Khoa học dựa vào đâu để giải thích Mặt trời ngày ngày vẫn chiếu sáng?

Các nhà vật lý thiên văn, nhà vật lý hạt, nhà vật lý nguyên tử, nhà vật lý laser - tất thảy họ vẫn ngày ngày sử dụng cơ học lượng tử.

Bạn không cần phải học đến tiến sĩ về vật lý lý thuyết mới thấy kinh sợ cơ học lượng tử. Hãy yên tâm rằng nó không hề làm bạn đau đớn.

Điều đó nghe có vẻ thật lạ lùng. Cơ học lượng tử là lý thuyết tốt nhất mà chúng ta có về thế giới vi mô. Nó mô tả cách thức nguyên tử và hạt tương tác thông qua các lực của tự nhiên, đồng thời đem lại những tiên đoán thực nghiệm với độ chính xác đáng kinh ngạc.

Hiển nhiên, cơ học lượng tử vẫn nổi tiếng là một ngành khoa học rất bí ẩn, khó nắm bắt và đầy màu sắc huyền bí. Nhưng các nhà vật lý chuyên nghiệp, khác hẳn với mọi người, tương đối mở lòng với lý thuyết như thế.

Họ luôn thực hiện các tính toán phức tạp liên quan đến những hiện tượng lượng tử, và thiết kế những cỗ máy khổng lồ nhằm kiểm tra các tiên đoán được đưa ra. Hẳn chúng ta không cho rằng những điều mà các nhà vật lý đã làm được trong suốt thời gian qua là giả? Thực tế là họ không hề giả tạo, nhưng cũng không hoàn toàn thành thật với chính mình.

Ở một khía cạnh nào đó, cơ học lượng tử là trái tim và linh hồn của vật lý hiện đại. Các nhà vật lý thiên văn, nhà vật lý hạt, nhà vật lý nguyên tử, nhà vật lý laser – tất thảy họ vẫn ngày ngày sử dụng cơ học lượng tử, và cố nhiên họ rất am hiểu về nó. Không chỉ đơn thuần là những nghiên cứu mang tính bí mật.

Cơ học lượng tử hiện diện rộng khắp trong công nghệ hiện đại. Chất bán dẫn, transitor, vi mạch, laser và bộ nhớ máy tính đều hoạt động dựa trên cơ học lượng tử. Chính vì lẽ đó, cơ học lượng tử hết sức quan trọng trong việc nắm bắt những đặc tính cơ bản nhất của thế giới quanh ta.

Về căn bản, toàn bộ ngành hóa học là chủ đề của cơ học lượng tử ứng dụng. Nếu muốn biết mặt trời vẫn ngày ngày chiếu sáng như thế nào, hay tại sao bàn ghế lại cứng chắc, thì bạn phải cần đến cơ học lượng tử.

Hãy thử tưởng tượng khi bạn nhắm mắt lại. Chắc hẳn mọi thứ trở nên tối đen. Bạn cho rằng điều đó rất hợp lý bởi chẳng có ánh sáng nào lọt vào mắt bạn được nữa. Nhưng điều đó không hoàn toàn đúng; ánh sáng hồng ngoại, có bước sóng dài hơn một chút so với ánh sáng khả kiến, vẫn luôn được phát ra từ bất kỳ vật ấm nóng nào, bao gồm cả cơ thể bạn.

Nếu đôi mắt của chúng ta cảm nhận được cả ánh sáng hồng ngoại lẫn ánh sáng khả kiến, thì chúng ta sẽ bị lóa mắt ngay cả khi nhắm chặt mắt lại, bởi những tia sáng hồng ngoại phát ra từ chính nhãn cầu của chúng ta.

Nhưng các tế bào que và tế bào nón, đóng vai trò cơ quan thụ cảm trong mắt chúng ta, lại nhạy cảm một cách khéo léo với ánh sáng khả kiến chứ không phải ánh sáng hồng ngoại. Làm sao chúng có thể làm được điều đó? Rốt cuộc, câu trả lời đến từ cơ học lượng tử.

Cơ học lượng tử không phải là ma thuật. Nó là cách nhìn toàn diện nhất, sâu sắc nhất về thực tại của chúng ta. Theo sự hiểu biết của chúng ta hiện nay thì cơ học lượng tử không chỉ là sự tiệm cận đến chân lý; nó chính là chân lý. Điều đó sẽ thay đổi khi đối mặt với những kết quả thực nghiệm không mong muốn, nhưng cho tới nay chúng ta vẫn chưa ghi nhận được bất kỳ dấu hiệu nào như vậy.