23
(dựa trên bài giảng của Lubos Motl, Harvard 2007; dịch bởi Trung Phan, MIT 03/20/2015) NỀN MÓNG CỦA CƠ HỌC LƯỢNG TỬ VÀ SỰ RÃ LƯỢNG TỬ NHỮNG CÁCH GIẢI THÍCH Những cách giải thích về thế giới lượng tử sau đây là đột phá và quan trọng nhất: 1. “Hãy câm cha mày lại và làm tính con mẹ nó đi” của Richard Feynman 2. Cách hiểu Copenhagen I (hàm sóng là không có thực) 3. Cách hiểu Copenhagen II (hàm sóng là có thực) 4. Cách hiểu từ vai trò đặc biệt của nhận thức (sâu về triết học) 5. Cách hiểu chuyển giao 6. Cách hiểu Bohm - de Broglie 7. Vũ trụ song song của Everett 8. Cách hiểu lịch sử chặt chẽ Nhiều cách hiểu có khá là giống nhau, chỉ có hơi khác biệt một chút về tính chất triết học. Trong những cách giải thích liệt kê ở trên trên, cách hiểu của Bohm-de Broglie <6> đã trở thành lố bịch kể từ khi bất đẳng thức Bell được hiểu và chứng minh qua thực nghiệm: nó

Cơ học lượng tử và Sự rã lượng tử

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Dựa trên bài giảng của Lubos Motl, Harvard 2007; dịch bởi Trung Phan, MIT 03/20/2015

Citation preview

  • (da trn bi ging ca Lubos Motl, Harvard 2007; dch bi Trung Phan, MIT 03/20/2015)

    NN MNG CA C HC LNG T V S R LNG T

    NHNG CCH GII THCH

    Nhng cch gii thch v th gii lng t sau y l t ph v quan trng nht:

    1. Hy cm cha my li v lm tnh con m n i ca Richard Feynman

    2. Cch hiu Copenhagen I (hm sng l khng c thc)

    3. Cch hiu Copenhagen II (hm sng l c thc)

    4. Cch hiu t vai tr c bit ca nhn thc (su v trit hc)

    5. Cch hiu chuyn giao

    6. Cch hiu Bohm - de Broglie

    7. V tr song song ca Everett

    8. Cch hiu lch s cht ch

    Nhiu cch hiu c kh l ging nhau, ch c hi khc bit mt cht v tnh cht trit hc.

    Trong nhng cch gii thch lit k trn trn, cch hiu ca Bohm-de Broglie tr

    thnh l bch k t khi bt ng thc Bell c hiu v chng minh qua thc nghim: n

  • c v nh vi phm thuyt tng i hp, v c th gii thch hin tng s vng

    lng t, cch hiu Bohm-de Broglie ny phi cn ti nhng tn hiu i nhanh hn nh

    sng. Bn cnh , cch hiu lin quan ti vai tr c bit ca nhn thc l hon ton

    v vn (nh nhng gii thch mang tnh trit hc vin vng khc) v khng cn thit sau

    khi chng ta hiu c v s r lng t, t nhng nm 1980s. Cn ng lc dn n

    cch hiu chuyn giao l kh ti ngha, i vi cc nh Vt L l thuyt hin i, nn

    ta s ch dng li mc gii thiu n m thi.

    C l, trong cc cch hiu v th gii lng t, lch s cht ch l hin i v hon

    thin nht. Cng bng m ni, cch hiu ny cng ch l mt bn nng cp (v cht ch)

    ca cch hiu Copenhagen m thi, khi mt s im kh hiu c gii thch k hn

    v s r lng t c thm vo trong bc tranh ton cnh. Cch hiu ca Everett v

    nhng v tr song song , tuy mc d c v chng khc g khoa hc vin tng, nhng

    thc s li v cng ph bin trong gii lm khoa hc ng ti, v cng chnh Everett l

    ngi chm ngi cho cuc cch mng v s r lng t.

    Cch hiu Copenhagen cho c hc lng t l ph bin nht.

    CNG NHAU TM HIU SU THM V CC CCH GII THCH

    Hy cm cha my li v lm tnh con m n i

  • Cu ni ni ting ny ca Feynman thc s m t ng hin trng ph bin trong nghin

    cu l thuyt hin ti, v n l thc dng v hiu qu nht. Rt rt rt quan trng trong

    cuc sng ca ngi lm khoa hc l phi hiu c cch s dng nhng cng c Ton

    hc, bit cc c ra xc sut c d bo bi nhng l thuyt lng t, v thm c

    phng php so snh chng vi kt qu thc nghim, v l th duy nht c ngha Vt

    L v kim tra c. Mt nh Vt L th nn nhng cu hi tm pho v vn cho my

    thng thiu nng ri hi mang lt trit hc gia, hoc nhng tn ngh s na ma, hoc l

    in i ca Feynman l nh vy.

    Cch hiu Copenhagen I v II

    c t tn theo thnh ph ni m Niels Bohr m hoc c nhng ngi lm Vt L

    l thuyt khc v i ca ng, cch hiu ny l c in (theo nh ngha t in, c in

    l mt tnh t m t s xut chng v khc bit trong khong thi gian di cho mt s vt,

    hin tng hoc gi tr vt cht hay tm l no ). Max Born l ngi u tin nhn ra

    hm sng c c th m t c nh l tnh cht xc sut. Cch hiu Copenhagen pht

    biu rng, nhng vt th lng t (thng l ht c bn v cc h vi m) th phi b chi

    phi bi c hc lng t, cn nhng vt th c in (thng l nhng th to to nhn

    nhn v m) th s i theo quy lut ca c hc c in. Cc vt th c in c th c

    dng o c nhng tnh cht ca l vt th lng t. o c l s tng tc gia vt

    th lng t v c in, v trong qu trnh hm sng ca vt th lng t (m t trng

  • thi ca vt ) s b suy sp vo hm sng ring (m t trng thi sau ) vi gi tr o

    c xc nh chnh xc (VD: v tr ca electron p ln trn mn hunh quang). Xc sut

    ca nhng trng thi, nhng hin tng, nhng kh nng khc nhau, c tnh ton t

    hm sng. Hm sng, ta c th hiu n nh l tnh trng v hiu bit hoc mt sng

    thc s, c th suy sp bt thnh lnh, tuy nhin vic hi v ngun gc ca s suy sp l

    khng c ngha Vt L. Hmm, mc d vy, ta vn c th tng tng rng s tin ha

    ca hm sng l c 2 qu trnh: s tin ha lin tc v tri chy (tun theo phng trnh

    cho hm sng ca Schordinger) v s suy sp bt thnh lnh ca n khi b o c. Hin

    tng suy sp k qui ny c nghin cu nh l mt vn ca o c.

    Cch hiu Copenhagen l gii thch v hiu c kt qu ca tt c nhng th

    nghim v lng t tng c tin hnh (ngoi tr mt s th nghim c lin quan ti

    s r lng t, s c cp sau). Tuy vy, n c mt s l hng v logic nh sau:

    Khng c s phn bit r rng v mch lc gia vt th c in v lng t.

    Nu c ai tm cch nh ngha ranh gii c in v lng t, n s c v ty tin

    v thiu t nhiu.

    Ngay c nhng vt th v m cng c th tun theo c c hc lng t, nhng

    khng r rng lm l s trong trng hp nh th no (xem thm v con mo

    Schordinger, nyan nyan )

  • V cc vt th v m u c cu to t nhng vt th vi m, cho nn cn phi c

    mt gii thch no cho vic th gii c in l mt mng con, mt s gn ng,

    mt gii hn no ca th gii lng t. V c qu trnh o c na.

    Nu hm sng l tht, th ngun gc ca s suy sp hm sng l cha c gii

    thch, v cng khng c l do no cho vic s suy sp l phi xut hin trong l

    thuyt.

    Suy sp hm sng c v khng nh x.

