Nền văn hóa lượng tử

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

58
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'nền văn hóa lượng tử', tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nền văn hóa lượng tử

N n văn hóa lư ng t Robert P Crease Thu t ng phát sinh t thuy t lư ng t t ra ph bi n trong n n văn hóa c ng ng – t ngh thu t và phim nh cho n iêu kh c và thơ ca. Robert P Crease s cung c p cho b n các thí d th t h p d n. Tên g i c a nó là ám mây Lư ng t . Các du khách n thăm London không th nào quên nó khi n thăm công viên g n Lâu ài Thiên niên k hay th b d c theo b sông Thames. Nó nhô cao 30 m trên m t cái b c t trên b sông và t xa trông gi ng như m t ng len thép kh ng l . Khi b n ti n l i g n, b n có th trông rõ hình d ng mù sương, ma quái c a m t con ngư i chính gi a c a nó. Nó là m t tác phN iêu kh c, do ngh sĩ ngư i Anh Antony Gormley th c m hi n, t o hình t các thanh thép dài kho ng m t mét rư i g n v i nhau theo ki u có v như b a bãi. ư c b c c b i b u tr i London thư ng xuyên xám x t, nó th t s trông gi ng như mây. Nhưng sao l i là “lư ng t ” ? Tác phN ám mây Lư ng t c a Antony Gormley d ng trên sông Thames m London. 104 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay
Cái t lư ng t ã tr nên quen thu c và ư c bi t nhi u trong l ch s khoa h c. Max Planck ã ưa nó vào bài lu n hi n i h i năm 1900 mô t cách th c ánh sáng b h p th và phát ra b i các v t en. Các v t ó dư ng như làm như v y ch nh ng năng lư ng b ng v i b i s c a tích c a m t t n s nh t nh và m t s g i là h, mà ông g i là m t lư ng t , ti ng Latin nghĩa là “bao nhiêu”. Planck và nh ng ngư i khác cho r ng quan ni m kì c c, ph n Newton lu n này s s m ư c thay th b i m t cách gi i thích t t hơn v hành tr ng c a ánh sáng. Nhưng không may m n th . Thay vào ó, s có m t c a lư ng t trong khoa h c còn l n m nh thêm. Einstein ã ch ng t r ng ánh sáng tác d ng như th nó là “h t”, còn Bohr thì h p nh t lư ng t vào l i gi i thích c a ông cho cách th c các electron nguyên t th c hi n nh ng bư c nh y không th tiên oán t m t tr ng thái này sang m t tr ng thái khác. Lư ng t tr nên n y sinh trong nhi u lĩnh v c khác c a v t lí h c, r i trong hóa h c và nh ng ngành khoa h c khác. M t lí thuy t hoàn toàn m i m , g i là cơ h c lư ng t , ã ư c phát tri n vào năm 1927. D u v y, kém quen thu c và ư c bi t t i hơn là l ch s văn hóa c a lư ng t . Không bao lâu sau năm 1927, cái t lư ng t , và các thu t ng phát sinh khác như “ph n bù” và “nguyên lí b t nh”, b t u xu t hi n trong các ngành h c hàn lâm vi n ngoài các ngành khoa h c. K c nh ng ngư i sáng l p c a cơ h c lư ng t , trong ó có Bohr và Heisenberg, ã áp d ng thu t ng ó cho s công b ng, quy n t do và tình yêu. Lư ng t ã ti n hành nh ng bư c nh y không th oán trư c n nh ng nơi b t ng chưa t ng có. Ch ng h n, b phim James Bond ti p sau ó là cái g i là Lư ng t Lòng v tha. Trào lưu lư ng t V ch nhi m khoa c a trư ng i h c c a tôi Stony Brook, James Staros, m t nhà khoa h c, ôi khi hay nói khoa c a ông ang b “lư ng t hóa”. Khi ngân qu c n ph i c t gi m, ch ng h n, ông gi ng gi i r ng ngư i ta ch ng th nào gi m m t khoa i, nói ví d , 0,79 ngư i hay 1,21 ngư i, cho dù nh ng con s này hoàn toàn t l v i s ti n c t gi m. Như Staros gi i thích, “nó ph i là tinh gi m t ng ngư i m t, cho dù là các khoa có quy mô hơi khác nhau m t chút”. ây là vi c s d ng chính xác và mang hi u qu tu t c a ngôn t lư ng t . Và khi tôi h i Gormley v tên g i c a tác phN iêu kh c c a ông, ông ã cho tôi m t câu m tr l i y s c thuy t ph c. “S phát tri n c a cơ h c lư ng t ”, ông nói v i tôi, “tiêu bi u cho s chuy n d ch trong khoa h c t nghiên c u các th c th càng lúc càng r i r c sang chú ý nhi u hơn n các hi n tư ng ch y và trư ng trong ó các d ng th c m i xu t hi n ư c xem như ti n tri n ra kh i khuôn kh c a chúng. ám mây lư ng t g i lên i u này”. 105 Tuy n Physics World 2008 | © hiepkhachquay
