Buzz
Thí nghiệm này kiểm tra một nghịch lý kỳ quặc trong cơ học lượng tử, được gọi là nghịch lý Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ).
Vật lý lượng tử luôn là một thử thách với trực giác con người, nhưng thí nghiệm gần đây của các nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã đưa mọi thứ lên một tầm cao mới. Họ đã đo một xung ánh sáng trong 37 chiều không gian khác nhau, một con số hoàn toàn lạ lẫm đối với thế giới ba chiều mà chúng ta đang sống. Nếu điều này có vẻ khó tin, hãy chuẩn bị tinh thần – vì phát hiện của họ có thể khiến bạn nghi ngờ toàn bộ cách thức vũ trụ vận hành, theo tin từ trang ScienceAlert.
Thế giới lượng tử không theo quy tắc nhân quả mà chúng ta biết
Trong thế giới bình thường, mọi sự kiện đều diễn ra theo nguyên tắc nhân quả – tức là, một sự kiện chỉ có thể xảy ra nếu có nguyên nhân dẫn đến nó. Nếu bạn muốn biết có thư trong hộp thư hay không, bạn chỉ cần mở hộp và kiểm tra. Nếu tìm thấy một tấm thiệp sinh nhật từ dì Judy, điều đó có nghĩa là ai đó – có thể là nhân viên bưu điện – đã đặt nó vào đó trước đó. Mọi thứ đều có trật tự rõ ràng và hợp lý.
Ảnh minh họa
Nhưng vật lý lượng tử không hoạt động theo cách đó. Trước khi bạn mở hộp thư, vũ trụ chưa quyết định xem có lá thư bên trong hay không. Điều này có nghĩa là, trước khi bạn quan sát, bức thư vừa có, vừa không có, tồn tại trong một trạng thái chồng chập. Và khi bạn mở hộp thư, thực tại mới sẽ 'chốt' một trong hai kết quả.
Hãy tưởng tượng bạn đang chơi một trò chơi may rủi với xúc xắc. Trong thế giới bình thường, bạn tung xúc xắc và khi nó dừng lại trên bàn, bạn sẽ biết kết quả. Nhưng trong cơ học lượng tử, xúc xắc không có kết quả cố định nào trước khi bạn quan sát nó – nó tồn tại trong tất cả các mặt cùng một lúc, và chỉ khi bạn nhìn vào nó, một mặt cụ thể mới 'được chọn'.
Nghịch lý GHZ: Khi sự kiện xảy ra mà không có nguyên nhân rõ ràng
Thí nghiệm mới này khám phá một nghịch lý kỳ lạ trong cơ học lượng tử, gọi là nghịch lý Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ). Nếu áp dụng vào ví dụ hộp thư, kết quả của thí nghiệm này giống như việc tấm thiệp sinh nhật từ dì Judy tự động xuất hiện trong hộp thư của bạn mà không cần ai gửi cả.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng hệ thống xử lý quang học tiên tiến, thay thế bức thư bằng dòng photon và hệ thống đo nhiễu quang học đóng vai trò như bưu điện. Họ tạo ra ba trạng thái lượng tử, mỗi trạng thái giống như ba hộp thư khác nhau. Kết quả thu được hoàn toàn phá vỡ hiểu biết của chúng ta về nhân quả – các photon xuất hiện ở nơi chúng không thể xuất hiện, mà không có bất kỳ cơ chế truyền tín hiệu nào như trong thế giới bình thường.
Vậy 37 chiều không gian xuất hiện từ đâu?
Phần này có thể khiến nhiều người cảm thấy bối rối, nhưng hãy tưởng tượng như sau: Bạn đang chơi một trò chơi ô chữ, nhưng thay vì chỉ có hai hướng ngang và dọc, giờ bạn có thêm một loạt hướng mà bạn không thể nhìn thấy. Điều này có nghĩa là mỗi ô chữ không chỉ có hai cách để kết nối với các ô khác mà có thể có hàng chục cách.
Trong thí nghiệm này, nhóm nghiên cứu nhận ra rằng ba trạng thái lượng tử này có thể tương tác với nhau theo cách không thể giải thích bằng không gian ba chiều mà chúng ta quen thuộc. Để mô tả chính xác mối quan hệ giữa chúng, họ buộc phải mở rộng bài toán thành 37 trạng thái lượng tử khác nhau, tương đương với việc tồn tại trong 37 chiều không gian toán học.
Nếu bạn cảm thấy không gian ba chiều đã đủ phức tạp, hãy tưởng tượng rằng thực tại của chúng ta có thể tồn tại trong 37 chiều, nhưng chúng ta chỉ có khả năng nhận thức được ba chiều. Điều này giống như cách một nhân vật trong trò chơi 2D như Super Mario không thể hiểu được chiều sâu trong một trò chơi đồ họa 3D như Grand Theft Auto V.
Chúng ta chỉ nhìn thấy một phần rất nhỏ của thực tại?
Thí nghiệm này đặt ra một câu hỏi quan trọng: Tại sao chúng ta chỉ trải nghiệm thế giới theo cách "cổ điển", trong khi bản chất thực sự của vũ trụ có thể phức tạp hơn rất nhiều? Liệu có thể có nhiều chiều không gian nữa, và nếu có, chúng có thực sự tồn tại hay chỉ là công cụ toán học để chúng ta mô tả một thực tại mà chúng ta chưa hiểu hết?
Có lẽ giống như một nhân vật trong trò chơi 2D không thể hiểu được thế giới 3D, con người cũng chỉ là những sinh vật bị giới hạn trong một phần rất nhỏ của vũ trụ. Và nếu thế giới lượng tử có thể tạo ra những trạng thái phi nhân quả kỳ lạ, liệu chúng ta có thể sử dụng chúng để phát triển những máy tính lượng tử mạnh mẽ hơn, hoặc thậm chí khám phá những chiều không gian khác?
Mặc dù những câu hỏi này vẫn chưa có lời giải, phát hiện mới này đã mở ra cánh cửa cho những hiểu biết sâu hơn về bản chất thực tại. Một điều chắc chắn: vũ trụ không vận hành theo cách chúng ta tưởng, và mỗi bước tiến trong vật lý lượng tử càng khiến chúng ta nhận ra rằng trực giác của mình có thể hoàn toàn sai lầm.
