Các Nhà khoa Học Úc Mô Phỏng Thành Công Quá Trình Du Hành Xuyên Thời Gian Trong Phòng Thí Nghiệm
Hồi tháng 6 năm ngoái, nhóm các nhà vật lý học dẫn đầu bởi tiến sĩ Martin Ringbauer tại Đại học Queensland, Úc đã đề xuất thí nghiệm dùng hạ...
https://matranso.blogspot.com/2015/02/cac-nha-khoa-hoc-uc-mo-phong-thanh-cong.html
Hồi tháng 6 năm ngoái, nhóm các nhà vật lý học dẫn đầu bởi tiến sĩ Martin Ringbauer tại Đại học Queensland, Úc đã đề xuất thí nghiệm dùng hạt cơ bản của ánh sáng để mô phỏng việc du hành xuyên thời gian.
Và mới đây, bằng cách sử dụng những thiết bị quang học tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm, họ tuyên bố đã thực hiện thành công mô hình được đề ra trước đó. Cụ thể, nhóm đã cho 1 hạt photon cư xử như nó đang di chuyển trong lỗ sâu - một lối tắt không - thời gian. Dù thí nghiệm này không tạo ra cỗ máy thời gian ngay lập tức, nhưng nó góp phần giải quyết vấn đề đã tồn tại từ lâu trong vật lý học: sự thống nhất giữa cơ chế lượng tử và thuyết tương đối rộng.
Thuyết lượng tử cho rằng nghịch lý ông bà có liên quan tới 2 trạng thái của một hạt hạ nguyên tử: trạng thái 1 và 0 tương ứng với sống và chết. Theo đó, nghịch lý sẽ được giải quyết bằng lập luận: nếu 1 hạt xuất phát với trạng thái 1, du hành ngược thời gian về quá khứ và gặp phiên bản trẻ của nó, giá trị của phiên bản trẻ sẽ tự biến thành 0.
Tuy nhiên, hồi năm 1991, giáo sư David Deutsch tại Đại học Oxford đã lập luận rằng bản chất tự nhiên của cơ học lượng tử là giải cứu người du hành thời gian nói trên. Ông cho rằng 1 hạt vật chất luôn có 1 trạng thái trung gian giúp nó an toàn khi du hành thời gian.
Thí dụ, nếu 1 hạt xuất phát với trạng thái hòa trộn giữa 0 và 1, và khi nghịch lý ông bà xảy đến, 1 thành 0 và 0 thành 1 với tỷ lệ 50:50 cho phép nó vẫn tồn tại và an toàn quay về thực tại.
Bấm để mở rộng...
Và trong thí nghiệm lần này, tiến sĩ Martin Ringbauer và các đồng nghiệp đã kết hợp mô hình do nhóm phát triển trước đây với lập luận của giáo sư Deutsch và biểu diễn nó ngay trong phòng thí nghiệm.
Trong phòng thí nghiệm, nhóm vẫn không thể tạo ra được 1 lỗ sâu thật sự, nên dĩ nhiên là họ sẽ không khảo sát được 2 phiên bản "già và trẻ" của 1 hạt vật chất. Tuy nhiên, họ thay thế bằng cách sử dụng 2 hạt riêng biệt. Ý tưởng ở đây là "1 hạt trẻ" vẫn còn ở trong không - thời gian bình thường, trong khi đó, "1 hạt già" sẽ biến mất vào trong lỗ sâu và xuất hiện trong "quá khứ" để tương tác với hạt kia.
Dựa trên ý tưởng này, nhóm đã tạo ra 1 cặp photon bằng cách chiếu tia laser qua một tinh thể phi tuyến tính. Photon trẻ sẽ được mã hóa bằng cách cho nó phân cực - phân cực theo trục ngang biểu thị cho giá trị, phân cực theo trục dọc biểu thị cho giá trị 1 và dạng phân cực trung gian đại diện cho vị trí siêu hình (superposition). Sau đó, photon trẻ này sẽ được cho tương tác với "đối tác già" trong máy tách tia (beamsplitter) và kết quả sẽ được ghi lại bằng 2 máy dò.
