Thứ Tư, 15 tháng 1, 2014

Kiến thức phổ thông: Thuyết lượng tử - Quantum Theory

Đến cuối thế kỷ mười chín, các quan sát trên nhiều hiện tượng khác nhau về phát xạ điện từ đã đặt ra những câu hỏi mà vật lý cổ điển dường như không thể trả lời nổi. Đến năm 1900 nhà vật lý người Đức Max Planck cho rằng phát xạ điện từ - kể cả ánh sáng - không được phát xạ như một sóng liên tục, mà là những bó năng lượng rời rạc gọi là các lượng tử. Planck liên kết năng lượng (E) của mỗi lượng tử với tần số sóng (f) trong phương trình E = hf, trong đó h được gọi là hằng số Planck.

Một trong những hiện tượng gây bối rối hơn là hiệu ứng quang điện, trong đó các điện tử được phát ra khi ánh sáng hay những dạng phát xạ điện từ khác chạm vào các kim loại nhất định. Đến năm 1905, Albert Einstein cho rằng hiệu ứng này chỉ có thể được giải thích nếu thuyết lượng tử của Planck về ánh sáng là đúng. Hai thập niên sau, nhà vật lý người Pháp Louis Victor de Broglie (1892–1987) cho rằng điện tử biểu hiện "tính đối ngẫu sóng-hạt" tương tự.

Ý tưởng của Planck làm liên tưởng đến đề xuất của nhà vật lý người Đan Mạch Niels Bohr  vào năm 1913, ông cho rằng bên trong nguyên tử, các điện tử chỉ có thể di chuyển trong những quỹ đạo được phép nhất định, mỗi quỹ đạo ứng với một mức năng lượng của nó. Khi một điện tử nhảy từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp hơn, phát xạ được giải phóng theo các lượng tử rời rạc.

Đến năm 1927, nhà vật lý người Đức Werner Heisenberg đề xuất nguyên lý bất định nổi tiếng của mình. Cơ học Newton giả định rằng vị trí và động lượng của một vật thể có thể được đo đồng thời với độ chính xác vô hạn. Nguyên lý bất định lại phát biểu rằng ở thang nguyên tử và hạ nguyên tử, khả năng này là không thể bởi vì mỗi lần quan sát thì kết quả lại thay đổi.

Thuyết lượng tử, khiến suy yếu nhiều khái niệm như nhân quả, dường như trái ngược với lẽ thường. Nhưng đã chứng tỏ được tính đúng đắn trong vô vàn ứng dụng thực tiễn, không chỉ trong hiểu biết của chúng ta về chất bán dẫn, vốn là cơ sở của công nghệ máy tính hiện đại.

-- Nguồn: Ian Crofton (2013) Tóm lược các tư tưởng lớn: 200 khái niệm làm thay đổi thế giới được diễn giải tức thì, Quercus.
-- Toàn bộ kiến thức phổ thông được tập hợp tại http://cstmind.blogspot.com/p/kien.html
-- Ảnh: http://www.bubblews.com/assets/images/news/661369461_1366106196.jpg

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét