toctober
Búa Đá
Vật lý lượng tử (Quantum Physics), còn được gọi là Cơ học lượng tử (Quantum Mechanics) hoặc Lý thuyết Trường lượng tử (Quantum Field Theory) là một trong những nhánh nghiên cứu khoa học/vật lý được quan tâm nhất hiện nay.
Nói đơn giản, vật lý lượng tử là lĩnh vực khoa học chuyên nghiên cứu các quy luật vật lý của thế giới vật chất ở tầng mức vô cùng nhỏ - tầng mức của các hạt nguyên tử (atomic) và hạ nguyên tử (subatomic), tức những hạt như electron, proton, neutron, gluon, quark, neutrino...mà chúng ta đã từng được học trong vật lý & hóa học phổ thông.
Lĩnh vực này bắt đầu được quan tâm & phát triển từ những năm 1900. Max Planck - một nhà vật lý người Đức - được xem là một trong những người có đóng góp đầu tiên & quan trọng nhất trong lĩnh vực này.
Về mặt khái niệm, từ "quantum" trong "Quantum Physics" có nguồn gốc từ tiếng Latin, nghĩa là "đơn vị nhỏ nhất giúp cấu thành một vật chất bất kỳ". Vật lý lượng tử nhìn nhận năng lượng (energy - được cho là thứ căn bản nhất cấu thành vũ trụ) như một dạng vật chất - thay vì cách gọi "trường năng lượng" của vật lý cổ điển, thế nên nó có thể được đo đếm, định lượng, chia nhỏ thành các đơn vị.
Năm 1978 Wheeler đã khiến cả thế giới sửng sốt khi đưa ra một thí nghiệm tưởng tượng dựa trên "thí nghiệm 2 khe young" và chứng minh rằng đối với cảm nhận của ánh sáng tương lai lại xảy ra trước cả quá khứ.
1/ Sơ lược về thí nghiệm 2 khe Young
Được thực hiện lần đầu bởi Thomas Young vào khoảng năm 1805, thí nghiệm hai khe đã chứng minh được ánh sáng vừa mang tính chất hạt, vừa mang tính chất sóng cùng một lúc.
2/ Sự bí ẩn của thí nghiệm 2 khe - phiên bản nâng cấp
Do năm 1805 các dụng cụ thí nghiệm còn khá thô sơ, nên những năm sau đó nhiều nhà khoa học đã thực hiện lại thí nghiệm này và bổ sung thêm một vài dụng cụ đo đạc khác, từ đó phát hiện thêm nhiều tính chất kì lạ và bí ẩn hơn của ánh sáng.
Thí nghiệm 1:
Các nhà khoa học đã đặt một thiết bị quan sát đường đi của ánh sáng để "tận mắt chứng kiến" cách mà photon di chuyển khi đang thể hiện tính chất sóng. Nhưng họ đã thất bại vì sự quan sát đã khiến photon không còn lan truyền như một sóng nữa, mà chỉ thể hiện tính chất hạt.
Thí nghiệm 2 :
Biết rằng sự quan sát có thể khiến kết quả thí nghiệm thay đổi, vì vậy các nhà khoa học đã thử đặt thiết bị quan sát ở phía sau 2 khe, khi photon đã đi qua chúng, để chứng minh rằng ngay từ khi đi ra khỏi nguồn phát photon sẽ tồn tại ở dạng sóng như thí nghiệm 2 khe Young năm 1805. Nhưng kết quả thật ngạc nhiên, photon vẫn đi qua 2 khe ở dạng hạt.
Làm cách nào photon có thể "biết" chúng sẽ bị quan sát như ở thí nghiệm 1?
Quyết định của photon thể hiện ở dạng hạt hay sóng là ở quá khứ (ngay khi nó được bắn ra từ máy phát) lại yêu cầu thông tin trong tương lai (sự tồn tại của thiết bị quan sát sau 2 khe)?
3/ Thí nghiệm lựa chọn chậm trễ của Wheeler.
Từ những thí nghiệm trên, Wheeler đã tự đặt một câu hỏi hóc búa : Khi nào một photon quyết định nó sẽ di chuyển như một hạt, khi nào thì như một sóng?
Rõ ràng sự quan sát của chúng ta đã định hình trạng thái của photon, tức là photon không hề có một trạng thái khách quan nào trước khi được đo đạc. Quá khứ không hề tồn tại cho đến khi ta nhận thức về nó.