    Phn ln nhng l ny c trm li bi s r lng t. Hy cng nhau nhn vo mt

    nghch l ni ting:

    Schordinger, theo nguyn tc, xt mt con mo di mt h thng ba t s hot ng

    bt c khi no phn r cu mt ht neutron c o c thy. S phn ca con mo ph

    thuc vo mt qu trnh ngu nhin c m t bi c hc lng t (phn r ht). Hm

    sng ca neutron (lng t) l s chng chp gia |cha t> v |t ri>, v bi v 2 trng

    thi khc nhau ny cng biu th cho t 2 trng thi c th xy ra vi h thng ba (bt

    hoc tt), nn con mo, biu din theo tinh thn ca Schordinger, s cng c hm sng:

    |i mo> = a |cht m> + b |sng nhn>

  • Trn thc t, c rt nhiu trng thi phc tp c th c dung t kt cc ca con mo

    chi tit hn, tuy nhin 2 trng thi l cho v d ca ta ri. Nu ta nhn vo con mo, ta

    s thy n, , mt l cht v hai l sng. Ta s chng bao gi nhn thy rng con mo l:

    0.8 |cht m> + 0.6 |sng nhn>

    iu c phi ngha l ngay trc khi ta nhn, th con mo thc s trong mt trng

    thi chng chp gia sng v cht khng? Nhng quan trng hn c, l trng thi |sng

    nhn> hoc |cht m> s l kt qu ca o c, ch s khng phi l trng thi chng

    chp. Clgt? Sao li vy? C g |sng nhn> hoc |cht m> ng u tin hn ( d

    hiu, tng tng |sng nhn> v |cht m> l 2 phng vung gc nhau trong mt

    phng, v trng thi chng chp ca chng l nhng phng cn li trong mt phng ;

    th th c l do o g mt s trng thi s o c c, cn ng cn li th khng )?

    Rt k diu, s r lng t gii thch c iu ny.

    S khc bit gia cch hiu Copenhagen I v II l khng ln lm, v ta b qua chi tit ny.

    Cch hiu t vai tr c bit ca nhn thc

    ch, li l cc thnh trit ?

    Hy cng nhau quay tr li v s khc bit gia nhng vt th v m v vi m. Wigner v

    von Neumann tng c gng l lun rng, mi th to hay nh th u tun theo s

  • chi phi ca phng chnh hm sng Schordinger ht, v s suy sp ch xut hin khi ta

    thc s mun quan st v o c mt ci g , tc l cn nhn thc. Tc l, ta c th

    cng tin rng, nhng ngi khc xut hin trong cuc i bn, hoc trn th gii ni

    chung, hay c v tr ny, thc s l s chng chp ca v vn nhng trng thi vi hm

    sng khc nhau, v chnh ta ngi quan st, vi nhn thc ca ring ta l nhn thc

    mt thc ti no trong nhng kh nng c th (v c hiu nh l hm sng suy sp).

    Thut ng trit hc, th cch hiu ny (thc duy nht l thc, th ch c mi chnh ta) c

    gi l duy ng.

    Th tc l Sp Vng v B Tng l sn phm ca nhn thc ca ring mnh ? i, ci

    $%^&*($%^&R%

    Tm li th, ta c th thy rng cch hiu ny kh ging d gio, v cm n hiu bit hin

    i v s r lng t, chng ta c th thoi mi vt cch hiu ca cc thnh trit ny vo

    st.

    Cch hiu chuyn giao

    c a ra bi John Cramer nhm xo nu li tng ca Wheeler v Feynman v cc

    ht di chuyn xui v ngc chiu thi gian v ci tin n ln thnh mt cch hiu mi

    ca c hc lng t, tuy nhin chng ai hiu ni tng ny c th gii quyt c

  • nhng l hng ca cch hiu Copenhagen ( cp pha trn), cho nn xin mn php kt

    thc mc ny y.

    Cch hiu Bohm - de Broglie

    Vo nm 1927, Hong t ca nh Broglie (mt gia tc v cng ni ting v quyn lc

    Php) xut mt cch hiu khng cn dng n xc sut, cho c hc lng t, da

    vo u sng. , ng ri, chnh Broglie c gii Nobel l ng ny y, Louis de Broglie.

    tng ny c khm ph li v nng cp vi Bohm vo nm 1952, v c gi bng ci

    tn c hc Bohmian. Mc d mc ch l an i Einstein (ng bo Cha l g, cng.

    ng o chi xc xc u.), nhng cu trc Ton hc ca n th v cng xu x (v cng

    ch c d on g vt qua kh nng m t ca c hc lng t c), nn ng ny b

    Einstein ph l phc tp ha mt cch khng cn thit.

