“Khám phá bí mật: Tích tụ tất cả thực tế trong cuộc sống thực tế”

#LýThuyếtLượngTử #TíchPhânĐườngĐi #VậtLý #ToánHọc

Trong lĩnh vực vật lý, tích phân đường đi là một quan điểm cấp tiến về hành vi lượng tử được nhiều nhà vật lý quan tâm. Quan điểm này cho thấy thực tế là tổng của tất cả các thực tế có thể. Nhà vật lý Richard MacKenzie tại Đại học Montreal đã phát biểu rằng quan điểm này hoàn toàn có thật.

Tuy nhiên, việc cộng lại vô số đường cong thành một đường thẳng duy nhất là điều phi lý. Sơ đồ của Feynman đã giải quyết vấn đề này bằng cách tính toán tác dụng của từng đường đi và biên độ, cho bạn biết khả năng một hạt đi trên đường đi đó. Biên độ là một số phức, đóng vai trò như mũi tên chỉ theo các hướng khác nhau cho các đường dẫn khác nhau.

Phương pháp tích phân đường đi được sử dụng trong việc tính toán hoạt động của các trường lượng tử, có tác dụng với trường lượng tử. Tuy nhiên, việc tính toán này khiến những nhà toán học lo lắng vì tòa tháp vô hạn đang mọc lên. Tích phân đường đi không được thiết kế để hoạt động trong một môi trường vô hạn như vậy.

Tích phân đường đi là một đơn thuốc trực quan hơn về cách đối phó với thế giới lượng tử bằng cách tổng hợp tất cả các khả năng. Việc này là nền tảng của vật lý lượng tử và đã được sử dụng để tính toán trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có vật lý hạt nhân tại Máy Va chạm Hadron Lớn ở Châu Âu.

Nguồn: https://www.wired.com/story/how-reality-may-be-a-sum-of-all-possible-realities/

Đó là một quan điểm cấp tiến về hành vi lượng tử mà nhiều nhà vật lý coi trọng. Tôi cho rằng nó hoàn toàn có thật, anh ấy nói Richard MacKenziemột nhà vật lý tại Đại học Montreal.

Nhưng làm thế nào mà vô số đường cong lại có thể cộng lại thành một đường thẳng duy nhất? Sơ đồ của Feynman, nói một cách đại khái, là đi theo từng đường đi, tính toán tác dụng của nó (thời gian và năng lượng cần thiết để đi qua đường đi đó), và từ đó nhận được một con số gọi là biên độ, cho bạn biết khả năng một hạt đi trên đường đi đó. Sau đó, bạn tính tổng tất cả các biên độ để có biên độ tổng cho một hạt đi từ đây đến đó—một tích phân của mọi đường đi.

Một cách ngây thơ, các đường cong trông giống như các đường thẳng, bởi vì biên độ cho bất kỳ đường dẫn riêng lẻ nào có cùng kích thước. Tuy nhiên, điều quan trọng là biên độ là những số phức. Trong khi số thực đánh dấu các điểm trên một đường thẳng thì số phức đóng vai trò như mũi tên. Các mũi tên chỉ theo các hướng khác nhau cho các đường dẫn khác nhau. Và hai mũi tên hướng ra xa nhau có tổng bằng không.

Kết quả là, đối với một hạt di chuyển trong không gian, biên độ của các đường thẳng ít nhiều đều hướng về cơ bản theo cùng một hướng, khuếch đại lẫn nhau. Nhưng biên độ của các đường quanh co hướng theo mọi hướng, vì vậy các đường này hoạt động ngược lại với nhau. Chỉ còn lại con đường thẳng, chứng tỏ con đường cổ điển ít tác dụng nhất xuất hiện như thế nào từ các tùy chọn lượng tử vô tận.

Feynman đã chỉ ra rằng tích phân đường đi của ông tương đương với phương trình Schrödinger. Lợi ích của phương pháp Feynman là một đơn thuốc trực quan hơn về cách đối phó với thế giới lượng tử: Tổng hợp tất cả các khả năng.

Tổng của tất cả Ripples

Các nhà vật lý sớm hiểu các hạt như kích thích trong trường lượng tử—các thực thể lấp đầy không gian bằng các giá trị tại mọi điểm. Khi một hạt có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác theo những con đường khác nhau, thì một trường có thể gợn sóng đây đó theo những cách khác nhau.

May thay, tích phân đường đi cũng có tác dụng với trường lượng tử. “Rõ ràng là phải làm gì,” nói Gerald Dunne, một nhà vật lý hạt tại Đại học Connecticut. “Thay vì tính tổng trên tất cả các đường dẫn, bạn tính tổng trên tất cả các cấu hình của các trường của mình.” Bạn xác định các sắp xếp ban đầu và cuối cùng của trường, sau đó xem xét mọi lịch sử có thể liên kết chúng.

Bản thân Feynman đã dựa vào tích phân con đường để phát triển một lý thuyết lượng tử của trường điện từ vào năm 1949. Những người khác sẽ tìm ra cách tính toán các tác dụng và biên độ cho các trường đại diện cho các lực và hạt khác. Khi các nhà vật lý hiện đại dự đoán kết quả của một vụ va chạm tại Máy Va chạm Hadron Lớn ở Châu Âu, tích phân đường dẫn làm cơ sở cho nhiều tính toán của họ. Cửa hàng quà tặng ở đó thậm chí còn bán một cốc cà phê hiển thị một phương trình có thể được sử dụng để tính toán thành phần chính của tích phân đường dẫn: hoạt động của các trường lượng tử đã biết.

“Đó hoàn toàn là nền tảng của vật lý lượng tử,” Dunne nói.

Bất chấp thắng lợi của nó trong vật lý, tích phân đường đi khiến các nhà toán học lo lắng. Ngay cả một hạt đơn giản di chuyển trong không gian cũng có vô số đường đi khả dĩ. Các trường tệ hơn, với các giá trị có thể thay đổi theo vô số cách ở vô số vị trí. Các nhà vật lý có những kỹ thuật thông minh để đối phó với tòa tháp vô hạn đang mọc lên, nhưng các nhà toán học lập luận rằng tích phân không bao giờ được thiết kế để hoạt động trong một môi trường vô hạn như vậy.

[ad_2]