SOHA NEWS
Nền tảng của vật lý hiện đại: Lý thuyết lượng tử và lý thuyết tương đối
Sau thời kỳ vật lý cổ điển Newton, khi mà vật lý Newton không thể giải thích được rất nhiều hiện tượng trong tự nhiên từ cấp độ vi mô đến vĩ mô, hạn chế đó tất yếu cần phải dẫn tới sự ra đời của một hệ thống mới, bao quát hơn: Cơ học lượng tử và thuyết tương đối.
Vướng víu lượng tử được coi là hiện tượng "ma quỷ" trong khoa học.
Cơ học lượng tử dùng trong vi mô (hạt và hệ có kích thước bé hơn 10^-10 m. (đây là thế giới mà những quy luật cổ điển không còn dùng được nữa mà phải thay thế bởi lượng tử).
Nhà vật lý người Mỹ Sidney Coleman (1937 - 2007) từng nói: "Nếu một ngàn nhà triết học bỏ ra hàng ngàn năm để tìm kiếm những điều kỳ lạ nhất có thể thì họ cũng không bao giờ tìm thấy thứ gì kỳ lạ như cơ học lượng tử".
Cơ học lượng tử khó hiểu vì các hệ quả của nó quá khác thường và gây kinh ngạc, đối lập với những ý tưởng nền tảng của tất cả vật lý học đã biết và ngược lại với kinh nghiệm của chúng ta. Do vậy, muốn hiểu nó, chúng ta cần gạt bỏ gần như hoàn toàn những quan niệm cũ.
Sự vướng víu lượng tử: điều khiến Einstein cũng phải đau đầu!
Trong cơ học lượng tử, có một vấn đề tranh cãi mà người ta chỉ có thể chấp nhận chứ chưa thể chứng minh: Sự vướng víu lượng tử - hiện tượng kỳ lạ nhất của khoa học!
Xem video:
Theo lý thuyết, sự vướng víu lượng tử xảy ra khi một cặp hạt vẫn còn kết nối qua khoảng cách (dù cách xa bao nhiêu) trong một cách mà hành động thực hiện trên một hạt cũng có ảnh hưởng đến hạt khác.
Hiểu đơn giản, hai hạt này có một liên hệ "thần giao cách cảm" dù cho khoảng cách có xa bao nhiêu và giữa chúng không có sự kết nối vật lý nào.
Vướng lượng tử là hiệu ứng được ứng dụng trong các công nghệ như tính toán lượng tử, mật mã lượng tử, viễn tải lượng tử. Do đó, có ý nghĩa thực tế vô cùng quan trọng.
"Mặc dù thành công vang dội của cơ học lượng tử, sự đầy đủ về mặt thực nghiệm của hiện tượng vẫn chưa được chứng minh sau hơn 75 năm," tiến sĩ Alessandro Fedrizzi hiện đang làm việc tại chuyên nghành toán và vật lý tại đại học Queensland cho biết
Thế nhưng, bản thân Einstein cũng khó chấp nhận nó và xem là không thể xảy ra và gọi nó là "hành động ma quái từ xa".
Năm 1935, Albert Einstein cùng đồng nghiệp của mình là Boris Podolsky và Nathan Rosen (EPR) lập luận trong một bài báo nổi tiếng "miêu tả của cơ học lượng tử vào thế giới thực tại vật lý là chưa hoàn chỉnh" chỉ ra đây là một nghịch lý và không thể xảy ra.
Ông thậm chí còn nổi xung với đồng nghiệp năm 1948:
Sự vướng víu làm tẩy não trực giác của chúng ta về sự vận hành của thế giới. Albert Einstein chế nhạo rằng nếu các phương trình thuyết lượng tử dự đoán cái vô nghĩa như vậy, thì bản thân thuyết lượng tử còn tệ hơn nhiều.
Thế nhưng có lẽ ông đã sai!
Lần đầu tiên, sự vướng víu lượng tử của một hạt đơn lẻ đã được quan sát thấy bởi các nhà nghiên cứu
Từ những năm 1970, một loạt các nhà khoa học khác đã thực hiện rất nhiều thí nghiệm chính xác để chứng minh sự tồn tại của hiện tượng kỳ lạ này.
Năm 1982, một nhóm các nhà vật lý và toán học đã có thể chứng minh "tác động ma quái" bằng toán học. Và đến năm 2015, một thực nghiệm đầu tiên đã có thể khẳng định chắc chắn nhất sự tồn tại này.
Thí nghiệm này được công bố trên Tạp chí Nature.
Sự tồn tại "thần giao cách cảm" của vật chất.
Thí nghiệm mang tên "Loophole-free Bell test" được dẫn dắt bởi Ronald Hanson, một nhà vật lý đến từ Viện khoa học Nano Kavli thuộc Đại học Hà Lan cùng sự tham gia của rất nhiều cộng sự đến từ Tây Ban Nha và Anh.
Kết quả họ đã khiến hai electron tương tác với nhau ở khoảng cách 1,3km, nghĩa là có tồn tại sự vướng víu lượng tử giữa chúng. Mặc dù chưa thể xác định chính xác ở khoảng cách xa hơn, nhưng đây thật sự là bằng chứng thuyết phục về sự tồn tại của hiện tượng này.
Einstein cũng phải đau đầu!
Không những thế mới đây, nhóm các nhà khoa học tại Đại học khoa học và công nghệ Trung Quốc (University of Science and Technology of China) dẫn đầu là nhà vật lý Xi-Lin Wang.
Đã thành công trong việc tạo nên 10 cặp photon trong tình trạng vướng víu lượng tử. Tạo nên một kỷ lục mới cũng như chứng minh một lần nữa sự tồn tại kỳ lạ này.
Kết quả được công bố trên arXiv.org.
Tham khảo nhiều nguồn