    Theo c hc Bohmian, mt vt th -- ht -- cu to bi C mt cht im v hm sng

    c m t nh mt sng c. Bi v cht im, nh tn gi, ng ti mt im duy nht,

    nn s khng c g l l khi quan st v o c th n cho ta mt gi tr v tr duy nht (,

    ang ni n th nghim kiu giao thoa electron trn khe hp v xem kt qu trn mn

    hunh quang). Mt khc, hm sng trong c hc Bohmian l u sng, c th b sung

    thm lc vo ht, v do th nng lng t c th c nh ngha sao cho ht c th b

    n y ra ngoi khi nhng v tr giao thoa sng cc tiu v ht li ch cc i. V chng ta

  • khng hon ton hiu r v u sng (c th hiu nh bc t do ny l mt kiu yu t

    khng bit, nh gi nh ca Einstein v ng nghip t trc , cho lng t), nn gy

    nn s bt nh, dn n nhng kt qu vi ngha xc sut, xut hin.

    V c bn, c hc Bohmian gii thch ngha cc thnh phn trong c hc lng t theo

    cch ca ring n, tuy nhin cc phng trnh Ton hc th hu nh y ht. Cng cn phi

    bit thm l c hc Bohmian khng h gii thch l u sng, s bin i u mt khi ht b

    hp th, nh khi ht electron c ht bi mn hunh quang. Hn na, mn c hc ny

    cng gp nhiu vn khi m t tnh cht ca h gm nhiu ht ring bit, v cn bt cp

    nhiu hn khi s dng gii thch ngha ca spin, cng nh khi t n vo vo thuyt

    tng i hp (mu thun xy ra, vi vic cc bc t do trong c hc Bohmian ht v

    sng u l c in, m vng lng t l mt hiu ng nhanh hn nh sng). Ni

    chung l th, cc nh Vt L thng ci khy v vt x mt bn, v bn c khi qua mc

    ny cng c th thy n phc tp, ri rm v lng nhng nh th no.

    Nhng tt nhin, v v vn nh vy nn dn lm v trit hc rt yu qu hc thuyt ny

    (nn vkl ), c bit l nhng ngi tin rng th gii vn ng khng theo xc sut, m

    mi th u xc nh ht.

    V tr song song ca Everett

  • Lun vn ca Everett, v cch hiu v cng sng to (v c phn t ph) ny, c vit

    vo nm 1956. Nu ta o c mt vt th lng t v thu c kt qu A, th bi v lc

    trc khi o c, mt kt qu B no khc cng c kh nng xy ra (vi xc sut khc 0),

    cho nn Everett gi nh rng s c th tn ti mt v tr no khc, song song vi

    chng ta, vi kt qu thu c l B. C mi ln th gii c mt tng tc vi xc xut

    trong (tng tc gia vt th c in v lng t, vi s suy sp hm sng v xc sut

    cho cc suy sp c th), th n s r nhnh t v tr ban u ra thnh nhng v tr song

    song khc nhau. cc v tr , cuc sng ca ta s khc so vi v tr m ta ang cm

    nhn, v c th bn cn khng tn ti mt trong s cc v tr , do con tinh trng

    mang thng tin ca bn chy chm hn chng hn. V cn nhiu tng th v bn l na.

    Mt s nh Vt L l thuyt tin rng tng ny rt tuyt vi v c th m ra nhng con

    ng mi, nhng mt s khc th v cng nghi ng nhn nh ny, c th l v vic n

    rt rt rt kh thnh lp di dng mt ngn ng v h lp lun Ton hc cht ch.

    Lch s cht ch

    Trc ht, cm n Gell-Mann, Hartle v Omnes v cch hiu lng t ny. V c bn, vn

    l Ton hc t nhng tng c hc lng t i trc (c th, cch biu din v tin

    ca phng php biu din thng tin lng t), nhng vi gii thch khc bit v ngha

    trit hc su sa.

