Cơ học lượng tử là khoa học nghiên cứu về chuyển động của vật chất ở thang các nguyên tử và các hạt hạ nguyên tử. Nó là lời giải đáp của các nhà khoa học trong nửa đầu thế kỷ 20 cho hàng loạt những mâu thuẫn nổi lên trong vật lý học thế kỷ thứ 19. Cơ học lượng tử đã đem lại cho các nhà khoa học và các kỹ sư một hiểu biết mới và sâu sắc hơn về thực tại vật chất. Nó giải thích hành trạng của các hạt electron, nguyên tử và phân tử, bản chất của các phản ứng hóa học, phương cách ánh sáng tương tác với vật chất, sự tiến hóa của các vì sao, hóa sinh học của sự sống và sự tiến hóa của bản thân loài người. Chất bán dẫn, bóng bán dẫn, máy tính, laser, chất dẻo, tất cả đều là sản phẩm của những hiểu biết thu được từ môn khoa học này. Khi được thực nghiệm kiểm nghiệm, các tiên đoán của cơ học lượng tử đã thành công với một mức chính xác phi thường. Cùng kết hợp với bước đột phá vĩ đại khác trong vật lý học thế kỷ 20, thuyết tương đối của Einstein, nó đem lại khả năng cho những tiến bộ khổng lồ trong xã hội loài người bằng nguồn cung ứng năng lượng vô tận từ phản ứng hạt nhân - hay khả năng hủy diệt nhân loại bằng vũ khí hạt nhân. Mặc dù với những thành công đó, nó vẫn còn là một lý thuyết nằm trong vòng tranh cãi dữ dội. Lý thuyết này đề xuất rằng những vật thể rất nhỏ như các electron hay photon (hạt ánh sáng) hành xử theo một cách trái ngược hoàn toàn với những ý niệm trực giác thông thường và trực giác vật lý có được từ thế giới những vật thể mà chúng ta thấy ở xung quanh. Các hạt nhỏ dường như hành xử rất khác với các vật thể lớn - những vật mà chúng ta có thể thấy và nắm lấy. Ánh sáng truyền qua lưới nhiễu xạ như một sóng, va vào màn thăm dò thì như một hạt. Những hiệu ứng lạ lùng xuất hiện khi electron bị các tinh thể quét qua dường như ngụ ý rằng electron không phải là một hạt - mà là một sóng - nhưng không phải lúc nào cũng vậy. Thật là đáng lo ngại đối với các nhà vật lý, cơ học lượng tử dường như thất bại chính ngay chỗ mà nó nên phải mạnh mẽ nhất - trong việc mô tả chuyển động các hạt vi vật chất một cách riêng lẻ. Nó chỉ có thể mô tả sác xuất tương đối của, chẳng hạn, một hạt đang chuyển động đến nơi này hoặc hoặc nơi khác, hoặc một electron trong nguyên tử có mức năng lượng này hoặc khác. Nó không thể nói lên được tại sao một hạt này lại đến đây chứ không phải đến kia, tại sao một electron lại mang mức năng lượng này chứ không phải là khác, tại sao một nguyên tử chất phóng xạ phân rã vào thời điểm này chứ không phải nọ. Tại sao những nhà Marxist lại để tâm đến môn khoa học này? Cứ để nó cho các nhà khoa học, có lẽ, là những chuyên gia am hiểu về nó nhất có phải hơn không. Nhưng hệ tư tưởng tư sản thấm vào mọi mặt của đời sống dưới chủ nghĩa tư bản. Các nhà khoa học thường tuyên bố là khách quan, chỉ đơn thuần làm việc với những sự thật mà thôi. Có vô số ví dụ chứng minh điều ngược lại, từ những lý do che đậy trong hàng thập kỷ cho những tác hại đến sức khỏe của việc hút thuốc lá đến những thí nghiệm Đức quốc xã về thuyết ưu sinh. Dù sao đi nữa, làm thế nào mà một nhà khoa học lại có thể khách quan được khi mà dưới chủ nghĩa tư bản, khoa học và kỹ thuật là chìa khóa để đem lại những nguồn lợi nhuận khổng lồ? Những viện sĩ bảo thủ nhất phát triển cơ học lượng tử đã đưa vào vấn đề này một cuộc tấn công trực tiếp lên nền tảng triết học của chủ nghĩa Marx - chủ nghĩa duy vật biện chứng - ở thang cơ bản nhất. Đây là lựa chọn của họ để đáp lại tính bất định trong lý thuyết lượng tử. Hầu như có lẽ không thể nào tin được, họ chọn giải thích tính chất lạ lùng của hành trạng lượng tử bằng cách phủ nhận sự tồn tại của thực tại vật chất. Và với tư cách là một kiểu lý giải giáo khoa chuẩn về cơ học lượng tử, các nhà vật lý đã dạy trong suốt 80 năm nay rằng thực tại vật chất do đó chỉ tồn tại như là một kết quả của hành động quan sát. Đây là "cách luận giải Copenhagen" của cơ học lượng tử, được phát triển vào cuối những năm 1920 bởi Niels Bohr và Werner Heisenberg. Trích lời Heisenberg: "tôi tin rằng sự tồn tại của "hướng đi" cổ điển có thể được xác định rõ ràng một cách đầy ý nghĩa như sau: "Hướng đi" chỉ xuất hiện khi nào chúng ta quan sát nó"[1] Nếu tư tưởng là vũ khí, thì, giống như tôn giáo, đây là vũ khí khác trong cái kho vũ khí của giai cấp tư sản, một chiến tuyến khác trong lớp phòng vệ bao quanh cái không thể nói đến được - sở hữu tư nhân các phương tiện sản xuất. Nhưng chẳng có gì đặc biệt mới trong vấn đề này cả. Giai cấp tư sản luôn bị ép buộc phải phủ nhận thực tế để thanh minh cho sự cai trị của chúng. Bush và Blair cùng nhau cầu xin Đấng toàn năng sự chỉ dẫn (có lẽ là cho "tính đúng đắn" của việc ném bom những mục tiêu thường dân chăng?). Trái tim của cơ học lượng tử: thí nghiệm khe đôi Cơ học lượng tử thường thích hợp với toán học cao cấp, và trong các trường hợp phức tạp toán học có thể được sử dụng để phát triển các ý tưởng của cơ học lượng tử. Tuy nhiên, toán học chỉ là phương tiện chuyên chở các ý tưởng vật lý mà thôi. Tư tưởng trung tâm của cơ học lượng tử - hàng trạng sóng của vật chất và hành trạng hạt của ánh sáng - có thể được miêu tả chính xác mà không cần đến toán học. Tuy nhiên, bản chất của vấn đề nằm ở việc mô tả thực tại vật chất và hành trạng ở các thang khoảng cách nhỏ, vốn rất khác với các vật thể chúng ta quen thuộc thường ngày. Một trong những lời giới thiệu rõ ràng nhất, và cũng duy vật triệt để nhất, đối với cơ học lượng tử là của nhà vật lý Richard Feynman trong cuốn sách nhỏ của ông "Six easy pieces" và, với một sự trình bày hơi có toán học hơn, trong những chương đầu tập ba của "Những bài giảng về Vật lý học" của ông. Feynman giới thiệu môn học bằng cách mô tả "thí nghiệm khe đôi", ông nói về nó trong một đoạn trích nổi tiếng "là hoàn toàn không thể giải thích theo bất kỳ một cách cổ điển nào, và nó chứa trong mình