Nhà vật lý lý thuyết người Ý tin rằng thực tế của chúng ta là một "trò chơi của những tấm gương lượng tử"

Mục lục:

Nhà vật lý lý thuyết người Ý tin rằng thực tế của chúng ta là một "trò chơi của những tấm gương lượng tử"
Nhà vật lý lý thuyết người Ý tin rằng thực tế của chúng ta là một "trò chơi của những tấm gương lượng tử"
Anonim

Nhà vật lý lý thuyết người Ý, người sáng lập ra lý thuyết hấp dẫn lượng tử vòng lặp, Carlo Rovelli, trong cuốn sách có tên "Helgoland", cố gắng giải thích lý thuyết phức tạp điên rồ của cơ học lượng tử, xem xét thế giới của các photon, electron, nguyên tử và phân tử tuân theo các quy tắc mà chạy ngược với thực tế vật lý hàng ngày của chúng ta. Nhớ lại rằng lý thuyết lượng tử hình thành từ những quan sát của Heisenberg và lý thuyết tương đối trước đó của Einstein. Trước Einstein, các nhà khoa học tin vào một vũ trụ có thể dự đoán được, xác định được điều hành bởi cơ chế hoạt động của đồng hồ. Do đó, ý tưởng của Newton về "thời gian thực" tuyệt đối, tích tắc không thể tránh khỏi trong Vũ trụ, đã bị phản đối bởi lý thuyết của Einstein rằng không có "bây giờ" duy nhất, đúng hơn là có vô số "bây giờ". Heisenberg và những người theo ông tin rằng chúng ta không thể biết tình trạng hiện tại của thế giới đến từng chi tiết. Tất cả những gì chúng ta được phép làm là khám phá thế giới bằng cách sử dụng các mô hình xác suất và bất định.

Rovelli viết: "Bí ẩn về lý thuyết lượng tử có thể nằm ngoài tầm hiểu biết sơ bộ của chúng ta về Trái đất. Nhưng cơ học Newton, mặc dù đã lỗi thời, không còn có thể giải thích mọi khía cạnh của thế giới chúng ta đang sống".

Thực tế lượng tử

Thuyết lượng tử mời gọi chúng ta xem thế giới như một cái nôi mèo khổng lồ của các mối quan hệ, nơi các vật thể chỉ tồn tại về cách chúng tương tác với nhau. Rovelli tin rằng lý thuyết của Heisenberg là lý thuyết về cách mọi thứ "ảnh hưởng" lẫn nhau. Nó tạo thành xương sống của tất cả các công nghệ hiện đại - từ máy tính đến năng lượng hạt nhân, laser, bóng bán dẫn và máy quét MRI.

Trong các phát minh của mình, nhà vật lý người Ý đã áp dụng lý thuyết lượng tử vào nhiều triết lý khác nhau. Con người tồn tại là do tác động qua lại liên tục với nhau; điều tương tự cũng xảy ra với nguyên tử và electron.

Image
Image

Carlo Rovelli tại một bài giảng ở Rome / © Marco Tambara / Wikipedia

Vì vậy, chúng ta hãy lấy một electron được phát ra tại điểm A và được tìm thấy tại điểm B. Người ta có thể cho rằng electron đi theo một quỹ đạo (giống như một chiếc ô tô từ điểm A đến điểm B), nhưng để giải thích những quan sát thực nghiệm, Heisenberg đã bác bỏ khái niệm về quỹ đạo của electron. Và lý thuyết lượng tử kết quả đề cập đến các xác suất và cho phép bạn tính xác suất tìm thấy một electron tại điểm B.

Đồng thời, chúng ta không biết gì về con đường mà electron chuyển động. Ở dạng chặt chẽ nhất, lý thuyết lượng tử phủ nhận hoàn toàn bất kỳ thực tại nào của electron cho đến khi nó được phát hiện (khiến một số người cho rằng một người quan sát có ý thức bằng cách nào đó tạo ra thực tại).

