Hiện tượng vướng víu lượng tử

"Nếu có hai electron đặt gần nhau, chúng có thể dao động cùng một trạng thái, theo thuyết lượng tử, " Kaku nói. "Giờ nếu tách chúng ra xa nhau, hàng trăm thậm chí hàng ngàn năm ánh sáng, chúng vẫn sẽ tiếp tục giữ được mối liên kết này".

"Nếu lắc nhẹ một electron, electron ở đầu kia sẽ 'cảm ứng' được dao động này ngay lập tức, nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Đây là lý do mà Einstein luôn bác bỏ thuyết lượng tử vì theo ông tốc độ ánh sáng phải là lớn nhất", Kaku cho biết.

Minh họa hiện tượng vướng víu lượng tử. Ảnh: YouTube/Stargazer

Vào năm 1935, Einstein, Boris Podolsky và Nathan Rosen đã cố gắng bác bỏ thuyết lượng tử bằng một thí nghiệm tưởng tượng gọi là "tác động ma quái từ xa". Ba người cùng viết một báo cáo tựa đề "miêu tả của cơ học lượng tử vào thế giới thực tại vật lý là chưa hoàn chỉnh", trong đó chỉ ra vướng víu lượng tử là một nghịch lý (ngày nay được gọi là nghịch lý EPR, theo tên ba người) và không thể xảy ra.

Điều trớ trêu với Einstein là, nghịch lý về sự truyền thông tin tức thời này hiện là một phần quan trọng không thể thiếu của một số công nghệ tiên tiến nhất thế giới, như mật mã lượng tử.

Lỗ sâu

Trong khi Thuyết tương đối hẹp ràng buộc năng lượng với khối lượng, Thuyết tương đối tổng quát của Einstein lại "sáp nhập" không gian và thời gian lại với nhau, đưa đến hy vọng về du hành giữa các vì sao.

"Cách khả thi duy nhất để phá bỏ rào cản ánh sáng là việc uốn cong không thời gian", Kaku viết. 

Sự uốn cong mà ông đề cập ở đây chính là cái ta vẫn gọi là "lỗ sâu", về lý thuyết sẽ cho phép một cái gì đó đi qua một khoảng cách khổng lồ ngay lập tức, nghĩa là phá vỡ tốc độ giới hạn của vũ trụ.

Hình ảnh lỗ sâu trong phim khoa học giả tưởng Interstellar. Ảnh: Warner Bros

Vào năm 1988, nhà vật lý lý thuyết Kip Thorne đã sử dụng các phương trình của thuyết tương đối Einstein để dự đoán xác suất các lỗ sâu có thể mở vĩnh viễn cho du hành vũ trụ. Tuy nhiên, các lỗ sâu này cần có một loại vật chất kỳ lạ để giữ cho chúng không bị đóng lại. Gọi là kỳ lạ vì nó sẽ bị đẩy bởi hấp dẫn, thay vì hút như vật chất thông thường.

"Điều thú vị là loại vật chất này thực sự tồn tại, nhờ vào sự kỳ quái của các định luật vật lý lượng tử", Thorne viết trong cuốn sách "Vật lý giữa các vì sao" của ông. 

Khi Thorne đề xuất lý thuyết về lỗ sâu ổn định vào năm 1988, ông đã kêu gọi cộng đồng vật lý giúp mình xác định liệu trong vũ trụ có tồn tại đủ lượng vật chất này cho lỗ sâu không.

"Kể từ đó đã có rất nhiều nghiên cứu của rất nhiều nhà vật lý, nhưng đến giờ, gần 30 năm sau vẫn chưa có câu trả lời", Thorne viết. Tuy các kết quả tới giờ có vẻ tốt, "nhưng chúng ta còn cách câu trả lời cuối cùng rất xa".