Thí nghiệm khoa học: Thời gian cũng tồn tại vướng víu lượng tử?

Thí nghiệm khoa học: Thời gian cũng tồn tại vướng víu lượng tử?


Thiện Tâm •Thứ tư, 27/06/2018


Chia sẻ FBChia sẻ TwitterBình luậnCơ học lượng tử chính là một trong những lý thuyết cơ bản của vật lý học. Nó khảo sát về chuyển động và các đại lượng vật lý liên quan đến chuyển động như năng lượng và xung lượng của các vật thể nhỏ bé, ở đó lưỡng tính sóng-hạt được thể hiện rõ.Ảnh minh họa về vướng víu lượng tử (ảnh qua outerplaces.com)Nhà vật lý lượng tử nổi tiếng Niels Bohr đã từng nói: “Nếu cơ học lượng tử không thực hiện bạn kinh ngạc, bạn chưa hiểu gì về nó.” Và đúng vậy, ít số 1 thì cơ học lượng tử là thứ khó hiểu. Đối với những người chưa có chuyên môn, cơ học lượng tử điều tra về ‘thực tại’ ở mức độ nhỏ nhất có thể (với trình độ khoa học hiện tại). Về cơ bản, nó nghiên cứu vật chất ở quy mô “lượng tử”. Điều gây khó hiểu về cơ học lượng tử chính là các quy luật điều chỉnh trong đó khác biệt đáng kể so với vật lý cổ điển.


Vướng víu lượng tử


Vướng víu lượng tử hay còn được gọi là rối lượng tử hoặc liên đới lượng tử (Quantum Entanglement) chính là một hiệu ứng của cơ học lượng tử, trong đó trạng thái lượng tử của hai hay nhiều vật thể có liên hệ với nhau, dù chúng nằm cách xa nhau tới đâu. Ví dụ, có thể gây nên hai vật thể sao cho nếu quan sát thấy spin (mô-men động lượng riêng) của vật thứ nhất quay xuống dưới, thì spin của vật kia sẽ phải quay lên trên, hoặc ngược lại; dù cho cơ học lượng tử không tiên đoán trước kết quả phép đo trên vật thứ nhất. Điều này nghĩa là phép đo thực hiện trên vật thể này cũng sẽ tác động trực tiếp đến trạng thái lượng tử trên vật thể vướng víu lượng tử với nó.Rối lượng tử cho phép làm các phép đo trạng thái của một vật thể đến từ trạng thái của một vật thể ở rất xa (ảnh: physicsoftheuniverse.com)Khi còn sống, Einstein cho rằng vướng víu lượng tử chính là một hiện tượng “ma quái” đến mức không thể chấp nhận, vì nó khẳng định “không gian” giữa các thực thể vật lý thực sự không trống rỗng như các giác quan của mọi người vẫn cảm nhận, mà thông tin có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng, thậm chí thông tin đã được truyền ngay lập tức mà chưa mất thời gian di chuyển.Một khảo sát đăng trên tạp chí Khoa học (Science) năm 2017 mô tả các nhà khoa học đã có thể gây ra các photon vướng víu lượng tử trên một vệ tinh có quỹ đạocách trái đất gần 500 km và truyền các photon này đến 2 phòng thí nghiệm trên mặt đấtcách nhau 1.200km mà vẫn duy trì đã được sự vướng víu giữa các hạt. [1]Theo tờ Washington Post,”đây là lần đầu tiên con người gây nên các hạt bị vướng víu trong chưa gian, và gia tăng gấp 10 lần khoảng cách giữa các hạt bị vướng víu.”


Thời gian có vướng víu lượng tử?