Trong khi c Gormley và Staros u tri n khai ngôn ng lư ng t theo m t ki u khá chính xác, thì nh ng trư ng h p khác nó ã b l m d ng, mang n nh n xét c a James Clerk Maxwell r ng “nh ng quan i m vô lí nh t có th có m t, cho r ng chúng ư c th hi n trong ngôn ng , âm thanh c a chúng g i nh l i m t s c m t khoa h c n i ti ng”. T lư ng t , ch ng h n, xu t hi n u u trong chiêm tinh h c, thu t t k và bài vi t y h c lang băm. Nh ng con c u phun sơn này ã giúp Valerie Laws sáng tác bài thơ àn c u lư ng t Nhưng n u chúng ta nghĩ v khoa h c thay vì phán xét, thì t t c công d ng c a ngôn t lư ng t - cho dù chính xác hay khoe khoang, úng v m t kĩ thu t hay hi u bi t t i t và ư c sáng t o gây d u n – th t là lí thú. Sau h t, m i ngư i b thúc N b i m t s quan ni m c a ý y nghĩa c a lư ng t . Nhưng chúng ta có th tìm th y nh ng ki u m u gì trong nh ng quan ni m ó ? Và nh ng ki u m u ó nói gì v văn hóa và làm th nào nó hi u ư c khoa h c ? ng nghi p c a tôi, Fred Goldhaber và tôi ã ưa nh ng câu h i này vào trong m t khóa h c g i là “Trào lưu lư ng t ”, chúng tôi ã gi ng m t vài l n v i các sinh viên t i Stony Brook. Chúng tôi ã l y c p tên g i t cu n sách c a Mordecai Feingold: Trào lưu ewton lu n: Isaac 106 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay
i, n y sinh t i m t cu c tri n lãm t i Thư vi n Công ewton và S sáng l p c a Văn hóa hi n c ng New York năm 2004-5 xác nh n tác ng c a Newton lên n n văn hóa cu i th k 17 và u th k 18. Trong m t phong cách tương t , Goldhaber và tôi ã t p trung vào ánh giá xem ngôn t lư ng t ã tác ng nh ng gì lên n n văn hóa hi n nay. Chúng tôi phát hi n th y câu tr l i th t ph c t p, vì lư ng t ã lan truy n kh p th gi i theo nh ng ki u khác nhau. Ki u 1: nh ng quá trình th ng kê không th rút g n hơn n a M t ki u liên quan t i vi c áp d ng các thu t ng lư ng t cho nh ng quá trình th ng kê không th rút g n hơn n a. Trong kho ng m t ph n tư th k , các nhà v t lí ã áp d ng nh ng d ng th c toán h c ã phát tri n cho các hi n tư ng lư ng t vào kinh t h c. Ví d , trong cu n sách c a ông Tài chính lư ng t : Tích phân ư ng và Hamiltonian cho các quy n ch n l a và t l ưa chu ng, nhà v t lí Belal Baaquie trư ng i h c qu c gia Singapore lưu ý r ng ông không áp d ng b n thân thuy t lư ng t cho tài chính h c. “Thay vào ó”, ông vi t, “thu t ng ‘lư ng t ’ g i t i các d ng th c toán h c tr u tư ng c a lí thuy t lư ng t bao g m lí thuy t xác su t, không gian tr ng thái, các toán t , các Hamiltionian, các phương trình o, các Lagrangian, tích phân ư ng, các trư ng lư ng t , boson, fermion, và vân vân. T t c nh ng c u trúc lí thuy t này tìm th y nh ng ng d ng t nhiên và h u ích trong ngành tài chính”. T lư ng t ây nh c t i không ph i s lư ng t hóa như v y, mà là s áp d ng các phương pháp th ng kê c a nó cho nh ng quá trình l n x n như t l ưa thích và các thăng giáng giá c hàng hóa. i v i th hoàn toàn khác, hãy xét àn c u lư ng t , a con tinh th n c a Valerie Laws, m t cây bút sinh s ng mi n b c nư c Anh. Năm 2002, cô ã phun sơn các ch lên trên b lông c a àn c u m t cánh ng g n y. Khi các túm lông khô i, các t ư c s p x p l i và m t “bài thơ” m i ư c t o ra m i khi àn c u i t i ng yên. M t phát ngôn viên c a t Ngh thu t phương B c, ã h tr 2000 b ng Anh cho d án, phát bi u r ng k t qu ó th t là “m t s h p nh t thú v c a thơ ca và v t lí lư ng t ”. Sau ây là m t trong các “bài t tuy t” thu ư c: Các ám mây lư t qua b u tr i Bên dư i, àn c u th n th rong chơi Trên ng, nh ng chi c gương m m m i Sư i m cho tuy t tr ng mùa ông 107 Tuy n Physics World 2008 | © hiepkhachquay
