Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn của thí nghiệm lựa chọn bị trì hoãn: Làm thế nào một photon quyết định ngược lại xem nó là sóng hay hạt?
Thí nghiệm lựa chọn trì hoãn trong vật lý lượng tử được John Archibald Wheeler đề xuất nhằm thách thức hiểu biết thông thường của chúng ta về hành trạng của các photon. Những thí nghiệm tưởng tượng này tập trung vào một mệnh đề quan trọng: Các photon dường như có thể “chọn” hành xử như sóng hay hạt khi chúng truyền từ nơi này sang nơi khác. Hiện tượng mà vật lý cổ điển không thể giải thích được này lại thể hiện những đặc tính riêng biệt của lượng tử như thế nào?
Các thí nghiệm chọn lọc bị trì hoãn cho thấy hành vi lượng tử phụ thuộc vào môi trường va chạm thay vì vào các tính chất của bản thân photon như thế nào.
Mục đích cốt lõi của những thí nghiệm này là nhằm lấp đi một "lỗ hổng" trong thí nghiệm hai khe truyền thống, tức là các photon dường như có thể cảm nhận được thiết bị thí nghiệm và điều chỉnh hành vi của nó theo sự sắp xếp của thiết bị. Nếu chúng ta để photon đưa ra lựa chọn trong quá trình thí nghiệm, liệu nó có ảnh hưởng đến hành vi sóng và hạt của nó không? Câu hỏi này là gốc rễ của những thí nghiệm này.
Thí nghiệm lựa chọn trì hoãn của Wheeler
Có hai phiên bản chính của thí nghiệm lựa chọn trì hoãn của Wheeler: một là thí nghiệm hai khe truyền thống và hai là thí nghiệm "giao thoa kế vũ trụ". Trong một khe đôi, mỗi photon đã cho đều truyền qua hai đường và được xác định trước khi đến máy dò. Nếu bạn quyết định có nên chế tạo một giao thoa kế trong khi photon đang di chuyển hay không, việc hiển thị kết quả cũng sẽ thay đổi đáng kể.
Trong các tổ hợp thiết kế thí nghiệm khác nhau, cuối cùng các photon biểu hiện các tính chất hạt hoặc sóng, hoàn toàn phụ thuộc vào thời điểm người quan sát thực hiện phép đo.
Trong các thử nghiệm về giao thoa kế vũ trụ, Wheeler đã khám phá điều gì sẽ xảy ra nếu các photon từ một thiên hà xa xôi truyền qua một thiên hà lớn (hoạt động như một thấu kính hấp dẫn). Điều này càng thách thức các định luật nhân quả, vì những photon này dường như đã đưa ra lựa chọn của chúng từ lâu.
Cảm hứng từ thí nghiệm khe đôi
Trong thí nghiệm hai khe, chúng ta quan sát thấy các photon có thể đi qua hai khe cùng một lúc và giao thoa với nhau, điều đó có nghĩa là hành vi của nó phụ thuộc vào việc chúng ta có thay đổi cách bố trí thí nghiệm hay không. Nếu chúng ta chèn ngẫu nhiên các giao thoa kế liên quan đến việc đo các photon trước khi chúng đi vào màn hình, các mẫu giao thoa sẽ xuất hiện. Hiện tượng này khiến các nhà nghiên cứu đặt ra câu hỏi: Liệu photon chọn đặc tính của hạt hay sóng?
Nếu bỏ màn hình ra, hiện tượng giao thoa sẽ biến mất, nghĩa là bản chất của lượng tử là một quá trình không chắc chắn.
Những thử nghiệm và thách thức hiện tại
Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các kỹ thuật mới cho phép các thí nghiệm lựa chọn bị trì hoãn được thực hiện chính xác hơn trong phòng thí nghiệm. Những thí nghiệm này không chỉ mang tính thách thức về mặt khoa học mà còn dẫn đến một loạt quan sát và khám phá mới giúp chúng ta hiểu sâu hơn về lưỡng tính sóng-hạt.
Ngày nay, các nhà nghiên cứu đang sử dụng các thiết bị lượng tử phức tạp để điều khiển hành vi của photon và những hoạt động này cuối cùng có thể tạo ra những kết quả thú vị và thậm chí phản ánh những hậu quả tiềm ẩn trong tương lai dựa trên những lựa chọn của chúng ta. Liệu những thí nghiệm lượng tử có sự lựa chọn trì hoãn này có thách thức những ý tưởng của chúng ta về nguyên nhân và kết quả trong tương lai không?