Điều kì lạ này đã được chính Stephen Hawking khẳng định trong cuốn sách "bản thiết kế vĩ đại" của mình.
"Vũ trụ, theo vật lý lượng tử, không có quá khứ hay lịch sử. Việc quá khứ không có hình thức xác định có nghĩa là những quan sát bạn thực hiện trên một hệ thống ở hiện tại ảnh hưởng đến quá khứ của nó" .
4/Tương lai có thể thay đổi quá khứ?
Ngoài câu hỏi chất vấn đề thực tại và nhân quả, Wheeler còn dẫn chúng ta đến một vấn đề hóc búa hơn : "Nếu sự quan sát có thể định hình trạng thái của ánh sáng, vậy ánh sáng phát ra từ các thiên thể cách xa trái đất hàng triệu, thậm chí hàng tỷ năm ánh sáng có phải là hình ảnh thực của nó? hình ảnh của chúng khi không và khi bị quan sát có khác nhau hay không ?"
Giả sử ngay khi được sinh ra từ BigBang, ánh sáng chỉ tồn tại ở dạng sóng và sau hơn 14 tỷ năm trôi dạt, các photon này đã đến được Trái đất, nhưng tình cờ chúng phát hiện ở hành tinh xanh này có tồn tại loài sinh vật có thể tương tác được với chúng, thế là photon đã đưa ra ngay một quyết định : "quay ngược thời gian trở về thời điểm khai sinh ra vũ trụ và tự mình thay đổi trạng thái - di chuyển theo dạng hạt đến Trái đất".
5/ Sự lý giải của khoa học?
Cho đến nay chưa có một lý giải nào được đưa ra về thí nghiệm chọn-trễ của Wheeler.
Tuy nhiên nếu tìm hiểu về bản chất của ánh sáng, chúng ta có thể tự tưởng tượng ra một câu trả lời.
Theo thuyết tương đối của Einstein, ánh sáng là vật chất có tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ (do có khối lượng bằng 0) và đối với ánh sáng, chúng không hề tồn tại khái niệm thời gian - không gian.
Nếu một photon được sinh ra từ thời điểm BigBang, thì đối với cảm nhận của chúng ta, photon đó đã tồn tại hơn 14 tỷ năm, nhưng dưới cảm nhận của chính photon thì BigBang chỉ vừa mới xảy ra tích tắc trước mà thôi.
Nguồn tổng hợp tham khảo ban.chưa.biet / Instargram, noron.vn
Lĩnh vực này bắt đầu được quan tâm & phát triển từ những năm 1900. Max Planck - một nhà vật lý người Đức - được xem là một trong những người có đóng góp đầu tiên & quan trọng nhất trong lĩnh vực này.
Về mặt khái niệm, từ "quantum" trong "Quantum Physics" có nguồn gốc từ tiếng Latin, nghĩa là "đơn vị nhỏ nhất giúp cấu thành một vật chất bất kỳ". Vật lý lượng tử nhìn nhận năng lượng (energy - được cho là thứ căn bản nhất cấu thành vũ trụ) như một dạng vật chất - thay vì cách gọi "trường năng lượng" của vật lý cổ điển, thế nên nó có thể được đo đếm, định lượng, chia nhỏ thành các đơn vị.
John Archibald Wheeler là một nhà vật lý nổi tiếng người Mỹ , ông chính là cộng sự của Albert Einstein, và là thầy của Richard Feynman- người đã từng đoạt giải Nobel Vật lý năm 1965.
Năm 1978 Wheeler đã khiến cả thế giới sửng sốt khi đưa ra một thí nghiệm tưởng tượng dựa trên "thí nghiệm 2 khe young" và chứng minh rằng đối với cảm nhận của ánh sáng tương lai lại xảy ra trước cả quá khứ.
1/ Sơ lược về thí nghiệm 2 khe Young
Được thực hiện lần đầu bởi Thomas Young vào khoảng năm 1805, thí nghiệm hai khe đã chứng minh được ánh sáng vừa mang tính chất hạt, vừa mang tính chất sóng cùng một lúc.
2/ Sự bí ẩn của thí nghiệm 2 khe - phiên bản nâng cấp
Do năm 1805 các dụng cụ thí nghiệm còn khá thô sơ, nên những năm sau đó nhiều nhà khoa học đã thực hiện lại thí nghiệm này và bổ sung thêm một vài dụng cụ đo đạc khác, từ đó phát hiện thêm nhiều tính chất kì lạ và bí ẩn hơn của ánh sáng.