  • Th chng ta biu din thng tin lng t nh th no? V thng tin v trng thi m t

    vt th l tp hp ca nhng tnh cht, cho nn ta s biu din trng thi lng t (biu

    din []) v tnh cht lng t P (biu din [P]) tng t nhau, v c th l dng nhng

    ton t php chiu biu din (c th hiu chng nh nhng ma trn Hermittian):

    []* = [] , []2 = [] , Tr( [] ) = 1 v [P]* = [P] , [P]2 = [P] , Tr( [P] )

    Hay, biu din theo bra-ket (pht trin bi Dirac, thn thuc vi sinh vin chuyn ngnh):

    [] = |>

  • Vi cc tnh cht khc nhau, ta c cc tnh cht P v Q dung ha c vi nhau khi tc

    dng giao hon c, tri ngc vi nhau khi tc dng bng 0, v khng dung ha c

    khi tc dng khng giao hon v khc 0:

    Dung hp: [P][Q] = [Q][P] 0 , Tri ngc: [P][Q] = [Q][P] = 0

    Khng dung hp: [P][Q] [Q][P] 0

    o c c nh ngha kh n gin, l s xc nh xem vt th c tnh cht g, v nu

    vt khng c nhng tnh cht P, Q, R (dung ha c vi nhau) th ta s ni rng rng n

    c tnh cht 1 - PQR (vi biu din 1 [P][Q][R]).Khng c bt c iu g lin quan ti s

    suy sp hm sng hay trng thi hay g y c. Gi ta s nh ngha th no l lch s.

    Lch s l tp hp nhng tnh cht ca vt th o c nhng thi gian khc nhau (l At

    cho tnh cht thi im t), v trn mi thi gian khc nhau ta ch c th thu c

    nhng tnh cht dung ha vi nhau m thi (vic thu c kt qu l tnh cht khng dung

    ha vi nhau l khng th, bi v, gi s c 2 tnh cht khng dng ha, th th nu c tnh

    cht ny th chc chn tnh cht cn li phi khng xc nh, nh pht biu t trc, v

    iu tng t i vi nhng tnh cht hon ton tri ngc).

    Mt lch s A (vi nhng o c thi im t1, t2, , tN) th s c biu din l:

    AtN,t1 = AtN AtN-1 At1

  • Gi, hy ch rng, tt c nhng tnh cht lng t u tin ha theo thi gian, vi ton

    t (ma trn) tin ha U ph thuc vo Halmintonian H, lin kt cc thi im khc nhau li

    vi nhau. C th biu din ca lch s di dng ton t (hoc ma trn) s l:

    [AtN,t1] = [AtN] [UtN,tN-1] [AtN-1] [UtN-1,tN-2] [Ut1,t2] [At1] vi [Utf,ti] = ei[H](tf-ti)

    Xc sut lch s (vi nhng gi tr c th o c c nhng thi im khc nhau)

    xy ra, nu vt th trng thi ti thi im t0:

    Pr{A} = D{AtN,t1; AtN,t1|t0,} = Tr( [AtN,t1] [Ut1,t0] [] [Ut1,t0]* [AtN,t1]* )

    2 lch s khc nhau, A v B, s c gi l cht ch so vi nhau, nu ta c lin h:

    AtN,t1 BtM,t1 , D{AtN,t1; BtM,t1|t0,} = Tr( [AtN,t1] [Ut1,t0] [] [Ut1,t0]* [BtM,t1]* ) = 0

    C th thy php tnh ny cho cc lch s (ging hoc khc nhau) c mt s tng t vi

    tch phn ng Wilson trong trng lng t. Tht s th, lin h ny c ngha kh

    th v, nhng rt tic l chng ta s phi ni v n mt dp khc

    H qu ca 2 lch s cht ch so vi nhau s l:

    Pr{A hoc B} = Pr{A} + Pr{B} Pr{A v B}

    V, l nhng khi nim c bn nht ca cch gii thch lng t thng qua lch s cht

    ch. Logic chi phi chnh y l, tt c nhng cu hi c ngha Vt L u c th c

    pht biu li thnh nhng cu hi v cc kh nng c th v xc sut tng ng ca

    nhng lch s cht ch khc nhau. hiu r hn v pht biu ny, xin mi cc ban tham

  • kho quyn Consistent Quantum Histories ca Griffiths hoc Understanding Quantum

    Mechanics ca Omnes mt cch chi tit. C th thy, trong sut qu trnh thnh lp

    nhng ngha, nhng i lng, nhng lin h, nhng tnh ton, khng mt ln no

    chng ta phi s dng ti khi nim suy sp hm sng hay s chuyn giao do s o c c

    in ln vt th lng t c. V vi gip t nhng hiu bit v s r lng t, chng ta

    s c mt bc tranh hon chnh hn, v chuyn giao gia th gii c in thn thuc v

    th gii lng t k b.

