Nghịch lí Zeno lượng tử

Zeno xứ Elea là một nhà triết học Hi Lạp từng đề xuất rằng nếu bạn có thể chia lát thời gian thành những lượng đủ nhỏ, thì thế giới sẽ đóng băng tại chỗ. Hóa ra quan điểm của ông là đúng – chí ít là từ góc nhìn của cơ học lượng tử.

Hai nhà vật lí George Sudarshan và Baidyanath Misra của trường Đại học Texas ở Mĩ vừa nêu bằng chứng của Hiệu ứng Zeno cho biết bạn có thể làm một nguyên tử ngừng phân hủy, nếu bạn kiểm tra trên nó “đúng liều lượng”.

Zeno xứ Elea là một nhà triết học đã đi khắp miền nam Italy hồi hai nghìn rưỡi năm về trước, ông chứng minh rằng không có cái gì là đúng cả. Ông làm như vậy bằng cách lập ra một chuỗi nghịch lí cho thấy rằng chia đôi một khoảng thời gian cho trước ta được hai lần khoảng thời gian đã cho, thời gian và không gian không liên tục cũng chẳng rời rạc, và chuyển động là không thể. Mãi mãi không thể. Với lí giải này, ông đã bắt gặp ý tưởng của các nhà cơ học lượng tử, nhưng hơn hai thiên niên kỉ sau, vào năm 1977, thì khoa học mới bắt kịp quan điểm này của ông.

Tên gọi chính thức cho lí thuyết khoa học hiện đại trên là Hiệu ứng Zeno Lượng tử, và nó được xây dựng trên Nghịch lí Mũi tên bay. Một mũi tên bay trong không khí. Nó bay trong một chuỗi khoảnh khắc. Một khoảnh khắc được định nghĩa là khoảng thời gian ngắn nhất có thể có. Trong một khoảnh khắc cho trước bất kì, mũi tên phải không chuyển động. Nếu nó không phải không chuyển động, thì sẽ có hai khoảnh khắc, một khoảnh khắc trong đó mũi tên ở tại một nơi và một khoảnh khắc trong đó mũi tên ở một nơi khác. Đây chính là chỗ rắc rối. Không có cách nào khác định nghĩa một khoảnh khắc, nhưng nếu thời gian được cấu thành bởi một số khoảnh khắc, và mũi tên không chuyển động trong khoảnh khắc nào, thì mũi tên không thể chuyển động trong không khí được.

Từ chuyển động hằng ngày đến chuyển động lượng tử

Quan điểm thu nhỏ phép đo chuyển động xuống tới điểm mà nó không thể chuyển động khiến hai nhà nghiên cứu tại Đại học Texas cảm thấy hiếu kì. George Sudarshan và Baidyanath Misra nhận ra rằng hành trạng của một số nguyên tử đang phân hủy có thể được xử lí bằng một phiên bản của Nghịch lí Mũi tên bay. Từ điểm nhìn của chúng ta, một nguyên tử chưa được quan sát có khả năng phân hủy rơi vào sự chồng chất của các trạng thái. Nó vừa đã phân hủy vừa chưa phân hủy cho đến khi có ai đó làm kiểm tra trên nó. Khi bị kiểm tra, nó rơi vào một trong hai trạng thái đó. Tại một số thời điểm, rất sớm sau khi nó rơi vào sự chồng chất trạng thái này, khả năng nó chưa phân hủy khi có người làm kiểm tra trên nó sẽ là cao hơn. Tại những thời điểm khác, khả năng nó đã phân hủy là cao hơn.

Lấy ví dụ một nguyên tử rất có khả năng phân hủy sau 3 giây, nhưng rất không có khả năng phân hủy sau 1 giây. Làm kiểm tra trên nó sau 3 giây, thì có khả năng nó sẽ đã phân hủy. Nhưng, theo Misra và Sudarshan, làm kiểm tra trên nó 3 lần trong những khoảng thời gian 1 giây thì nó sẽ có khả năng nhất là chưa bị phân hủy. Mỗi lần bạn làm kiểm tra trên nó, nó sẽ đảo về trạng thái được đo “ban đầu của nó”, và đồng hồ sẽ bắt đầu đếm lại. Thật thú vị, điều này thật sự là có xảy ra. Các nhà nghiên cứu quan sát các nguyên tử sodium đã thấy rằng, “Tùy thuộc vào tần số của phép đo mà chúng tôi thấy một phân hủy bị triệt tiêu hay được tăng cường so với hệ không bị tác động.” Phân hủy “tăng cường” đó là kết quả của Hiệu ứng Phản Zeno Lượng tử. Điều chỉnh thời gian đo của bạn cho vừa vặn thích hợp thì bạn thật sự có thể thúc một hệ phân hủy nhanh hơn so với cái xảy ra khi nó không bị quan sát. Zeno đã đúng. Bạn có thể làm đóng băng thế giới, nếu bạn làm chủ được phép đo tinh vi như đã nói.

Theo io9.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


10 đột phá vật lí của năm 2017
13/12/2017
Tạp chí Physics World của Anh bình chọn các thành tựu quan trắc đa kênh liên quan đến sóng hấp dẫn là Đột phá của năm
Trump lệnh cho NASA trở lại Mặt Trăng
12/12/2017
Lần cuối các nhà du hành vũ trụ người Mĩ đặt chân lên Mặt Trăng là hồi những năm 1970. Tổng thống Mĩ Donald Trump muốn
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 2)
07/12/2017
6. Sự át trội của vật chất tối Hồi thập niên 1970, Vera Rubin không những đã có một khám phá vũ trụ học đồ sộ, mà trong
Top 10 khám phá thiên văn học (Phần 1)
05/12/2017
Những phát hiện không những làm thay đổi thế giới, mà còn thách thức cách chúng ta nhìn nhận sự tồn tại của mình và vị
Moment từ proton được đo chính xác nhất từ trước đến nay
26/11/2017
Các nhà vật lí ở Đức vừa đo được moment từ của proton đến sai số 0,3 phần tỉ. Giá trị này tốt gấp 11 bậc so với phép
Kiểm tra bản chất lượng tử của lực hấp dẫn
26/11/2017
Bất chấp hàng thập kỉ nỗ lực phấn đấu, một lí thuyết về lực hấp dẫn lượng tử vẫn nằm ngoài tầm với của chúng
Lỗ đen ăn thịt sao và ợ ra tia vũ trụ
26/11/2017
Kịch bản sao lùn trắng bị lỗ đen xé xác có thể giải thích được những cơn mưa tia vũ trụ và neutrino mà chúng ta thấy trên
Lí thuyết thống nhất trở lại ba lực trong tự nhiên
26/11/2017
Ngay sau Vụ Nổ Lớn, trong vũ trụ chỉ có một lực. Khi vũ trụ nguội đi, nó tách thành bốn lực của vũ trụ ngày nay: lực hấp
Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com