Thí nghiệm nổi tiếng: Ý thức có liên quan đến cơ học lượng tử

Bình luận Ánh Dương • 11:00, 27/12/19

Càng ngày chúng ta càng biết tới nhiều phát hiện và nghiên cứu khoa học cho thấy ý thức (suy nghĩ, dự định, lời cầu nguyện… ) có thể trực tiếp ảnh hưởng đến thế giới vật chất vật lý. 

Nikola Tesla, nhà phát minh vĩ đại đầu thế kỷ 20 đã từng phát biểu:

“Ngày mà khoa học bắt đầu nghiên cứu các hiện tượng phi vật chất, thành tựu đạt được trong một thập kỷ sẽ lớn hơn nhiều thế kỷ trước đó cộng lại. Để hiểu được bản chất thật sự của vũ trụ, người ta phải suy nghĩ dựa trên những yếu tố như năng lượng, tần số và sự rung động,”

Từ lâu, các nhà vật lý đã khám phá mối quan hệ giữa ý thức con người và cấu trúc vật chất. Trước đó, người ta tin rằng vũ trụ vật chất, theo giải thích vật lý Newton (vật lý cổ điển), là nền tảng của thực tại vật chất vật lý. Tất cả điều này đã thay đổi khi các nhà khoa học bắt đầu phát hiện rằng mọi thứ trong vũ trụ này được tạo ra bởi năng lượng.

Vật chất ở mức bé nhất có thể quan sát được là năng lượng, và ý thức con người kết nối với chúng, ý thức con người có thể ảnh hưởng đến hành vi, và thậm chí là cấu trúc lại chúng.

Thí nghiệm khe đôi lượng tử

Các phát hiện làm thay đổi quan điểm của vật lý cổ điển có nền tảng từ thí nghiệm khe đôi lượng tử nổi tiếng (Double split experiment). Loạt thí nghiệm này đã được đọc giả báo Physics World (Thế giới Vật lý) bầu chọn là “thí nghiệm đẹp nhất trong vật lý học” năm 2002.

Thí nghiệm đầu tiên gọi là “thí nghiệm hai khe hẹp”. Tưởng tượng rằng ta chiếu một tia sáng trước một màn chứa hai khe hẹp song song. Một phần ánh sáng đi qua các khe, và được hứng bởi một màn chắn phía sau.

Ánh sáng có thể được coi như một dạng sóng và khi các sóng hiện ra sau hai khe chúng có thể giao thoa với nhau. Nếu các đỉnh sóng trùng nhau, chúng sẽ cộng hưởng, còn nếu một đỉnh và một hõm trùng nhau thì chúng sẽ triệt tiêu nhau. Sự giao thoa các sóng này được gọi là hiện tượng nhiễu xạ, nó tạo ra một dãy luân phiên các dải sáng tối trên màn chắn sau khi các sóng ánh sáng cộng hưởng và triệt tiêu nhau.

Mô hình giao thoa ánh sáng hệ 2 khe trong thí nghiệm Young và hình ảnh giao thoa thu được. (Ảnh: Wikipedia)

Thí nghiệm này được hiểu như một đặc tính của các sóng trong suốt 200 năm, trước khi lý thuyết lượng tử xuất hiện.

Thí nghiệm hai khe cũng có thể thực hiện được với các hạt lượng tử như electron, loại hạt vi mô mang điện cấu thành nên nguyên tử. Những hạt này cũng có thể hành xử như sóng, nghĩa là chúng cũng có thể trải qua sự nhiễu xạ khi một dòng các hạt electron đi qua hai khe hẹp tạo ra giao thoa.

Giả sử các hạt lượng tử được gửi qua các khe lần lượt mỗi hạt một lần, rồi lần lượt đập vào màn chắn phía sau. Giờ đây rõ ràng chẳng có gì trên đường đi của mỗi hạt để nó có thể giao thoa – nhưng quy luật các điểm va chạm của mỗi hạt theo thời gian đều là các dải giao thoa. Có vẻ như thí nghiệm này ngụ ý rằng mỗi hạt đều đồng thời đi qua cả hai khe và tự giao thoa với chính nó. Sự kết hợp của việc “đi qua cả hai đường ở cùng một thời điểm” này được gọi là trạng thái chồng chập.

Nhưng điều tiếp theo sau đây mới thực sự kỳ dị.

Bằng cách đặt một máy dò bên trong hoặc ngay sau một khe, ta có thể phát hiện ra hạt vi mô có đi qua nó hay không. Tuy nhiên, trong trường hợp này, sự giao thoa biến mất. Đơn giản chỉ với việc quan sát đường đi của hạt – ngay cả khi sự quan sát này không làm nhiễu chuyển động của hạt – mà kết quả thí nghiệm đã thay đổi.

Nhà vật lý Pascual Jordan, người đã làm việc cùng với bậc thầy lượng tử Niels Bohr ở Copenhagen vào những năm 1920, đã kết luận rằng “sự quan sát không chỉ làm nhiễu cái cần được đo, chúng còn định dạng ra nó nữa… Chúng ta đã ép [một hạt lượng tử] phải mang một vị trí xác định.” Nói cách khác, Jordan nói, “chính chúng ta đã định đoạt kết quả thí nghiệm.”

Nếu như vậy, hiện thực khách quan có vẻ như là điều không tồn tại.

Và thậm chí nó còn trở nên kỳ lạ hơn.

Sơ đồ Thí nghiệm khe đôi lượng tử. (Ảnh: Wikipedia)

Nếu tự nhiên có vẻ như đang thay đổi hành vi của nó tùy thuộc vào việc chúng ta có “quan sát” nó hay không, ta có thể lừa nó tiết lộ mục đích của mình. Để làm vậy, ta có thể đo xem hạt đi qua khe nào trong hai khe, nhưng chỉ khi nó đã đi qua hai khe ấy. Từ đó, nó hẳn đã phải “quyết định” sẽ đi một hoặc cả hai đường.

Một thí nghiệm như vậy do nhà vật lý Mỹ John Wheeler đề xuất vào những năm 1970, được gọi là “sự lựa chọn bị trì hoãn”, và được thực hiện trong thập kỷ tiếp theo. Nó sử dụng các kỹ thuật thông minh để thực hiện những phép đo trên quỹ đạo của các hạt lượng tử (thường là các hạt lượng tử ánh sáng, còn gọi là photon) sau khi chúng đã chọn đi một đường hay là một chồng chập của cả hai đường.

Thực tế hóa ra, cũng như Bohr đã tự tin tiên đoán, không có gì khác biệt trong chuyện chúng ta có trì hoãn phép đo hay không. Cứ khi nào chúng ta đo đường đi của photon trước khi nó chạm đến máy dò là tất cả hiện tượng giao thoa biến mất.

Cứ như thể tự nhiên không chỉ “biết” khi bị chúng ta quan sát, mà còn ngay từ khi chúng ta dự định quan sát nữa.

Trong những thí nghiệm này, bất cứ khi nào thấy đường đi của một hạt lượng tử, đám mây những đường đi của nó “chập lại” thành một trạng thái đơn lẻ được xác định cụ thể. Hơn thế, thí nghiệm sự lựa chọn bị trì hoãn ngụ ý rằng, chỉ riêng hành động quan sát, chứ không tính đến bất kỳ sự gây nhiễu cụ thể nào gây ra bởi phép đo, có thể gây ra sự chập lại. Nhưng phải chăng điều này có nghĩa rằng sự chập lại thực sự chỉ xảy ra khi kết quả của một phép đo chạm vào nhận thức của chúng ta?

Khả năng này được nhà vật lý người Hungary Eugene Wigner thừa nhận vào những năm 1930. “Nó có nghĩa là những ấn tượng đi vào nhận thức của tôi sẽ ảnh hưởng tới việc mô tả lượng tử các đối tượng,” ông viết. “Thuyết duy ngã có thể nhất quán một cách lôgic với cơ học lượng tử hiện tại.”

Wheeler thậm chí còn hình dung rằng sự hiện hữu sinh vật, vốn có khả năng “nhận biết”, đã biến thứ trước đó là một chồng chập những quá khứ lượng tử thành một lịch sử cụ thể. Theo nghĩa này, Wheeler nói, chúng ta đã trở thành thành viên trong chu trình tiến hóa của vũ trụ ngay từ khởi đầu của nó. Nói như ông, chúng ta đang sống trong một “vũ trụ cho phép sự tham gia của cá nhân”.

Ngày nay, các nhà vật lý vẫn chưa đồng thuận xem đâu là cách tốt nhất để giải thích các thí nghiệm lượng tử này, và ở một mức độ nào đó tự bản thân bạn (ở thời điểm hiện tại) có thể tùy chọn cho mình ý nghĩa của chúng. Nhưng dù là cách này hay cách khác, thật khó để lờ đi ngụ ý rằng ý thức và cơ học lượng tử có liên quan với nhau theo một cách nào đó.

Video Thí nghiệm khe đôi lượng tử- Phụ đề tiếng Việt:

Thí nghiệm này hiện vẫn đang được các đội nghiên cứu cùng các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới tiếp tục nghiên cứu và khám phá những điều đáng kinh ngạc về thế giới chúng ta.

Ánh Dương (tổng hợp)

Tham khảo: Tia sáng/Duy lực thiền/Trithucvn