Werner Heisenberg, một trong những cha đẻ của cơ học lượng tử, đã khắc họa một bức tranh toàn cảnh về cuộc cách mạng khoa học vĩ đại này trong cuốn sách “Vật lý và Triết học – Cuộc cách mạng trong khoa học hiện đại”. Không chỉ đơn thuần giải thích các khái niệm nền tảng của cơ học lượng tử, cuốn sách còn đào sâu vào những hệ lụy triết học sâu sắc mà nó đặt ra cho nhận thức của con người về vũ trụ, vật chất và bản thân sự tồn tại.
Cuốn sách mở ra bằng việc tái hiện bối cảnh lịch sử dẫn đến sự ra đời của cơ học lượng tử. Những khám phá đột phá trong vật lý nguyên tử cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, đặc biệt là các thí nghiệm về phát xạ và hấp thụ ánh sáng, hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Zeeman, đã phơi bày những hạn chế của cơ học cổ điển Newton. Việc năng lượng của electron trong nguyên tử chỉ tồn tại ở các mức rời rạc, chứ không liên tục như lý thuyết cổ điển dự đoán, đã đặt ra một bài toán hóc búa cho giới khoa học đương thời.
Giải pháp cho bài toán này đến từ giả thuyết lượng tử năng lượng của Max Planck, cho rằng năng lượng được phát xạ và hấp thụ dưới dạng các gói nhỏ rời rạc, hay lượng tử. Tiếp nối ý tưởng này, Albert Einstein đã đề xuất rằng ánh sáng cũng tồn tại dưới dạng các hạt rời rạc gọi là photon. Những ý tưởng mang tính cách mạng này đã đặt nền móng cho sự ra đời của cơ học lượng tử, được phát triển mạnh mẽ bởi Heisenberg, Schrödinger và nhiều nhà khoa học khác trong những năm 1920-1930. Cơ học lượng tử đã vẽ lại bức tranh về thế giới vi mô, mô tả các hạt cơ bản như electron không phải là những hạt vật chất nhỏ bé như trong cơ học cổ điển, mà bằng các hàm sóng xác suất.
Một đóng góp quan trọng của Heisenberg, được nhấn mạnh trong cuốn sách, chính là nguyên lý bất định. Nguyên lý này khẳng định rằng không thể đồng thời xác định chính xác cả vị trí và động lượng của một hạt. Đây là một bước ngoặt triết học, thách thức quan niệm về tính xác định của cơ học cổ điển và mở ra một cánh cửa mới cho sự ngẫu nhiên và bất định trong thế giới lượng tử. Nguyên lý bất định không chỉ ảnh hưởng đến vật lý mà còn tác động sâu sắc đến nhận thức của con người về vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó.
Cuốn sách cũng trình bày chi tiết về sự phát triển của các mô hình lượng tử khác, bao gồm cơ học lượng tử sóng của Schrödinger, mô hình nguyên tử của Bohr và phương trình Dirac. Sự thành công của các mô hình này trong việc giải thích và dự đoán các hiện tượng vật lý đã khẳng định tính đúng đắn và sức mạnh dự đoán của cơ học lượng tử.
Điểm đặc biệt của “Vật lý và Triết học” nằm ở việc Heisenberg kể lại câu chuyện về sự hình thành cơ học lượng tử từ chính góc nhìn của mình, cho phép người đọc tiếp cận với những suy tư, trăn trở và quá trình sáng tạo của những bộ óc lỗi lạc đã khai sinh ra lý thuyết này. Đây là một cơ hội quý báu để hiểu sâu hơn về lịch sử khoa học và những tư tưởng đột phá đã làm thay đổi thế giới quan của nhân loại. Cuốn sách là một lời mời gọi hấp dẫn đến tất cả những ai muốn khám phá thế giới kỳ diệu của cơ học lượng tử và những tác động triết học sâu rộng của nó.
