[anattā]

The magic of Quantum Mechanics
Lượng tử Thần công

Hai hạt vướng víu như hai người yêu nhau,
Cách xa ngàn dặm vẫn làm đau tim người.
Em ơi nếu vướng nhau rồi,
Chớ để nhiễu động cuốn trôi nghĩa tình.
(Bài thơ sưu  tầm trên mạng)


Năm vừa qua có những biến động phủ định xảy ra khiến thế giới bị ảnh hưởng chao đảo, không yên. Chẳng hạn như chiến tranh giữa Nga và Ukraine, tình trạng lạm phát tăng cao, chính sách Trung Quốc bế qua tỏa cảng vì dịch Covid-19. Những sự cố đó vẫn con dai dẳng đến hiện nay khiến cho xã hội, đời sống con người đầy căng thẳng, lo âu. Dù sao hòa lẫn vào đó cũng có vài tin tích cực mà theo tôi đó là hai phát minh sáng tạo của các nhà khoa học.

Cuộc thí nghiệm thành công mang đậm dấu ấn lịch sử lần đầu tiên của các chuyên gia Mỹ về Phản ứng tổng hợp Hạt nhân Nhiệt hạch (Nuclear Fusion reactions) tạo ra năng lượng sạch vô tận, giá thành rẻ, không có chất phóng thải như các lò phản ứng năng lượng nguyên tử hiện nay trên thế giới, và có thể khoảng năm 2025 sẽ có nhà máy phản ứng nhiệt hạch đầu tiên ra đời ở Mỹ. Theo chuyên gia, chỉ cần một ly nước nhỏ thì cũng đủ các nguyên tử Hydro để tạo ra nguồn năng lượng điện cho một người hay một nhà sử dụng trọn một kiếp người trăm năm!

Và thứ hai là giải Nobel 2022 Vật lý, cơ học lượng tử, được trao cho ba khoa học gia vào tháng 10 năm vừa qua, đó là John Clauser (79 tuổi, Mỹ), Alain Aspect (75 tuổi, Pháp), và Anton Zeilinger (77 tuổi, Áo), do những thực nghiệm khám phá ra hiệu ứng “Rối lượng tử”, “Vướng víu lượng tử” — Quantum Entanglement — là thực tại của sự vật, là tính chất căn bản hoạt động của các hạt vi mô trong thế giới lượng tử kỳ diệu, quái dị.  Ủy ban Nobel cho biết rằng, hiệu ứng Rối lượng tử sẽ mở ra trang mới trong thông tin, trong việc ứng dụng chúng vào thông tin viễn thông lượng tử, Internet lượng tử, mật mã lượng tử. Và ở thế giới hoạt động của các hạt vi mô không tồn tại nguyên lý nhân quả!

Cá nhân mình thích thú nhiều hơn về trạng thái “rối” (entanglement) của các hạt cơ bản (sub-atomic) ở thế giới vi mô của vạn vật  nên xin trình bày đôi chút những cảm tưởng về thực tại siêu hình (metaphysic) này.

Các khoa học gia đã dùng một cặp hạt electrons hay photons và bất đẳng thức Bell để thực nghiệm. Họ đặt hai hạt ở cách xa nhau, và làm phép đo một trong hai hạt photons. Tạm gọi là p1 và p2. Khi họ quan sát và đo lường hạt p1 và thấy nó di chuyển hướng lên trên (spin up), thì tức khắc hạt p2 kia sẽ di chuyển hướng ngược lại (spin down). Tức là giữa chúng luôn luôn có giá trị đối nghịch nhau. Có một sự cảm ứng liên kết bí ẩn vô hình nào đó mà ta chưa biết giữa hai hạt mà chúng truyền tin cho nhau tức thì, siêu vượt không gian và thời gian, phi-định-xứ (non-local), đây gọi là “vướng víu lượng tử” (quantum entanglement), một phương động tức thì mười phương động. Chỉ cần biết giá trị hay trang thái một hạt vi mô thì sẽ biết giá trị hay trạng thái của hạt kia. Một cặp hạt vi mô như thế được xem là một hệ thống rối lượng tử đơn giản uyên nguyên nhất (a single system). Vậy thì hiện tượng thần giao cách cảm mà ta thường nghe nói là hiện hữu thật. Rồi những hiện lạ kỳ về khí công trong truyện trong sách như “truyền âm nhập mật”, “đàn chỉ thần công”, “cách không điểm huyệt”… thì không xa vời sự thật lắm. Một trạng thái khác nữa của hiệu ứng rối lượng tử là “chồng chất lượng tử” — superpositioning — (hay gọi là bất-định-vị để dễ hình dung hơn?) Máy tính thông thường ta dùng hiện nay, thì thông tin được chứa đựng dưới dạng bits, 0 hoặc 1. Còn ở các hạt vi mô, một hạt có thể ở vị trí 0 và 1, nó có thể mang giá trị 0 và 1, cho nên đơn vị đo lường của nó được gọi là “qubits”. Trong tương lai tới đây, khoa học sẽ khai thác tính chất vướng-víu và chồng-chất lượng tử của các hạt cơ bản để phục vụ, nâng cao, cải tiến đời sống con người, mở ra chân trời mới kỷ nguyên lượng tử. Thật ra các hãng lớn ở Mỹ như Google, IBM đã tạo ra những máy tính lượng tử từ lâu rồi. Chiếc máy tính lượng tử (quantum computer) của Google hiện tại có thể tính toán nhanh gấp hàng trăm triệu lần so với chiếc siêu máy tính (super-computer) hiện nay.

Cái dụng của hiệu ứng Vướng víu lượng tử thì rộng khắp hầu như trong mọi lĩnh vực. Truyền tin tức thời, Internet tức thời — biết em tức thời, rồi yêu em tức thời khắc :)). Dù hệ thống mạng 5G hay 10G đi nữa so với kỹ thuật thông tin lượng tử thì chẳng thấm tháp gì.  Và chẳng hạn như ứng dụng chúng vào phương chỉnh sửa gene để trị bệnh. Gene cần được thay đổi sẽ đươc nhận diện, xác định vị trí, đưa phân tử cas9 (protein) vào, cắt, lắp gháp hay thay thế… tất cả những bước đó sẽ hoàn thành cùng lúc, chớp nhoáng mà không phạm sai lầm. Rồi về xe điện. Hiện nay xe chạy bằng điện, bộ phận đắt giá nhất là bình ắc quy. Mà bình điện chỉ chạy được từ 200 đến 300 dặm là phải xạc. Thiệt là phiền phức, phải không? Với tiềm năng khoa học vướng lượng tử, chuyên gia có thể áp dụng mô phỏng lượng tử (quantum simulation) để tạo ra bình điện để có thể chạy hàng ngàn, chục ngàn, hoặc trăm ngàn dặm mới xạc một lần, và giá thành của bình điện lại rẻ. Xe điện giá rẻ như thế sẽ có mặt trong năm, bảy năm nữa, hay một thập niên nữa thôi, với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học kỹ thuật. Mình chờ cho xe điện giảm xuống khoảng $15,000 mới mua ;). Bây giờ mắc quá, gì mà đến năm, bảy chục ngàn một chiếc. Với kỹ thuật mô phỏng lượng tử, các chuyên gia cũng có thể tạo ra các chất kim loại khan hiếm (rare metal) phí tổn rẻ, mà không phải lệ thuộc nguồn cung từ nước ngoài (thí dụ như Mỹ thường phải nhập khẩu các chất kim loại hiếm từ Trung Quốc). Chưa hết, ứng dụng kỹ thuật Rối lượng tử vào lãnh vực trí tuệ nhân tạo AI, thì AI sẽ thông minh hơn, hiệu quả hơn, khả năng của AI sẽ phát triển đến vô cùng vô tận, có lẽ đây chính là điều mà cố khoa học gia Stephen Hawking đã lo lắng về mối bất lợi của AI trong tương lai.

Điều mà tôi khâm phục là các nhà khoa học khám phá ra hiệu ứng Rối lượng tử đã vượt qua cái bóng to lớn của nhà bác học Einstein. Vì ông đã cho rằng không có cái gọi là “vướng lượng tử” giữa những hạt vi mô, tức là không có chuyện phi định xứ (non-local) giữa một cặp hạt, và nếu có hiện tượng truyền tin tức thời giữa chúng, thì có nghĩa là thông tin đó truyền đi nhanh hơn vận tốc ánh sánh sao? Tuy nhiên, với tính chất rối lượng tử thì dù hai hạt vi mô ở cách xa nhau cả nhiều trăm ngàn dặm, hay hằng chục triệu dặm, hay xa thăm thẳm chiều trôi đi nữa thì giữa chúng có sự liên kết vô hình cảm ứng với nhau tức thời, không tồn tại khoảng cách hay thời gian giữa chúng. Và chính vì thế Ủy ban Nobel mới nói rằng, nhân quả không tồn tại ở thế giới rối lượng tử. Phải thế. Vì có thời gian trước sau, có không gian mới có nhân và quả; còn ở thế giới của các hạt vi mô thì hoạt động của chúng siêu vượt không thời gian, phi định xứ, bất định vị.

Đừng cho cái gì là đã xong mà không cần phải sửa đổi nữa, đừng để cho cái gì nhồi sọ.
Chỉ nên nhận một điều gì là đúng hoặc là thật khi nào ta biết nó hiển nhiên như thế.
(Descarters)