Phát bi u v i ài BBC vào lúc y, Laws gi i thích t i sao cô ta c m th y d án áng theo u i. “S ng u nhiên và b t nh n m tâm i m c a cách th c vũ tr ưc t l i v i nhau, và hơi khó i v i chúng ta v i tư cách nh ng con ngư i s ng d a trên tr t t ó”, bà nói. “Cho nên tôi quy t nh kh o sát tính ng u nhiên và m t s nguyên lí c a cơ h c lư ng t , thông qua thơ ca, s d ng môi trư ng àn c u”. T t nhiên, có m t th gi i khác bi t gi a vi c tính toán t l ưa thích và vi c làm cho m t àn c u sơn lông giãn ra trên cánh ng. Nhưng c hai trư ng h p này dư c thúc N b i vai trò y c a tính ng u nhiên trong thuy t lư ng t : trư ng h p u liên quan t i vi c s d ng th t s các phương pháp th ng kê c a nó, còn trư ng h p sau vi n d n lư ng t là m t bi u trưng c a nh ng quá trình ng u nhiên không th ơn gi n hơn n a. Ki u 2: rư u bia b sung Con ngư i lư ng t là m t tác phN iêu kh c c a Julian Voss-Andreae hi n m t thành ph Moses Lake, Washington (Physics World, tháng 9/2006, trang 7). Ch tác t nh ng t m thép cao 2,5 m n m song song v i nhau, tác phN ó thay i hình d ng khi b n i xung quanh nó. T m m t góc , nó bi u l ư ng nét bên ngoài c a m t ngư i, còn t góc khác d ng th c con ngư i bi n m t hoàn toàn. Tác phN iêu kh c, theo nhà ngh sĩ nói, là “ m t phép N d cho th gi i ph n tr c giác m n c a v t lí lư ng t ”. Voss-Andreae ph i bi t như th . Ông ã h c v t lí khi chưa t t nghi p Berlin và Edinburgh, và ã làm lu n văn t t nghi p Vienna v i Anton Zeilinger v các thí nghi m khe ôi liên quan t i s giao thoa lư ng t c a các phân t carbon-60 (Physics World, tháng 11/2006, trang 44). Phép N d như th là d a trên tính b sung, tên do Bohr n t cho th c t r ng, trong th gi i lư ng t , hai c trưng c a m t mô t có th c n thi t nhưng lo i tr l n nhau – m t h t có m t v trí và ng lư ng xác nh là ví d tiêu bi u. Tuy nhiên, Bohr và m t s nhà v t lí hàng u c a th i kì y c m th y r ng tính b sung cũng có th m r ng cho nh ng lĩnh v c khác ngoài v t lí ra, m t ý tư ng thư ng b nh o báng. Nhưng sau khi cân nh c m t s áp d ng c a nguyên lí b sung c a Bohr cho th gi i xã h i, m t trong nh ng ngư i vi t ti u s c a Bohr, nhà v t lí kiên nh Abraham Pais, nh n th y trong khi nh ng áp d ng ó rõ ràng mang tính N d , n nhưng chúng thư ng giúp ông nghĩ “ra ngoài khuôn kh ”. Pais oan ch c r ng “V m t cá nhân, tôi ã nh n ra phương pháp b sung c a s gi i phóng ý nghĩ”. 108 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay
Tôi không bi t bao nhiêu t do mà Pais tìm th y ch nghĩa phòng th th n bư c sóng mang tính ng bóng c a nhà li u pháp tâm lí h c Lawrence LeShan trong quy n sách c a ông Môi trư ng, hân v t th n bí và hà v t lí h c. Nh ng ngư i theo ch nghĩa th n bí i tìm s lĩnh h i m t cái nhìn khác c a th c t i, LeShan vi t, trư c khi thêm r ng “Tôi s d ng thu t ng ‘lĩnh h i’ ây ch m t s hi u bi t v a mang tính xúc c m v a mang tính trí tu tham gia theo quan i m này… Trong v t lí h c, ây ư c g i là nguyên lí b sung. Nó phát bi u r ng i v i s nh n th c tr n v n nh t c a m t s hi n tư ng, chúng ta ph i t t i chúng t hai quan i m khác nhau. M i quan i m t nó ch nói lên m t n a s th