Vũ khí hạt nhân và những nhà vật lý thế kỷ 20: Victor Weisskopf - Mozart và Cơ học Lượng tử

"Đối với tôi, có hai điều đáng để sống," Victor Weisskopf vẫn thường nói với học trò của ông, "đó là Mozart và Cơ học Lượng tử". Vốn là một nhạc công piano, cực kỳ say mê âm nhạc, lý do để Weisskopf đến với vật lý lý thuyết cũng xuất phát từ những niềm say mê khoa học trong sáng và hướng thiện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vũ khí hạt nhân và những nhà vật lý thế kỷ 20: Victor Weisskopf - Mozart và Cơ học Lượng tử Vũ khí hạt nhân và những nhàvật lý thế kỷ 20: Victor Weisskopf - Mozart và Cơ học Lượng tử Đối với tôi, có hai điều đáng để sống, Victor Weisskopf vẫn thườngnói với học trò của ông, đó là Mozart và Cơ học Lượng tử.Vốn là một nhạc công piano, cực kỳ say mê âm nhạc, lý do để Weisskopf đếnvới vật lý lý thuyết cũng xuất phát từ những niềm say mê khoa học trongsáng và hướng thiện. Ông đã có nhiều đóng góp quan trọng cho điện động lựchọc lượng tử và vật lý hạt nhân. Chiến tranh cùng với những nghiên cứu hạtnhân đã cuốn ông vào chương trình Manhattan chế tạo bom nguyên tử. Sốngqua những thảm họa chiến tranh và hạt nhân nhưng Weisskopf vẫn luôn giữđược niềm vui của mình, những niềm vui ấy có lẽ cũng là nguồn gốc cholương tri của một con người. Trên những chặng đường của QED Viki (tên gọi thân thiện của Victor Weisskopf) sinh ngày 19/9/1908 ởVienna. Khi còn niên thiếu, Viki đã rất thích thiên văn học. Khi chưa đầy 15 tuổi,sau một đêm quan sát bầu trời, cậu đã cho đăng một nghiên cứu về những trậnmưa sao băng Perseid. Thành Vienna khi ấy, như người ta vẫn ca tụng, chính là nơimà âm nhạc của Mozart và những bản Valse của gia đình nhà Strauss có thể xuatan đi những suy nghĩ tăm tối trong đầu óc con người. Môi trường trí thức và giàunghệ thuật ở đây đã nuôi dưỡng thế giới quan và những niềm say mê trong cuộcsống của Viki. Một niềm say mê lớn của Viki chính là âm nhạc. Khi còn rất trẻ, Vikiđã trở thành một nghệ sỹ đệm đàn piano và thậm chí còn được coi là một nhạccông chuyên nghiệp. Những bài giảng tuyệt vời của Hans Thirring ở Đại học Vienna đã đem đến cho Viki sự tiếp xúc đầu tiên với vật lý lý thuyết. Năm 1928, theo lời khuyên củaThirring, Viki đã đến Gottingen, thánh địa của cơ học lượng tử. Vào thời gian đó,phương trình Dirac cùng với lý thuyết lượng tử về trường điện từ của Dirac đã đặtnền móng cho sự ra đời của điện động lực học lượng tử (QED). Mặc dù sớm cóđược những thành công ban đầu nhưng QED đã gặp phải những khó khăn sâu sắcvề các khái niệm và kỹ thuật tính toán. Chính Viki đã luôn bám sát những chặngđường dài hàng chục năm của QED và đã đóng một vai trò lớn cho sự phát triển tốtđẹp của lý thuyết này.Bề rộng tự nhiên của các vạch phổ là vấn đề đầu tiên mà Viki nghiên cứu. Ông đãđưa ra lời giải cho trường hợp các mức năng lượng chỉ chuyển về một trạng tháibền. Cùng với Eugene Wigner, ông đã mở rộng lý thuyết cho tất cả các loại chuyểndịch. Luận án tiến sỹ năm 1931 của ông đã mô tả sự áp dụng lý thuyết đó cho sựhuỳnh quang cộng hưởng.Trong những năm 1931-1937, Viki làm những nghiên cứu sau tiến sỹ, đầu tiên làvới Werner Heisenberg ở Leipzig, sau đó với Erwin Schrodinger ở Berlin, NielsBohr ở Copenhagen, Wolfgang Pauli ở Z#rich, và cuối cùng lại quay về với Bohr.Tháng 1/1933, phát xít lên nắm quyền và thi hành chính sách bài Do Thái, vì lẽ đómà Viki thường gặp khó khăn khi tìm việc.Trong thời kỳ này, Viki cũng đã kết bạn với nhiều đồng nghiệp trẻ tài năng nhưPatrick Blackett, Felix Bloch, Henrik Casimir, Max Delbruck, Rudolf Peierls vàGeorge Placzek. Năm 1932 ở Copenhagen, ông đã gặp và cưới EllenTvede.Trong giai đoạn này, Viki đã tập trung vào hai vấn đề lớn của QED: vai trò của cácphản hạt và năng lượng tự tương tác của electron. Trong hai năm làm việc vớiPauli ở Z#rich, Viki đã thực hiện hai công trình quan trọng góp phần giải quyết haivấn đề này. Theo gợi ý của Pauli, ông đã sử dụng lý thuyết lỗ để thực hiện một tínhtoán nhiễu loạn cho năng lượng tự tương tác của electron. Viki đã mắc phải một lỗivề dấu nhưng đã được Wendell Furry nhanh chóng nhận ra. Kết quả là năng lượngtự tương tác phân kỳ theo dạng lôgarít khi bán kính electron tiến tới không.Đây là một kết quả lạ lùng. Từ trước đó, điện động lực học cổ điển chỉ cho sự phânkỳ tuyến tính và ngay cả QED cũng chỉ vừa mới cho thấy một năng lượng tự tươngtác phân kỳ bậc hai nếu phương trình Dirac được dùng để mô tả một hạt. Viki đãcảm thấy chán nản vì chuyện mắc lỗi trong tính toán, ông trở nên mất niềm tin vàokhả năng toán học của mình. Sau này, chính sự thiếu tự tin đó đã một lần nữa ảnhhưởng đến những tính toán về dịch chuyển Lamb của ông.Công trình thứ hai được viết cùng với Pauli, liên quan đến lượng tử hoá các trườngvô hướng. Vào thời điểm đó, công trình này chỉ được xem là một bài tập lý thuyếtthuần tuý, bởi vì người ta vẫn chưa biết hạt cơ bản nào có spin bằng không. Tuynhiên, sự tồn tại của những hạt này đã trở thành một đặc trưng không thể tránhkhỏi của lý thuyết trường lượng tử cho các boson tích điện. Thêm vào đó, côngtrình của Pauli-Weisskopf đã cho thấy rằng, sự kết hợp thuyết tương đối và cơ họclượng tử không cần đòi các hạt phải có spin 1/2 như nhiều người vẫn nghĩ. Và vớithành công của lý thuyết meson Yukawa, lý thuyết trường vô hướng đã không cònchỉ là một bài tập cho các nhà vật lý.Năm 1936, lần thứ ...