Khi những 'bằng chứng' lại chứa đựng điều chúng cần chứng minh
Hãy tưởng tượng bạn đang cố gắng chứng minh rằng đồng xu tung lên hoàn toàn ngẫu nhiên — nhưng mỗi phương pháp bạn dùng lại bí mật giả định trước rằng đồng xu đã ngẫu nhiên rồi. Đó chính xác là điều mà Jiaxuan Zhang, một nhà nghiên cứu tại Đại học Oxford, vừa phát hiện ra với một trong những quy tắc quan trọng nhất của vật lý hiện đại: quy tắc Born.
Sau khoảng hai năm nghiên cứu, Zhang đã phân tích năm dẫn xuất có tầm ảnh hưởng lớn của quy tắc này và kết luận rằng tất cả đều ẩn chứa cùng một lỗ hổng logic. Theo thông tin hiện có từ New Scientist, công trình này đang thu hút sự chú ý trong cộng đồng vật lý lý thuyết — dù trạng thái bình duyệt khoa học chính thức của bài báo vẫn chưa được xác nhận rõ ràng.
Quy tắc Born là gì và tại sao nó quan trọng?
Quy tắc Born, được đề xuất từ đầu thế kỷ 20, là 'công thức chuyển đổi' giữa thế giới lượng tử kỳ lạ và những con số ta đo được trong phòng thí nghiệm. Nó cho biết: nếu một electron đang ở trạng thái chồng chất, xác suất để bạn đo được nó ở một vị trí cụ thể là bao nhiêu. Ví dụ đơn giản hơn: đây là công thức tính xác suất 30% để con mèo của Schrödinger còn sống.
Vấn đề là quy tắc này được đặt ra như một tiên đề — tức là ta chấp nhận nó vì nó hoạt động đúng, chứ không phải vì ta hiểu tại sao nó đúng. Nhiều thế hệ nhà vật lý đã cố gắng 'dẫn xuất' nó từ những nền tảng phi xác suất, mang tính tất định hơn. Và đây chính là nơi Zhang tìm ra điều thú vị.
Vòng tròn luẩn quẩn ẩn náu trong năm lý thuyết
Năm dẫn xuất mà Zhang nghiên cứu trải dài qua nhiều trường phái diễn giải khác nhau của cơ học lượng tử: từ lập luận đối xứng, xét rối lượng tử, đến lý thuyết quyết định trong khuôn khổ 'nhiều thế giới' (many-worlds). Bất chấp sự đa dạng đó, Zhang phát hiện tất cả đều ngầm dựa vào một khái niệm gọi là 'tính cộng tính' (additivity) — ý tưởng rằng các xác suất phải cộng lại thành 100%.
Đây không phải là một thủ thuật toán học vô hại. Tính cộng tính bản thân nó đã là một giả định xác suất. Nói cách khác, các nhà khoa học đã cố gắng chứng minh xác suất lượng tử bằng cách... bí mật sử dụng xác suất ngay từ đầu.
Điểm đáng chú ý là Zhang tiếp cận vấn đề theo cách trung lập với diễn giải — không thiên vị bất kỳ trường phái triết học nào của cơ học lượng tử. Điều này có nghĩa là kết luận của bà áp dụng cho tất cả mọi người, bất kể họ tin vào 'nhiều thế giới', 'sụp đổ Copenhagen', hay bất kỳ diễn giải nào khác.
Điều này có nghĩa gì với thực tế?
Augusto Smerzi từ Đại học Công nghệ Thâm Quyến đánh giá công trình này có ý nghĩa quan trọng trong việc làm rõ các giả định nền tảng, nhưng cũng thận trọng lưu ý rằng nó không đóng cửa với những giải thích sâu hơn trong tương lai. Bản thân Zhang cũng thừa nhận vẫn còn những dẫn xuất khác chưa được kiểm tra.
Với độc giả quan tâm đến công nghệ lượng tử — một lĩnh vực mà Việt Nam đang dần định hướng trong chính sách khoa học — điều này cần hiểu đúng: quy tắc Born vẫn hoạt động hoàn hảo trong thực tiễn. Máy tính lượng tử, mật mã lượng tử, các ứng dụng công nghệ đều không bị ảnh hưởng. Nhưng câu hỏi triết học sâu xa hơn vẫn còn đó: liệu sự ngẫu nhiên lượng tử là bản chất không thể giải thích của vũ trụ, hay chỉ là dấu hiệu cho thấy lý thuyết của chúng ta vẫn chưa hoàn chỉnh?
Công trình của Zhang nhắc nhở rằng khoa học tiên phong thường tiến bộ không phải bằng những khám phá vĩ đại, mà bằng sự kiên nhẫn tháo gỡ từng giả định ẩn — một công việc tỉ mỉ nhưng vô cùng cần thiết trước khi có thể xây dựng điều gì thực sự mới.
— Bài viết này được tổng hợp và biên soạn bởi AI LUMINA từ các nguồn đã xác thực. Dữ liệu và thông tin dẫn nguồn từ: New Scientist.