Khi nhắc đến cơ học lượng tử (Quantum Mechanics), chúng ta thường nghĩ đến những khái niệm phức tạp và khó hiểu như hạt, sóng, hiệu ứng túi chân lý và nhiều hơn thế nữa. Tuy nhiên, ít ai biết rằng cơ học lượng tử cũng có mối quan hệ mật thiết với động học (Classical Mechanics), một lĩnh vực nghiên cứu về chuyển động của các vật thể được mô tả bằng phương trình Newton.
Vậy sự khác biệt giữa cơ học lượng tử và động học là gì? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về hai lĩnh vực này và sự khác biệt giữa chúng.
I. Động học (Classical Mechanics)
Động học là một lĩnh vực trong vật lý nghiên cứu về chuyển động của các vật thể và ảnh hưởng của các lực đối lập lên chúng. Được đề xuất bởi Isaac Newton vào cuối thế kỷ 17, động học đã trở thành một trong những lĩnh vực quan trọng nhất trong vật lý và được sử dụng để giải thích và dự đoán chuyển động của các vật thể trong thế giới thực.
Theo động học, vật thể được coi là một hệ thống đơn giản có thể được mô tả bằng các thông số như vị trí, vận tốc và gia tốc. Các phương trình của động học được xây dựng dựa trên ba định luật của Newton, trong đó định luật đầu tiên nói rằng một vật thể sẽ tiếp tục ở trạng thái nó đang có (yên vị hoặc chuyển động đều) nếu không bị tác động bởi bất kỳ lực nổi hay lực tĩnh nào.
Động học thường được áp dụng cho các vật thể có kích thước lớn hơn hoặc bằng với kích thước nguyên tử và tốc độ chuyển động chậm hơn tốc độ ánh sáng. Chính vì vậy mà động học không thể giải thích được các hiện tượng ở quy mô nhỏ hơn hay với tốc độ gần với tốc độ ánh sáng.
II. Cơ học lượng tử (Quantum Mechanics)
Ngược lại với động học, cơ học lượng tử tập trung vào những hiện tượng xảy ra ở quy mô nhỏ hơn, bao gồm cả vật chất và năng lượng. Lĩnh vực này được đề xuất vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 và đã được chứng minh đúng đắn bằng nhiều thí nghiệm.
Theo cơ học lượng tử, các hạt và các năng lượng không được coi là rời rạc mà được xem như là các hạt sóng (wave-particles), có các tính chất vừa giống với một hạt vật chất, vừa giống với một sóng điện từ. Các hạt sóng này không có vị trí cụ thể nào, mà chỉ có xác suất xuất hiện ở một vị trí nào đó khi được quan sát bởi một thiết bị đo lường.
Cơ học lượng tử đã giải thích được nhiều hiện tượng bí ẩn như hiệu ứng phim, hiệu ứng túi chân lý và các tính chất của các hạt tạm thời như quark và neutrino.
III. Sự khác biệt giữa động học và cơ học lượng tử
Có rất nhiều sự khác biệt giữa động học và cơ học lượng tử. Tuy nhiên, một trong những điểm khác biệt đáng chú ý nhất là cách chúng xem xét vật thể.
Động học ít quan tâm đến tính chất nhỏ nhất của vật thể, mà tập trung vào những khía cạnh to khiến chúng bay lơ lửng trong không gian. Trong khi đó, cơ học lượng tử chú trọng vào các hiện tượng xảy ra ở quy mô nhỏ hơn và có tính chất rời rạc.
Ngoài ra, cơ học lượng tử còn đưa ra các khái niệm mới như superposition, entanglement và quantum tunneling để giải thích các hiện tượng không thể dùng các lý thuyết cổ điển giải thích được.
IV. Kết luận
Như vậy, sự khác biệt giữa động học và cơ học lượng tử là rất rõ ràng. Động học tập trung vào những khía cạnh to và có thể nhìn thấy, trong khi cơ học lượng tử chú trọng vào các khía cạnh nhỏ nhất và không thể nhìn thấy được. Tuy nhiên, hai lĩnh vực này lại có mối liên hệ mật thiết với nhau và cùng đóng góp vào việc hiểu về thế giới xung quanh chúng ta.
Vì vậy, không tồn tại một lý thuyết nào có thể giải thích toàn bộ các hiện tượng trong vũ trụ mà cần phải kết hợp cả động học lẫn cơ học lượng tử để có thể có một cái nhìn tổng quan và đầy đủ. Đây cũng chính là bản chất của sự khác biệt giữa hai lĩnh vực này.
