Kênh “Những lời dạy cổ xưa” xin chào quý vị! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau khám phá một chủ đề có phần phức tạp nhưng vô cùng thú vị, đó là hiện tượng rối lượng tử. Trong hành trình tìm hiểu về vũ trụ và bản chất của sự tồn tại, trí tuệ của Đức Phật đã cho chúng ta thấy rằng, mọi hiện tượng đều có sự liên kết và tương quan mật thiết. Những lời dạy cổ xưa, dù được diễn giải dưới nhiều hình thức khác nhau, đều hướng đến một mục đích chung là giúp chúng ta thấu hiểu bản chất của thế giới và tìm thấy sự an lạc trong tâm hồn. Và giờ đây, khoa học hiện đại cũng đang dần khám phá ra những điều kỳ diệu đó, với một góc nhìn khác biệt.
Bản Chất của Rối Lượng Tử
Rối lượng tử, một khái niệm có thể làm đau đầu bất kỳ ai, là một hiện tượng kỳ lạ trong thế giới lượng tử. Ở cấp độ vi mô, các hạt không còn tuân theo những quy tắc vật lý thông thường. Lượng tử trong vật lý là một đại lượng rời rạc, là đơn vị nhỏ nhất của một thực thể vật lý. Ví dụ, photon là một lượng tử ánh sáng, và electron là một lượng tử của nguyên tử.
Hiện tượng rối lượng tử xảy ra khi hai hay nhiều hạt vật chất liên kết chặt chẽ với nhau, bất kể khoảng cách giữa chúng xa đến đâu. Trạng thái của một hạt sẽ ảnh hưởng ngay lập tức đến trạng thái của hạt còn lại, thông qua mối liên kết mật thiết này. Nếu hai electron được đặt gần nhau, trạng thái lượng tử của chúng có thể liên quan đến nhau. Ngay cả khi chúng ta tách chúng ra xa hàng trăm, thậm chí hàng ngàn năm ánh sáng, chúng vẫn duy trì mối liên kết này. Nếu ta tác động vào một electron, electron kia ngay lập tức cảm nhận được sự tác động này, có thể nhanh hơn cả tốc độ ánh sáng.
“Hiệu Ứng Kỳ Quái Từ Xa”
Trước hiện tượng này, nhà bác học thiên tài Einstein đã đưa ra nhận định rằng đây là một điều kỳ lạ khó có thể tồn tại. Ông gọi hiện tượng rối lượng tử là “hiệu ứng kỳ quái từ xa”. Tuy nhiên, các thí nghiệm mới nhất đã chứng minh rằng rối lượng tử thực sự xảy ra, và vũ trụ vẫn còn rất nhiều điều bí ẩn mà chúng ta chưa khám phá hết.
Rối lượng tử vẫn còn là một lý thuyết phức tạp, rất khó để chứng minh. Mặc dù các nhà vật lý có thể theo dõi nó dễ dàng, nhưng chúng ta không bao giờ biết liệu có một yếu tố vô hình nào đó đang ảnh hưởng đến trạng thái của hai hạt, khiến kết quả chúng ta thấy “có vẻ như” là kết quả mà chúng ta mong muốn.
Mối Liên Kết Bí Ẩn Giữa Các Hạt
Vì sao hai hạt lại có mối liên kết như vậy? Vì sao chúng có thể đồng nhất ở khoảng cách xa (từ vài mét đến vài năm ánh sáng)? Các nhà khoa học chỉ cần biết các phép đo chính xác của một hạt để suy ra trạng thái của hạt còn lại. Đã có rất nhiều thử nghiệm trong suốt thế kỷ qua để chứng minh rối lượng tử, nhưng chưa ai có thể giải thích hoàn toàn nó. Ngay cả thiên tài Einstein, ông cũng chỉ coi nó là một “hiệu ứng kỳ quái từ xa” mà không có lời giải thích xác đáng.
Einstein không phủ nhận rối lượng tử, nhưng ông cho rằng có một số giá trị biến đổi ẩn giấu gây ra hiện tượng này. Vào những năm 1960, nhà vật lý John Bell đã tạo ra một thử nghiệm đặc biệt để đo sự hỗn loạn, xem liệu chúng có thực sự bị xáo trộn hay có một biến số nào đó đã thay đổi kết quả thử nghiệm. Thử nghiệm của John Bell là hai phép đo riêng biệt với hai hạt rối để xem kết quả nào thuyết phục hơn.
Theo Elizabeth Gibney từ tạp chí Nature, John Bell đã chứng minh rằng, theo thống kê, mối tương quan giữa các kết quả vượt quá ngưỡng và không thể giải thích bằng việc các hạt có các thuộc tính ẩn. Thay vào đó, kết quả cho thấy, việc đo một hạt đã bí ẩn điều chỉnh các thuộc tính của hạt kia.
Các nhà khoa học sớm nhận ra rằng, có những giới hạn áp đặt lên nhà vật lý Bell với các thí nghiệm của ông. Có những lỗ hổng mở ra các giải thích khác. Một trong những lỗ hổng có lẽ là việc các hạt chia sẻ thông tin với nhau ở tốc độ ánh sáng, và các dụng cụ đo của chúng ta quá chậm để bắt kịp. Hoặc có thể kết quả cuối cùng bị ảnh hưởng khi một số hạt chưa được đo lường đầy đủ.
Hai lỗ hổng khác cuối cùng đã được giải quyết vào năm 2015, khi một thí nghiệm mang tính lịch sử đã giúp rối lượng tử vượt qua bài kiểm tra khó khăn nhất, bằng cách loại trừ cả hai khả năng trên.
Lỗ Hổng “Tự Do Thuộc Tính”
Tuy nhiên, vẫn còn một lỗ hổng nữa, được gọi là sự tự do thuộc tính. Elizabeth Gibney giải thích rằng, mỗi khi chúng ta áp dụng lại bài kiểm tra của Bell, chúng ta lại cho rằng các nhà khoa học thực hiện thí nghiệm có thể lựa chọn đo trên mỗi hạt của cặp photon ánh sáng. Nhưng một hiệu ứng bí ẩn nào đó có thể ảnh hưởng đến cả hai hạt, và loại thử nghiệm nào đang được sử dụng (hoặc chúng có ảnh hưởng đến các lựa chọn đo, hoặc hợp lý hơn là chúng giới hạn các lựa chọn có thể được sử dụng, để tạo ra một ảo ảnh về sự hỗn loạn).
Theo Andrew Friedman từ nhóm nghiên cứu MIT, hãy tưởng tượng vũ trụ như một nhà hàng với thực đơn 10 món. Bạn nghĩ rằng bạn có thể gọi bất kỳ món nào trong danh sách 10 món đó, nhưng sau đó họ nói với bạn: “Chúng tôi hết gà rồi”. Vậy là hóa ra bạn chỉ có thể gọi 5 món. Bạn vẫn có quyền tự do lựa chọn với 5 món còn lại, nhưng bạn đã hiểu sai lựa chọn của mình ngay từ giây phút đầu tiên.
Tương tự như vậy, trong các thí nghiệm rối lượng tử, có thể có các điều kiện ràng buộc chưa biết, các quy tắc giới hạn lựa chọn của bạn. Những yếu tố chưa biết đó có thể đánh lừa chúng ta rằng rối lượng tử là có thật. Một trong những kẻ gây rối thường xuyên là chính trọng lực. Có lẽ ảnh hưởng của nó đã hạn chế các phép đo mà chúng ta có thể có, bởi vì chúng ta thực hiện các thử nghiệm đó trên Trái Đất, nơi trọng lực tồn tại.
Ánh Sáng Ngàn Năm Để Đóng Lỗ Hổng
Vậy làm cách nào để đóng lỗ hổng tự do lựa chọn, khi chính vũ trụ lại giới hạn khả năng đo lường? Trong quá khứ, các nhà nghiên cứu đã cố gắng vượt qua lỗ hổng này bằng cách sử dụng một hệ thống tạo số ngẫu nhiên, vào phút cuối chọn ngẫu nhiên một số thuộc tính nhất định để đo trước khi hạt đến điểm cuối. Điều đó có nghĩa là, các hạt có rất ít thời gian để chia sẻ thông tin với nhau, và kết quả cuối cùng sẽ cho thấy rằng hạt chỉ “rối bên trong” mà thôi, như Einstein đã thấy trước.
Thử nghiệm này có thể thực hiện được, nhưng nó chỉ loại bỏ ảnh hưởng của các biến số ẩn vài micro giây trước khi các hạt vật chất bị đẩy ra. Nhưng nếu biến số đó đã ảnh hưởng đến hạt trước thời điểm đó thì sao? Một nhóm các nhà nghiên cứu từ MIT, Đại học Vienna (Áo) và nhiều viện nghiên cứu khác từ Trung Quốc và Đức đã quyết định sử dụng ánh sáng để đẩy lùi thời gian, khiến các ảnh hưởng vô hình hoàn toàn bị loại khỏi thử nghiệm.
Thử nghiệm lần này xác định các thuộc tính màu đỏ và xanh lá cây, sẽ được đo ở các hạt. Hai kính thiên văn sẽ được đặt để kiểm tra, liệu ánh sáng tới có màu xanh lam hay đỏ. Dù màu nào được phát hiện, nó sẽ xác định thuộc tính được đo trong các hạt rối. Vì màu sắc của ánh sáng sẽ không thay đổi trong đường bay của chúng, nên bất kỳ yếu tố ảnh hưởng nào cũng sẽ không có tác động đến các hạt, cũng như không thể xác định thuộc tính của hạt trước khi được đo.
Ánh sáng được sử dụng là ánh sáng từ một ngôi sao ở xa, và nếu các thuộc tính của hạt kia được xác định trước, thì nó phải được xác định từ 600 năm trước. Thí nghiệm không đóng hoàn toàn lỗ hổng tự do lựa chọn, nhưng lần đầu tiên, chúng ta có thể xác định rằng “hiệu ứng kỳ quái từ xa” thực sự tồn tại, tồn tại ít nhất 600 năm.
Tiềm Năng Của Rối Lượng Tử
Mục tiêu tiếp theo của các nhà khoa học là đẩy xa giới hạn 600 năm này hơn nữa, có thể sử dụng ánh sáng từ những ngôi sao ở xa hơn, thậm chí đẩy lùi hàng tỷ năm. Nhưng đâu sẽ là điểm dừng? Điểm khởi đầu của vũ trụ có phải là Vụ nổ lớn (Big Bang)? Có thể chính vũ trụ này đã giới hạn lựa chọn của các hạt ngay từ đầu, khi tất cả các phép đo đều được xác định trước từ khi Vụ nổ lớn xảy ra. Thí nghiệm của Bell sẽ không thể đi xa đến mức đó cho đến khi ánh sáng không xuất hiện, vì vậy lỗ hổng tự do lựa chọn sẽ không bao giờ được đóng hoàn toàn.
Mặc dù vậy, Friedman kết luận rằng những khả năng vô tận thực sự rất thú vị, và họ không thể không khám phá. Với họ, đây là một tình huống đôi bên cùng có lợi. Hoặc họ sẽ đóng khoảng cách này ngày càng nhiều hơn, và họ càng tự tin hơn vào các giả định lượng tử được đưa ra, hoặc họ sẽ tìm thấy bằng chứng về một loại vật lý hoàn toàn mới.
Ngày nay, vật lý lượng tử đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như xây dựng máy tính lượng tử, dịch chuyển lượng tử. Chúng ta thực sự không hiểu đầy đủ về cơ học lượng tử hoặc rối lượng tử, nhưng chúng ta vẫn có thể áp dụng nó để đạt được những đột phá về công nghệ. Các nhà khoa học đã thành công khi truyền thông tin giữa hai chip, không cần dây dẫn, tận dụng lợi thế của rối lượng tử.
Để đạt được bước đột phá này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra nhiều cặp photon rối lượng tử, mã hóa thông tin lượng tử vào chúng, đảm bảo thông tin chính xác và không ảnh hưởng đến trạng thái lượng tử của hạt. Mặc dù thành công này mới chỉ xảy ra trong phòng thí nghiệm, nhưng không thể phủ nhận tiềm năng của một bước đột phá mới.
Chúng ta ngày càng thấy nhiều đột phá trong tin học lượng tử, cụ thể hơn là tìm cách tận dụng rối lượng tử. Nhưng bản chất của nó vẫn vậy, rất khó để kiểm soát rối lượng tử theo ý muốn. Các hệ thống vận hành việc truyền tín hiệu thông qua rối lượng tử vẫn còn rất cồng kềnh, chưa kể đến mức giá đắt đỏ.
Nhưng những đột phá như nghiên cứu này khiến chúng ta hào hứng với một tương lai lượng tử, khi mọi người đều có thể có sức mạnh tính toán lượng tử trong tay, lướt web trên Internet hoàn toàn an toàn, truyền tín hiệu không bị nhiễu. Càng hiểu sâu về thế giới lượng tử, thế giới vi mô của chúng ta, nhân loại sẽ có thể trả lời ngày càng nhiều câu hỏi chưa có lời giải. Từ đó, chúng ta hiểu hơn về bản chất sự tồn tại của chính mình và vũ trụ.
Kết luận
Rối lượng tử, dù là một khái niệm khó hiểu, lại là một minh chứng cho thấy sự liên kết mật thiết của mọi thứ trong vũ trụ, một điều mà những lời dạy cổ xưa đã đề cập đến. Việc khám phá và ứng dụng các nguyên lý lượng tử không chỉ mang lại những tiến bộ khoa học mà còn có thể giúp chúng ta hiểu sâu sắc hơn về bản chất của sự tồn tại. Hãy tiếp tục khám phá và học hỏi, để trí tuệ và sự hiểu biết của chúng ta ngày càng phát triển. Hãy truy cập kênh “Những lời dạy cổ xưa” để tìm hiểu thêm về những triết lý sâu sắc, giúp bạn trên hành trình tâm linh của mình.