    S R LNG T

    Qu trnh r lng t

    Trc ht, ch rng, y l mt khi nim v cng lng nhng v kh hiu, nn do ,

    cng ging nh lch s cht ch, cc ban nn tham kho quyn Consistent Quantum

    Histories ca Griffiths hoc Understanding Quantum Mechanics ca Omnes cho nhng

    l lun cu k, phc tp nhng c th v hon thin hn. Ngoi ra, tham kho thm v ch

    ny nhng cun snh v my tnh lng t, VD Quantum Computation and

    Quantum Information ca Niesel v Chuang, v mt l do s cp sau.

    Nhng cu hi th v m s r lng t gii thch c l:

  • a. Ranh gii gia th gii lng t (m t bi s giao thoa ca hm sng) v th gii

    lng t (m t bi trc gic)

    b. Nhng tnh cht c u tin hn khi xt n nhng vt th v m v d trng

    thi cht hoc sng, cho s phn ca ch mo c ngun gc nh th no?

    S r lng t c th hiu nm na, tng t, gn ging nh s ma st, v n cho chng ta

    thy nh hng t hng i c th ca chiu thi gian (s bt i xng gia qu kh v

    tng lai). u tin, chng ta s xt h m -- chng ta s khng th ch ni ti mi ti mi

    (h) vt th m chng ta tin hnh o c, vi Halmintonian Hc, m s thm c ng

    gp t mi trng ngoi He v tng tc gia (h)vt th m ta ch vi mi trng Hi:

    H = Hc + He + Hi

    S r lng t l s mt mt v thng tin v nhng pha tng i ca giao thoa hay,

    tng ng, s bin mt ca thnh phn khng nm trn ng cho ca ma trn mt

    lng t sau khi ta ly ra ht nhng bc t do khng tnh ti phn mi trng bn

    ngoi (ly phn vt ca ma trn trong khng gian trng thi lng t tng ng).

    Thc s m ni, cc bc t do ca mi trng bn ngoi l v cng nhy, v ph ca chng

    gn nh l lin tc. V d, nu nh ta c N nguyn t v mi trong s chng, ring l, c n

    trng thi, th th ta s thu c nN trng thi khc nhau c thy. Nu s khc bit gia

    nng lng ca trng thi nng lng t nht v cao nht l NE, th th khong cch trung

    bnh gia cc mc nng lng s ch l:

  • = NE / nN , rt rt rt nh vi N (v n) ln

    Gi, chng ta hy cng nhau quan st qu trnh r lng t (theo ngn ng thng dng

    bra-ket). Bt u vi trng thi ca mt vt th vi m mt ht l c1|1> + c2|2>. Xt

    dng c th nghim, dng o v ly thng tin v nhng tnh cht ca ht, trng thi

    ngh |0>. Ngay sau khi o c, trng thi ca dng c ny s b thay i, v trng thi ca

    ton b m t ca ta sau s l (ti thi im, chn l, t = 0):

    |(t=0)> = c1|1>|1> + c2|2>|2>

    Phn ln cc dng c th nghim u hot ng trn c ch da vo s hp th ca ht

    c o c vo bn trong dng c, cho nn, ta cn phi coi thng tin ca ht cng l ca

    dng cu ny. Theo ngn ng Ton hc:

    |(t=0)> = c1|1> + c2|2>

    n thi im ny, chng ta vn ang qun mt cha b sung vo nhng tnh cht t cc

    bc t do m trng bn ngoi. Ngay sau khi o c, ta c th coi nh nhng tng tc

    gia dng c o v mi trng l cha c my, v ta c th biu din trng thi ca mi

    trng l chung chung |e> i vi mi trng thi ca dng c o:

    |(t=0)> = (c1|1> + c2|2>)|e>

    Sau , v tng tc gia dng c o v mi trng bt u th hin vai tr ca mnh

    (iu khin bi Halmintonian Hi), nn iu ny s lm cho trng thi ca mi trng tin

  • ha da trn trng thi tng ng ca dng c o dng c o v mi trng bt u b

    vng lng t vo vi nhau:

    |(t=T)> = c1|1>|e1> + c2|2>|e2>

    Qu trnh ny, thc s, rt ging vi tng tc tn nng lng nh ma st. Khi v nu

    trng thi ca dng c o |1> v |2> l khc bit ln, tc vung gc vi nhau (tc

    = 0) v d, ht c hp th nhng v tr khng ging nhau (cch nhau khong

    c vi ng knh nguyn t) th chng s nh hng ti mi trng ngoi rt lch

    nhau: trng thi |e1> v |e2> s dn tr nn vung gc (tc 0) vi nhau

    v d, nhng trng thi ny c photon vi nng lng IR, s mang theo nhit ti nhng v

    tr khc bit, to nn lin h vung gc. Tht vy, nh cp t trc, do s chnh

    lch nng lng trung bnh gia cc trng thi khc nhau ca mi trng ngoi l rt n,

    nn chng rt nhy.

    Ma trn mt lng t, hay c gi tn trong cch hiu lch s cht ch l thng tin v

    tnh cht lng t ca vt th:

    [] = |>|e1>< 1|

  • , chng ta cn phi ly vt ca ma trn ny vi khng gian lng t ca tnh cht trng

    thi cc bc t do ny, v vi = 0:

    [c] = Tre( [] ) = < e1|> + < e2|>

    = |c1|2 |1> v

    |1>, m ch chn lc ra ng 2 trng thi duy nht (c th o c) l |1> vi xc sut p1

    = |c1|2 v |2> vi xc sut p2 = |c2|

    2.

    Vi p1 p2 th s lun lun tn ti c s duy nht cho trng thi ring (trng thi c

    chn lc ) ca ma trn mt lng t vi bc t do m ta quan tm (bc t do m t

    trng thi ca dng c o). Vi p1 = p2 th ta c th thy rng ma trn ny cho ha cho

    mi c s, nhng trn thc t th ma trn ny t l ht nh ma trn n v l v cng

    kh khn tuy nhin ta lun lun c th thit k mt th nghim sao cho trng thi ring

    (trng thi chn lc) l mp m, khng hon ton xc nh r rng.

    Bng vic tnh nhng tng tc vi mi trng ngoi vo nh hng ti thng tin

    lng t, chng ta c c mt ma trn mt ng lng t cho ha vi thnh phn

    cho p1 v p2 vi ngha xc sut c cch hiu ging nh Vt L c in (cc trng thi

    chn lc v vung gc vi nhau ). S giao thoa thng xut hin trong logic lng t

    bin mt, v trng thi c chn lc (m cch hiu v vai tr c bit ca nhn thc

  • cho c hc lng t coi nh l s chn la ca nhn thc mi ngi) c ngun gc rt

    r rng. Mt cht su hn v nhng chn thi c chn lc, th v c bn, chng l

    nhng trng thi c th nh hng mnh vi mi trng bn ngoi chng cht ch v

    bn vng. Ranh gii gia th gii lng t v th gii c in cng b xa b , v

    nguyn nhn chnh l nh hng t nhng tng tc phc tp ca nhng bc t do khng

    c quan tm n, hay ni cch khc, l nh hng t tnh cht m ca i tng c

    ch .

    Thi gian cn thit r lng t

    Th chng ta cn phi mt bao lu mt h m trong thc t b r lng t, v cch

    hiu c in tr nn chp nhn c (cho mng tr li vi th gii c in t th gii

    lng t!)? Thng th, s tin ha ca trng thi mi trng ngoi gn vi nhng trng

    thi khc nhau ca dng c o c, ph thuc theo thi gian theo dng l:

    exp( -t / td)

    C th hn, hy xt mt con lc vi ng lng p, di nh hng ca lc n phc F v

    ma st up, vi 1/u l c thi gian ca s tt dn. Phng trnh chuyn ng ca con lc:

    dp / dt = F up

  • Vi bin dao ng ban u l a v nhit mi trng ngoi l T, th th thi gian c

    trng bi s r lng t, c tnh ton chi tit bi nhng nh Vt L l thuyt hoc c

    tnh t th nguyn l:

    td = 2 / umkTa2

    Ma st cng ln, tc tng tc vi mi trng ngoi cng mnh, s dn n vic s r

    lng t xy ra nhanh chng hn. iu tng t cng chnh xc vi nhit cao hn,

    nng lng gia cc trng thi c ch tng ln, hay sc (khi lng) ca h c

    xt tr nn nhiu hn. Cng thc pha trn kh a nng, ng cho nhiu nhng trng

    hp khc nhau m khng qu ph thuc vo loi mi trng c th.

