Cuốn sách “Vật lý và Triết học – Cuộc cách mạng trong khoa học hiện đại” của tác giả Werner Heisenberg đã mô tả lại quá trình hình thành và phát triển của cơ học lượng tử – một trong những cuộc cách mạng lớn nhất trong lịch sử khoa học hiện đại. Trong cuốn sách này, tác giả không chỉ tập trung giải thích các khái niệm cơ bản của cơ học lượng tử mà còn đề cập đến những tác động của nó đối với quan niệm về vũ trụ, vật chất và con người.
Cụ thể, phần đầu tiên của cuốn sách mô tả lại bối cảnh ra đời của cơ học lượng tử, khi các khám phá mới trong vật lý nguyên tử đã làm lung lay các nguyên lý cơ bản của cơ học cổ điển Newton. Những thí nghiệm về phát xạ và hấp thụ ánh sáng, hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Zeeman đã chỉ ra rằng, năng lượng của electron trong nguyên tử chỉ có thể có một số giá trị rời rạc nhất định, thay vì tuân theo các quy luật liên tục của cơ học cổ điển.
Để giải thích những kết quả bất thường này, Max Planck đã đề xuất giả thuyết rằng, năng lượng chỉ được phát/hấp thụ dưới dạng các gói năng lượng nhỏ gọi là lượng tử năng lượng. Đây chính là hạt nhân của cơ học lượng tử sau này. Tiếp đó, Albert Einstein phát triển giả thuyết Planck bằng cách cho rằng, ánh sáng cũng chứa đựng dưới dạng các lượng tử ánh sáng gọi là photon.
Những khái niệm mới này đã mở đầu cho một cuộc cách mạng trong vật lý, dẫn đến sự ra đời của cơ học lượng tử do Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger và những nhà khoa học khác phát triển trong những năm 1920-1930. Cơ học lượng tử mô tả các hạt cơ bản như electron không còn là hạt nhỏ như trong cơ học cổ điển, mà chỉ có thể mô tả được bằng các hàm sóng.
Một điểm quan trọng khác mà Werner Heisenberg nhấn mạnh trong cuốn sách là nguyên lý bất định của ông. Theo đó, do tính chất lượng tử của vật chất, không thể đồng thời xác định chính xác vị trí và động lượng của hạt. Đây là một khái niệm hoàn toàn mới so với quan niệm vật chất liên tục trong cơ học cổ điển. Nguyên lý bất định đã làm thay đổi cách nhìn của con người về vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó.
Ngoài ra, tác giả cũng trình bày quá trình hình thành các mô hình lượng tử khác như cơ học lượng tử Schrödinger, các mô hình nguyên tử lượng tử của Bohr, phương trình sóng Dirac… Các mô hình này đã thành công trong việc giải thích và dự đoán nhiều hiện tượng vật lý mới, chứng tỏ tính hợp lý và tính dự đoán của cơ học lượng tử.
Đặc biệt, Werner Heisenberg còn trình bày quá trình hình thành các khái niệm mới trong cơ học lượng tử thông qua góc nhìn của chính ông. Đây là một phần quan trọng giúp người đọc hiểu sâu hơn về tâm trạng, suy nghĩ và quá trình sáng tạo ra các ý tưởng của các nhà khoa học sáng lập ra cơ học lượng tử.
Mời các bạn đón đọc Vật Lý Và Triết Học – Cuộc Cách Mạng Trong Khoa Học Hiện Đại của tác giả Werner Heisenberg.