trái tim của cơ học lượng tử. Trong thực tế nó chứa đựng điều bí ẩn duy nhất". Đây là một thí nghiệm của quang học cổ điển minh họa rõ ràng cho hành trạng mâu thuẫn của vật chất tại những thang khoảng cách nhỏ - vật chất có thể cư xử đồng thời như là sóng và hạt. Nó cũng cho thấy những nguồn gốc của chủ nghĩa duy tâm trong cách luận giải Copenhagen, và rằng sự phủ nhận thực tại vật chất là câu trả lời của Bohr và Heisenberg giành cho mâu thuẫn này. Sóng là một quá trình truyền năng lượng, như chúng ta có thể thấy từ chuyển động của cát và sỏi trên bãi biển khi một con sóng tràn vào bờ. Sóng trên bề mặt của một khối nước làm nhiễu động bề mặt này khi chúng truyền qua, làm mặt nước chuyển động lên và xuống. Nếu hai sóng từ hai hướng khác nhau gặp nhau tại những điểm chung trên bề mặt này thì chuyển động sẽ cộng hưởng - về phương diện cục bộ chúng có thể làm đỉnh cao hơn hay hõm thấp hơn. Khi một sóng này đang di chuyển phía bên trên và sóng kia chuyển động phía bên dưới khi đó tổng vận động sẽ ít hơn so với khi có từng sóng riêng biệt. Ở nơi mà những nhiễu động từ các sóng khác nhau triệt tiêu lẫn nhau, tổng vận động sẽ bằng không. Những mô hình chuyển động và giao thoa giữa những sóng khác nhau là tiêu biểu cho hành trạng của sóng; hạt - những mẩu vật chất - không như vậy. Nếu hai hạt đang chuyển động, có thể lấy hai miếng đá làm ví dụ, khi gặp nhau chúng không "cộng hưởng". Chúng va chạm nhau, và tùy thuộc vào lực của vụ va chạm chúng có thể bị bể tan thành từng miếng hoặc nảy ra khỏi nhau và tiếp tục chuyển động theo những hướng mới. Một viên đạn bắn trúng mục tiêu. Một viên đạn khác có thể chạm bia ở đúng vị trí đó. Nó không bao giờ triệt tiêu viên trước - chỉ đơn giản là có hai viên đạn ở nơi mà trước đó chỉ có một mà thôi. Từ đầu thế kỷ 19 ánh sáng đã được chấp nhận là có tính chất của sóng. Thomas Young đã trình bày bằng chứng thực nghiệm trước Hiệp hội Hoàng gia London minh họa cho điều này một cách thuyết phục. Trong thí nghiệm cổ điển này ông đã chỉ ra rằng nếu ánh sáng vượt qua hai khe trên một màn chắn đục và sau đó hắt vào một màn hình, trên màn hình này sẽ có đường vân các vệt sáng và tối. Quan điểm chiếm ưu thế vào thời đó, của Newton, là ánh sáng bao gồm các hạt vật chất vi mô. Nhưng đường vân mà Young quan sát được chỉ có thể được giải thích bằng các sóng từ mỗi khe cộng hưởng với nhau - không phải là bằng các hạt. ".. Những thành kiến cố hữu nhất cũng sẽ không thể nào phủ nhận được rằng các vân (quan sát được) được tạo nên từ sự giao thoa giữa hai phần của ánh sáng." [2] Water waves passing through two gaps in a screen. The waves interfere and add up in some places, cancel out in others. Young saw the same effect with light when it was passed through two slits - a pattern of light and dark interference fringes. Click here for an animation. Quan điểm của Young cho rằng ánh sáng là sóng chứ không phải là hạt đã được chấp nhận trong hơn 100 năm. Nó được mở rộng bởi công trình thực nghiệm của Michael Faraday và tác phẩm lý thuyết của James Clark Maxwell, người đã chỉ ra rằng ánh sáng là một dạng của bức xạ điện từ. Cũng tương tự như sóng nước là nhiễu động trên bề mặt nước, ánh sáng, họ nói, là kết quả của sự nhiễu động trong trường điện và từ. Năm 1887 những kết luận này đã được xác nhận bởi nhà vật lý Heinrich Hertz, người tạo ra bức xạ điện từ ở tần số thấp hơn tần số của ánh sáng, dưới dạng sóng radio. Thuyết sóng của ánh sáng dường như đã được xác lập một cách vững chắc. Tuy nhiên, vào cuối thế kỷ 19 mảnh rắn chắc này của vật lý học cổ điển đã trở nên nứt gãy. Một vài nhà khoa học đã chỉ ra rằng khi ánh sáng chiếu vào những kim loại nhất định nó có thể tạo nên dòng điện. Vật lý học cổ điển nói rằng cường độ dòng điện sẽ phụ thuộc vào mật độ của ánh sáng chứ không phải tần số của nó. Nhưng không phải vậy. Khi cường độ tăng lên, dòng điện cũng tăng theo. Khi tần số giảm xuống dưới một mức nhất định nào đó dòng điện sẽ biến mất, bất kể ánh sáng mạnh như thế nào. Sóng điện từ thì không như vậy, nhưng ánh sáng thì có. Vào năm 1905 Einstein đã chỉ ra rằng điều này có thể được giải thích bằng cách thừa nhận rằng ánh sáng không phải là sóng, mà là các hạt nhỏ - photon. Ông đề xuất rằng khi ánh sáng chiếu lên một kim loại, những photon va chạm với các electron trong kim loại và tạo ra một dòng điện. Mỗi một hạt ánh sáng - mỗi photon - có một năng lượng tỷ lệ với tần số của nó. Nếu photon có đủ năng lượng - nếu nó có tần số đủ cao - nó có thể làm bật một electron ra khỏi một nguyên tử và khi đó electron có thể di chuyển tự do bên trong mảnh kim loại đó. Sau đó vào năm 1909 nhà vật lý học Geoffrey Ingram Taylor đã báo cáo những kết quả của một cuộc thí nghiệm trong đó các vân giao thoa được tạo ra bởi một nguồn sáng rất yếu. Ánh sáng đó yếu đến nỗi một lần xuyên qua màn chắn chỉ có một photon. Khi đó vẫn quan sát được sự giao thoa. Từ đó thí nghiệm này đã được thực hiện lại nhiều lần. Với sự phát triển của các máy dò photon tinh vi trong nửa sau của thế kỷ 20 đã có thể thực hiện được các thí nghiệm giao thoa có thể thực sự quan sát được các photon tới nơi. Những bức ảnh ở đây là kết quả của một thí nghiệm như thế bởi Robert Austin và Lyman Page của Đại học Princeton. (Xem http://ophelia.princeton.edu/~page/single_photon.html) Những vị trí lúc ban đầu các photon đến có vẻ như hoàn toàn ngẫu nhiên. Cùng với thời gian, nhiều photon đến hơn, nhưng chủ yếu là đến những vùng sáng mạnh của vân giao thoa và không bao giờ có mặt ở những vùng hoàn toàn tối. Rốt cuộc khi hàng ngàn photon đến (và với cường độ sáng bình thường, thì ở đó sẽ có hàng tỷ photon) chúng ta thấy vân giao thoa được tạo thành bởi các photon đơn lẻ tới. Vì sao lại xảy ra điều này? Giao thoa là một hiện tượng thuộc về sóng, nhưng những điểm cục bộ lại ngụ ý rằng ánh sáng được tạo thành từ các hạt, chứ không phải sóng. Tại sao những điểm đó lại nằm trên màn hình ở những phần sáng của vân giao thoa chứ không phải ở những phần tối? Chúng ta không thể giải thích điều này bằng cách nói rằng các photon đó giao thoa với nhau - tình trạng tương tự cũng xảy ra ngay cả đối với chỉ một photon trên màn chắn. Vậy photon đã phân ra làm đôi hay đi xuyên qua cả hai khe? Hoặc là có lẽ, như nhà vật lý lượng tử Paul Dirac đã khẳng định một cách đầy bí ẩn "mỗi photon đã tự giao thoa với chính nó" [3]. (Dirac là một trong những nhà vật lý dẫn đầu trong thế kỷ 20, nhưng những tuyên bố triết học của ông lại có tính chất duy tâm chủ nghĩa gây hại cho vật lý học hiện đại; lấy ví dụ câu trích dẫn: "Kết quả này quá đẹp đến nỗi không thể sai được; có được một vẻ đẹp về phương trình còn quan trọng hơn là việc chúng vừa vặn với thực nghiệm."