1 máy dò sẽ kiến tạo nên lối vào lỗ sâu và theo dõi hoạt động của photon già để đảm bảo rằng nó luôn giữ trạng thái trong toàn bộ quá trình ra vào lỗ sâu. Bằng cách này, thí nghiệm sẽ thảo mãn "điều kiện nhất quán" theo lập luận của giáo sư Deutsch, loại bỏ được nghịch lý ông bà và chứng minh rằng bất cứ thứ gì đi ra vào lỗ sâu đều không thay đổi.
Mặt khác, photon mã hóa sẽ liên tục thay đổi thành 1 trong số 32 kiểu phân cực khác nhau và làm biến đổi trạng thái của photon già để đảm bảo điều kiện nhất quán. Kết quả cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra sự hiện diện đường cong thời gian khép kín (Closed Timelike Curve - CTC) và cho phép quan sát viên hoàn toàn phân biệt được "chuyến du hành thời gian của photon". Đây là điều mà bình thường không thể thực hiện được trong hệ thống cơ học lượng tử.
Nhóm nghiên cứu cho biết kết quả trên đã mở ra triển vọng mới nhằm giải mã được các bí ẩn trong thế giới lượng tử, cho phép có thể khảo sát được toàn bộ quá trình hoạt động của CTC và thực hiện các phép đo lượng tử mà không can thiệp vào nó.
Hơn nữa, nghiên cứu còn tạo tiền đề hòa giải mâu thuẫn tồn tại trong suốt nhiều năm qua trong thế giới vật lý hiện đại giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng. Hơi tưởng tượng hơn, thành công lần này còn giúp loài người có thêm tia hy vọng về cách giúp con người du hành xuyên thời gian trong tương lai. Hy vọng rằng chúng ta sẽ chứng kiến được ngày đó. :) Mình cũng đã tìm được báo cáo gốc của thí nghiệm này, bạn nào thích cũng có thể tải về đọc theo đường dẫn bên dưới cho trọn vẹn nhất nhé. Chúc vui vẻ.
Và mới đây, bằng cách sử dụng những thiết bị quang học tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm, họ tuyên bố đã thực hiện thành công mô hình được đề ra trước đó. Cụ thể, nhóm đã cho 1 hạt photon cư xử như nó đang di chuyển trong lỗ sâu - một lối tắt không - thời gian. Dù thí nghiệm này không tạo ra cỗ máy thời gian ngay lập tức, nhưng nó góp phần giải quyết vấn đề đã tồn tại từ lâu trong vật lý học: sự thống nhất giữa cơ chế lượng tử và thuyết tương đối rộng.
Trước đây, thuyết tương đối của Einstein cho rằng có thể men theo con đường không - thời gian nhằm quay về thời điểm khởi đầu trong không gian nhưng vào thời điểm trước đó. Nói cách khác, điều này sẽ mang vật thể quay trở lại một địa điểm tại một thời điểm đã qua đi thông qua một lối tắt - gọi là lỗ sâu. Dù vậy, đây chỉ là giả thuyết và từ trước đến nay chưa có thí nghiệm nào chứng minh được điều này. Đồng thời, theo lập luận của vật lý cổ điển thì điều này còn dẫn tới nhiều nghịch lý và nổi tiếng nhất là "nghịch lý ông bà". Nghịch lý này sẽ ra sao nếu bạn quay về quá khứ và giết chết ông nội của bạn khi ông vẫn còn trẻ và chưa lập gia đình, vậy bạn sẽ không được sinh ra. Tuy nhiên, đối với cơ học lượng tử thì nghịch lý này được giải quyết.
Thuyết lượng tử cho rằng nghịch lý ông bà có liên quan tới 2 trạng thái của một hạt hạ nguyên tử: trạng thái 1 và 0 tương ứng với sống và chết. Theo đó, nghịch lý sẽ được giải quyết bằng lập luận: nếu 1 hạt xuất phát với trạng thái 1, du hành ngược thời gian về quá khứ và gặp phiên bản trẻ của nó, giá trị của phiên bản trẻ sẽ tự biến thành 0.