Thực tế ẩn

Kể từ những năm 1950, các nhà khoa học đã cố gắng đưa lý thuyết lượng tử phù hợp với các yêu cầu của vật lý cổ điển, bao gồm việc bảo vệ một thực tại "ẩn" trong đó một điện tử thực sự có quỹ đạo, hoặc giả định rằng một điện tử di chuyển tất cả các con đường có thể, nhưng những con đường này xuất hiện ở những thế giới khác nhau … Nhưng Rovelli từ chối những nỗ lực này.

Thay vào đó, trong cuốn sách mới của mình (Helgoland), nhà vật lý giải thích cách giải thích "quan hệ", trong đó một electron, chẳng hạn, chỉ có các đặc tính khi nó tương tác với một thứ khác. Khi một electron không tương tác, nó không có các đặc tính vật lý: không có vị trí, không có tốc độ, không có quỹ đạo.

Cơ bản hơn nữa là khẳng định của Rovelli rằng các đặc tính của electron chỉ có thực đối với vật thể mà nó tương tác, chứ không phải đối với các vật thể khác. Rovelli viết: “Thế giới đang chia rẽ thành nhiều quan điểm không cho phép một tầm nhìn toàn cầu rõ ràng.

Image
Image

Như Financial Times đã viết, vật lý lượng tử không thể được làm rõ ràng một cách hoàn hảo, nhưng Rovelli rất xuất sắc trong việc cung cấp càng nhiều càng rõ ràng càng tốt.

Kỳ vọng rằng các đối tượng sẽ tồn tại độc lập của riêng chúng - không phụ thuộc vào chúng ta và bất kỳ đối tượng nào khác - trên thực tế là một giả định sâu xa mà chúng ta đưa ra về thế giới. Giả định này có nguồn gốc từ cuộc cách mạng khoa học thế kỷ 17 và là một phần của cái mà chúng ta gọi là thế giới quan cơ giới. Theo quan điểm này, thế giới giống như một kim đồng hồ khổng lồ, các bộ phận được điều chỉnh bởi các quy luật chuyển động đã thiết lập - Carlo Rovelli, Helgoland.

Tương tác đối tượng và không-thời gian

Vì vậy, nếu chúng ta coi không gian và thời gian là tổng khoảng cách và thời lượng giữa tất cả các vật thể và sự kiện trên thế giới và loại bỏ nội dung của Vũ trụ khỏi phương trình, thì chúng ta sẽ tự động “loại bỏ” cả không gian và thời gian. Đây là một quan điểm "quan hệ" về không-thời gian: chúng chỉ là mối quan hệ không gian và thời gian giữa các đối tượng và sự kiện. Quan điểm tương đối của không gian và thời gian là nguồn cảm hứng chính cho Einstein khi ông phát triển thuyết tương đối rộng.

Image
Image

Sự hiểu biết của chúng ta về không-thời gian khó có thể được gọi là đầy đủ.

Rovelli sử dụng ý tưởng này để hiểu cơ học lượng tử. Ông lập luận rằng các đối tượng của lý thuyết lượng tử, chẳng hạn như một photon, electron hoặc các hạt cơ bản khác, không gì khác hơn là các đặc tính mà chúng thể hiện khi tương tác với các đối tượng khác - trong mối quan hệ với chúng. Các thuộc tính này của một đối tượng lượng tử được xác định bằng thực nghiệm và bao gồm những thứ như vị trí, động lượng và năng lượng của đối tượng. Chúng cùng nhau tạo nên trạng thái của đối tượng.

Theo cách giải thích quan hệ của Rovelli, những thuộc tính này là tất cả những gì một đối tượng có, có nghĩa là không có chất riêng lẻ cơ bản nào “có” các thuộc tính.

Làm thế nào để hiểu lý thuyết lượng tử?