Sự vướng víu lượng tử đề cập đến kết nối đã được duy trì theo ‘không gian’, Tuy nhiên hiện tượng này cũng xảy ra theo thời gian.Năm 2013, một nhóm các nhà vật lý tại Đại học Hebrew Jerusalembáo cáo rằng họ đã thực hiện vướng víu thành công các photon không đồng thời tồn tại (được tạo ra tại hai thời điểm khác nhau). [2]Mô tả thí nghiệm nhận thấy photo 1 và photon 4 có vướng víu lượng tử mặc dù chúng đã được gây nên bởi 2 thời điểm khác nhau. Ghi chú: Biểu đồ thời gian của các photon. (I) photon 1 , và 2 ra đời. (II) photon 1 được ghi lại. (III) photon 3 và 4 ra đời. (IV) xác định giá trị photon 2 , 3. (V) ghi lại photon 4.Các thí nghiệm trước đây liên quan đến một kỹ thuật gọi chính là “hoán đổi vướng víu” (entanglement swapping) đã cho thấy mối tương quan lượng tử theo thời gian, bằng cách trì hoãn việc đo lường một trong các hạt bị vướng víu được tạo ra đồng thời; nhưng Eli Megidish , và cộng sự của ông là người đầu tiên trình diễn sự vướng víu giữa các photon chưa đã được gây ra đồng thời.Elise Crull, giảng viên khoa học lịch sử , triết học tại Đại học Thành phố New York, giải thích:“Các thí nghiệm trước đây liên quan đến một kỹ thuật gọi là “hoán đổi vướng víu” đã cho thấy mối tương quan lượng tử theo thời gian, chỉ bằng cách trì hoãn phép đo của một trong những hạt bị vướng víu được tạo ra đồng thời; nhưng Eli Megidish và cộng sự của ông chính là người đầu tiên thể hiện sự vướng víu giữa các photon mà khoảng thời gian sống của chúng không lấn sang nhau (overlap).”>> Khám phá quan trọng số 1 của thời đại: Khống chế năng lượng “miễn phí” từ thinh khôngDữ liệu cho thấy sự tồn tại của mối tương quan lượng tử giữa các photon “phi định xứ tạm thời” (temporally nonlocal), có nghĩa chính là sự vướng víu có thể xảy ra ở trên hai hệ lượng tử không bao giờ đồng thời tồn tại (cả về thời gian lẫn không gian).Megidish và các đồng nghiệp lấy một thí dụ dễ hiểu hơn để giải thích cho kết quả thí nghiệm đã được gọi là “kỳ quái” của mình: “Điều này có nghĩa chính là gì? Hiển nhiên, ai đó hẳn sẽ mắc rắc rối nếu nói rằng sự phân cực của ánh sáng của một ngôi sao trong quá khứ xa xôi – có tuổi lớn hơn hai lần tuổi đời của Trái đất – lại tác động đến sự phân cực của ánh sáng ngôi sao đi vào kính viễn vọng nghiệp dư của bạn vào mùa đông này. Thậm chí kỳ lạ hơn: có thể nó nói lên rằng các phép đo được thực hiện bởi mắt của bạn khi một ánh sao đi vào kính viễn vọng của bạn vào mùa đông này, bằng cách nào đó quyết định sự phân cực của các photon hơn 9 tỷ năm tuổi.”Phân cực photon đi vào kính viễn vọng của bạn có thể vướng víu lượng tử với photon của một ngôi sao cách đây 9 tỷ năm tuổi – minh họa (ảnh: collective evolution)Thí nghiệm sự lựa chọn lượng tử bị trì hoãn (delayed choice quantum experiment) hay là còn gọi là thí nghiệm bộ xóa lượng tử (quantum eraser experiment) là một thí nghiệm khác cũng được triệu chứng minh , lặp lại. Ví dụ, các nhà vật lý tại Đại học Quốc gia Úc (ANU) đã làm thí nghiệm tưởng tượng của John Wheeler về sự chọn lựa bị trì hoãn, những kết quả gần đây đã được công bố ở trên tạp chí Nature Physics. Nó nhận thấy rằng những gì xảy ra trong quá khứ có thể tác động đến tương lai , và ngược lại. [3]Năm 2007, các nhà khoa học ở Pháp đã bắn các photon vào một thiết bị , nhận thấy hành động của họ có thể hồi sinh điều đã xảy ra. (Tạp chí Sciene – Khoa học, số 315, 966, 2007)“Nếu mọi người cố gắng gán một ý nghĩa khách quan cho trạng thái lượng tử của một hệ thống đơn lẻ, các nghịch lý kỳ lạ sẽ xuất hiện: các hiệu ứng lượng tử bắt chước không những hành động ở một khoảng cách một cách tức thì, mà ta còn thấy, ảnh hưởng của các hành động trong tương lai đối với các sự kiện quá khứ, ngay cả sau khi những sự kiện này được ghi lại một cách chưa thể thu hồi.” – Asher Peres, người tiên phong trong lý thuyết thông tin lượng tử. [4] [5]Những gì đã được quan sát thấy ở quy mô lượng tử đã được cho chính là không xảy ra ở quy mô cơ học cổ điển. Ví dụ, có thể xảy ra hiện tượng dịch chuyển từ lượng tử (teleportation) một hạt vật chất cực nhỏ có đến từ vị trí này sang vị trí khác, nhưng điều đó chưa xảy ra với một cơ thể hoặc một vật thể vật lý đầy đủ. Hay điều đó có thể xảy ra, chỉ chính là không hiểu rõ mối liên hệ giữa quy mô lượng tử và quy mô vật lý cổ điển? Ngày nào đó mà nhân các loại tìm ra đã được câu trả lời, mọi người cũng sẽ có thể tạo ra các cỗ máy với khả lực thay đổi chưa gian và thời gian, ví như mang đến nguy cơ dịch chuyển tức thời… Còn trong hiện tại, những công nghệ này chỉ mới xuất hiện trong thuyết âm mưu nói về các nghiên cứu công nghệ UFO mà thôi. Theo collective-evolution.comThiện Tâm tổng hợp[1]Sarah Kaplan, washingtonpost.com, June 15, 2017 Quantum entanglement, science’s ‘spookiest’ phenomenon, achieved in space[2] Entanglement Swapping between Photons that have Never Coexisted, E. Megidish, A. Halevy, T. Shacham, T. Dvir, L. Dovrat, and H. S. Eisenberg, Phys. Rev. Lett. 110, 210403 – Published 22 May 2013[3] Wheeler’s delayed-choice gedanken experiment with a single atom,A. G. Manning,R. I. Khakimov,R. G. Dall & A. G. Truscott, Nature Physics volume11, pages 539–542 (2015)[4] Experimental delayed-choice entanglement swapping,Xiao-song Ma,Stefan Zotter, Johannes Kofler,Rupert Ursin, Thomas Jennewein, Časlav Brukner & Anton Zeilinger Nature Physics volume8, pages479–484 (2012)[5] Delayed choice for entanglement swapping ASHER PERES Department of Physics, Technion—Israel Institute of Technology, 32 000 Haifa, Israel


dịch chuyển lượng tửdu hành thời gianvật lý lượng tử


2018-06-27