Tuy nhiên, hồi năm 1991, giáo sư David Deutsch tại Đại học Oxford đã lập luận rằng bản chất tự nhiên của cơ học lượng tử là giải cứu người du hành thời gian nói trên. Ông cho rằng 1 hạt vật chất luôn có 1 trạng thái trung gian giúp nó an toàn khi du hành thời gian.
Thí dụ, nếu 1 hạt xuất phát với trạng thái hòa trộn giữa 0 và 1, và khi nghịch lý ông bà xảy đến, 1 thành 0 và 0 thành 1 với tỷ lệ 50:50 cho phép nó vẫn tồn tại và an toàn quay về thực tại.
Bấm để mở rộng...
Và trong thí nghiệm lần này, tiến sĩ Martin Ringbauer và các đồng nghiệp đã kết hợp mô hình do nhóm phát triển trước đây với lập luận của giáo sư Deutsch và biểu diễn nó ngay trong phòng thí nghiệm.
Trong phòng thí nghiệm, nhóm vẫn không thể tạo ra được 1 lỗ sâu thật sự, nên dĩ nhiên là họ sẽ không khảo sát được 2 phiên bản "già và trẻ" của 1 hạt vật chất. Tuy nhiên, họ thay thế bằng cách sử dụng 2 hạt riêng biệt. Ý tưởng ở đây là "1 hạt trẻ" vẫn còn ở trong không - thời gian bình thường, trong khi đó, "1 hạt già" sẽ biến mất vào trong lỗ sâu và xuất hiện trong "quá khứ" để tương tác với hạt kia.
Dựa trên ý tưởng này, nhóm đã tạo ra 1 cặp photon bằng cách chiếu tia laser qua một tinh thể phi tuyến tính. Photon trẻ sẽ được mã hóa bằng cách cho nó phân cực - phân cực theo trục ngang biểu thị cho giá trị, phân cực theo trục dọc biểu thị cho giá trị 1 và dạng phân cực trung gian đại diện cho vị trí siêu hình (superposition). Sau đó, photon trẻ này sẽ được cho tương tác với "đối tác già" trong máy tách tia (beamsplitter) và kết quả sẽ được ghi lại bằng 2 máy dò.
1 máy dò sẽ kiến tạo nên lối vào lỗ sâu và theo dõi hoạt động của photon già để đảm bảo rằng nó luôn giữ trạng thái trong toàn bộ quá trình ra vào lỗ sâu. Bằng cách này, thí nghiệm sẽ thảo mãn "điều kiện nhất quán" theo lập luận của giáo sư Deutsch, loại bỏ được nghịch lý ông bà và chứng minh rằng bất cứ thứ gì đi ra vào lỗ sâu đều không thay đổi.
Mặt khác, photon mã hóa sẽ liên tục thay đổi thành 1 trong số 32 kiểu phân cực khác nhau và làm biến đổi trạng thái của photon già để đảm bảo điều kiện nhất quán. Kết quả cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra sự hiện diện đường cong thời gian khép kín (Closed Timelike Curve - CTC) và cho phép quan sát viên hoàn toàn phân biệt được "chuyến du hành thời gian của photon". Đây là điều mà bình thường không thể thực hiện được trong hệ thống cơ học lượng tử.
Nhóm nghiên cứu cho biết kết quả trên đã mở ra triển vọng mới nhằm giải mã được các bí ẩn trong thế giới lượng tử, cho phép có thể khảo sát được toàn bộ quá trình hoạt động của CTC và thực hiện các phép đo lượng tử mà không can thiệp vào nó.
Hơn nữa, nghiên cứu còn tạo tiền đề hòa giải mâu thuẫn tồn tại trong suốt nhiều năm qua trong thế giới vật lý hiện đại giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng. Hơi tưởng tượng hơn, thành công lần này còn giúp loài người có thêm tia hy vọng về cách giúp con người du hành xuyên thời gian trong tương lai. Hy vọng rằng chúng ta sẽ chứng kiến được ngày đó. :) Mình cũng đã tìm được báo cáo gốc của thí nghiệm này, bạn nào thích cũng có thể tải về đọc theo đường dẫn bên dưới cho trọn vẹn nhất nhé. Chúc vui vẻ.