    Khng nhng th, sau khi thnh phn khng nm trn phn cho ca ma trn mt

    lng t gim qu mt t l nht nh, chng s tip tc gim mnh vi c thi gian c

    trng khc td. nhn ra c iu ny, cn phi ch rng, ch cn duy nht 1 photton

    c pht x ra hoc mt thnh phn no ca mi trng thay i th cng

    cho h b r lng t vi tc ca hm m, nhng thm na l s lng ca nhng

    photon hoc cc thay i tng t cng s tng theo thi gian, tc ca r lng t

    chnh xc hn s l tch ca hm m vi hm m, tc mt hm m nhanh hn na. Nhanh

    vl ra, cc bn .

    Mt s con s th v: xt mt vt nng 10g, c thi gian tt dn ca dao ng 1/u tm 1

    pht, v bin dao ng l khong 1m, th th thi gian ca s r lng t l c 10-26s.

  • C th i h c hc thnh h mch dao ng RLC vi hin in th xoay chiu c bin

    V l 100mV, dung khng C l 10pF v in tr 100:

    td = 2 / RkTC2V2 10-26s

    Bn cng hon ton c th c tnh thi gian mt ht bi va chm vi mt vt th yu

    yu bc x nn ca v tr chng hn, v bn vn ch cn c 10-12s cho s r lng t.

    Bi hc qua nhng tnh ton ny l rt r rng: s r lng t xy ra gn nh lp tc i

    vi nhng h v m (hay k c kch thc nh nh). C 2 trng hp chnh trong Vt L,

    khi m tnh cht lng t vn c gi, k c khi h l v m:

    H siu lng

    H siu dn

    Trong nhng trng hp ny, h c m t v m bi cc trng c cu trc v tnh cht

    rt ging vi hm sng, hay ni cch khc, chng ta nhn li c c hc lng t trong

    th gii v m.

    My tnh lng t, v l thuyt, l mt h v m nhng vn hnh theo c ch ca c hc

    lng t, vi nhng dao ng phc v giao thoa, trong mt khong thi gian rt di. S r

    lng t l k th v cng ng ght ca cng ngh tng lai ny y cng l l do chnh

    ti sao rt nhiu gio trnh v khoa hc my tnh li cp rt su v s r lng t, thm

    ch cn hn c nhng ti liu Vt L chuyn ngnh. Mc tiu chnh ca ngi ch to loi

  • my tnh ny l lm th no gim thiu ti a s r lng t m vn c c nhng

    tng tc ti thiu gia cc b phn khc nhau ca my tnh.

    Nhng th nghim v r lng t c tin hnh, v kt qu thu c l v cng chnh

    xc vi nhng d on t l thuyt.

    Tn mn cui cng v tnh cht xc sut ca th gii lng t

    Xin ch rng, sau khi s dng nhng l lun tin tin nht ca cch hiu lch s cht ch

    v cc thnh tu t l thuyt v s r lng t, chng ta vn cha th hiu c ct li

    ca tnh cht xc sut ca th gii lng t: nu c 2 kt qu c th xy ra, c ch g quyt

    nh kt qu ngu nhin m ta thu c? Chng ta bit rng, nu c ch ny c ngun

    gc t nhng bc t do c in cha c khm ph (nh u sng trong c hc

    Bohmian), th s c mt s vi phm v tnh cht nh x v s di chuyn nhanh hn nh

    sng (gy hn vi thuyt tng i hp). Tt nhin, rt rt rt nhiu nhng thnh trit c

    gng t nhng cu hi v c ch ny, nhng cc nh Vt L l thuyt hin i, v c bit

    l Omnes, l lun rng, cu hi ny l phi khoa hc. Tht s g, cng kh ging Feynman

    vi chn l Hy cm cha my li v lm tnh con m my i, khng my ai quan tm ti

    nhng l lun trit hc gn gn vi tn gio lm, v dn nghin cu ch quan tm ti kt

    qu Ton hc v nhng d on em li, k m cch hiu v l thuyt lng t ca tng

  • ngi. c l l l do cch hiu Copenhagen vn cn rt ph bin v cha c hon

    ton thay th bi cch hiu lch s cht ch, vi s gip t s r lng t.