Feynman từng thốt lên những lời hằn sâu vào tâm trí, “Tôi nghĩ mình có thể nói một cách chắc chắn rằng chẳng ai hiểu được cơ học lượng tử".
Sự phát triển của cơ học lượng tử trong những năm đầu thế kỷ 20, với những cái tên như Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger, và Dirac, đã cho chúng ta những hiểu biết chín chắn vào năm 1927 rằng nó chắc chắn là một trong những thành tựu trí tuệ vĩ đại nhất trong lịch sử loài người. Chúng ta có muôn vàn lý do để tự hào về điều này.
Mặt khác, Feynman từng thốt lên những lời hằn sâu vào tâm trí nhiều người, “Tôi nghĩ mình có thể nói một cách chắc chắn rằng chẳng ai hiểu được cơ học lượng tử.” Chúng ta sử dụng cơ học lượng tử để thiết kế những công nghệ tân tiến và tiên đoán kết quả thực nghiệm.
Nguồn ảnh: Hanmadewriting.
Nhưng các nhà vật lý chân chính thừa nhận rằng chúng ta chưa thực sự hiểu đúng về cơ học lượng tử. Chúng ta có công thức và tự tin sử dụng nó trong những trường hợp nhất định, rồi cho ra những tiên đoán với độ chính xác đáng kinh ngạc mà các dữ liệu đang có là minh chứng hùng hồn.
Nhưng nếu bạn muốn tiếp tục tìm hiểu sâu hơn nữa và thắc mắc điều gì đang thực sự xảy ra, thì đơn giản là chúng ta không biết. Các nhà vật lý có xu hướng coi cơ học lượng tử như con robot vô tri mà họ tận dụng để triển khai những nhiệm vụ nhất định, chứ không như bằng hữu thân tình cần được quan tâm và chia sẻ trên phương diện cá nhân.
Chính thái độ này ở các nhà chuyên môn đã len lỏi vào cách thức sử dụng cơ học lượng tử để giải thích thế giới. Điều chúng ta mong muốn là vẽ lên một bức tranh toàn cảnh về Tự nhiên, nhưng chúng ta không thể thực hiện được điều đó, bởi các nhà vật lý vẫn chưa đi đến thống nhất về cơ học lượng tử thực sự nói gì.
Thay vào đó, những cách xử lý phổ biến có khuynh hướng cường điệu hóa rằng cơ học lượng tử mang tính huyền bí, khó giải thích, không thể thấu hiểu. Thông điệp đó đi ngược với những nguyên tắc căn bản của khoa học, trong đó bao gồm quan niệm cho rằng thế giới về cơ bản là có thể hiểu được. Trong chúng ta vẫn tồn tại rào cản tâm lý khi nói về cơ học lượng tử, và chúng ta cần một liệu pháp lượng tử để có thể vượt qua những trở ngại đó.
Các sinh viên được dạy hàng tá quy tắc khi học cơ học lượng tử. Một vài quy tắc có dạng quen thuộc: có một mô tả toán học về các hệ lượng tử, kèm theo lời giải thích làm thế nào các hệ như vậy tiến triển theo thời gian.
Nhưng sau đó xuất hiện vô vàn quy tắc bổ sung mà không hề có quy tắc tương đồng trong bất kỳ lý thuyết vật lý nào khác. Các quy tắc bổ sung này cho chúng ta biết điều gì sẽ xảy đến khi chúng ta quan sát hệ lượng tử, và khi đó hệ sẽ hành xử hoàn toàn khác so với khi chúng ta không quan sát nó. Chuyện quái quỷ gì đang diễn ra trên thế giới này?
Về cơ bản có hai lựa chọn. Ở lựa chọn thứ nhất, thật nghiệt ngã khi câu chuyện mà chúng ta đang kể cho các sinh viên lại là câu chuyện chưa hoàn thiện, và để cơ học lượng tử đủ tiêu chuẩn trở thành một lý thuyết đúng đắn thì chúng ta cần phải hiểu rõ thế nào là “đo đạc” hoặc “quan sát”, và tại sao một hệ lượng tử lại hành xử rất khác so với những gì nó nên thể hiện.
Lựa chọn còn lại chính là cơ học lượng tử biểu trưng cho sự phá bỏ triệt để nhận thức trước đây của chúng ta về vật lý, cần có sự thay đổi trong quan điểm từ thế giới tồn tại khách quan và độc lập với hành động nhận thức của chúng ta, tới việc hành động quan sát bằng cách nào đó là thành phần cơ bản tạo ra bản chất của thực tại.
Trong mỗi trường hợp, những người biên soạn sách giáo khoa cần dành thời gian đi sâu khám phá từng lựa chọn, và thừa nhận rằng mặc dù cơ học lượng tử cực kỳ thành công, chúng ta chưa thể khẳng định rằng đã hoàn thành quá trình xây dựng và phát triển lý thuyết này. Nhưng họ không làm như vậy. Phần lớn, họ lẳng lặng bỏ qua những vấn đề này, thích ở trong vùng an toàn của các nhà vật lý để viết ra những phương trình và yêu cầu sinh viên giải chúng.
Điều đó thật đáng hổ thẹn. Hơn nữa, nó khiến mọi thứ trở nên tồi tệ hơn.
Trong trường hợp này, có thể bạn nghĩ rằng công cuộc tìm hiểu cơ học lượng tử là mục đích lớn lao nhất của toàn bộ vật lý. Hàng triệu đô la sẽ được tài trợ cho các nghiên cứu về nền tảng lượng tử, những bộ não thông tuệ nhất sẽ tập trung giải quyết vấn đề, và những thành tựu tri thức quan trọng và ý nghĩa nhất sẽ được đền đáp bằng những phần thưởng danh giá và uy tín. Các trường đại học sẽ cạnh tranh nhau để mời những chuyên gia đầu ngành, đưa ra mức lương siêu hấp dẫn để thu hút họ khỏi những cơ sở nghiên cứu đối địch.
Đáng buồn thay, điều đó không phải là sự thật. Không chỉ công cuộc tìm hiểu ý nghĩa của cơ học lượng tử không được coi là chuyên ngành có vị thế cao trong vật lý hiện đại; mà ở nhiều cơ sở nghiên cứu, nó hầu như không được để ý đến, nếu không muốn nói là bị ruồng bỏ một cách trắng trợn.