Thí nghiệm 1:
Các nhà khoa học đã đặt một thiết bị quan sát đường đi của ánh sáng để "tận mắt chứng kiến" cách mà photon di chuyển khi đang thể hiện tính chất sóng. Nhưng họ đã thất bại vì sự quan sát đã khiến photon không còn lan truyền như một sóng nữa, mà chỉ thể hiện tính chất hạt.
Thí nghiệm 2 :
Biết rằng sự quan sát có thể khiến kết quả thí nghiệm thay đổi, vì vậy các nhà khoa học đã thử đặt thiết bị quan sát ở phía sau 2 khe, khi photon đã đi qua chúng, để chứng minh rằng ngay từ khi đi ra khỏi nguồn phát photon sẽ tồn tại ở dạng sóng như thí nghiệm 2 khe Young năm 1805. Nhưng kết quả thật ngạc nhiên, photon vẫn đi qua 2 khe ở dạng hạt.
Làm cách nào photon có thể "biết" chúng sẽ bị quan sát như ở thí nghiệm 1?
Quyết định của photon thể hiện ở dạng hạt hay sóng là ở quá khứ (ngay khi nó được bắn ra từ máy phát) lại yêu cầu thông tin trong tương lai (sự tồn tại của thiết bị quan sát sau 2 khe)?
3/ Thí nghiệm lựa chọn chậm trễ của Wheeler.
Từ những thí nghiệm trên, Wheeler đã tự đặt một câu hỏi hóc búa : Khi nào một photon quyết định nó sẽ di chuyển như một hạt, khi nào thì như một sóng?
Rõ ràng sự quan sát của chúng ta đã định hình trạng thái của photon, tức là photon không hề có một trạng thái khách quan nào trước khi được đo đạc. Quá khứ không hề tồn tại cho đến khi ta nhận thức về nó.
Điều kì lạ này đã được chính Stephen Hawking khẳng định trong cuốn sách "bản thiết kế vĩ đại" của mình.
"Vũ trụ, theo vật lý lượng tử, không có quá khứ hay lịch sử. Việc quá khứ không có hình thức xác định có nghĩa là những quan sát bạn thực hiện trên một hệ thống ở hiện tại ảnh hưởng đến quá khứ của nó" .
4/Tương lai có thể thay đổi quá khứ?
Ngoài câu hỏi chất vấn đề thực tại và nhân quả, Wheeler còn dẫn chúng ta đến một vấn đề hóc búa hơn : "Nếu sự quan sát có thể định hình trạng thái của ánh sáng, vậy ánh sáng phát ra từ các thiên thể cách xa trái đất hàng triệu, thậm chí hàng tỷ năm ánh sáng có phải là hình ảnh thực của nó? hình ảnh của chúng khi không và khi bị quan sát có khác nhau hay không ?"
Giả sử ngay khi được sinh ra từ BigBang, ánh sáng chỉ tồn tại ở dạng sóng và sau hơn 14 tỷ năm trôi dạt, các photon này đã đến được Trái đất, nhưng tình cờ chúng phát hiện ở hành tinh xanh này có tồn tại loài sinh vật có thể tương tác được với chúng, thế là photon đã đưa ra ngay một quyết định : "quay ngược thời gian trở về thời điểm khai sinh ra vũ trụ và tự mình thay đổi trạng thái - di chuyển theo dạng hạt đến Trái đất".
5/ Sự lý giải của khoa học?
Cho đến nay chưa có một lý giải nào được đưa ra về thí nghiệm chọn-trễ của Wheeler.
Tuy nhiên nếu tìm hiểu về bản chất của ánh sáng, chúng ta có thể tự tưởng tượng ra một câu trả lời.
Theo thuyết tương đối của Einstein, ánh sáng là vật chất có tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ (do có khối lượng bằng 0) và đối với ánh sáng, chúng không hề tồn tại khái niệm thời gian - không gian.
Nếu một photon được sinh ra từ thời điểm BigBang, thì đối với cảm nhận của chúng ta, photon đó đã tồn tại hơn 14 tỷ năm, nhưng dưới cảm nhận của chính photon thì BigBang chỉ vừa mới xảy ra tích tắc trước mà thôi.
Nguồn tổng hợp tham khảo ban.chưa.biet / Instargram, noron.vn
