Bài viết khám phá vấn đề đo lường trong cơ học lượng tử, từ siêu vị trí của Schrödinger qua nghịch lý Wigner’s Friend đến các diễn giải QBism và mô hình N-Frame, gợi ý rằng ý thức của người quan sát có thể đóng vai trò định hình thực tại vật chất.
Điểm nổi bật:
- Thí nghiệm tưởng tượng của Schrödinger cho thấy siêu vị trí tồn tại song song cho đến khi quan sát.
- Nghịch lý Wigner’s Friend đặt câu hỏi về tính khách quan của thực tại giữa các người quan sát.
- Diễn giải QBism coi chức năng sóng là bản cập nhật niềm tin cá nhân, không phải sự kiện vật lý.
- Mô hình N-Frame đề xuất ý thức chủ quan tham gia trực tiếp vào sự sụp đổ hàm sóng.
- Cuộc tranh luận về vai trò của ý thức trong vật lý lượng tử vẫn còn mở và chưa có hồi kết.
Bạn có thể đã nghe câu chuyện này trước đây: Hãy tưởng tượng một con mèo bị nhốt trong hộp cùng một nguyên tử phóng xạ. Nếu nguyên tử phân rã, cơ chế sẽ kích hoạt thiết bị giết chết con mèo. Nếu không, con mèo sẽ sống sót.
Vậy, con mèo đã chết hay còn sống? Theo cơ học lượng tử, nó vừa chết vừa sống cùng lúc.
Ý tưởng kỳ lạ này được gọi là “chồng trạng”. Chỉ khi ai đó mở hộp kiểm tra thì số phận của con mèo mới được quyết định, hoặc nó còn sống, hoặc nó đã chết. Thí nghiệm tưởng tượng này do nhà vật lý Erwin Schrödinger tạo ra từ năm 1935, chỉ ra một bí ẩn lớn trong khoa học.
Và nó đặt ra câu hỏi còn lớn hơn: Nếu quan sát làm mọi thứ trở nên thật, thì điều đó có ý nghĩa gì với chúng ta với tư cách là người quan sát?
Đây được gọi là “vấn đề đo lường”, và nó là một trong những câu hỏi khó giải nhất trong vật lý. Các nhà khoa học đã tranh luận về nó gần 100 năm. Hầu hết vật lý gia cho rằng con người không cần thiết cho kết quả; rô-bốt hay thậm chí máy móc đơn giản cũng có thể tạo ra hệ quả tương tự.
Họ nói vũ trụ không quan tâm chúng ta có đang theo dõi hay không. Nhưng một số lý thuyết mới đang thách thức quan điểm đó, gợi ý rằng ý thức của chúng ta có thể thực sự đóng vai trò trong việc định hình thực tại.
Những ý tưởng này pha trộn vật lý với triết học theo cách rất kỳ lạ, và chúng ta sắp khám phá bí ẩn đó.
Vấn đề đo lường: Bí ẩn lớn của cơ học lượng tử
Credits: Logan Voss on Unsplash
Ở trung tâm của “vấn đề đo lường” là một câu hỏi khá đơn giản: Điều gì được coi là một phép đo tính?
Trong thế giới cơ học lượng tử, các nhà vật lý nghiên cứu các hạt rất nhỏ như electron. Những hạt này có thể ở nhiều trạng thái cùng lúc, một khái niệm gọi là chồng trạng.
Ví dụ, một electron có thể đi theo nhiều đường khác nhau cùng lúc.
Nhưng khi người thí nghiệm đặt một bộ dò ở cuối một đường, điều thú vị xảy ra: khi electron chạm bộ dò, nó “chọn” một đường duy nhất. Chồng trạng của nó sụp đổ thành một trạng thái cố định.
Dr. Eric Cavalcanti giải thích rằng quá trình này bắt đầu chuỗi phản ứng ion hóa nguyên tử, tạo ra dòng điện mà chúng ta có thể đo được.
Đối với phần lớn các nhà khoa học, phép đo chỉ là tương tác vật lý, không cần đến ý thức con người.
Nghịch lý Wigner’s Friend: Quan sát trong quan sát
Source: iStock
Khi một quan sát viên (Alice) trong phòng thí nghiệm đo spin electron, với cô ấy, hàm sóng đã sụp đổ ngay lúc ghi nhận kết quả. Nhưng với người đứng ngoài (bạn), Alice và phòng thí nghiệm của cô lại là một hệ lượng tử chồng trạng cho đến khi bạn mở cửa kiểm tra.
Ai đúng? Ai sai? Kết quả của Cavalcanti và cộng sự công bố trên Nature Physics (2020) gợi ý rằng “thực tế” có thể mang tính chủ quan.
