Chuyện có thật: Loài mèo đã giúp chúng ta phát minh ra những thiết bị thông minh của thời hiện đại

Có lẽ ít ai trong chúng tay biết được (trừ những người có nghiên cứu về khoa học) biết về một thứ gọi là "Con mèo của Schrödinger", tuy nhiên đây chính là câu chuyện đã dẫn đến được những thành công trong việc phát triển những thiết bị điện tử như smartphone và máy tính như hiện tại. Câu chuyện đó như thế nào, chúng ta hãy thử tìm hiểu nhé.

Erwin Schrödinger được biết đến như là một nhà vật lý học người Áo và là một trong những nhà khoa học tiên phong trong việc sang lập ra cơ học lượng tử. Tuy nhiên điều khiến cho Erwin có thể trở nên nổi tiếng đó chính là từ một ý tưởng mà ông chưa bao giờ thực hiện, và bất ngờ thay ý tưởng này lại bắt nguồn từ chính con mèo của ông.

Theo đó ông tưởng tượng rằng bản thân sẽ đặt con mèo của mình trong một chiếc hộp kín cùng với một thứ có 50% xác suất có thể giết chế nó trong vòng một giờ. Khi thí nghiệm này kết thúc (trong suy nghĩ của ông) thì ông đã đặt ra một câu hỏi rằng tình trạng của con mèo hiện như thế nào?

Cũng như như lập luận của một người bình thường thì con mèo chỉ có thể ở 1 trong 2 tình trạng, đó là sống hoặc chết với xác suất là 50%.

Tuy nhiên theo những gì mà Erwin Schrödinger nghĩ đến thì theo vật lý lượng tử, tại thời điểm trước khi mà cái hộp được mở ra thì trạng thái của con mèo có thể được xác nhận là vừa sống vừa chết. Tức là cả 2 trạng thái này sẽ tồn tại chồng lặp lên nhau cùng một lúc. Phải cho đến khi cái hộp được mở ra thì mới xác định được con mèo đã chết hay chưa mà thôi, còn trước đó thi việc mà nó sống hay chết là một xác suất không hề ro ràng.

Điều này tưởng chừng có vẻ vô lý nhưng nó lại chính là cách mà lượng tử vận hành, có thể một phần nó trái ngược với những định kiến thông thường nên nhiều người sẽ cảm thấy đây là một điều vô lý mà thôi.

Dù là một thí nghiệm tưởng chừng như vô lý nhưng câu chuyện tưởng tượng về con mèo của Erwin Schrödinger lại là một thông tin vô cùng quan trọng. Trên thực tế thì  nếu vật chất lượng tử không thể ở cả 2 trạng thái cùng một lúc (sự chồng lặp lượng tử) thì cho đến thời điểm hiện tại sẽ không có những thứ như smartphone cho bạn có thể xem tin tức mỗi ngày đâu.

Sự chồng lập về lượng tử đã giải thích cho tính chất lưỡng tính sóng - hạt của một vật chất. Theo đó thì mọi vật chất chuyển động trong không gian sẽ có cho mình tính chất của sóng lan truyền tương ứng với vật chất đó, đây cũng đồng thời là tính chất của các hạt chuyển động. Tất nhiên là con người không thể nhận thấy được nó bởi vì nó quá nhỏ và quá vi mô. Chúng chỉ có thể được nhận thấy được ở cấp độ nguyên tử và hạ nguyên tử mà thôi.

Hạt Electron gần hạt nhân nguyên tử sẽ chuyển động theo một quỹ đạo phân tán như sóng vật. Khi mà 2 nguyên tử gần lại nhau để tạo thành phân tử thì electron sẽ không chọn 1 trong 2 nguyên tử mà sẽ ở cạnh cả 2 nguyên tử cùng một lúc.

Sự chồng lặp chính là nguyên nhân tập ra một số liên kết hóa học của phân tử. Trong một chất rắn thì electron không giới hạn trong bất kì một nguyên tử nào mà sẽ được chia sẻ giữa chúng. Sự chồng lặp khổng lồ này đã quyết định phương thức mà các electron di chuyển trong các vật liệu, quyết định tính chất của vật dẫn điện, vật liệu cách diện và vật liệu bán dẫn.

Công cuộc nghiên cứu cách mà các electron được chia sẻ giữa các nguyên tử sẽ cho pháp các nhà khoa học có thể kiểm soát một cách chính xác nhất tính chất của vật liệu bán dẫn, điển hình nhất là silicon. Nếu có thể kết hợp những vật chất bán dẫn một cách hợp lý thì nó có thể tạo nên được những linh kiện bán dẫn như CPU, GPU, Chip....Tất cả đều góp phần hình thành nên những thiết bị thông minh mà bạn đang dùng để tiếp cận với Internet như ở thời điểm hiện tại.

Có một câu nói đùa rằng "Internet tồn tại để cho chúng ta chia sẻ những thông tin về mèo", dù nghe có vẻ hơi vô lý nhưng công bằng mà nói rằng, cả một ngành công nghiệp công nghệ bán dẫn hiện tại đã nợ một con mèo trong thí nghiệm của Erwin Schrödinger một lời cảm ơn vô cùng sâu sắc, cho dù con mèo đó thật sự không tồn tại.