Language
Country/Area
No result found
Bí mật của các biến ẩn: Einstein đã đặt câu hỏi sâu sắc về cơ học lượng tử như thế nào?
Thế giới cơ học lượng tử chứa đầy những hiện tượng kỳ lạ và sâu sắc, và một trong những câu hỏi hấp dẫn nhất liên quan đến sự tồn tại hay vắng mặt của các biến ẩn. Ý tưởng cốt lõi của lý thuyết biến ẩn là nếu có một số biến cục bộ chưa được khám phá thì hành vi của các hạt có thể được dự đoán chính xác hơn thay vì chỉ dựa vào tính ngẫu nhiên của cơ học lượng tử. Người thách thức nổi tiếng nhất đối với quan điểm này là Albert Einstein, một nhà khoa học khổng lồ từng đặt câu hỏi về tính toàn vẹn của cơ học lượng tử và tin rằng cần có một lời giải thích cơ bản hơn để hiểu được hành vi của thế giới vi mô.
"Chúa không chơi xúc xắc." Câu này mô tả một cách sống động những nghi ngờ của Einstein về tính ngẫu nhiên và làm dấy lên cuộc tranh luận gay gắt giữa cơ học lượng tử và lý thuyết về sự thay đổi đột ngột.
Cuộc tranh luận về hệ tư tưởng này bắt đầu vào năm 1935, khi Einstein, Podolsky và Rosen xuất bản một bài báo nổi tiếng có tên là bài báo EPR. Bài báo đề xuất một mâu thuẫn, đó là hiện tượng vướng víu lượng tử dường như chỉ ra rằng các hạt có thể ngay lập tức ảnh hưởng đến trạng thái của nhau, điều này trái với nguyên lý “địa phương” mà Einstein chủ trương. Theo nguyên lý này, không có thông tin nào có thể được truyền đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng, và hành vi của sự vướng víu lượng tử dường như vi phạm quy luật này.
Tuy nhiên, với định lý Bell do John Bell đề xuất năm 1964, cơ sở của lý thuyết này đã được mở rộng hơn nữa. Định lý Bell phát biểu rằng không có lý thuyết biến ẩn cục bộ nào có thể tái tạo tất cả các dự đoán của cơ học lượng tử. Điều này có nghĩa là nếu kết quả thực nghiệm cho thấy sự vi phạm bất đẳng thức Bell thì sự tồn tại của các biến ẩn cục bộ sẽ không được chứng minh, do đó hàm ý tính duy nhất của cơ học lượng tử.
“Hành vi kỳ lạ khi loại bỏ tất cả các biến ẩn cục bộ có thể có dường như phản ánh bản chất không trực quan của thế giới lượng tử.”
Để xác minh định lý Bell, các nhà khoa học bắt đầu tiến hành nhiều thí nghiệm Bell khác nhau nhằm tìm ra dấu vết của các biến ẩn cục bộ, và những thí nghiệm này cuối cùng đã hỗ trợ cho các dự đoán của cơ học lượng tử. Từ thí nghiệm Bell đầu tiên do Friedman và Crowther thực hiện năm 1972 cho đến thí nghiệm Bell “không lỗ” trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã tiếp tục khám phá những ranh giới liên quan đến hành trạng lượng tử phức tạp.
Ở giai đoạn này, tất cả các thử nghiệm mà Bell thực hiện đều đã chứng minh sự kỳ lạ và khó đoán của thế giới lượng tử, đồng thời đang thúc đẩy nghiên cứu sâu hơn về cơ học lượng tử. Điều này làm cho lý thuyết thông tin lượng tử trở thành một lĩnh vực mới nổi và mở đường cho sự phát triển của công nghệ mã hóa lượng tử.
"Sự ra đời của công nghệ mã hóa lượng tử cho phép chúng ta nhìn thấy sự kết thúc của lý thuyết biến ẩn."
Trong loạt thí nghiệm này, các nhà khoa học dần dần lấp đi nhiều lỗ hổng và củng cố thêm nền tảng của cơ học lượng tử. Một số thí nghiệm không chỉ quan sát hiện tượng vướng víu lượng tử mà còn vượt qua các sơ hở cục bộ và phát hiện, và cuối cùng đã đạt được sự đồng thuận: lý thuyết về các biến ẩn cục bộ không còn được áp dụng. Ba thử nghiệm Bell "không có lỗi" vào năm 2015 đã xác nhận thêm quan điểm này, cho phép các nhà nghiên cứu xác nhận tính chính xác của cơ học lượng tử với ý nghĩa thống kê cao hơn.
Trong tương lai, khi ngày càng có nhiều thí nghiệm Bell được thực hiện trong các hệ vật lý khác nhau, liệu cộng đồng khoa học có tìm ra một lý thuyết có thể thỏa mãn các dự đoán lượng tử mà không vi phạm các biến ẩn cục bộ hay không? Có lẽ bí ẩn về thế giới lượng tử vẫn chưa kết thúc và sự thật của nó đang chờ được khám phá và tìm hiểu sâu hơn?
