Robert P nhăn và Gino Elia tự hỏi liệu giải Nobel năm nay có được trao hay không nếu không ai quan tâm đến thực tế
Các nhà triết học khoa học đã bị hấp dẫn bởi Giải Nobel Vật lý năm nay. Đó là bởi vì Alain Aspect, John Clauser và Anton Zeilinger đã được công nhận vì đã thiết kế và thực hiện một loạt các thí nghiệm khéo léo để chứng minh các hạt vướng víu. Đối với các nhà triết học, công trình này rất hấp dẫn bởi vì trọng tâm của nó là thách thức trong việc hiểu cơ học lượng tử là gì.
Thử thách này đã tồn tại lâu như chính chủ đề này, với cả hai Niels Bohr và Albert Einstein tranh luận về các tác động của các thí nghiệm tư tưởng khác nhau từ năm 1927. Đối với Bohr, các thí nghiệm cho thấy rằng chủ nghĩa hình thức của cơ học lượng tử, tuy kỳ lạ, nhưng lại làm cho thế giới như thực tế. Đối với Einstein, họ đã chỉ ra rằng cơ học lượng tử làm không kết xuất thế giới như nó thực sự là - và do đó thiếu bất kỳ ý nghĩa thực sự nào.
Những lập luận của Einstein đã lên đến đỉnh điểm là Giấy "EPR" mà ông đã viết vào năm 1935 với Boris Podolsky và Nathan Rosen, được cho là đã chứng minh rằng cơ học lượng tử không thể đại diện cho thực tế (Đánh giá vật lý 47 777). Bài báo EPR là duy nhất trong số các bài báo vật lý ở chỗ nó bắt đầu bằng việc cố gắng xác định thực tế. Các tác giả tuyên bố: “Điều kiện đủ cho thực tế của một đại lượng vật lý là khả năng dự đoán nó một cách chắc chắn mà không làm ảnh hưởng đến hệ thống.”
Nếu John Bell thất vọng với những nhà vật lý thờ ơ về ý nghĩa của cơ học lượng tử, thì ông lại càng bực mình hơn với những nhà vật lý tôn sùng Niels Bohr.
Bài báo cũng có ý nghĩa ở chỗ “thực tế” lần đầu tiên được tiếp cận trong khoa học hiện đại như một giả thuyết có thể kiểm chứng được. Sự không chắc chắn của thực tế xuất phát từ những gì Erwin Schrödinger, trong một bức thư hậu EPR năm 1935 gửi cho Einstein, có tên là "Vướng víu" - hoặc điều kiện mà trạng thái lượng tử của một hạt trong hệ không thể được xác định độc lập với tất cả các hạt khác. Einstein và Schrödinger coi đó là một tội ác, và bị sốc khi các đồng nghiệp của họ không bị sốc hơn thế.
Bắt đầu thật
Một nhà vật lý quan tâm đến tội ác là Chuông John Stewart. Sinh năm 1928 sau khi Bohr và Einstein bắt đầu tranh luận, ông chắc chắn rằng cơ học lượng tử là tốt cho mọi mục đích thực tế. Tuy nhiên, Bell cảm thấy rằng cả bài báo của EPR và câu trả lời lộn xộn của Bohr đều xoay quanh vấn đề cơ bản, không liên quan gì đến hiệu quả kỹ thuật của vật lý lượng tử hoặc độ chính xác của nó như một lý thuyết.
Nếu Bell thất vọng với những nhà vật lý thờ ơ về ý nghĩa của cơ học lượng tử, thì anh ta thậm chí còn bực bội hơn với những nhà vật lý tôn sùng Bohr. Nhiều người cho rằng ông đã phản bác thành công sự phản đối của Einstein và đã đặt ra những vấn đề cơ bản để nghỉ ngơi - bằng cách nào đó - trong "Diễn giải Copenhagen". Về mặt khái niệm, cách giải thích đó liên quan đến một cái gì đó giống như sóng (toán học hoặc thực tế) sụp đổ theo một cách nào đó không xác định thành một cái gì đó giống như hạt.
Năm 1960, tại một hội nghị ở CERN, Bell bất ngờ thấy mình đi chung thang máy với Bohr, và cố gắng lấy hết can đảm để nói với ông lão vật lý 75 tuổi rằng cách giải thích của ông về cơ học lượng tử là thiếu sót và vô trách nhiệm như thế nào. Đáng buồn thay, Bell bị mất thần kinh. Trên thực tế, anh tự hỏi có bao nhiêu đồng nghiệp của mình đã làm như vậy.
