu sau đó, hai nhà khoa học làm việc độc lập và đi theo hai hướng tư duy toán học riêng biệt đã tạo ra một bức tranh lượng tử hoàn thiện hơn về nguyên tử. Ở Đức, nhà vật lý học Werner Heisenberg hoàn thiện công trình này bằng cách phát triển “cơ học ma trận”. Nhà vật lý học người Ireland gốc Áo Erwin Schrödinger thì phát triển một lý thuyết tương tự gọi là “cơ học sóng”. Schrödinger đã chứng minh vào năm 1926 rằng hai cách tiếp cận này là tương đồng.
Mô hình nguyên tử Heisenberg-Schrödinger, trong đó mỗi electron đóng vai trò như một sóng xung quanh hạt nhân nguyên tử, đã thế chỗ mô hình Bohr trước đây. Ở mô hình nguyên tử Heisenberg-Schrödinger, các electron tuân theo một “hàm sóng” và chiếm ngự các “obital” chứ không phải là quỹ đạo (orbit). Khác với quỹ đạo tròn của mô hình Bohr, obital nguyên tử có nhiều hình dáng, từ dạng cầu đến dạng quả tạ và dạng hoa cúc.
Nghịch lý con mèo của Schrödinger là gì?
Con mèo của Schrödinger là một thí nghiệm tưởng tượng thường bị hiểu lầm, thể hiện những mối bận tâm mà một số nhà phát triển cơ học lượng tử thời kỳ đầu trải qua khi nhận được kết quả. Trước khi quan sát thực nghiệm, Bohr và nhiều học trò của ông tin rằng cơ học lượng tử cho rằng các hạt không có những đặc tính được định nghĩa rõ ràng, còn Schrödinger và Einstein không tin nổi một khả năng như vậy vì nó sẽ dẫn tới những kết luận ngớ ngẩn về bản chất của thực tại. Năm 1935, Schrödinger đề xuất một thí nghiệm trong đó sự sống và cái chết của một con mèo sẽ phụ thuộc vào cú lật ngẫu nhiên của một hạt lượng tử, trạng thái của hạt sẽ giữ kín cho đến khi một cái hộp được mở. Schrödinger hy vọng mình sẽ cho thấy sự phi lý trong các ý tưởng của Bohr bằng một ví dụ trong thế giới thực, vốn phụ thuộc vào bản chất xác suất của hạt lượng tử nhưng lại mang một kết quả vô lý.
Theo cách giải thích của Bohr về cơ học lượng tử, thì khi mở chiếc hộp, con mèo tồn tại ở vị thế kép bất khả là vừa sống vừa chết cùng một lúc. (Trên thực tế không có con mèo nào là đối tượng của thí nghiệm này.) Cả Schrödinger và Einstein đều tin rằng điều đó giúp cho thấy cơ học lượng tử là một lý thuyết chưa hoàn chỉnh và cuối cùng sẽ bị thay thế bởi một lý thuyết khác phù hợp với trải nghiệm thông thường.
Bức tranh trừu tượng về một cặp hạt hoặc sự kiện lượng tử vướng víu (trái và phải) tương tác nhau ở xa. Sự vướng víu lượng tử là một trong những hệ quả của lý thuyết lượng tử. Hai hạt sẽ dường như được liên kết qua không gian và thời gian, với những thay đổi với một trong hai hạt (như một sự quan sát hoặc đo lường) sẽ ảnh hưởng đến hạt còn lại. Hiệu ứng tức thời này dường như độc lập với cả không gian và thời gian, nghĩa là trong lĩnh vực lượng tử, kết quả có thể xảy ra trước nguyên nhân. Ảnh: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images.
Schrödinger và Einstein đã giúp làm nổi bật một kết quả kỳ lạ khác của cơ học lượng tử mà cả hai có thể chưa hiểu hết. Năm 1935, Einstein cùng với hai nhà vật lý học Boris Podolsky và Nathan Rosen đã chứng minh rằng hai hạt lượng tử có thể được sắp đặt để trạng thái lượng tử của chúng sẽ luôn tương quan với nhau. Về bản chất, hai hạt này luôn “biết” về tính chất của nhau. Nghĩa là việc đo lường trạng thái của một hạt sẽ lập tức cho bạn biết trạng thái của người anh em song sinh còn lại, bất kể chúng có cách xa nhau bao nhiêu, một kết quả mà Einstein gọi là “hành động ma quái ở khoảng cách xa”, nhưng Schrödinger đã sớm đặt tên cho nó là “sự vướng víu”.
Sự vướng víu đã được chứng minh là một trong những khía cạnh cơ bản nhất của cơ học lượng tử và luôn xảy ra trong thế giới thực. Các nhà nghiên cứu thường tiến hành thí nghiệm bằng sự vướng víu lượng tử và hiện tượng đó là một phần cơ bản của lĩnh vực điện toán lượng tử mới nổi.
Cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng mâu thuẫn với nhau?
Hiện tại, các nhà vật lý thiếu một cách giải thích đầy đủ cho tất cả các hạt và các lực trực quan trong vũ trụ, thường được gọi là lý thuyết vạn vật. Thuyết tương đối của Einstein mô tả những vật lớn và khổng lồ, trong khi cơ học lượng tử mô tả những vật nhỏ và siêu nhỏ. Hai lý thuyết này không mâu thuẫn nhau hoàn toàn, nhưng không ai biết làm thế nào để khiến chúng phù hợp với nhau.
Nhiều nhà nghiên cứu đã tìm kiếm một lý thuyết về lực hấp dẫn lượng tử. Lý thuyết này sẽ giới thiệu lực hấp dẫn vào cơ học lượng tử và giải thích mọi thứ từ lĩnh vực hạ nguyên tử đến lĩnh vực siêu thiên hà. Có rất nhiều đề xuất về cách thực hiện điều đó, như phát minh ra một hạt lượng tử giả định cho lực hấp dẫn gọi là hạt graviton, nhưng cho đến nay, không có lý thuyết đơn lẻ nào có thể phù hợp với mọi quan sát vật thể trong vũ trụ của chúng ta. Một đề xuất phổ biến khác là lý thuyết dây, nêu rằng các thực thể cơ bản nhất là những dây tí hon dao động trong nhiều chiều không gian, đã bắt đầu ít được các nhà vật lý học chấp nhận hơn vì có rất ít bằng chứng ủng hộ được đưa ra. Các nhà nghiên cứu khác cũng đã nghiên cứu các lý thuyết liên quan đến lực hấp dẫn lượng tử vòng, trong đó cả thời gian và không gian đều là những mảnh siêu nhỏ rời rạc, nhưng cho đến nay chưa có ý tưởng nào có được một chỗ đứng vững chắc trong giới vật lý học.
Dịch bởi Kenhsinhvien.vn
(Theo Live Science)
(Theo Live Science)
