Thực nghiệm khó tin: Cùng một lúc có thể tồn tại nhiều loại “hiện thực”

“Thế giới hiện thực” có thể tồn tại ít nhất hai phiên bản? Điều chúng ta chính mắt thấy không nhất định là “hiện trạng” duy nhất. Dựa vào chứng minh khoa học mới nhất có thể thấy, thì có thể đồng thời tồn tại hai loại “hiện thực”.

Theo báo Daily Mail của Anh, các nhà nghiên cứu tại Khoa Vật lý Thực nghiệm tại Đại học Innsbrück ở Áo nói rằng họ đã chứng minh rằng hai ‘thực tế’ có thể tồn tại cùng một lúc, ít nhất là khi nói đến thế giới lượng tử.

Thực nghiệm mang tên “Wigner’s friend” (Người bạn của Wigner), một trong những thực nghiệm tư tưởng khiến người ta rối trí nhất trên thế giới. Thực nghiệm này tiến hành vào năm 1961 do nhà vật lý học Eugene Wigner đoạt giải Nobel đưa ra, liên quan đến hai người quan sát cùng một thứ – trong trường hợp này là một photon (lượng tử ánh sáng) duy nhất.

Photon là đơn vị ánh sáng nhỏ nhất có thể lượng hóa. Dưới điều kiện khác nhau có thể tồn tại như hạt hoặc sóng. Ánh sáng có thể tồn tại một trong hai trạng thái lượng tử khác nhau. Chỉ có người nào đó lúc đo lường mới có thể xác định nó là trạng thái lượng tử nào.

Trong thí nghiệm của Wigner, một người trong phòng thí nghiệm quan sát photon, gửi nó đến trạng thái thẳng đứng hoặc nằm ngang, trong khi Wigner, người ở bên ngoài phòng thí nghiệm, thực hiện một thử nghiệm đơn giản gọi là ‘thí nghiệm giao thoa’ để chứng minh rằng photon vẫn còn trong trạng thái chồng chất.

Trong thí nghiệm, cả hai quan sát và do đó cả thực tế mà chúng đại diện, có thể được chứng minh là đúng đồng thời. Ông đã chứng minh photon đang ở trong trạng thái chồng chất. Tức là photon đồng thời nó đang ở hai trạng thái dọc và ngang.

Trong thực nghiệm tư tưởng này, hai người quan sát cùng một photon thì sẽ ra kết luận khác nhau, nhưng cả hai kết quả quan sát đều chính xác.

Mặc dù “Wigner’s friend” từ lâu chỉ là một thử nghiệm suy nghĩ hấp dẫn, nhưng những tiến bộ trong lĩnh vực cơ học lượng tử và vật lý đã cho phép các nhà nghiên cứu đưa lý thuyết vào thử nghiệm – và đó chính xác là những gì Massimiliano Proietti của Đại học Heriot-Watt ở Edinburgh và các đồng nghiệp đã làm.

Massimiliano Proietti và đồng sự tại trường đại học Heriot-Watt sử dụng nghiên cứu vướng víu photon cùng thu được tình huống như “Wigner’s friend”. Nghiên cứu đó được công bố trên “ArXiv” đã chứng thực dù cho người quan sát một photon và báo cáo các trạng thái khác nhau thì hai sự thật mâu thuẫn này cũng có thể là chân thực. Trong lúc quan sát, photon tồn tại ở trạng thái phân cực hóa nhưng lúc sử dụng phương thức “can thiệp thực nghiệm” thì photon vẫn tồn tại trạng thái chồng chất.

Nghiên cứu này không những chứng thực một thực nghiệm tư tưởng đã thảo luận trong thời gian dài mà còn động chạm đến nền tảng của phương thức tiến hành quan trắc. Trong luận văn của Proietti chỉ ra “phương pháp khoa học dựa vào sự thật, những sự thật này thông qua đo lường lặp lại mà kiến lập, hơn nữa là được chấp nhận rộng rãi mà không dính dáng gì tới người quan sát”.

Ngoài ra ông biểu đạt trong cơ học lượng tử thì tính khách quan của quan sát không hẳn là rõ ràng. Tuy nhiên, nếu những sự thật đó không thể được chứng minh là đúng hay sai – hoặc cả hai – giống như giả định của Proietti đặt ra, thì chính khoa học có thể phải thay đổi.

Lý luận về vướng víu photon

Vướng víu photon lý luận rằng: Nếu đem hai hạt từ cùng một chùm sáng phân tách thì sự việc phát sinh tại một trong hai hạt photon thì hạt còn lại cũng phản ánh ra sự việc.

Cũng giống như rối lượng tử, giữa hai hoặc nhiều lượng tử trong cùng một hệ thống thì đều tồn tại rối lượng tử, photon cũng như thế. Dạng liên kết ràng buộc này vượt qua không gian và thời gian. Phát sinh tức thời và không ảnh hưởng bởi khoảng cách. 

Phúc Hải (Theo Secret China)