Bản giao hưởng huyền diệu giữa Lượng Tử và Tương Đối

Bản giao hưởng huyền diệu giữa

Lượng Tử và Tương Đối

Vietsciences- Phạm Xuân Yêm 17/02/2009

Những bài cùng tác giả

In fact, we are all the children of broken symmetry

(Thực ra, tất cả chúng ta đều là những đứa con của nguyên

lý đối xứng bị phá vỡ)

Công bố báo chí của Ủy ban Nobel trong dịp trao giải Nobel

2008 cho ba nhà vật lý học

Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi và Toshihide Maskawa.

L’asymétrie c’est la vie ! (Bất đối xứng là nguồn sống !)

Louis Pasteur

1- Phương trình Dirac: Spin và Phản vật chất

Hạt điện electron, thành phần cơ bản của vật chất ra đời và tràn đầy vũ trụ từ thủa

Nổ Lớn (Big Bang), cái hạt cô đơn mà ngày đêm chúng ta giao tiếp từ ánh sáng

đèn lân quang thời xa xưa đến công nghệ thông-truyền tin tân kỳ ngày nay với điện

thoại di dộng (bốn tỷ chiếc đang lưu hành trên trái đất), máy vi tính, truyền thanh,

truyền hình, phim ảnh số, iPod... Có lẽ chỉ vì electron lúc nào cũng ở trong ta và

cạnh ta trong mọi khía cạnh của cuộc sống như nước với cá nên vô hình trung ta

không ý thức hết tác động thường xuyên của nó. Ở trong ta thực không ngoa vì tế

bào và gen DNA của da thịt con người đều là phân tử, chuỗi tập hợp của nguyên tử

do trao đổi electron mà thành. Electron cũng chính là sợi dây kết nối liên ngành lý,

hóa và sinh học hiện đại. Đề tài mênh mông, khởi đầu năm 1897 khi J. J. Thomson

(1856-1940)[2] thử nghiệm trên ống phóng tia âm cực, phát hiện ra electron với

điện tích âm –e và khối lượng m, hai tính chất cổ điển của một hạt. Paul Dirac

(1902-1984), một thiên tài tầm cỡ Newton và Einstein, khi kết hợp nhuần nhuyễn

thuyết lượng tử với thuyết tương đối hẹp, đúng tám mươi năm qua (1928) đã khám

phá ra định luật cơ bản chi phối sự vận hành của hạt điện này và của tất cả các

fermion khác như neutrino, proton, neutron, quark. Tại sao kết hợp? Lượng tử là

điều dĩ nhiên cho vật thể vi mô như electron, còn thuyết tương đối hẹp thì tối cần

thiết để diễn tả sự dao động với vận tốc rất cao của nó. Phương trình Dirac là bản

giao hưởng tuyệt vời của sự hợp phối nói trên, nó mở ra hai chân trời kỳ diệu: thứ