[4]) Một trăm năm sau các nhà vật lý vẫn còn đặt câu hỏi làm thế nào mà một hạt đơn lẻ lại có thể cho thấy sự giao thoa được, và đang lập lại những thí nghiệm cơ bản đó, như trong ví dụ của Princeton, để thấy một điều mới mẻ nào đó. Vấn đề được Einsetin nêu lên vào năm 1938 vẫn không cho họ câu trả lời: "Nhưng ánh sáng thực sự là gì? Nó là một sóng hay là một trận mưa các photon?.. Dường như chúng ta phải sử dụng lúc thì lý thuyết này khi thì lý thuyết kia, và một đôi lúc chúng ta phải sử dụng cả hai. Chúng ta phải đối mặt với một loại khó khăn mới. Chúng ta có hai bức tranh trái ngược nhau về thực tại; đứng một cách riêng rẽ thì không cái nào trong số chúng giải thích được những hiện tượng của ánh sáng, nhưng cả hai thì lại có thể."[5] Single electron events building up an interference pattern in a double-slit experiment. Tình thế sẽ lại càng thêm rối rắm nếu chúng ta không bắn ánh sáng mà bắn các electron xuyên qua hai khe. J. J. Thomson đã thực hiện những thí nghiệm cho thấy các electron là những hạt nhỏ của vật chất. Đây là quan điểm thống trị trong vật cho 30 năm sau đó. Nhưng vào năm 1927 Clinton Davisson và Lester Germer đã quan sát hiệu ứng nhiễu xạ (sóng) khi tia electron bị các tinh thể tán xạ; George (G P) Thompson đã thấy hiệu ứng tương tự với những cuộn phim mỏng bằng celluloid và những vật liệu khác có không lâu sau đó. Những thí nghiệm này lại thêm một lần nữa cảnh báo các vật lý gia về hành trạng kỳ lạ của sóng và các vi hạt - rằng không chỉ có mình sóng ánh sáng cư xử như hạt, mà cả các hạt hạ nguyên tử cũng có thể cư xử như sóng. Thí nghiệm khe đôi với các electron là không thể thực hiện được về mặt kỹ thuật vào lúc bấy giờ, nhưng dù sao nó cũng được đề xuất như là một "thí nghiệm tư tưởng" được sử dụng bởi những nhà vật lý lượng tử đầu tiên để khám phá những tư tưởng của họ về hành trạng sóng của vật chất. Thí nghiệm khe đôi với electron rốt cuộc cũng được thực hiện vào năm 1961, bởi Claus Jönsson ở Tübingen; thí nghiệm khe đôi duy nhất với electron được thực hiện bởi Pier Giorgio Merli, GianFranco Missiroli và Giulio Pozzi ở Bologna năm 1974, và được lập lại bởi Akira Tonomura và các đồng nghiệp tại Hitachi năm 1989. Kết quả của những thí nghiệm này đã được các vật lý gia lượng tử đầu tiên đoán trước; các electron, thậm chí là với một electron, có thể giao thoa giống như sóng ngay cả khi chúng được dò thấy như là các hạt. Một bức tranh từ thí nghiệm Hitachi ở đây và một đoạn phim về những kết quả của Bologna có ở http://lotto.bo.imm.cnr.it/educational/main_educational.php. Phần ghi âm của phim gồm đoạn thu lại tuyên bố của Dirac nói rằng "mỗi electron giao thoa với chính nó" và nhỏ dần tiến tới âm thanh chiến thắng của những chiếc violin và sáo lố bịch. Cách luận giải Copenhagen Những cố gắng để giải thích hành trạng giống hạt của ánh sáng hay hành trạng giống sóng của các electron dưới dạng những tư tưởng cổ điển về sóng và hạt, bắt nguồn từ sự quan sát hành trạng của vật chất ở thang khoảng cách lớn, dường như là không thể. Mâu thuẫn bản chất nằm ở giữa hành trạng cục bộ của hạt và hành trạng phi cục bộ của sóng, được tóm tắt bởi các nhà vật lý trước kia dưới cụm từ "đối ngẫu sóng - hạt của vật chất". Khi khoa học đối mặt với một nghịch lý hay một mâu thuẫn thì đó là một cơ hội để học hỏi được điều gì đó mới. Có lẽ với nhiều tác phẩm hơn, nhiều kết quả thực nghiệm hơn khoa học sẽ có thể tiến bộ. Nhưng đối với các trường đại học hàn lâm, cụ thể là những trường đại học trong cái THẾ GIỚI CŨ ở châu Âu, thật khó mà có thể chấp nhận mâu thuẫn, một sai sót khả dĩ, trong những kết quả của họ, và thậm chí khó chấp nhận hơn nữa sự tồn tại của việc không thể giải quyết được vấn đề. Việc đào tạo cho một khoa học gia hàn lâm tập trung xoay quanh việc tìm ra cách tiếp cận mang tính cạnh tranh và cá nhân chủ nghĩa để giải quyết cho được vấn đề, trong đó các giải thưởng được trao cho người nào có được câu trả lời tốt hơn những người trước đó. Nhà khoa học trong phong thí nghiệm mà trang thiết bị của họ là sản phẩm lao động tập thể của hàng ngàn cánh tay thường không có ý thức về cái sự kiện cơ bản này và nói về công việc "của tôi", những kết quả "của tôi", bước đột phá "của tôi". Ở những buổi thảo luận trong những căn phòng seminar cái đang bị đe dọa không chỉ là sự bảo vệ cho tư tưởng của một cá nhân nào đó mà còn là cho chính cá nhân họ - không phải là đề cập đến vấn đề lương, trợ cấp hay thăng tiến. Với Heisenberg mâu thuẫn của tính đối ngẫu sóng hạt thực là một điều quá quắt - thậm chí hơn thế nữa, ông không có khả giải thích được nó. Nhưng nếu như mà một giáo sư vĩ đại còn không biết được câu trả lời thì nói chung là vấn đề hoàn toàn không thể biết được. Bohr (left) and Heisenberg (centre) in conversation Nhà khoa học bảo thủ bậc nhất này là con đẻ của một giáo sư ngôn ngữ học cổ. Ông đã tham gia vào cuộc đàn áp của các lực lượng Soviet Bavaria năm 1918 (sau này ông viết: "Tôi lúc đó là một chàng trai tuổi 17 và tôi coi đó là một cuộc mạo hiểm. Nó giống như là đóng giả làm cảnh sát và ăn cướp vậy.." [6]. Trong thế chiến thứ hai ông là đầu não của chương trình vũ khí nguyên tử Đức quốc xã. Sự giáo dục và đào tạo của ông về triết học cổ điển không chỉ làm cho ông thù nghịch lại với việc tiếp nhận tính mờ nhạt của những ranh giới và những mâu thuẫn ẩn trong tính chất đối ngẫu sóng hạt. Nó cung cấp cho ông ta những vũ khí triết luận để bác bỏ không chỉ cách luận giải mai tính biện chứng mà còn cả mang tính duy vật về cơ học lượng tử. Trong bài báo kinh điển của ông về "nguyên lý bất định" Heisenberg đã chỉ ra rằng một thí nghiệm cố gắng đo cái khe mà vật thể đi xuyên qua (làm khu biệt vật thể, và do đó thấy nó hành xử như một hạt) sẽ làm nhiễu loạn nó chỉ vừa đủ để phá hủy hành trạng sóng của nó. Nếu dùng một kính hiển vi để quan sát hạt di chuyển xuyên qua các khe thì bước sóng của ánh sáng được sử dụng nếu đủ ngắn để làm điều này thì ánh sáng đó sẽ có đủ động lượng để biến đổi hướng của vật thể và phá hủy vân giao thoa. Từ đó Heisenberg rút ra nguyên lý bất định của ông ta: "càng xác định chính xác vị trí bao nhiêu, thì lúc đó càng khó biết chính xác động lượng bấy nhiêu, và ngược lại."[7] A short pulse is the sum of many waves of different wavelengths, which cancel everywhere except where the pulse is strong. Kết quả này là một hệ quả của hình học của thí nghiệm, và hành trạng hạt của ánh sáng (ánh sáng với bước sóng xác định tương ứng với photon có một động lượng nhất định). Niels Bohr, lúc đó làm việc cùng Heisenberg ở trường đại học Copenhagen, thích rút ra kết quả theo một cách khác. Ông nói, giả sử rằng chúng ta có thể tạo ra một xung ánh sáng ngắn bằng cách bật một nguồn sáng rồi tắt ngay sau đó. Từ viễn cảnh của hạt, nguồn sáng này sẽ phóng ra một số lượng lớn các photon cùng chuyển động trong một vùng không gian tương đối nhỏ. Nhưng nếu chúng ta cố gắng hiểu thí nghiệm theo quan điểm sóng, chúng ta thấy rằng cần phải có một lượng lớn các sóng thuộc các bước sóng khác nhau để tạo ra một xung sáng ngắn. Bước sóng tương ứng với động lượng, do bởi tính đối ngẫu sóng hạt, do đó trong một xung sóng ngắn tồn tại một dải lớn các giá trị động lượng, dù vị trí của mỗi photon đều được biết chính xác. Đối với một xung dài chúng ta lại có kết quả ngược lại - động lượng được biết chính xác, nhưng vị trí của photon lại biết kém chính xác. Đây lại chính là nguyên lý bất định - nhưng không có kính hiển vi, không có sự nhiễu loạn do người quan sát, hay bất cứ thứ vật liệu linh tinh nào như của Heisenberg. Với Bohr, cách tiếp cận này đặt tính đối ngẫu sóng hạt của vật chất vào trung tâm, với nguyên lý bất định như là một hệ quả tất yếu, trong khi với Heisenberg thì chính hành động của việc quan sát mới quan trọng hơn. Tuy nhiên đối với cả Heisenberg và Bohr nguyên lý bất định trở thành cơ hội để cấu trúc nên tòa dinh thự toán học và triết học của cách luận giải Copenhagen về hành trạng lượng tử - sự diễn đạt toán học (hay chính xác hơn, cái cớ toán học) phản bác lại thực tại vật chất. Họ khẳng định rằng phân tích của Heisenberg về thí nghiệm khe đôi, và tương tự phân tích của Bohr về các tính chất của xung ánh sáng, là những thí dụ về một quy luật chung trở thành "nguyên lý bổ sung" của Bohr: không thể nào quan sát được đồng thời cả hành trạng sóng và hạt. Chỉ có thể quan sát được hoặc hạt - mẩu cục bộ của vật chất được dò thấy trên đường nó đi xuyên qua một khe, không có vân giao thoa - hoặc quan sát được sóng - một nhiễu động phi cục bộ đi xuyên qua cả hai khe, có vân giao thoa. Nhưng mọi cố gắng nhằm quan sát cả hai cùng một lúc sẽ phải thất bại. Do đó mâu thuẫn đã được giải quyết, bằng cách khẳng định là câu hỏi đã không được đặt ra, vì nếu mà đặt ra thì không tài nào trả lời được nó. "bạn sẽ thấy hoặc sóng hoặc hạt nhưng không thể cả hai". Thêm nữa - tất cả những gì có thể làm là thực hiện những quan sát; vật lý học được coi như khoa học về những kết quả của các quá trình đo đạc, và sự tư biện vượt ra ngoài đó thì không thể được xác nhận. Câu hỏi về vị trí của hạt trước cái vị trí mà nó được đo là một câu hỏi vô nghĩa. Hạt hiện ra với tư cách là kết quả của hành động quan sát. Theo từ ngữ chuyên môn - "hành động đo đạc tạo nên sự sụp đổ nhất thời của hàm sóng". Bạn thấy những gì xảy ra là quá trình đo đạc ngẫu nhiên làm nổi bật ra một cách chính xác một trong nhiều khả năng khả dĩ, và sóng ngay lập tức biến đổi thành một sự kiện cục bộ phản ánh sự chọn lọc đó. Một cách chua chat, và cũng hoàn toàn chính xác, Feynman coi điều này như là "ma thuật của sự sụp đổ hàm sóng" [8]. Người quan sát ảnh hưởng đến cái được quan sát không phải là ý tưởng gì mới. Nhưng ở đây có một cái gì đó khác xa. Với Heisenberg và Bohr người quan sát không chỉ ảnh hưởng đến cái được quan sát - người quan sát tạo ra nó. Đây hơn là một nỗ lực nhằm nâng đỡ sự không tương xứng của logic hình thức trong khi đối mặt với bằng chứng về sự kết hợp giữa các mặt sóng và hạt của vật chất. Sự lựa chọn khác là chấp nhận tính đối ngẫu sóng hạt như là một ví dụ vững chắc về sự thống nhất và sự thâm nhập lẫn nhau của các mặt đối lập trong vận động ở các thang khoảng cách nhỏ; nói cách khác, để chấp nhận rằng trong vận động những khái niệm cứng nhắc là không phù hợp. Một phương pháp như vậy chỉ có thể là điểm khởi đầu cho một sự nghiên cứu sâu hơn, cho nhiều quan sát thực nghiệm hơn và nhiều lý thuyết hơn. Mặt cơ bản của sự tương tác giữa vật chất với vật chất hay với ánh sáng là nó đồng thời dẫn đến cả hành trạng sóng và hạt? Những giả định, những quan sát, những công cụ toán học nào chúng ta nên rà soát lại để có được một hiểu biết sâu hơn về hiện tượng này? Nhưng thay vì cho những nguyên nhân chính trị - bởi vì chủ nghĩa duy vật biện chứng (chủ nghĩa Marx) bị các giáo sư tư sản đặt ra ngoài vòng pháp luật trong những nghiên cứu của họ - chúng ta đến một điểm kết chết cứng, ở đó tất cả những nghiên cứu sâu hơn đều bị cho là không thể khi đối mặt với cái không thể biết được: "Toàn bộ vấn đề là ở chỗ những quy luật của logic hình thức bị sụp đổ khi vượt qua một số những giới hạn nhất định. Tất nhiên điều này áp dụng cho hầu hết những hiện tượng trong thế giới hạ nguyên tử, ở đó những quy luật đồng nhất, sự mâu thuẫn và sự dung hòa loại trừ không thể chấp nhận được. Heisenberg bảo vệ cho lập trường của logic hình thức và chủ nghĩa duy tâm, và do đó, chắn hẳn phải tiến tới kết luận cho rằng tư duy của con người không thể thấu hiểu được những hiện tượng đối lập ở thang cấp hạ nguyên tử, mà là trong cái giản đồ tinh thần cũ kỹ vô vọng và bất tương xứng của logic hình thức. Cái gọi là "Nghịch lý của cơ học lượng tử" chính là cái này. Heisenberg không thể chấp nhận sự tồn tại của những mâu thuẫn biện chứng, và do đó thích trở lại với cái thần bí triết học - ‘chúng ta không thể biết', và tất cả những gì còn lại của nó."[9] Những thách thức đối với cách luận giải Copenhagen A bubble chamber photograph showing the paths of charged particles in a magnetic field. Không may cho Heisenberg, sự phát triển trong công nghệ hiện đại đã cho phép các nhà khoa học chỉ ra rằng đường đi của một hạt hạ nguyên tử là rất thực. Thấy được đường đi của hạt hạ nguyên tử trong các thí nghiệm năng lượng cao là chuyện bình thường, trong đó cả vị trí và vận tốc đều có thể được xác định trong giới hạn lớn hơn mức không chắc chắn. Heisenberg đã bảo vệ quan điểm của mình chống lại thí nghiệm như vậy bằng cách nói rằng nguyên lý bất định của ông chỉ thích hợp để tiên đoán tương lai. Nhưng ông cũng nói rằng "tri thức của quá khứ chỉ là một loại tư biện thuần túy... Nó là vấn đề của niềm tin cá nhân xem liệu một tính toán như vậy liên quan đến lịch sử quá khứ của electron có thể được quy cho bất kỳ một thực tại vật chất nào hay không". [10] Bản thân Heisenberg đang thú nhận ở đây là cách lý giải duy tâm của ông về hành trạng lượng tử là một sự lựa chọn mang tính hệ tư tưởng. Và lối thoát khác của ông ta - nguyên lý bất định không chỉ thích hợp cho việc tiên đoán tương lai - là một tuyên bố rõ ràng nhạt nhẽo. Nếu động lượng chỉ được biết với một độ chính xác nhất định, chúng ta chỉ có thể tiên đoán vị trí tương lai với một độ chính xác nhất định. Không có gì mới hay đặc biệt sâu sắc ở đây cả. Nhà vật lý Max Born [11] đã phát triển một cách giải thích khác về tính đối ngẫu sóng hạt tránh được cách lý giải Copenhagen duy tâm chủ nghĩa. Erwin Schrodinger đã chỉ cho thấy làm cách nào để tính được "hàm sóng cơ học lượng tử" của một hệ thống; Born giải thích hàm sóng của Schrodinger không phải như vật thể vật chất mà là một cách mô tả xác suất một hạt ở tại một vị trí cụ thể nào đó. Ví dụ, trong thí nghiệm khe đôi có một hàm sóng cho việc đến từ một khe và có một hàm sóng cho việc đến từ một khe khác. Xác suất của việc đến là cường độ của sự chồng sóng của các hàm sóng tại vị trí đó, theo cách khá giống như vậy biên độ của một sóng nước là tổng của các sóng khác nhau tại một điểm trên bề mặt của nước. Einstein đã giải thích ý tưởng này như sau: "... nó chứng minh không thể kết hợp với những sóng Schrodinger này để xác định chuyển động của các điểm có khối lượng được - và rằng, sau tất cả, có một mục đích nguyên thủy của cái cấu trúc tổng thể. Khó khăn này xuất hiện một cách không sao khắc phục được cho tới khi nó được Born vượt qua theo một cách đơn giản như nó được mong đợi. Trường sóng Broglie-Schrodinger không phải được giải thích như là một mô tả toán học về việc một sự kiện thực sự diễn ra trong thời gian và không gian như thế nào, mặc dù, tất nhiên, chúng cùng nói đến sự kiện đó. Đúng hơn đó là một mô tả toán học về cái mà chúng ta có thể thực sự biết về hệ thống này. Chúng chỉ là để nhằm đưa ra những phát biểu thống kê và những tiên đoán về kết quả của những sự đo đạc mà chúng ta tiến hành đối với hệ thống đó mà thôi." [12] Như Einstein chỉ ra, một khía cạnh quan trọng của quan điểm này về hành trạng lượng tử là hàm sóng không được thừa nhận là có một tồn tại vật chất (physical existence). Các hạt vật chất tồn tại, chúng tương tác, vượt qua các khe, chuyển động quanh nguyên tử. Nhưng hàm sóng tương ứng với nó là một phương tiện đối với một sự kết thúc, một dụng cụ toán học cho phép các nhà vật lý tính toán xác suất của một trạng thái hay một sự kết hợp các trạng thái - xác suất mà một electron trong một nguyên tử hydro có một măng lượng cụ thể, hay xác suất của một hạt ánh sáng đến một máy dò bằng rất nhiều các con đường khả dĩ khác nhau. Khi có nhiều hạt, xác suất chuyển hóa thành mật độ của những hạt đến - nhiều hơn ở chỏm sáng và không có ở chỏm tối trong thí nghiệm khe đôi. Sự hiểu biết này về hành trạng cơ học lượng tử về cơ bản là phương pháp được sử dụng trong mọi ứng dụng thực tiễn của cơ học lượng tử. Đôi khi nó được mô tả như là phương pháp "shut up and calculate" (một cách diễn đạt được Richard Feynman tín nhiệm, nhưng có lẽ là sai) là một phản ứng có thể hiểu được đối với chủ nghĩa duy tâm và chủ nghĩa thần bí của những cách luận giải khác. Chẳng hạn, khi một nhà khoa học trong công nghiệp bắt đầu thiết kế một màn hình TV, đây là phương pháp mà ông ta sẽ dùng đến. Các electron rời sợi đèn nóng tại đây với xác suất này, tạo ra dòng điện này; chúng được gia tốc bởi từ trường kia, và lệch hướng đến vị trí kia trên màn hình. (Tuy nhiên, nếu người quản lý phòng thí nghiệm hỏi đến, rõ ràng tất nhiên là đường đi không tồn tại.) Bản thân Feynman đã sử dụng phương pháp này - hạt có xác suất dương - trong tác phẩm của ông về điện động lực học lượng tử, được mô tả trong cuốn sách hay và dễ hiểu "QED - The Strange Theory of Light and Matter". Điện động lực học lượng