t”. Và trong khi thu t ng lư ng t có th th t mang tính áp t hay kì khôi, nó còn có th d dàng mang tính khôi hài. Ví d , website Lí thuy t Bia Lư ng t , (wohlmut.com/beer) sáng l p b i Kyle Wohlmut, m t d ch gi và là m t k say mê bia n cu ng tín s ng Hà Lan. Wohlmut, ã t ng h c v t lí trư ng trung h c, gi i thích r ng cơ s c a lí thuy t c a ông là th c t “kinh nghi m thi t y u v mùi v bia phát sinh t mâu thu n”. Trong m i chia bia, ông kh ng nh, hai m t c a hương v - hoa bia và m ch nha – u tranh giành quy n l n át. “Hai m t này ti n hành m t cu c chi n th ng tr khN v c a b n”, ông nói, “và nh ng chai bia t t nh t có m t khi hai u m t ó tr nên c th nh ng v trí phòng ng , làm cho tr n chi n i vào th tương quan anh hùng ca”. Khi tôi h i t i sao Wohlmut s d ng t “lư ng t ”, ông gi i thích v i tôi r ng nó nh n m nh “m c nghiêm túc” mà ông c m th y c n ph i g n v i vi c phân tích bia. M t lí do n a là, b t ch p nh ng n l c t t nh t c a ông, ông th y h u như ch ng th nào bia nhà mà hài hòa hương v và ch t lư ng – bu c ông i t i k t lu n r ng m t s nhân t bí m t, chưa rõ trong s n su t bia ph i ho t ng c p lư ng t . Tôi m b o r ng Pais, ngư i có v th t t c cư i, s u ng h t s bia ó. Ki u 3: các bư c nh y và Bond M t cong d ng lí thú n a c a t lư ng t xu t hi n trong câu chuy n c a Ian Fleming, Lư ng t Lòng v tha, l n u tiên xu t hi n trên t p chí Cosmopolitan năm 1959 và ư c in l i trong b sưu t p c a ông Ch dành cho ôi m t em. Nó không ph i là m t thiên ti u thuy t trinh thám, mà là m t truy n ng n nghiêm túc ông ã vi t trong lúc cu c hôn nhân c a mình v. Nhân v t chính, v th ng c Nassau, k cho Bond trong êm khuya v ng ti n trình c a m t câu chuy n c m ng r ng nh ng m i quan h con ngư i có th c u vãn c nh ng th m h a t i t nh t n u c hai bên v n gi ư c ít nh t m t chút nhân tính. Khi hai bên ng ng quan tâm, và 109 Tuy n Physics World 2008 | © hiepkhachquay
“lư ng t lòng v tha v n m c không”, thì s au kh i có th không nh ng k t thúc m i quan h , mà còn làm cho hai bên tiêu di t l n nhau. Tác phN iêu kh c Con ngư i lư ng t c a nhà c u v t lí Julian-Voss Andreae m Vi c s d ng t “lư ng t ” c a Fleming g n v i vi c s d ng c a Planck và nghĩa g c Latin c a t : nó nghĩa là m t lư ng h u h n c a m t s i lư ng. Tuy nhiên, b phim s p kh i quay ư c cho là ch ng chia s tí gì ngoài t a v i câu chuy n nguyên b n, làm phát sinh th c m c: chính xác thì t ó g i t i cái gì trong t a c a b phim ? Tôi oán chúng ta u s ph i ch cho n tháng 11 khi b phim ư c ra m t chính th c. Tóm l i ây ch là ba ki u mà Goldhaber và tôi tìm ư c. Còn có nh ng ki u khác, bao g m nh ng th như tính phi nhân qu , phi c c b và nh ng con mèo, nhưng s ph i có nh ng m t khác n a. V y b n nh n ra ư c nh ng bi u hi n gì c a ngôn t lư ng t trong n n văn hóa công chúng ? Nh ng bi u hi n này hé l nh ng hình nh gì ? Và nh ng hình nh này hé l i u gì v 110 http://www.thuvienvatly.info | © hiepkhachquay
th gi i xã h i ? Hãy cho tôi bi t suy nghĩ c a b n và tôi s dành m t c t báo s p t i cho nh ng tr l i ó. âu là nh ng thí d yêu thích c a b n v lư ng t , và nh ng ý tư ng d n xu t c a nó như nguyên lí b sung và nguyên lí b t nh, trong n n văn hóa công chúng ? Nh ng ý tư ng này hé l nh ng hình nh gì ? Hãy g i email góp ý c a b n n rcrease@notes.cc.sunysb.edu. Robert P Crease (Trư ng khoa Tri t h c, i h c Stony Brook, và là nhà s h c t i Phòng thí nghi m qu c gia Brookhaven, Mĩ) Ngu n: Quantum of culture (Physics World, tháng 9/2008) hiepkhachquay d ch 111 Tuy n Physics World 2008 | © hiepkhachquay