[Science] Con Mèo Của Schrödinger. - Curious Cats

Đại khái do lỡ hứa vs đứa bạn sẽ viết 1 bài ngăn ngắn giới thiệu về con mèo lượng tử này cho nó bằng giọng văn của mình cho nên dù trên internet chả thiếu thông tin cơ mà thôi, cứ làm tới đi :v

…

“Con mèo của Schrödinger” hay “con mèo lượng tử” là khái niệm mô phỏng về vật lý lượng tử dưới một góc nhìn “đời thường” hơn, ở đây con mèo được coi như một hạt cơ bản trong môi trường vật lý lượng tử. Con mèo này có một đặc tính rất thú vị đó là “nửa sống nửa chết” – ít nhất là trước khi mở cái hộp ra. À, về chuyện sao lại có cái hộp/ cái hòm sắt ở đây, suýt nữa thì quên mất không lý giải mô hình của con mèo Schrödinger.

“Con mèo Schrödinger” là một thí nghiệm do Erwin Schrödinger nghĩ ra, ban đầu để mô tả về sự thiếu hoàn hảo của những cách hiểu về cơ học lượng tử dưới thời của ông. Thí nghiệm được đưa ra khi ông tranh luận với Albert Einstein về cách hiểu của Copenhagen, một cách hiểu về cơ học lượng tử mà cả ông và Einstein đều phản đối.

Thí nghiệm được mô tả như sau:

Một con mèo được nhốt vào trong hòm sắt, cùng với các thiết bị sau (mà con mèo không thể tác động vào): một ống đếm Geiger và một mẩu vật chất phóng xạ nhỏ đến mức trong vòng một tiếng đồng hồ chỉ có 50% xác suất nó phát ra một tia phóng xạ. Ngoài ra còn một cái búa và một lọ thuốc độc hydrocyanic acid.

Cách thức hoạt động của thí nghiệm? Nếu có tia phóng xạ phát ra, ống đếm Geiger sẽ nhận tín hiệu và thả rơi một cây búa đập vỡ lọ thuốc độc hydrocyanic acid nằm trong hòm sắt và mèo sẽ chết. Nếu trong vòng một tiếng vẫn không có tia phóng xạ nào phát ra, mèo sẽ vẫn sống.

Hàm sóng của hệ thống sẽ là sự chồng chập của cả trạng thái con mèo sống và con mèo chết và cả hai trạng thái chồng chập có biên độ như nhau (đây là lý do tại sao mình nói con mèo này có trạng thái “nửa sống nửa chết”).

Trong những trường hợp như thế này, sự vô định của thế giới vi mô đã chuyển sang thế giới vĩ mô, và có thể được giải quyết bằng quan sát trực tiếp. Nó giúp chúng ta tránh phải chấp nhận một cách ngây thơ một “mô hình bị làm nhòe” khi mô tả thực tại. Cho dù ý tưởng của cơ học lượng tử khác với vật lý cổ điển khi chỉ áp dụng cho các vật thể vi mô chứ không phải vĩ mô như con mèo, nhưng mô hình thí nghiệm này khiến cho việc “quan sát” những diễn tiến vi mô dưới góc nhìn khoa học dễ dàng để hiểu được hơn bằng ví dụ vĩ mô.

Vậy cuối cùng con mèo có chết hay không?

Không thể chắc chắn, trừ khi bạn quyết định mở hòm sắt ra và quan sát xem rốt cuộc mọi chuyện đã ra sao rồi. Nếu hòm mở ra và con mèo ngoe nguẩy đuôi chào bạn, ok, mẩu phóng xạ đã không phát ra tia phóng xạ và nó vẫn sống.

Nếu bạn mở ra và thấy con mèo đã chết thì sao? Rõ ràng trước đó, theo cơ học lượng tử, thì con mèo ở trạng thái vừa sống vừa chết. Vậy mà chỉ vì bạn nhìn vào, con mèo trở thành chết hẳn. Vậy ai đã giết con mèo? Chính bạn, đúng hơn là chính cái nhìn của bạn đã giết chết con mèo!

Nói theo ngôn ngữ của cơ học lượng tử thì chính sự tương tác với môi trường bên ngoài đã làm cho sự chồng chập trạng thái của các hệ lượng tử co sập về một giá trị duy nhất. Trong trường hợp này là con mèo sống hoặc chết. Nếu không có sự tương tác này thì hệ ở trong hai trạng thái này với xác suất bằng nhau, tức con mèo vừa sống vừa chết. (Và nó nghe thật là nghịch lý quá đi phải không?!)

Dĩ nhiên trong thế giới thực, một con mèo không thể vừa sống vừa chết (trạng thái gần nhất với loại miêu tả quái dị này là khi nó hấp hối, nhưng kể cả lúc ấy, nó vẫn tính là đang sống), nhưng với các hạt vi mô của thế giới cơ học lượng tử, chuyện chồng chập trạng thái của một hạt vi mô hay một hệ tương tác lượng tử giữa các hạt là hoàn toàn có thể xảy ra. Đây là điểm khác biệt lớn giữa vật lý lượng tử cùng vật lý cổ điển, hay nói cách khác, ba định luật của Newton không có giá trị mấy trong môi trường vi mô của các hạt nguyên tử.

…

Vậy là mình đã xong bài viết khái quát về con mèo Schrödinger ~ Nếu rảnh sẽ có thể có part 2 về việc “nhòm vào một góc cái hộp” để xem xét tình trạng của con mèo qua “một lớp kính mờ đục” mà không nhất thiết phải mở hẳn hộp ra ~~

Helena Evans – Sep 13th, 2016.

Rate this:

Share this:

• X
• Facebook
• Pinterest
• Email

Like Loading...

Related