Sau đó, vào năm 1964, Bell đã nghĩ ra một thí nghiệm tư duy sáng tạo, nếu được thực hiện cho thực tế, sẽ cho thấy liệu sự vướng víu có phải do “các biến ẩn” cục bộ gây ra - các thuộc tính tồn tại trước khi thực hiện phép đo hay không. Ban đầu, Bell nghĩ rằng Einstein đúng, rằng các biến ẩn sẽ là câu trả lời cho các vấn đề về cơ học lượng tử, và rằng ông có thể chỉ ra rằng Bohr đã sai. Nhưng Bell ngày càng thấy rằng mình không thể.
Nếu Einstein đã biến thực tế thành một giả thuyết có thể kiểm tra được, Bell cũng đã làm một điều mới lạ, đó là chứng minh rằng giả định của Einstein về các biến có từ trước cũng có thể được kiểm tra (Vật lý 1 195). Đối với các nhà triết học, bài báo của Bell hấp dẫn ở chỗ nó đã xem xét kỹ lưỡng tính hợp lý của những gì Einstein đã coi là đương nhiên; nó hỏi thế giới vi mô thực sự như thế nào và tìm hiểu hậu quả của bức tranh đó. Những gì Einstein đã cho là đương nhiên về mặt khái niệm - sự tồn tại của các đặc tính xác định của các hạt trước khi đo lường - giờ đây có thể được đánh giá.
John Bell và khám phá khoa học sâu sắc nhất
Hơn nữa, bài báo cho thấy rằng Bohr đã không nói rõ tại sao sự tồn tại của sự vướng víu phải loại trừ những đặc tính tồn tại từ trước này. Nói cách khác, bài báo của Bell đã cho các nhà thực nghiệm một mục tiêu mà cả Einstein và Bohr đều chưa tính đến. Công việc đó bắt đầu vào năm 1972 khi Clauser thực hiện một “thử nghiệm Bell” với cố vấn Stuart Freedman để đưa ra bằng chứng cứng đầu tiên chống lại các biến ẩn cục bộ. Aspect tiếp tục công việc đó sau đó.
Đối với Zeilinger, ông đã (không giống như Bell) từ lâu đã chấp nhận mô tả cơ học lượng tử do Bohr phát triển. Năm 1989, một năm trước khi Bell qua đời, ông và nhóm của mình đã chứng minh sự vướng víu của ba hạt, loại bỏ sự cần thiết của bất đẳng thức Bell chỉ bằng một phép đo duy nhất. Kể từ đó, Zeilinger đã ngày càng nhiều lỗ hổng tiềm ẩn đóng lại đến các lý thuyết biến ẩn cục bộ bằng cách thiết kế các thí nghiệm rối ngày càng phức tạp hơn.
Điểm quan trọng
Sự nhạy cảm triết học và sự tinh tế về thể chất của Bell đã giúp anh ta có một trạng thái gần như thần thoại giữa các nhà vật lý phản xạ và các nhà triết học khoa học có tư tưởng. Sự tái tham gia của ông với bí ẩn của sự vướng víu được khơi dậy bởi những mối quan tâm triết học chưa được giải đáp của các nhà vật lý, những người tranh cãi về bài báo EPR. Bell có thể nêu lên những lo lắng của mình về ý nghĩa của cơ học lượng tử theo cách thu hút các nhà vật lý học, làm nổi bật sự khác biệt về khái niệm thông qua các thí nghiệm tư duy kỳ quặc và vui nhộn.
Nhưng tại sao các nhà triết học nhạy cảm về mặt khoa học lại không đến hiện trường vụ án trước? Tại sao họ không nhận ra thách thức của EPR và bắt đầu? Không nghi ngờ gì nữa, một phần của câu trả lời liên quan đến việc họ không được đào tạo kỹ thuật. Khác là những hạn chế của cuộc sống kỷ luật học thuật. Tuy nhiên, khả năng khái niệm triết học phong phú và trí tưởng tượng siêu hình tài tình của Bell phải là một yếu tố quan trọng hơn không chỉ trong vật lý lý thuyết chính thống, mà còn trong triết học.
Nhà vật lý David memin đã từng nhớ lại một cuộc họp năm 1989 khi Bell hét vào mặt một nhà vật lý đồng nghiệp theo đúng nghĩa đen, tìm cách kêu gọi các đồng nghiệp của mình đừng để trí tưởng tượng của họ bị teo tóp theo cái bóng của trí tuệ thông thường. Giải Nobel năm nay nhấn mạnh sự táo bạo và cởi mở của các nhà vật lý, những người đã thách thức khung khái niệm được giả định bởi các phương trình của họ và cho thấy rằng các câu hỏi triết học về vật lý, ít nhất, thường có thể được kiểm tra về mặt vật lý và nghiêm ngặt.
Robert P nhăn (nhấp vào liên kết bên dưới để xem tiểu sử đầy đủ) là chủ nhiệm Khoa Triết học, Đại học Stony Brook, Hoa Kỳ, và Gino Elia là một ứng cử viên tiến sĩ triết học tại Đại học Stony Brook