Trong bài báo của mình cho The Conversation, Rovelli đưa ra một cái nhìn về câu đố lượng tử nổi tiếng về con mèo của Schrödinger. Chúng tôi đặt con mèo vào một chiếc hộp có một số chất gây chết người (ví dụ, một chai khí độc), được kích hoạt bởi một quá trình lượng tử (ví dụ, sự phân hủy của một nguyên tử phóng xạ), và đóng nắp lại.

Quá trình lượng tử là một sự kiện ngẫu nhiên. Không thể dự đoán được điều đó, nhưng chúng ta có thể mô tả những gì đã xảy ra theo cách để xác định các cơ hội khác nhau của một nguyên tử phân rã hoặc sự vắng mặt của nó trong một khoảng thời gian nhất định. Vì khi mở hộp chúng ta sẽ giải phóng khí ra khỏi chai, do đó, cái chết của con mèo và sự sống của cô ấy cũng là một sự kiện hoàn toàn ngẫu nhiên.

Image
Image

Theo lý thuyết lượng tử, một con mèo không chết cũng không sống cho đến khi chúng ta mở chiếc hộp và quan sát hệ thống. Nó vẫn là một bí ẩn về việc con mèo sẽ cảm thấy như thế nào nếu nó không còn sống hoặc đã chết.

Nhưng theo cách giải thích quan hệ, trạng thái của bất kỳ hệ thống nào luôn có quan hệ với một số hệ thống khác. Do đó, một quá trình lượng tử trong một chiếc hộp có thể có một kết quả không xác định đối với chúng ta, nhưng là một kết quả xác định đối với một con mèo.

Vì vậy, nó là khá hợp lý khi một con mèo không sống cũng không chết đối với chúng ta, nhưng đồng thời nó có thể chết và sống. Đối với chúng ta trong toàn bộ câu chuyện này, một sự thật là có thật và một sự thật là có thật đối với một con mèo. Khi chúng ta mở hộp, trạng thái của con mèo trở nên chắc chắn đối với chúng ta, nhưng con mèo chưa bao giờ ở trong trạng thái không chắc chắn đối với chính nó. Trong cách giải thích quan hệ của quan điểm toàn cầu, "Thần thánh" về thực tại, e tồn tại. Nhưng điều này cho chúng ta biết điều gì về bản chất của thực tế?

Image
Image

Rất có thể, chúng ta sẽ không bao giờ biết câu trả lời cho câu hỏi thực tế lượng tử là gì. Nhưng nó đáng để thử.

Rovelli lập luận rằng vì thế giới của chúng ta cuối cùng là lượng tử, nên cần chú ý đến nhận thức tương tự của nó. Đặc biệt, những đồ vật như một cuốn sách yêu thích chẳng hạn, chỉ có thể có thuộc tính của chúng trong mối quan hệ với những đồ vật khác, bao gồm cả bạn. May mắn thay, điều này cũng bao gồm tất cả các vật dụng khác, chẳng hạn như điện thoại thông minh hoặc tủ bếp. Nhưng bất chấp sự đơn giản rõ ràng của nó, một cái nhìn về thế giới như vậy là một sự suy nghĩ lại đầy kịch tính về bản chất của thực tại.

Theo quan điểm này, thế giới là một mạng lưới liên kết phức tạp, do đó các vật thể không còn tồn tại riêng lẻ, độc lập với các vật thể khác, giống như trò chơi vô tận của những tấm gương lượng tử. Hơn nữa, rất có thể ở trung tâm của mạng lưới này không có chất "siêu hình" độc lập nào tạo nên thực tại của chúng ta, Rovelli viết.

Vì vậy, có thể (như chính Rovelli đã nói) rằng thực tế xung quanh, bao gồm cả chúng ta, chẳng qua là một tấm màn mỏng manh và dễ vỡ, đằng sau đó … chẳng có gì cả. Và nếu chúng ta thêm vào điều này câu đố về bản chất của ý thức, thì mọi thứ càng trở nên phức tạp hơn.

Đề xuất: