Rối lượng tử là gì?

Vướng víu lượng tử (Quantum Entanglement) là hiện tượng các hạt lượng tử liên kết chặt chẽ, chia sẻ cùng một trạng thái, dù cách xa nhau, một phép đo trên hạt này sẽ ngay lập tức xác định trạng thái hạt kia. Nó xảy ra giữa hai hay nhiều hệ lượng tử (photon, electron) trong hoàn cảnh được tạo ra và giữ cách ly khỏi môi trường (tương tác với nhau), và cách "tháo gỡ" hay chuyển hóa chính là tương tác (đo lường) với môi trường, làm mất đi trạng thái liên kết đó, mở ra tiềm năng ứng dụng công nghệ lượng tử (máy tính, truyền thông lượng tử). 
Vướng víu lượng tử được hiểu như thế nào?
Liên kết tức thời: Hai hạt vướng víu có một mối liên hệ "ma quái" mà Einstein từng gọi, nghĩa là trạng thái của chúng phụ thuộc vào nhau ngay lập tức, không phụ thuộc khoảng cách.
Không thể tách rời: Trạng thái của một hạt không thể mô tả đầy đủ nếu không xét đến hạt kia; chúng là một thể thống nhất, không phải các hạt riêng lẻ.
Toán học: Trạng thái của hệ thống không thể viết thành tích các trạng thái riêng lẻ của các thành phần. 
Ai với ai? Hoàn cảnh nào?
Với ai: Hai hay nhiều hạt cơ bản (photon, electron, nguyên tử) hoặc hệ lượng tử nhỏ có thể vướng víu với nhau.
Hoàn cảnh:Khi chúng tương tác với nhau theo cách đặc biệt (ví dụ: phát ra từ một nguồn, hoặc tương tác trong thí nghiệm).
Phải cách ly khỏi môi trường (nhiệt độ, bức xạ) để duy trì trạng thái vướng víu. Sự tương tác với môi trường (gọi là mất kết nối lượng tử - decoherence) sẽ phá vỡ nó. 
Cách tháo gỡ và chuyển hóa
Phá vỡ (Tháo gỡ): Phép đo hoặc tương tác với môi trường sẽ làm trạng thái vướng víu sụp đổ (mất đi liên kết), khiến các hạt trở lại trạng thái độc lập.
Chuyển hóa (Ứng dụng):Truyền thông lượng tử: Sử dụng để truyền thông tin cực kỳ an toàn (không thể nghe lén).
Tính toán lượng tử: Tận dụng tính chất chồng chất và vướng víu để thực hiện phép tính phức tạp cực nhanh.
Mạng lượng tử, cảm biến lượng tử: Tạo nền tảng cho các công nghệ tương lai. 
Tóm lại, vướng víu lượng tử là một hiện tượng vật lý cơ bản, tạo ra sự liên kết phi cổ điển giữa các hạt, mở ra những công nghệ mang tính cách mạng khi chúng ta học cách tạo ra và kiểm soát nó, cũng như hiểu cách nó bị phá vỡ.  
Hiện tượng rối lượng tử (quantum entanglement) bắt đầu xảy ra khi hai hoặc nhiều thực thể vi mô (như hạt photon, electron) tương tác trực tiếp hoặc cùng chung một nguồn gốc, khiến trạng thái của chúng không còn tồn tại độc lập mà bị "buộc chặt" vào nhau. 
Dưới đây là các phương thức chính để khởi đầu hiện tượng này trong khoa học:
1. Chia tách từ một nguồn chung (Common Origin)
Đây là cách phổ biến nhất để tạo ra các cặp hạt rối lượng tử.
Phân rã hạt: Một hạt không ổn định (ví dụ: hạt có spin bằng 0) phân rã thành hai hạt con. Do định luật bảo toàn (như bảo toàn momen động lượng), trạng thái của hai hạt con này buộc phải đối nghịch nhau để tổng bằng không.
Chuyển đổi tham số tự phát (SPDC): Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học chiếu một tia laser năng lượng cao qua một loại tinh thể đặc biệt (như BBO). Tinh thể này "chia" một photon xanh thành hai photon đỏ có năng lượng thấp hơn. Hai photon mới này sẽ bị rối lượng tử với nhau về mặt phân cực. 
2. Tương tác trực tiếp (Direct Interaction)
Hai hạt vốn không liên quan có thể trở nên "rối" nếu chúng được đưa lại gần và cho phép tương tác với nhau.
Va chạm vật lý: Khi các hạt va chạm hoặc tương tác trong một khoảng cách cực ngắn, các hàm sóng của chúng chồng lấn, tạo ra một trạng thái chung duy nhất.
Cổng logic lượng tử (Quantum Gates): Trong máy tính lượng tử, các kỹ sư sử dụng các cổng như CNOT để buộc trạng thái của hai qubit (bit lượng tử) phải phụ thuộc vào nhau. Nếu qubit thứ nhất thay đổi, qubit thứ hai cũng thay đổi theo một quy luật xác định.
Trong cơ học lượng tử, giải kết (decoherence) là quá trình một hệ lượng tử mất đi các đặc tính kỳ lạ (như sự vướng mắc) do tương tác với môi trường bên ngoài. 
Dưới đây là các cách cụ thể để thực hiện việc "giải kết" và tháo gỡ vướng mắc, từ góc độ vật lý cho đến các ứng dụng chuyển hóa trong đời sống: 
1. Trong Vật lý và Công nghệ (Giải kết thực nghiệm) 
Để phá vỡ sự vướng mắc giữa các hạt, các nhà khoa học thường sử dụng: 
Sự quan sát/Đo đạc (Measurement): Hành động quan sát hoặc đo một đặc tính của hạt (như vị trí hoặc spin) sẽ làm "sụp đổ" hàm sóng lượng tử, buộc hạt phải chọn một trạng thái cụ thể và chấm dứt sự vướng mắc với hạt kia.
Tương tác môi trường: Đưa hệ thống tiếp xúc với nhiệt độ, ánh sáng hoặc các hạt khác. Môi trường càng "nhiễu động" thì quá trình giải kết diễn ra càng nhanh.
Thao tác cục bộ (LOCC): Sử dụng các phép toán cục bộ và giao tiếp cổ điển để điều chỉnh hoặc đảo ngược trạng thái vướng mắc. 
2. Trong Tâm lý và Mối quan hệ (Giải kết chuyển hóa) 
Khi áp dụng khái niệm này vào việc tháo gỡ những "vướng mắc" tiêu cực (trauma, quan hệ độc hại), quá trình giải kết có thể thực hiện qua các bước thực tế sau: 

Trở thành "Người quan sát" (The Witness): 

Thay vì bị cuốn vào cảm xúc, bạn hãy thực hành quan sát chính mình từ bên ngoài. Trong tâm lý học lượng tử, việc "thấy" rõ một mô thức vướng mắc chính là bước đầu tiên để phá vỡ nó.
Để trở thành "Người quan sát" (The Witness) thành công, bạn cần tách biệt được "Cái tôi trải nghiệm" (người đang vui, buồn, đau) và "Cái tôi quan sát" (thực thể tĩnh lặng chỉ theo dõi mọi việc mà không phán xét).
Dưới đây là lộ trình huấn luyện chi tiết từ cấp độ cơ bản đến chuyên sâu:
1. Bài tập 1: Gán nhãn cảm xúc (Mental Labeling)
Đây là kỹ thuật nền tảng để tạo khoảng cách giữa bạn và suy nghĩ.
Cách làm: Khi có một suy nghĩ hoặc cảm xúc trỗi dậy, thay vì nói "Tôi đang tức giận", hãy nói: "Tôi nhận thấy có một luồng suy nghĩ tức giận đang trỗi dậy".
Mục tiêu: Việc gán nhãn giúp não bộ chuyển vùng hoạt động từ Hạch hạnh nhân (nơi xử lý cảm xúc sợ hãi) sang Vỏ não trước trán (nơi tư duy logic), giúp bạn không bị cảm xúc cuốn đi.
2. Bài tập 2: Quan sát dòng sông tâm trí (The Stream of Consciousness)
Cách làm: Ngồi tĩnh lặng, nhắm mắt và tưởng tượng bạn đang ngồi trên bờ một con sông. Mỗi suy nghĩ, hình ảnh hoặc cảm xúc là một chiếc lá hoặc một khúc gỗ trôi qua trên dòng sông đó.
Kỷ luật: Bạn chỉ ngồi trên bờ quan sát. Đừng nhảy xuống sông để đuổi theo chiếc lá, cũng đừng cố ngăn dòng chảy. Nếu bạn lỡ bị "cuốn đi", hãy mỉm cười và nhẹ nhàng quay lại bờ sông.
Thời gian: 5-10 phút mỗi ngày.
3. Bài tập 3: Kỹ thuật tách rời cơ thể (Body Scan Witnessing)
Cách làm: Nằm hoặc ngồi thoải mái. Quét sự chú ý từ ngón chân lên đỉnh đầu.
Điểm mấu chốt: Khi thấy một vùng bị đau hoặc căng thẳng, hãy quan sát cảm giác đau đó như một "vật thể năng lượng" ngoài cơ thể. Đừng cố làm nó hết đau, chỉ quan sát hình dạng, cường độ và màu sắc biểu tượng của nó.
Kết quả: Bạn sẽ nhận ra: "Có cơn đau đang hiện diện, nhưng TÔI không phải là cơn đau đó".
4. Bài tập 4: Quan sát trong "Vùng nóng" (Real-time Witnessing)
Đây là bài tập thực chiến khi bạn đang trong cuộc tranh luận hoặc tình huống áp lực.
Kỹ thuật "Tách đôi": Trong khi bạn đang nói hoặc nghe, hãy dành một phần nhỏ sự chú ý để quan sát: Nhịp tim mình có nhanh không? Giọng mình có đang cao lên không? Tay mình có đang nắm chặt không?
Hành động: Ngay khi nhận ra những biểu hiện đó, hãy hít một hơi sâu. Sự quan sát này chính là "bộ ngắt mạch" (circuit breaker) ngăn chặn phản ứng dây chuyền của sự vướng mắc.
5. Bài tập 5: Sử dụng câu hỏi "Ai?" (Self-Inquiry)
Dựa trên triết lý của Ramana Maharshi, đây là bài tập cao cấp nhất để duy trì vị thế người quan sát.
Mỗi khi có một cảm xúc mạnh, hãy tự hỏi thầm: "Cái này đang xảy ra với ai?"
Câu trả lời sẽ là: "Với tôi".
Tiếp tục hỏi: "Vậy TÔI là ai?"
Câu hỏi này không cần câu trả lời bằng lời nói, nó chỉ nhằm mục đích đưa sự chú ý quay ngược lại vào bên trong, nơi thực thể quan sát đang hiện diện.
Các nguyên tắc vàng để thành công:
Không phán xét: Đừng tự trách mình khi thấy mình có suy nghĩ tiêu cực. Người quan sát thành công là người nhìn thấy cả "rác" và "hoa" với cùng một sự thản nhiên.
Kiên trì với "Khoảng lặng": Giữa sự kích thích và phản ứng luôn có một khoảng trống. Việc huấn luyện là để làm rộng khoảng trống đó ra.
Sử dụng nhắc nhở: Đặt báo thức điện thoại mỗi 2 tiếng một lần với thông điệp: "Bây giờ bạn đang quan sát thấy gì?".
Bạn có thể tìm hiểu thêm các hướng dẫn chuyên sâu qua các bài giảng của Eckhart Tolle về "Sức mạnh của hiện tại" hoặc thực hành trên ứng dụng Insight Timer (tìm kiếm từ khóa "The Observer").
Cách làm: Thực hành thiền định hoặc viết nhật ký để tách biệt "cái tôi đang trải nghiệm" khỏi "cái tôi đang quan sát".

Thực hiện "Neurocycle" (Chu trình giải độc não bộ): 

Theo các nghiên cứu năm 2025, việc tháo gỡ vướng mắc cảm xúc cần một quá trình tái cấu trúc thần kinh gồm 5 bước: 

Nhận thức ----> Suy ngẫm ----> Viết ra ----> Kiểm tra lại ---> hành động chủ động

Chu trình giải độc não bộ (Neurocycle), do Tiến sĩ Caroline Leaf phát triển và được cập nhật các hướng dẫn thực hành trong năm 2025, là một quy trình khoa học gồm 5 bước giúp tái cấu trúc não bộ và loại bỏ các suy nghĩ độc hại. 
Quy trình này dựa trên khả năng linh hoạt của thần kinh (neuroplasticity) để biến đổi các "cây suy nghĩ" tiêu cực thành các mạng lưới thần kinh lành mạnh. 
Giai đoạn chuẩn bị (Brain Prep)
Trước khi bắt đầu, bạn cần ổn định trạng thái sinh lý não bộ bằng các bài tập hít thở (như kỹ thuật thở 7-2-11: hít vào 7 giây, giữ 2 giây, thở ra 11 giây) hoặc thiền định ngắn để tăng cường năng lượng gamma và alpha, giúp não sẵn sàng cho việc tái cấu trúc. 
5 bước thực hiện chi tiết:
Thu thập nhận thức (Gather):Tự quan sát và ghi nhận các tín hiệu cảnh báo từ 4 khía cạnh: Cảm xúc (lo âu, tức giận), Vật lý (căng vai, tim đập nhanh), Hành vi (nói gắt gỏng, cô lập), và Quan điểm (nhìn mọi thứ tiêu cực).
Mục tiêu là "ôm lấy" nhận thức thay vì né tránh.
Suy ngẫm sâu (Reflect):Đặt các suy nghĩ vào trạng thái "xét xử". Hãy đặt câu hỏi "Tại sao?" liên tục cho đến khi tìm thấy nguyên nhân gốc rễ.
Ví dụ: "Tại sao tôi lại vướng mắc cảm xúc với người này?", "Sự vướng mắc này đang cố bảo vệ tôi khỏi điều gì?".
Viết ra (Write):Ghi lại tất cả những suy nghĩ đã suy ngẫm được lên giấy hoặc ứng dụng.
Việc viết giúp tổ chức lại sự hỗn loạn trong não bộ, tạo ra sự rõ ràng trực quan và giúp giải phóng áp lực tâm trí.
Kiểm tra lại (Recheck):Đọc lại những gì đã viết để tìm ra các mô thức (patterns) hoặc tác nhân gây kích hoạt (triggers).
Thiết kế một "liều thuốc giải" (antidote) – một cách nhìn nhận mới tích cực hơn về vấn đề đó.
Hành động chủ động (Active Reach):Thực hiện một hành động cụ thể, nhỏ nhưng có chủ đích để củng cố suy nghĩ mới.
Ví dụ: Mỗi khi cảm thấy vướng mắc tiêu cực trỗi dậy, hãy lặp lại một câu khẳng định hoặc thực hiện một bài tập hít thở sâu để ngắt kết nối với xung năng cũ. 
Lộ trình thực hiện để có kết quả:
21 ngày đầu: Thực hiện đủ 5 bước mỗi ngày (khoảng 15-45 phút) để bắt đầu phá vỡ mạng lưới thần kinh cũ và hình thành "cây suy nghĩ" mới.
42 ngày tiếp theo: Tiếp tục thực hành Bước 5 (Active Reach) nhiều lần trong ngày để biến suy nghĩ mới thành thói quen tự động.
Tổng cộng 63 ngày: Đây là thời gian cần thiết để một sự thay đổi tâm trí thực sự trở thành thay đổi vật lý bền vững trong cấu trúc não bộ.

Thay đổi "Tần số" cá nhân (Individuation): 

Tương tự như việc thay đổi môi trường trong vật lý, bạn cần thay đổi năng lượng cá nhân để không còn tương thích với vướng mắc cũ.
Cách làm: Thiết lập ranh giới lành mạnh, dành thời gian một mình và ngừng làm "con tắc kè hoa" luôn thích nghi theo người khác.
Trong khoa học thần kinh và tâm lý học năng lượng năm 2025, "tần số cá nhân" được hiểu là trạng thái rung động của hệ thần kinh, nhịp sinh học và tâm thế (mindset). Để thay đổi tần số, giúp bạn thoát khỏi các vướng mắc cũ, hãy thực hiện theo các bước cụ thể sau:
Bước 1: Thanh lọc "Đầu vào" (Input Detox)
Tần số của bạn bị ảnh hưởng trực tiếp bởi những gì bạn tiêu thụ hàng ngày.
Môi trường số: Hủy theo dõi các nguồn tin tiêu cực, kịch tính (drama) hoặc gây cảm giác thấp kém. Thay vào đó, nạp các nội dung về tư duy phát triển, nghệ thuật hoặc kiến thức mới.
Âm thanh: Sử dụng các loại nhạc có tần số sóng não như Solfeggio Frequencies (ví dụ: 528Hz để tái tạo năng lượng hoặc 417Hz để xóa bỏ năng lượng tiêu cực) khi làm việc hoặc ngủ.
Bước 2: Thay đổi trạng thái vật lý (Physiology Shift)
Năng lượng và tần số không thể cao nếu cơ thể ở trạng thái trì trệ.
Ngôn ngữ cơ thể: Thực hành "Dáng đứng quyền năng" (Power Posing) – đứng thẳng, mở rộng vai trong 2 phút mỗi sáng để tăng Testosterone và giảm Cortisol.
Vận động cường độ cao: Các bài tập như chạy bộ, nhảy dây hoặc Yoga giúp giải phóng năng lượng ứ đọng trong các tế bào và làm mới dòng chảy máu.
Bước 3: Thiết lập "Ý định" mỗi sáng (Morning Intention)
Đừng bắt đầu ngày mới bằng việc kiểm tra điện thoại (việc này khiến bạn rơi vào tần số phản ứng của người khác).
Viết 3 mục tiêu cảm xúc: Ví dụ: "Hôm nay tôi chọn sự điềm tĩnh", "Hôm nay tôi chọn sự sáng tạo".
Kỹ thuật hình dung (Visualization): Dành 5 phút tưởng tượng bạn đang ở trong trạng thái năng lượng mà bạn mong muốn (tự tin, hạnh phúc). Não bộ không phân biệt được giữa thực tế và hình dung, nó sẽ bắt đầu điều chỉnh các kết nối thần kinh theo hướng đó.
Bước 4: Thực hành lòng biết ơn (Gratitude Wiring)
Lòng biết ơn là tần số cao nhất trong thang năng lượng tâm lý, có khả năng "giải kết" ngay lập tức sự oán giận.
Bài tập: Viết ra ít nhất 3 điều bạn biết ơn mỗi ngày, nhưng phải đi kèm với cảm xúc. Đừng chỉ viết danh sách, hãy dừng lại 30 giây để thực sự "cảm" thấy sự ấm áp của điều đó trong lồng ngực.
Bạn có thể sử dụng ứng dụng Gratitude Journal để duy trì thói quen này.
Bước 5: Ngắt kết nối để kết nối (Digital Fasting)
Để thay đổi tần số cá nhân, bạn cần có không gian riêng để năng lượng của mình không bị pha trộn với "rác" năng lượng của đám đông.
Quy tắc 60-60: Dành 60 phút đầu ngày và 60 phút cuối ngày không chạm vào thiết bị điện tử.
Dành thời gian tiếp xúc với thiên nhiên (Earthing - đi chân trần trên cỏ hoặc cát) để giải phóng các điện tích dư thừa và cân bằng lại nhịp sinh học.
Bước 6: Thay đổi cộng đồng (Social Frequency)
Áp dụng định luật: "Bạn là trung bình cộng của 5 người bạn dành thời gian nhiều nhất".
Hãy can đảm giảm bớt thời gian với những người thường xuyên than vãn, chỉ trích.
Tìm kiếm những người có tần số mà bạn hướng tới thông qua các câu lạc bộ, hội thảo hoặc khóa học.
Bước 7: Nhất quán (Consistency)
Tần số không thay đổi vĩnh viễn sau một đêm. Nó là kết quả của việc lặp lại.
Hãy theo dõi tâm trạng của mình hàng ngày bằng các ứng dụng như Daylio để thấy được sự chuyển dịch của tần số cá nhân sau 21 đến 63 ngày (chu kỳ tái cấu trúc não bộ).
Tóm lại: Thay đổi tần số là quá trình chủ động lựa chọn những gì bạn cho phép tác động lên tâm trí và cơ thể mình. Khi tần số của bạn thay đổi, những vướng mắc lượng tử cũ sẽ tự động "giải kết" vì không còn sự tương thích năng lượng.

Sử dụng lòng vị tha như một bộ giải mã: 

Vị tha không phải là bỏ qua, mà là một hành động "giải độc thần kinh" (neurological detox). Nó làm gián đoạn các tín hiệu năng lượng đang duy trì sự vướng mắc với quá khứ hoặc đối phương.
Trong cơ học lượng tử, "giải mã" (decoding) là quá trình trích xuất thông tin từ một hệ thống bị xáo trộn. Khi áp dụng vào tâm lý học và năng lượng, Lòng vị tha (Forgiveness) không chỉ là một khái niệm đạo đức, mà được coi là một "thuật toán" mạnh mẽ để bẻ gãy các liên kết vướng mắc (entanglement) tiêu cực với quá khứ hoặc với người khác.
Dưới đây là chi tiết cách sử dụng lòng vị tha như một bộ giải mã để tháo gỡ vướng mắc:
1. Cơ chế "Giải mã" của lòng vị tha
Vướng mắc lượng tử về mặt cảm xúc xảy ra khi bạn duy trì một sự tương tác năng lượng liên tục (thường là oán giận, đau khổ hoặc hối tiếc) với một đối tượng. Lòng vị tha đóng vai trò là bộ giải mã thông qua 3 cơ chế:
Ngắt tín hiệu phản hồi: Oán giận tạo ra một vòng lặp năng lượng. Vị tha là hành động đơn phương cắt đứt vòng lặp này, khiến đối phương không còn "điểm tựa" để duy trì sự vướng mắc với bạn.
Giải mã thông tin: Thay vì nhìn sự việc qua lăng kính "nạn nhân", vị tha giúp bạn trích xuất bài học (thông tin) từ trải nghiệm đó, biến nỗi đau thành trí tuệ.
Tái lập trạng thái ban đầu: Giống như việc "reset" một hệ thống máy tính, vị tha giúp xóa bỏ các nhiễu động trong bộ nhớ thần kinh, đưa tâm trí về trạng thái trung tính.
2. Các bước thực hiện "Giải mã" bằng vị tha (Cập nhật 2025)
Bước 1: Tách biệt Hành vi và Bản chất (Separation)
Hãy hiểu rằng hành động gây tổn thương của đối phương là kết quả của các vướng mắc, tổn thương và lập trình cũ của họ.
Tư duy giải mã: "Tôi không chấp nhận hành vi đó, nhưng tôi nhìn thấy sự đau khổ đằng sau hành vi đó."
Bước 2: Thu hồi năng lượng (Energy Retrieval)
Trong trạng thái vướng mắc, một phần năng lượng (sự chú ý) của bạn đang bị "giam cầm" ở phía đối phương.
Hãy hình dung bạn đang thu hồi các sợi dây liên kết này về lại trung tâm của mình. Vị tha là lệnh "thu hồi" chính thức để bạn lấy lại toàn bộ sức mạnh cá nhân.
Bước 3: Vị tha cho "Phiên bản cũ" của chính mình
Phần lớn các vướng mắc dai dẳng không phải do đối phương, mà do bạn không thể tha thứ cho việc bản thân đã để điều đó xảy ra.
Hãy giải mã rằng: Ở thời điểm đó, với kiến thức và trải nghiệm đó, bạn đã làm tốt nhất có thể.
Bước 4: Thực hành kỹ thuật "Cắt dây liên kết" (Cord Cutting)
Mỗi ngày, hãy dành 5 phút nhắm mắt và khẳng định: "Tôi tha thứ cho bạn, tôi giải phóng cho bạn và tôi tự giải phóng chính mình. Chúng ta không còn nợ nần gì nhau về mặt năng lượng."
3. Lợi ích sinh học và lượng tử
Theo các nghiên cứu về tâm thần kinh học năm 2025, việc sử dụng lòng vị tha như một bộ giải mã mang lại kết quả đo lường được:
Giảm mức Cortisol: Ngay lập tức làm giảm nồng độ hormone căng thẳng trong máu. Tham khảo nghiên cứu về Vị tha và Sức khỏe.
Đồng bộ hóa nhịp tim (Heart Coherence): Tạo ra một trạng thái năng lượng ổn định, giúp não bộ thoát khỏi trạng thái "chiến đấu hay bỏ chạy".
Giải kết thần kinh: Làm yếu đi các mạng lưới thần kinh lưu trữ ký ức đau thương, cho phép các tế bào não mới hình thành (Neurogenesis).
4. Lưu ý quan trọng
Vị tha không phải là hòa giải. Bạn có thể tha thứ (giải kết về mặt lượng tử/năng lượng) để bản thân được tự do, mà không nhất thiết phải tiếp tục duy trì mối quan hệ ngoài đời thực với người đó. Vị tha là một món quà bạn tặng cho chính mình, chứ không phải cho người kia.

Tập trung vào hiện tại (The Power of Now): 

Mọi vướng mắc đều dựa trên các "dòng thời gian" quá khứ. Bằng cách đưa nhận thức hoàn toàn về giây phút hiện tại, bạn thực hiện quá trình giải kết tự nhiên, cho phép bản thân chọn một "nhánh" tương lai mới. 
Trong năm 2025, việc huấn luyện sự tập trung vào hiện tại (Present Moment Awareness) được xem là một "kỹ năng sinh tồn" để chống lại sự phân mảnh thông tin. Dưới đây là các phương pháp hữu hiệu nhất, kết hợp giữa kỹ thuật cổ điển và khoa học thần kinh hiện đại:
1. Kỹ thuật 5-4-3-2-1 (Kích hoạt giác quan)
Đây là phương pháp nhanh nhất để "giải kết" tâm trí khỏi những suy nghĩ mông lung và đưa bạn trở về thực tại:
5 vật: Nhìn và gọi tên 5 vật xung quanh bạn.
4 âm thanh: Nghe và phân biệt 4 âm thanh khác nhau.
3 cảm giác: Cảm nhận 3 thứ trên da (ví dụ: vải áo, gió, mặt ghế).
2 mùi: Ngửi 2 mùi hương (ví dụ: mùi cà phê, mùi sách).
1 vị: Cảm nhận 1 mùi vị trong miệng (hoặc một ngụm nước).
2. Phương pháp "Ăn trong tỉnh thức" (Mindful Eating)
Thay vì ăn khi đang xem điện thoại, hãy dành ít nhất 5 phút đầu tiên của bữa ăn để thực hành:
Quan sát màu sắc, hình dạng món ăn.
Nhai chậm và cảm nhận sự thay đổi cấu trúc của thức ăn trong miệng.
Việc này huấn luyện não bộ tập trung vào một tiến trình duy nhất thay vì đa nhiệm (multi-tasking).
3. Kỹ thuật "Box Breathing" (Thở vuông)
Được các đặc nhiệm Navy SEAL và các vận động viên chuyên nghiệp sử dụng để duy trì sự tập trung cực độ:
Hít vào 4 giây.
Nín thở 4 giây.
Thở ra 4 giây.
Nín thở 4 giây.
Lặp lại 4-5 chu kỳ. Hành động này buộc hệ thần kinh phải chuyển từ trạng thái lo âu (quá khứ/tương lai) về trạng thái điều hành (hiện tại).
4. Sử dụng "Neo tâm trí" (Mindfulness Anchors)
Chọn một hành động lặp đi lặp lại trong ngày để làm "mỏ neo":
Ví dụ: Mỗi khi chạm tay vào tay nắm cửa hoặc uống nước, hãy tự nhủ: "Tôi đang ở đây".
Mỏ neo này giúp bạn tỉnh thức giữa các khoảng không gian và thời gian khác nhau trong ngày, ngăn chặn trạng thái "lái tự động" (autopilot).
5. Phương pháp "Single-Tasking" & Pomodoro
Huấn luyện não bộ làm việc sâu (Deep Work) bằng cách:
Tắt toàn bộ thông báo.
Sử dụng đồng hồ đếm ngược Pomodoro (25 phút làm việc, 5 phút nghỉ).
Trong 25 phút đó, nếu có suy nghĩ khác chen vào, hãy ghi nhanh nó ra giấy rồi quay lại ngay với việc đang làm. Đây là bài tập "tạ" cho cơ bắp tập trung.
6. Đi bộ thiền hành (Mindful Walking)
Thay vì đi bộ để đến đích, hãy đi bộ để cảm nhận:
Sự tiếp xúc của lòng bàn chân với mặt đất.
Sự chuyển động của các cơ bắp chân.
Nhịp thở phối hợp với bước chân (ví dụ: 2 bước hít vào, 3 bước thở ra).
7. Ứng dụng công nghệ hỗ trợ (Biofeedback)
Năm 2025, các thiết bị đeo tay hoặc ứng dụng có thể đo nhịp tim và sóng não (như Muse) cung cấp phản hồi sinh học tức thì. Khi tâm trí bạn rời xa hiện tại, ứng dụng sẽ phát ra âm thanh nhắc nhở để bạn quay lại nhịp thở.
Lời khuyên: Đừng cố gắng tập trung 100% thời gian. Hãy bắt đầu bằng việc dành ra 10 phút mỗi ngày thực hành một trong các phương pháp trên. Sự tập trung là một "cơ bắp", nó sẽ khỏe lên thông qua việc rèn luyện đều đặn.
Tóm lại: Cách cụ thể nhất để giải kết là ngừng duy trì sự tương tác tĩnh. Trong vật lý là tạo nhiễu động môi trường; trong đời sống là thay đổi nhận thức và hành động để không còn "rung động" cùng tần số với vướng mắc đó nữa.

Rối lượng tử (còn được gọi là vướng víu lượng tử) là một hiệu ứng kỳ lạ trong Cơ học lượng tử trong đó trạng thái của hai hay nhiều vật thể có liên hệ tức thời với nhau bất kể khoảng cách giữa chúng xa đến đâu.

Hình 1: Minh họa về cặp hạt bị rối lượng tử.

Ví dụ, có thể tạo ra một cặp điện tử có liên kết (rối/vướng mắc) với nhau sao cho ở một thời điểm cụ thể nếu ta thực hiện phép quan sát trạng thái lượng tử của điện tử này thì ngay lập tức biết được trạng thái lượng tử của điện tử kia, bất chấp hai điện tử này ở xa nhau đến đâu, (nếu ta quan sát thấy spin của điện tử thứ nhất quay xuống dưới (down) thì ngay lập tức biết (hoặc đồng thời quan sát được) spin của điện tử kia sẽ phải quay lên trên (up), và ngược lại; hoặc cũng có thể tạo ra một cặp photon (cặp hạt ánh sáng) sao cho nếu quan sát thấy mặt phẳng phân cực (tức mặt phẳng dao động của véc tơ cường độ điện trường) của photon thứ nhất theo phương ngang thì mặt phẳng phân cực của photon kia sẽ theo phương thẳng đứng; một lưu ý quan trọng ở đây đó là cơ học lượng tử không tiên đoán (biết trước) được kết quả phép đo trên hạt thứ nhất (ta không biết được trạng thái lượng tử của hạt thứ nhất khi thực hiện phép đo là spin up hay spin down). Điều này hàm ý khi ta thực hiện phép đo trên vật thể này thì ngay lập tức có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái lượng tử trên vật thể kia, dù hai vật thể có khoảng cách xa đến mức nào (việc này vi phạm thuyết tương đối hẹp vốn xác quyết vận tốc tối đa trong không gian là vận tốc ánh sáng). Đây là một hiện tượng chỉ tồn tại trong Cơ học lượng tử từng làm đau đầu những bộ óc vĩ đại nhất, bao gồm cả Albert Einstein – người thiết lập thuyết tương đối và cũng là một trong những nhà khoa học tiên phong đặt nền móng cho cơ học lượng tử.
Nghịch lý ERP (Einstein – Podolsky – Rosen)
Có thể coi lịch sử của rối lượng tử bắt đầu bằng Nghịch lý EPR (EPR là viết tắt của Albert Einstein, Boris Podolsky và Nathan Rosen) do Einstein và cộng sự công bố vào năm 1935 [1]. Đây là một thí nghiệm tư duy, trong đó ba nhà khoa học nói trên thực hiện thí nghiệm giả tưởng trên một cặp hạt được tạo ra theo các nguyên lý của cơ học lượng tử. Hiệu ứng xảy ra trong thí nghiệm tư duy này sau đó được Erwin Schrӧdinger (Nobel Vật lý năm 1933) gọi là cặp hạt bị rối lượng tử (entangled) [2]. Theo Einstein, Podolsky và Rosen, nếu dựa trên cơ học lượng tử, có thể tách hai hạt trong cặp hạt bị rối lượng tử ra xa nhau tùy ý nhưng cặp hạt này vẫn thể hiện tính chất như một thực thể thống nhất. Cụ thể, nếu phép đo xác định được vị trí của hạt thứ nhất thì hoàn toàn có thể biết được vị trí của hạt thứ hai. Điều tương tự cũng đúng với động lượng của mỗi hạt. Einstein, Podolsky và Rosen lập luận rằng không thể có một tác động nào (của phép đo) lên hạt thứ nhất lại có thể ngay lập tức ảnh hưởng đến hạt thứ hai, vì điều này có nghĩa là thông tin tác động có thể truyền nhanh hơn vận tốc ánh sáng và như vậy nó vi phạm thuyết tương đối hẹp. Do đó, Einstein, Podolsky và Rosen đưa ra giả thuyết rằng rối lượng tử chỉ có thể xảy ra nếu hạt thứ hai phải đồng thời chứa đựng sẵn thông tin xác định cả về vị trí và động lượng trước khi được đo, tuy nhiên điều này lại trái với hệ thức bất định Heinsenberg – một trong những hệ thức cơ bản và là nền tảng của cơ học lượng tử  – theo đó, chúng ta không thể đồng thời cùng lúc có được thông tin chính xác về vị trí và động lượng của một vi hạt. Do đó, Einstein, Podolsky và Rosen kết luận rằng cơ học lượng tử chưa hoàn chỉnh, còn hiện tượng rối lượng tử của cơ học lượng tử bị Einstein gán cho tên gọi hiện tượng quái dị (spooky action at a distance) với hàm ý không thực sự tồn tại.  
Bất đẳng thức Bell
Sau Nghịch lý EPR, một số nhà khoa học lập luận rằng có thể có một lý thuyết (khác với cơ học lượng tử) mô tả hoàn chỉnh hơn về thế giới, ví dụ bằng cách sử dụng những thông tin ẩn (hay biến ẩn) trong mỗi hạt. Khi đó tất cả các phép đo sẽ cho thấy tính chất tồn tại chính xác tại những vị trí và phép đo được thực hiện.
Hiệu ứng rối lượng tử của cặp vi hạt thoạt nhìn có vẻ dễ giải thích nếu chúng ta liên tưởng tới cặp quả bóng thay vì cặp vi hạt. Chúng ta có thể làm một thí nghiệm với một cặp gồm một quả bóng đen và một quả bóng trắng, trong đó hai quả bóng được chuyền đi theo hai hướng đối diện. Người quan sát bắt một quả bóng và thấy rằng nó màu đen sẽ ngay lập tức biết rằng quả bóng kia màu trắng (Hình 2). Quá dễ đúng không nhỉ?

Hình 2. Mô hình lý thuyết cặp quả bóng chứa biến ẩn [3].

Vấn đề ở chỗ trong cơ học lượng tử, khác với quan sát thông thường quanh ta, vi hạt không có trạng thái xác định cho đến khi nó được đo, như thể cả hai trái bóng đều có màu xám cho đến khi ai đó nhìn thấy chúng (Hình 3) [3]. Ngược lại, theo lý thuyết dựa trên biến ẩn, mỗi quả bóng đều đã chứa thông tin ẩn quy định màu nào chúng cần bộc lộ khi có ai đó quan sát chúng. Vậy làm thế nào để phân biệt được cơ học lượng tử hay lý thuyết dựa trên biến ẩn chi phối hiệu ứng rối lượng tử?

Hình 3. Mô hình Cơ học lượng tử về cặp hạt bị rối lượng tử [3].

Gần ba mươi năm kể từ ngày Nghịch lý EPR được công bố, câu hỏi trên mới có đề xuất hướng giải quyết. John Steward Bell (1928 – 1990) phát hiện ra một dạng thực nghiệm (Bell đề xuất ý tưởng chứ không thực hiện) có thể giúp giải quyết vấn đề này [4]. Theo Bell, nếu thí nghiệm của ông được thực hiện với số lần đủ lớn, tất cả các lý thuyết dựa trên biến ẩn sẽ có độ tương quan (correlation) trong kết quả đo giữa hai hạt không thể vượt quá một giá trị giới hạn xác định. Đây chính là bất đẳng thức Bell. Ngược lại, cơ học lượng tử có thể vi phạm bất đẳng thức Bell và dự đoán độ tương quan sẽ vượt giá trị giới hạn nói trên. Điều sau này về sau được xác thực bởi các thí nghiệm của John Clauser, Alain Aspect và Anton Zeilinger. Như vậy, thực nghiệm của ba nhà khoa học này cho thấy rối lượng tử là hiệu ứng thực sự tồn tại và tuân theo quy luật của cơ học lượng tử chứ không phải các lý thuyết dựa trên biến ẩn.
Thí nghiệm của John Clauser, Alain Aspect và Anton Zeilinger về rối lượng tử
Năm 1972, Tiến sỹ Clauser cùng với nghiên cứu sinh Stuart Freedman (1944- 2012) tiến hành thực hiện thí nghiệm để kiểm tra hiệu ứng rối lượng tử [5]. Cần phải nói rằng tại thời điểm đó hầu hết các nhà khoa học đều không quan tâm đến vấn đề này. Chẳng hạn Richard Feynman, một nhà vật lý lừng danh khi đó (giải Nobel Vật lý năm 1965 vì những đóng góp quan trọng cũng trong lĩnh vực cơ học lượng tử), thậm chí chẳng hề có ấn tượng với nghiên cứu này và gần như đã “tống cổ” Clauser ra khỏi văn phòng khi Clauser tìm cách thảo luận với Feynman về thí nghiệm này [6]. Hầu hết đồng nghiệp của Clauser đều cho rằng đó là một sự lãng phí thời gian và khuyên ông nên nghiên cứu một lĩnh vực gì đó nghiêm túc hơn, thực sự liên quan đến khoa học [6]!!!. Nhưng Clauser thực sự bền bỉ, vẫn quyết tâm theo đuổi ý định của mình. Trong một loạt thí nghiệm, ông sử dụng nguyên tử Can-xi để tạo nên các cặp photon bị rối lượng tử, sau đó ông cho hàng ngàn cặp photon truyền theo hai hướng khác nhau. Trên mỗi hướng ông sử dụng một thiết bị lọc (filter) để phân tích trạng thái phân cực của mỗi photon (Hình 4). Và ông đã thu được kết quả chứng tỏ rằng bất đẳng thức Bell bị vi phạm, nghĩa là rối lượng tử thực sự tồn tại, dù rằng trong thâm tâm ban đầu ông nghĩ rằng Einstein đã đúng còn cơ học lượng tử đã sai [7].

Hình 4. Mô hình thí nghiệm của J. Clauser về thí nghiệm với cặp photon bị rối lượng tử [3].  

Clauser giành nhiều thời gian phân tích xem liệu có những lỗ hổng hay sai sót (loophole) nào có thể đã bị bỏ qua trong thí nghiệm của ông. Một trong những khả năng có thể dẫn đến lỗ hổng nằm ở chỗ các dụng cụ trong phòng thí nghiệm có thể bằng cách nào đó làm lộ lọt thông tin cho nhau, dẫn đến kết quả đo trạng thái phân cực của mỗi photon cách xa trong từng cặp luôn tương quan với nhau. Lỗ hổng này đến năm 1992 đã được Alain Aspect giải quyể [8] bằng cách liên tục cho đổi hướng phân cực của các photon sau khi chúng đã được tạo ra và rời khỏi nguồn sáng bằng cách cho chúng truyền qua hai bộ lọc ở hai phía đối diện được đặt cách nhau 6 m và đổi hướng (switch) cứ sau mỗi 10 ns (10 phần tỷ giây). Khoảng thời gian trên ít hơn hai lần so với khoảng thời gian cần thiết để tốc độ nhanh nhất của thông tin (tức tốc độ ánh sáng) có thể được truyền giữa hai bộ lọc. Nói cách khác, với thí nghiệm này, thông tin từ các bộ lọc từ hai phía trên đường đi của cặp photon không thể kịp truyền cho nhau trong quá trình cặp photon này truyền đi, và Aspect đã loai bỏ được một lỗ hổng quan trọng trong thí nghiệm của Clauser. Kết quả thí nghiệm này một lần nữa chứng tỏ cơ học lượng tử đã đúng, rối lượng tử thực sự tồn tại và lý thuyết biến ẩn đã sai.

