Nhân kỷ niệm 100 năm ra đời của thuyết lượng tử và kỷ niệm Năm Quốc tế Khoa học và Công nghệ lượng tử - 2025, Hội Vật lý Việt Nam phối hợp cùng Viện Vật lý và Trung tâm Dữ liệu và Thông tin khoa học (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) tổ chức Chuỗi Bài giảng đại chúng về Khoa học và Công nghệ lượng tử.
Ngày 22/3, buổi đầu tiên khởi đầu chuỗi Bài giảng này có chủ đề "Khởi đầu lý thuyết lượng tử", gồm hai bài giảng đại chúng: "Các quan niệm mới làm nền tảng cho sự ra đời của Cơ học lượng tử được hình thành như thế nào?" do PGS.TS. Nguyễn Ái Việt, Đại học Quốc gia Hà Nội trình bày; "Câu đố về Hiện thực Lượng tử: Hạt có đi qua hai khe cùng một lúc không?" do TS.NCVCC. Võ Văn Thuận, Đại học Duy Tân trình bày.
Thuyết lượng tử là nền móng của nhiều công nghệ trong đời sống hàng ngày.
Theo TS Nguyễn Ái Việt, cuối thể kỷ 19, sự phát triển của Vật lý và Hóa học đã đòi hỏi phải công nhận quan niệm nguyên tử là cấu phần cơ bản của vật chất, một ý tưởng đã ra đời hơn 2000 năm trước đó từ thời Hy Lạp cổ. Cơ học lượng tử ra đời như là nền tảng của lý thuyết mới cho cấu trúc nguyên tử, và ngay lập tức phải đối diện với những mâu thuẫn các quan niệm cổ điển về không thời gian, quỹ đạo, xung lượng, bảo toàn năng lượng, tất định luận,… khi cố gắng giải thích các dữ liệu quan sát được.
Bài thuyết trình của TS Nguyễn Ái Việt tập trung vào quá trình hình thành một số quan niệm mới trong Cơ học lượng tử với hai công cụ của tư duy sáng tạo: Trí tưởng tượng và tư duy trừu tượng. Ngày nay, kinh nghiệm về quá trình thay đổi quan niệm sẽ rất có ích khi chúng ta lại đứng trước ngưỡng cửa của một thế giới mới với những quy luật mới.
Hiện nay các công nghệ hàng đầu thế giới gồm công nghệ bán dẫn, cáp quang, quang lượng tử, vi mạch và vi xử lý, bộ nhớ (từ và quang học). Các công nghệ tương lai được dự đoán sẽ là spintronics, thủy tinh spin và AI coprocessor, neuromorphic và quantum chip, đọc và ghi thông tin não, công nghệ pin.
Tuy các khái niệm cơ bản như hàm sóng, toán tử, định luật bảo toàn, hệ thức bất định, xác suất,… đều khó hiểu và trừu tượng nhưng gắn liền với ứng dụng. Ngay từ đầu lý thuyết lượng tử đã ứng dụng vào vật lý nguyên tử, hạt nhân, khoa học vật liệu, đưa ra các hiệu ứng mới để chế tạo các thiết bị mới. Các thiết bị trong đời sống, TV, điện thoại, máy tính, máy móc gia dụng, đều là ứng dụng của thuyết lượng tử. Internet phát triển nhờ cáp quang học.
Ở góc nhìn khác, TS Võ Văn Thuận Một lý giải câu đố lớn của cơ học lượng tử là về bản chất hiện thực của một hệ vi mô, điển hình là về lưỡng tính sóng-hạt trong thí nghiệm hai khe (khe kép). Nguyên lý bổ sung do Bohr đề xuất khẳng định rằng mỗi phương án thí nghiệm chỉ có thể cung cấp được một thông tin, hoặc về tính sóng, hoặc về tính hạt.
Trên cơ sở đó, Trường phái Copenhagen suy ra rằng trước khi được quan sát, không có cách nào để xác định được thực thể hạt và sóng có tồn tại hay không. Chỉ khi hệ thống máy đo tương tác với vi hạt thì vật chất lượng tử mới biểu hiện một thuộc tính là hạt hay là sóng. Vì vậy hiện thực lượng tử mang tính chủ quan, lệ thuộc vào hệ đo được sắp đặt trước theo ý định của người làm thí nghiệm.
Trong cuộc tranh luận nổi tiếng với Bohr năm 1927, Einstein không chấp nhận giải thích đó và kiên định bảo vệ quan điểm duy thực. Ông cho rằng thuyết lượng tử không sai, nhưng chưa hoàn thiện, vì vậy dẫn đến những suy luận mang tính xác suất phi nhân-quả. Năm 1965 Feynman đề xuất dùng thí nghiệm Young hai khe giao thoa đơn hạt electron (hoặc photon) để kiểm chứng nhằm tìm lời giải câu đố về bản chất của hiện thực lượng tử. Nhưng phải chờ hơn 40 năm sau, người ta mới có đủ thiết bị tốt để thực hiện ý tưởng thí nghiệm hai khe Feynman.
Vậy hiện nay kết quả đạt được là gì? Chúng ta có giải mã được hay không những câu đố hóc hiểm của Cơ học lượng tử? Ví dụ như: Hạt có đi qua hai khe cùng một lúc không? Vi hạt là thực thể khách quan hay vẫn xem như là đám mây xác suất mờ mịt khó nhận biết?
Bài thuyết trình của TS Võ Văn Thuận cập nhật một số thông tin thời sự về thí nghiệm hai khe đơn hạt và thảo luận những nhận thức mới so với giải thích Copenhagen về thế giới vi mô sau tròn 100 năm phát minh lý thuyết lượng tử.