tử là một lý thuyết cực kỳ thành công, với những tiên đoán phù hợp với các quan sát thực nghiệm với một độ chính xác rất cao. Một kiểu thí nghiệm khe đôi khác đã được tiến hành mới đây bởi nhà vật lý Shahriar Afshar, ở Rowan và đại học Harvard. Kết quả từ những thí nghiệm này, được xuất bản trên web, trực tiếp mâu thuẫn với nguyên lý bổ sung của Bohr. Nguyên lý bổ sung này khẳng định rằng không thể quan sát được đồng thời hành trạng sóng và hạt. Nhưng kết quả của Afshar lại đề xuất ngược lại. Thí nghiệm của ông là chủ đề của một cuộc thảo luận chi tiết trên weblog http://irims.org/blog/index.php/questions (một ví dụ tốt về việc làm cách nào internet có thể mở rộng thảo luận những kết quả khoa học mới ra với đông đảo khan giả, trái lại với cái lối xem xét giấu diếm của những tập san khoa học truyền thống). Bản sao của bài báo mô tả một số trong thí nghiệm của ông có ở http://irims.bluemirror.net/quant-ph/030503/ . Trái lại với thí nghiệm tư tưởng của Heisenberg về việc làm thế nào dò ra khe mà hạt đã đi qua, Afshar sử dụng một thấu kính và các bộ tách sóng quang đặt sau các vân giao thoa để quan sát các photon đi qua khe. Trong thí nghiệm photon đơn của ông (được mô tả bằng miệng trên web, nhưng kết quả từ đó thì vẫn chưa có rộng rãi ra công chúng) một chớp sáng tại vị trí của hình ảnh của một khe cho thấy rõ ràng rằng photon đã đi qua khe đó. Photon là cục bộ tại khe đó là cư xử như là một hạt. Theo như nguyên lý bổ sung của Bohr, một vân giao thoa - hành trạng sóng hạt - khi đó sẽ không thể nào được quan sát thấy. Afshar kiểm tra để xem liệu giao thoa có xảy ra hay không khi đặt các sợi dây mỏng vào những vị trí mà trước đó là các phần tối của vân giao thoa. Thậm chí khi ông quan sát thấy các photon đi xuyên qua khe, ông có thể chỉ ra rằng các dây đó vẫn ở trong vùng tối của vân giao thoa; photon quan sát được cư xử như vừa là một sóng và vừa là một hạt. Những kết quả của tất cả các thí nghiệm mà Afshar tiến hành vẫn chưa được công bố công khai, và những thí nghiệm của ông cũng chưa hề được ai khác thực hiện lại, đó sẽ là một sự kiểm tra quan trọng về tính chính xác của chúng. Nhưng nếu như Afshar đúng, thì nguyên lý bổ sung của Bohr sẽ chết. Trật tự từ sự hỗn độn Phép biện chứng là một phương pháp tư duy và luận giải thế giới về cả phương diện tự nhiên và xã hội. Nó là một cách thức nhìn nhận vũ trụ, bắt đầu từ tiên đề rằng mọi thứ đều ở trong trạng thái biến đổi và trôi chảy vĩnh cửu. Nhưng không chỉ có vậy. Phép biện chứng còn giải thích rằng sự biến đổi và vận động bao hàm trong nó sự mâu thuẫn và chỉ có thể diễn ra thông quan những mâu thuẫn. Vì vậy thay vì một đường bằng phẳng, không gián đoạn của các tiến trình, chúng ta có một chuỗi bị gián đoạn bởi những thời kỳ đột ngột và bùng nổ trong đó những biến đổi chậm chạp, tích lũy (biến đổi về lượng) trải qua một sự gia tốc nhanh chóng, trong đó lượng được chuyển hóa thành chất. Phép biện chứng là logic của mâu thuẫn."[13] Bức tranh thực tại xuất hiện từ cơ học lượng tử và khoa học hiện đại là một sự vận động và biến đổi liên tục không ngừng nghỉ trên thang bậc nguyên tử và hạ nguyên tử. Các nguyên tử bị trói buộc lại với nhau bởi sự trao đổi liên tục các hạt giữa các hạt; các electron trong phân tử chuyển động từ nguyên tử sang nguyên tử; năng lượng và vật chất hoán đổi; các hạt biến thành cái đối lập với nó và sau đó lại kết hợp lại. Một đặc tính trung tâm, phân biệt của thuyết này là sự biến đổi thực hiện thông qua các bước, chứ không phải là một thể liên tục. Sự phát triển của khoa học hiện đại theo hướng này xác nhận và làm sâu sắc thêm chủ nghĩa duy vật biện chứng. Sự suy sụp chầm chậm trong nền móng của vật lý học hiện đại, có một sự ngu xuẩn - một mâu thuẫn logic, chứ không phải là biện chứng. Thiếu đi cách tiếp cận biện chứng đối với sự vận động và biến đổi thì sẽ không có con đường nào thoát ra khỏi được cái mâu thuẫn này. Các nhà vật lý học hiện đại đã bị buộc phải chấp nhận rằng những khái niệm mà trước kia được xem xét một cách tách rời thì giờ đây có mối liên kết với nhau, rằng chúng không thể được suy tưởng đến một cách tách biệt mà chỉ là những mặt khác nhau của thế giới vật chất có mối liên hệ với nhau. Cụ thể, quan niệm của các nhà vật lý về chuyển động đã được mở rộng ra đối với nhận thức của họ về các mặt đồng thời sóng hạt của vật chất. Khi vật chất chuyển động, một nhà vật lý có thể mô tả tiến trình bằng động lượng, đó là khối lượng của vật thể chuyển động nhân với vận tốc của nó. Một sóng, mặt khác, là một loại tiến trình vật chất khác. Nó là một sự nhiễu động, của bề mặt của một khối nước hoặc của một trường điện chẳng hạn, và là một quá trình trong đó năng lượng chuyển động. Một nhà vật lý có thể mô tả một sóng bằng bước sóng của nó, khoảng cách từ một đỉnh của dao động đến đỉnh kế tiếp. Động lượng và bước sóng là hai sự trừu tượng hóa hoàn toàn khác nhau được sử dụng để mô tả hai quá trình khác nhau. Tuy nhiên sau khi có công trình của Einstein về hiệu ứng quang điện, và sau công trình lý thuyết của những nhà sáng lập ra cơ học lượng tử, các nhà vật lý bị buộc phải chấp nhận rằng động lượng, một tính chất của vật chất hành xử như hạt, trực tiếp có liên quan đến bước sóng, tính chất của vật chất hành xử như sóng. Có rất nhiều hôn loạn xung quanh cơ học lượng tử, thêm vào và được truyền bá rộng rãi bởi Bohr và Heisenberg, có liên quan đến sự nhấn mạnh rằng các khái niệm như sóng và hạt, hay động lượng và bước sóng, phải được tách rời ra khỏi nhau - "chúng ta có hai bức tranh trái ngược về thực tại" như Einstein đã nói. Sự hỗn loạn này có nguồn gốc sâu xa từ sự khước từ - hay là thiếu nhận thức - phép biện chứng bởi các nhà khoa học hiện đại. Nhà lý luận sẽ nói "Lúc thì thế này, lúc thì thế khác" khi anh ta phải khổ sở vượt qua sự lựa chọn của mình giữa hai tình thế biểu hiện ra là trái ngược nhau, tự hỏi tại sao thế giới lại luôn luôn như thế. Những tính chất có vẻ như là đối lập nhau ấy có thể được trình bày đồng thời không chỉ là khả dĩ mà còn là phổ biến nữa. Ánh sáng và bóng tối, nóng và lạnh, bắc và nam, sóng và hạt, một sự kết hợp quen thuộc và không thể tránh được, sự tồn tại của cái này là không thể có được nếu thiếu đi cái kia, và từ đó sinh ra vận động và biến đổi: "Trong khi logic hình thức truyền thống tìm cách loại trừ cái đối lập, thì tư duy biện chứng lại nắm lấy nó. Mâu thuẫn là một đặc điểm bản chất của mọi tồn tại. Nó nằm tại trung tâm của bản thân vật chất. Nó là nguồn gốc của mọi vận động, biến đổi, đời sống và sự phát triển. Quy luật biện chứng đặc trưng cho tư tưởng này là quy luật về sự thống nhất và chuyển hóa giữa các mặt đối lập."[14] Không chỉ có thế, mà trong sự nhấn mạnh của họ lên giản hóa luận - một hạt, một photon - các nhà khoa học đã phá hủy một cách không cố ý và không có ý thức thực tại sống động mà họ lúc ban đầu dự định nghiên cứu. Những bức ảnh từ thí nghiệm khe đôi Hitachi với electron, ở vào tình hình nào thì hành trạng sóng của vật chất trở nên không còn nhìn thấy được? Sau 8 electron? Rõ ràng là không - các electron dường như là đến một cách ngẫu nhiên, không có một mô hình rõ ràng nào cả. Sau 270? Sau 2000? Thậm chí sau 6000, xác suất tương đối vẫn là mơ hồ. Cách luận giải xác suất của Born cho phép các nhà vật lý tính toán được xác suất tương đối của hạt đến một vị trí xác định. Nhưng xác suất, hay là hàm sóng, chỉ là một tính chất thống kê của hệ thống, và mỗi cá thể có thể đến (hầu như) là bất cứ đâu. Chúng ta trở nên nhận thức được hành trạng sóng của vật chất khi mà chúng ta có rất nhiều hạt. Tương tự, trong một khí chúng ta quan sát được các quy luật có liên quan đến nhiệt độ, thể tích và áp suất chỉ khi chúng ta có nhiều phân tử. Tính sóng xuất hiện từ sự chuyển hóa từ lượng thành chất; một hạt hay một phân tử là không thể tiên đoán được, nhưng nhiều thì lại tuân thủ theo những quy luật được xác định tốt phù hợp với các tính chất thống kê của chúng. Cả sóng và hạt đều được quan sát - các hạt riêng lẻ, khi hợp lại trong một nhóm khổng lồ sẽ có các tính chất của sóng (những vân giao thoa). Theo hướng đó, những thí nghiệm đơn hạt và những bức ảnh về loại thí nghiệm này thu được từ thí nghiệm Hitachi cũng mâu thuẫn trực tiếp với nguyên lý bổ sung của Bohr. Khi đối mặt với chứng cứ này, những người ủng hộ cho cách luận giải Copenhagen, như Dirac, đã phải đi vòng vo, bắt chước những photon mà họ mô tả, nói rằng một photon đi xuyên qua cả hai khe và sau đó giao thoa với chính nó - trong một làn khói, khi mà nhà ma thuật vẫy chiếc đũa thần của ông ta - hàm sóng sụp đổ. One of the possible wave-functions for the single electron in a hydrogen atom. Người ta thường vẽ bức tranh sau đây về một nguyên tử được bọc quanh bởi một "đám mây" electron. Một cách giải thích về bức tranh này mà các nhà vật lý đều đồng ý là electron vì một lý do chưa biết nào đó có thể trải rộng trên toàn bộ vùng phủ của đám mây. Thật vậy, electron luôn chuyển động rất nhanh. Một đám mây có lẽ là cách để trình bày cho cái chuyển động nhanh kinh khủng này, và sự thực electron có thể ở bất cứ đâu trong vùng bóng đó. Nhưng chỉ có một electron trong nguyên tử hydro. Trong suốt một khoảng thời gian nhỏ bất kỳ electron chuyển động xuyên qua một vùng không gian xác định nhỏ, cục bộ. Nó trải rộng qua không gian cũng không hơn gì một photon đơn trải rộng qua cả hai khe trong thí nghiệm khe đôi. Thừa nhận khác đi một lần nữa sẽ quay ngược trở về với cái điều bí ẩn của Dirac "photon tự giao thoa với chính nó" và cái ma thuật về sụp đổ hàm sóng. Nếu chúng ta có nhiều nguyên tử và đặt chồng lên nhau các bức tranh của mỗi nguyên tử, khi đó chúng ta sẽ có một đám mây; chúng ta sẽ thấy hàm sóng và cường độ của nó, xác suất tương đối của electron ở tại một vị trí cụ thể. Hàm sóng mô tả hành trạng của nhiều nguyên tử, nhưng nói lên rất ít về chuyển động của electron ứng với một nguyên tử riêng lẻ. Đó là điểm mạnh cũng là điểm yếu của cơ học lượng tử. Nhưng con đường đó liệu có tồn tại không? Có, miễn là chuyển động đó được hiểu một cách biện chứng. Con đường đó là đường cong mà hạt chuyển động dọc theo. Khi hạt đang chuyển động, nó không ở tại một vị trí nào cả; nó ở trong quá trình chuyển động từ vị trí này đến vị trí kia. Nó chuyển động học theo một đường cong xác định. Nhưng nói là nó ở đây, hay kia, tại một điểm nào đó trong thời gian thì là vô nghĩa. Nó đang chuyển động từ đây tới kia. Sẽ rối loạn nếu như hiểu chuyển động một cách không biện chứng, việc cố gắng nói lên rằng hạt ở đây tại một thời điểm cụ thể trong thời gian, đó là kỳ công của Heisenberg để phát triển thuyết thần bí rằng "con đường không có tồn tại". Trong thí nghiệm khe đôi không thể nào tiên đoán được hạt sẽ đi đâu sau khi qua hai khe, không phải là nói tính trung bình. Có một sự bất định, theo chiều hướng là đường cong chính xác không thể được tiên đoán sớm. Nhưng điều này khác với tính nhân quả. Hạt đến nơi mà nó đến với tư cách là một chuỗi nhân quả của các sự kiện. Dụng cụ thí nghiệm bắn hạt vào các khe; hạt di chuyển xuyên qua một trong các khe đó; hạt đến màn hình chắn. Và có nhiều ví dụ trong tự nhiên về các hệ thống nhân quả nhưng phi định mệnh. Một chiếc xe trượt băng trượt xuống một ngọn đồi mấp mô đến chân đồi tại một vị trí không thể tiên đoán trước được. Nếu nó bắt đầu từ một vị trí hơi khác đi ở đỉnh thì nó sẽ đến một vị trí khác rất nhiều ở chân đồi. Tính không thể tiên đoán được không loại trừ tính nhân quả. Thực tế khoa học hiện đại đang bắt đầu hiểu ra rằng thường thì tính nhân quả được biểu lộ thông qua tính không thể tiên đoán - tính tất yếu được biểu lộ thông qua tính ngẫu nhiên: "Thoạt tiên, chúng ta dường như bị mất hút trong cái đám khổng lồ những ngẫu nhiên. Nhưng sự rối loạn này chỉ là bề ngoài. Những hiện tượng ngẫu nhiên luôn luôn chợt lóe lên trong và từ sự tồn tại, giống như sóng trên mặt biển, biểu lộ cho một quá trình sâu hơn, một quá trình không phải là ngẫu nhiên mà là tất nhiên. Tại một điểm quyết định, sự tất nhiên này để lộ bản thân mình thông qua cái ngẫu nhiên."[15] Cơ học lượng tử, vật lý học mới, hợp nhất rất nhiều yếu tố của vật lý học cũ vào trong những mô tả toán học của nó. Toán học của lý thuyết sóng, những kỹ thuật giải các phương trình nguyên, và ma trận biểu diễn của hàm sóng (đã được chú ý lại và phát triển lên trong những năm gần đây vì khả năng áp dụng ma trận và công thức vector vào thuyết tín hiệu số) là những yếu tố của các phương pháp toán học thuộc vật lý học cũ cổ điển là một thành phần bản chất của lý thuyết cơ học lượng tử. Cái cũ được trình bày trong cái mới. Đó là một sự gia tăng đầy sức mạnh đối với sự phát triển của cơ học lượng tử khi mà một lượng lớn các công cụ toán học loại này đã có sẵn có thể được kết hợp với vật lý học cổ điển. Tuy nhiên, để phát triển xa hơn có lẽ cơ học lượng tử cần vượt qua những giới hạn của lý thuyết cũ - cụ thể là những phụ thuộc của nó vào những phương trình vi phân tuyến và cấp thấp. Những hệ thống phi tuyến với sự phụ thuộc nhạy cảm vào những điều kiện ban đầu dẫn đến việc không thể tiên đoán được là đề tài của thuyết hỗn độn. Những tương tự giữa hành trạng của các hệ thống hỗn độn và tính không thể tiên đoán được của hành trạng vật chất tại những khoảng cách nhỏ gợi đến một lời giải thích tương tự khả dĩ, và đây hiện đang là một đề tài sôi động của nghiên cứu khoa học. Một lượng lớn các hạt trưng bày ra một hành trạng dạng sóng được xác định tốt có thể là chứng cứ cho tự nhiên ở tầng động lực học cơ sở - giống nhiều với cái cách mà các hoa văn trong "nhân hút lạ" của các hệ thống phi tuyến là một dấu hiệu của một mối quan hệ nhân quả cơ bản. Một hạt riêng lẻ là không thể tiên đoán được; nhiều hạt thì có một hành trạng được xác định chính xác. Trật tự xuất hiện từ hỗn độn - lượng biến thành chất - như trong các hệ thống phức tạp, nhiều vật thể và phi tuyến khác. Với sự phát triển của máy tính - một sản phẩm trực tiếp của sự hiểu biết về chất bán dẫn có nguồn gốc từ những hiểu biết về cơ học lượng tử - khoa học ngày nay có thể khảo sát tỉ mỉ những hệ thống phi tuyến này khi mà toán học cổ điển không thể. Có lẽ trong lĩnh vực này, trong vật lý của các hệ thống phi tuyến hỗn độn, sẽ có thể hiểu biết sâu hơn về tính đối ngẫu sóng hạt. Hoặc cũng có thể không. Có lẽ giải pháp nằm ở dữ kiện thực nghiệm nhiều hơn. Với những tiến bộ công nghệ sẽ có khả năng thực hiện chính xác hơn, hoàn thiện hơn, và tiến hành được những thí nghiệm mới. Chúng ta sẽ học được nhiều về thực tại vật chất. Một số ý tưởng sẽ bị vượt qua, một số vẫn còn lại, một số phát triển xa hơn, một số kết hợp với cái mới. Những lý thuyết mới phớt lờ bản chất biện chứng của thực tại vật chất - nó làm việc với những khái niệm cố định chết cứng, làm lơ trước những mâu thuẫn hay gạt bỏ đi những mâu thuẫn của vận động - sẽ phải thất bại thảm hại trước những kiểm tra thực nghiệm. Đây là trường hợp của cách luận giải Copenhagen nếu những thí nghiệm của Afshar được xác nhận. Sự tương tác giữa người quan sát và cái được quan sát là nhiều mặt, và tách rời từng mặt ra khỏi nhau hoặc khỏi tổng thể sẽ dẫn đến sai lầm, như trong cái điều thần bí của cách luận giải Copenhagen. Nguyên nhân và kết quả có thể đổi chỗ cho nhau, người quan sát có thể ảnh hưởng đến cái bị quan sát, và cái bị quan sát có thể ảnh hưởng đến người quan sát. Nhưng về cơ bản, ở tại nền tảng, thực tại là vật chất, nó tồn tại, và không được tạo ra bởi hành động quan sát. Vật chất có cả tính chất sóng và hạt là rất thú vị, nhưng không phải đó là lý lẽ bào chữa cho việc ruồng bỏ thực tại vật chất. Ở thang vi mô chúng ta đã phát triển những khái niệm trừu tượng có thể giúp chúng ta mô tả, hiểu và sử dụng thế giới vật chất ở quanh ta. Chúng ta thấy một viên đá, một (hạt hơi lớn) mẩu của vật chất, và thấy là nó có thể được làm thành một công cụ - hay một vũ khí. Chúng ta thấy sóng trên biển và những con thuyền được xây dựng có thể đi xuyên qua chúng. Tại sao lại là tai họa khi thấy rằng tại thang bậc nhỏ vật chất đôi khi có tính sóng và đôi khi có tính hạt? Một photon đi xuyên qua một khe. Nó đến màn hình, thường là đến nơi vân giao thoa mạnh và không bao giờ tới vân tối. Theo như những kết quả của Afshar (vẫn chưa được công bố) có thể thấy được khe nào photon đi qua - nó là một hạt. Tuy nhiên đường đi của nhiều photon, về trung bình, có thể được xác định bởi hàm sóng - nó là một sóng. Thật thú vị. Có một số điều suy tư. Nhưng làm ơn - không có chuyện sụp đổ hàm sóng hay những quan đường chính yếu nào nữa nhé. Khoa học và công nghệ có thể phát triển chóng mặt với sự hiểu biết sâu sắc hơn, biện chứng, duy vật hơn về cách mà những hiện tượng đó có mặt, và với một sự rõ ràng thống suốt ra khỏi những điều ngu xuẩn thần bí và phản khoa học hiện đang đeo cái mặt nạ "triết học của khoa học". Các nhà khoa học và kỹ sư tương lai sẽ hiểu thực tại vật chất tốt hơn. Và với công nghệ tương lai con người sẽ lên kế hoạch chung và phát triển, sẽ có thể nâng nhân loại lên trên xa khỏi cuộc đấu tranh cho những nhu cầu của cuộc sống hiện giờ. Tính chất dã man hoang dã của hệ thống tư bản chủ nghĩa, sự bất bình đẳng xấu xa, tất cả tính tàn bạo và hành vi độc ác, sẽ không còn là gì ngoài một ký ức xa xăm khó ưa. Và cũng vậy, giống như một electron chạm vào một màn hình, sẽ làm phai màu đi theo thời gian. Tháng 7 năm 2005 Bài gốc: https://www.marxist.com/quantum-mechanics-copenhagen130705.htm
đợt xem clip giải thích công nhận ảo ma thật, ko lẽ mọi sự chỉ là ngẫu nhiên, vậy máy tính lượng tử là gì
