CƠ HỌC dBB

 

 

 

 

CƠ HỌC dBB ( de Broglie-Bohm)

(hay Một thực tại cổ điển nằm ẩn dưới các điều kỳ lạ của CơHọcLượngTử)

 

Danh từ dBB là từ viết tắt  tên hai nhà vật lý nổi tiếng: Louis de Broglie (đọc là de Breuil, de  chỉ người có tên thuộc dòng quý tộc ) nhà vật lý Pháp và David  Bohm nhà vật lý Mỹ .

     

     

 

                       

                       

Hình 1. Bên trái là David Bohm (1917-1992) người Mỹ , đã phát triển trong các năm 1950 các ý tưởng của Louis de Broglie thành cơ học dBB (cơ học Bohm).Bên phải Louis de Broglie (1892-1987) người Pháp trong những năm 1924-1927 đưa ra ý tưởng vật chất vừa là hạt vừa là sóng.

 

CHLT ( Cơ học Lượng tử ) đã đạt nhiều kết quả trong vật lý hiện đại. Song chưa có đồng thuận về bản thể học (ontology) nằm ẩn dưới lý thuyết.

Theo cơ học Bohm ( cơ học dBB) các hạt có những vị trí luôn xác định (vậy không còn là lượng tử nữa) song chịu sự điều khiển của một sóng tuân theo phương trình Schrodinger.

Cơ học dBB đã dựa trên một cơ sở tất định như vậy là một lý thuyết cổ điển lại dẫn đến những kết quả trùng với CHLT.

Hiện nay có học dBB được phát triển để tượng hợp với lý thuyết tương đối và lý thuyết trường.

 

 

 

Nội dung lý thuyết dBB

Cơ học Bohm giả thuyết rằng các hạt là những hạt điểm , mà vị trí luôn xác định như trong cơ học cổ điển ,các hạt này được dẫn đường nhờ một sóng  gọi là sóng “hoa tiêu-pilot’’, sóng này biến thiên theo phương trình Schrodinger của CHLT.

Cơ học này còn được gọi là cơ học hàm sóng hoa tiêu hay còn được gọi là cơ học Bohm.

 

Nói rõ hơn trong cơ học Bohm sóng dẫn đường hoa tiêu  xác định một vector vận tốc v chomột hạt theo công thức:

v=gradS/m ,

trong đó m=khối lượng của hạt ,S=pha của hàm sóng , và ta có

 .

 

CHLT

 

Những định luật lượng tử không phù hợp với trực giác thông thường của chúng ta.Cơ học dBB đã hình thành vài thập kỷ nay với mục tiêu :làm cho CHLT gần hơn với trực giác.

CHLT có nhiều thành tích trong vật lý hiện đại song việc diễn giải CHLT chứa nhiều điều khó hiểu về mặt bản thể học (ontologie). Các nhà vật lý muốn làm bộc lộ bản chất thế giới nằm ẩn dưới CHLT . Cơ học dBB  có mục tiêu thực hiện nhiệm vụ đó.Hiện nay người ta muốn quay lại lý thuyết dBB dựa trên cơ sở nhiều ý tưởng hiện đại về CHLT.

 

Một thí nghiệm chứng tỏ điều kỳ lạ của CHLT.

 

Xét thí nghiệm các khe Young (fente Young): bắn các electron đến một mặt có 2 khe song song gần nhau. Sau đi qua 2 khe đó các hạt được ghi đo trên một màn ảnh thứ hai.Kết quả thu được gây ngạc nhiên : đó là một hình giao thoa , vốn chỉ là đặc trưng của hiện tượng sóng .

CHLT giải thích hiện tượng này bằng cách miêu tả hạt là một sóng. Và các khe làm thành một nguồn sóng thứ hai gây nên bức tranh giao thoa của hai sóng.Trên màn hình thứ hai không còn dấu vết điểm của hạt.

 

Năm 1920 Louis de Broglie đưa ra lý thuyết cho rằng vật chất vừa là hạt vừa là sóng song không đề ra phương trình cho sóng. Bohm đã bổ sung điều đó cho rằng sóng đó tuân theo phương trình Schrodinger.Ý tưởng của Bohm bị bỏ quên đến mãi năm 1980.

Cơ học  dBB cho những kết quả trùng hợp với CHLT.

 

 

Hình 2 . Những tính toán trong thí nghiệm 2 khe Young (fente Young) theo dBB cho nhứng kết quả trùng với CHLT.

 

 

Hiện nay nhiều nhà vật lý tham gia phát triển cơ học dBB (Chris Dewdney,Basil Hiley ,Peter Holman ,Detlef Durr, Sheldon Goldstein,Nino Zhangi ).

Một ví dụ chứng tỏ ưu thế của dBB khi xét tương tác của một đối tượng lượng tử với một đối tượng cổ điển ví dụ khuếch tán các hạt lượng tử trên một bề mặt cổ điển . Nhiều tác giả chứng minh răng ở đây dùng dBB là hợp lý nhất cho nhiều kết quả chính xác hơn dùng CHLT.

Cơ học dBB chưa mang tính tương đối (relativism) trong khi  CHLT đã có lý thuyết trường lượng tử là phiên bản thực hiện tương đối hóa của mình.

Từ những năm 1990 nhiều tác giả ứng dụng có học dBB vào hấp dẫn lượng tử (dùng LQG-Loop Quantum Gravity) với hy vọng tìm những điều mới vì trong các phần khác cơ học dBB đã cho những kết quả trùng với CHLT.

 

Kết luận

 

Chúng ta đã thấy trong cơ học dBB hạt không biến thành sóng và có

vị trí xác định (như vậy hạt là cổ điển không phải là lượng tử ) song hạt được dẫn đường bởi một sóng tuân theo phương trình Schrodinger.Như vậy ta có một thực tại cố điển nằm ẩn dưới CHLT. Điều này làm cho có học dBB gần với trực giác thông thường hơn.Ngoài ra các kết quả tính toán theo dBB lại cho những kết quả trùng với CHLT.

Người ta đang phát triển cơ học dBB thành lý thuyết tương hợp với lý thuyết tương đối và lý thuyết trường.Và hy vọng điều này sẽ làm bộc lộ một bản thể ( ontology) cổ điển nằm dưới CHLT.

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Ward Struyve , Une realite classique derriere l’etrangete quantique ?Pour la Science  số tháng 3/2020

[2] Cao Chi , Vật lý ngày nay ,NXB Tri thức