Nhận thức thế giới vi mô

Trong vật lý các nghiên cứu thế giới vật chất xung quanh được hình thành tự nhiên theo hai xu hướng tưởng là trái ngược nhau: Thế giới ngày càng bé như nguyên tử, hạt nhân và electron, proton, nơtron, quark được gọi là thế giới vi mô và thế giới vô cùng lớn như trái đất, mặt trăng, mặt trời, các vì sao, thiên hà và vũ trụ học được gọi là thế giới vĩ mô.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhận thức thế giới vi mô Nhận thức thế giới vi mô Trong vật lý các nghiên cứu thế giới vật chất xung quanh được hìnhthành tự nhiên theo hai xu hướng tưởng là trái ngược nhau: Thế giới ngàycàng bé như nguyên tử, hạt nhân và electron, proton, nơtron, quark được gọilà thế giới vi mô và thế giới vô cùng lớn như trái đất, mặt trăng, mặt trời, cácvì sao, thiên hà và vũ trụ học được gọi là thế giới vĩ mô. Giữa các hướngnghiên cứu này liệu có sự liên hệ với nhau giúp ta khám phá và mô tả thếgiới vật chất thống nhất và vô tận? Thế giới vi mô (cấu trúc bên trong của vật chất) được mô tả bởi cơ học lượngtử. Lý thuyết này dựa trên cơ sở là biến đổi gián đoạn của các đại lượng vật lý(1900) và lưỡng tính sóng - hạt của vi hạt (1924) và được hình thành do đóng gópxuất sắc của các nhà vật lý như Max Planck, Niels Bom, Werner Heisenberg, EdwinSchrodinger, Wolfgang Phun, Louis de Broglie. Cơ học lượng tử đã giải thích tuyệtdiệu thế giới nguyên tử, phân tử, hệ nhiều nguyên tử, tương tác với ánh sáng, sựcấu tạo của chúng và các hiện tượng liên quan: Vận dụng cơ học lượng tử vào hóahọc đã giải thích được bản chất các mối liên kết giữa các nguyên tử tại thành phầntử, về thực chất cung cấp cho môn hóa học một cơ sở lý thuyết vững chắc, là hóahọc lượng tử. Cở học lượng tử mở rộng cho hạt có vận tốc băng vận tốc ánh sáng,được gọi là cơ học lượng tử tương đối tính hay lý thuyết trường lượng tử. Nó làmột lý thuyết cơ bản nhất của các ly thuyết vật lý, mô tả thế giới hạt cơ bản sẽ biếnhoá sinh huỷ các hạt từ một tư duy thống nhất các lực tương tác. Vận dụng lýthuyết lượng tử vào cuộc sống, chúng ta có các công cụ kỳ diệu như máy thu thanh,TV, các dàn stereo, máy fax, máy tính và Internet và những công cụ này không chỉlàm cho con người gần nhau hơn mà còn mở ra kỷ nguyên thông tin, hội nhập vàphát triển ở phạm vi toàn cầu. Thế giới vĩ mô (vũ trụ), các vật thể vô cùng lớn được mô tả bởi lý thuyếttương đối do Einstein khởi xướng. Lý thuyết tương đối hẹp mà Einstein công bốnăm 1905 đã thống nhất được các khái niệm của Newton có ý nghĩa tuyệt đối vàkhông gắn với vật chất, còn trong lý thuyết tương đối chúng chỉ có ý nghĩa tươngđối và là hình thức tồn tại cơ bản của vật chất. Thời gian của một nhà du hành vũtrụ với vận tốc không đổi gần vận tốc ánh sáng sẽ bị giãn ra trong khi đó khônggian lại bị co lại so với thời gian và không gian của một người nào đó đứng yên. Sựtương quan giữa khối lượng và năng lượng đã cho phép giải thích được lò lửa củacác ngôi sao: Chúng biến một phần khối lượng của chúng thành năng lượng.Nguyên tắc này đã đạt đến việc chế tạo ra bom nguyên tử đe dọa toàn thể nhân loạisuất nửa cuối của thế kỷ XX đến nay. Lý thuyết tương đối rộng (việc áp dụng các nguyên lý của lý thuyết tươngđối vào trường hấp dẫn) do Einstein công bố năm 1915 đã cho phép chứng minhrằng một trường hấp dẫn mạnh, như trường ở gần một lỗ đen (tạo thành do sự colại của một ngôi sao đã dùng hết năng lượng dự trữ của nó) không chỉ làm cho thờigian giãn ra mà còn làm cong cả không gian nữa. Dựa vào các phương trình củathuyết tương đối rộng, vũ trụ không thể ở trạng thái tĩnh tại mà đang hoặc giãn nởhoặc co lại, giống hệt như quả bóng được tung lên không trung hoặc là bay lên caohoặc là rơi xuống, chứ không thể ở trạng thái treo lơ lửng. Vũ trụ đang giãn nở, đólà phát hiện của nhà thiên văn người Mỹ Edwin Hubble vào năm 1929. Lý thuyếttương đối giải thích rất tất các tính chất hấp dẫn ở thang cực lớn của vũ trụ, củacác thiên hà, các ngôi sao và các hành tinh, khi mà lực hấp dẫn chiếm ưu thế. Lýthuyết lượng tử và lý thuyết tương đối đã được kiểm chứng qua các phép đo vàquan sát khi chúng hoạt động tách biệt, riêng rẽ ở trong địa hạt riêng của mình.Vậy có sự liên thông giữa hai lý thuyết kể trên? Thế giới vật chất có thể được mô tảbằng một lý thuyết duy nhất, từ vi mô đến vĩ mô trên cùng một nguyên tắc? Điềunày đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và nó có thể làm được trongnhững khoảnh khắc ban đầu của vũ trụ. Nổi bật nhất là lý thuyết về Vụ nổ lớn - Big Bang do Gamov (1945) đềxuất trên cơ sở gợi ý của Lemtre (1845). Thuyết này hiện đang được phát triểnmạnh trong thế kỷ XX. Theo thuyết này vũ trụ cùng với không gian và thời gianđược sinh ra sau vụ nổ lớn, cách đây 15 tỷ năm trước. Từ đó đã diễn ra một quátrình thăng tiến, không ngừng trên con đường phức tạp hoá. Xuất phát từ một chânkhông nội nguyên tử, vũ trụ đang giãn nở không ngừng phình to và nở ra. Cácquark và eletron, các proton và nơtron, các nguyên tử, các ngôi sao và các thiên hàkế tiếp nhau hình thành. Vũ trụ bao la gồm hàng trăm tỷ thiên hà, mỗi thiên hàgồm trăm tỷ ngôi sao. Như vậy từ cái vô cùng bé sinh ra cái vô cùng lớn là Vũ trụ.Để hiểu được rõ nguồn gốc của vũ trụ đó và cả nguồn gốc riêng chúng ta nữa, cầnmột lý thuyết vật lý có khả năng thống nhất cơ học lượng tử với lý thuyết tươngđối và mô tả được tình ...