Hình 5. Mô hình thí nghiệm của A. Aspect về thí nghiệm với cặp photon bị rối lượng tử [3].  

Tuy nhiên vẫn còn một số lỗ hổng khác trong thí nghiệm của Aspect. Ví dụ như hướng phân cực của các bộ lọc trong thí nghiệm của Aspect thay đổi một cách có quy luật và do đó, về mặt lý thuyết, các photon cũng như các bộ lọc trong thí nghiệm vẫn có thể “cảm nhận” được.

Hình 6. Mô hình thí nghiệm của A. Zeilinger về thí nghiệm với cặp photon bị rối lượng tử [3].

Anton Zeilinger đã khép lại lỗ hổng này bằng một sơ đồ thí nghiệm trong đó cặp photon bị rối lượng tử được tạo ra bằng cách chiếu tia laser lên một tinh thể, sau đó dùng các bộ số ngẫu nhiên để điều khiển quá trình đổi hướng của các bộ lọc [9]. Thậm chí, trong một thí nghiệm khác, Zeilinger cùng cộng sự đã sử dụng tín hiệu từ những thiên hà xa xôi khác để điều khiển các bộ lọc và đảm bảo chắc chắn rằng các photon không thể nào tương tác với nhau được (Hình 6). Một lần nữa kết quả thí nghiệm của Zeilinger đã cho thấy cơ học lượng tử đã đúng, rối lượng tử thực sự tồn tại. Lưu ý rằng trong các thí nghiệm trên về rối lượng tử, sự tương quan của hai hạt chỉ được bộc lộ sau khi phép đo mỗi hạt được thực hiện và khi người đo so sánh kết quả với nhau. Như vậy, rối lượng tử không thể được sử dụng để truyền thông tin nhanh hơn vận tốc ánh sáng, và thuyết tương đối vẫn không hề bị vi phạm.
Kỷ nguyên của công nghệ lượng tử
Rối lượng tử và khả năng điều khiển các trạng thái lượng tử của các vi hạt giúp chúng ta tạo nên những công nghệ hoàn toàn mới. Ngày nay, các cặp photon bị rối lượng tử có thể được truyền qua hàng chục kilômét dọc các sợi cáp quang, hoặc giữa vệ tinh với các trạm trên mặt đất; những khóa (key) trong lĩnh vực mật mã đã có thể được gửi đi một cách đặc biệt bảo mật. Rối lượng tử là cơ sở của những công nghệ mới như tính toán lượng tử, mật mã lượng tử, viễn tải lượng tử, mạng internet lượng tử mà các trung tâm nghiên cứu lớn trên thế giới đang tích cực nghiên cứu. Các công ty công nghệ lớn trên thế giới như Google, IBM, Microsoft … đang dẫn dắt cuộc đua trong công nghệ máy tính và tính toán lượng tử. Những công nghệ trên có tiềm năng vượt trội so với công nghệ hiện tại và đem lại cho nhân loại những ứng dụng hoàn toàn mới trong rất nhiều lĩnh vực như máy tính lượng tử siêu việt, quản lý khủng hoảng nhờ được dự báo tốt hơn, chăm sóc sức khỏe (phát triển các loại thuốc, vaccine hiệu quả hơn), bảo mật thông tin tuyệt đối, …
Dù tiềm năng ứng dụng của những nghiên cứu này có lớn đến thế nào, chúng ta cũng đừng quên rằng tất cả những công nghệ tương lai trên đều bắt đầu với những nghiên cứu cơ bản mà đôi khi (như trong trường hợp của Clauser) không được người đương thời thừa nhận, thậm chí còn bị dè bỉu [6]. Với các nhà nghiên cứu, có lẽ chúng ta cũng nên lưu ý tới lời khuyên của chính Zeilinger: hãy nghiên cứu bất kỳ thứ gì mà bạn cảm thấy thú vị, và đừng quá quan tâm tới ứng dụng của chúng [7]. 
PGS. TS Trần Xuân Trường, Học viện Kỹ thuật Quân sự

Chúng ta biết gì về thế giới lượng tử? thế giới kỳ bí ấy thực chất liên quan gì đến đời sống của chúng ta?

Trong con mắt mọi người, thế giới lượng tử vô cùng hấp dẫn và khó hiểu. Nguồn: Quantamagazine

Chắc hẳn những gì đại chúng biết nhiều nhất về vật lý lượng tử là qua câu nói của Albert Einstein “Chúa không chơi xúc xắc”, “tác động ma quái bất chấp khoảng cách”. Trong những bức thư ông trao đổi với đồng nghiệp vào năm 1945 có một bức miêu tả chi tiết thực nghiệm tưởng tượng dẫn đến một khái niệm lượng tử “hành động ma quái bất chấp khoảng cách”, diễn tả sự tác động tức thời lên hành vi của hai vật thể xuyên qua một khoảng cách rất xa, theo một cách nào đó. Một bức thư khác, cũng năm 1945, Einstein đề cập đến “quan điểm riêng” của mình về vật lý lượng tử mà ngay lập tức cũng trở nên nổi tiếng “Chúa không chơi xúc xắc ở vũ trụ này”, “Chúa chơi xúc xắc không biết mệt mỏi theo những quy luật mà chính Chúa áp đặt” ¹. 

Tại sao Einstein lại thốt lên như vậy? Tại sao bản thân cha đẻ của Thuyết tương đối cũng cảm thấy khó dung hòa với vật lý lượng tử? Phải chăng vật lý lượng tử chính là một trò chơi khăm của Chúa, người tạo ra thế giới này? Những câu hỏi như thế có thể đã lặp đi lặp lại trong đầu bao thế hệ, kể từ khi vật lý lượng tử bắt đầu trở thành khái niệm phổ biến trong đại chúng. Người ta luôn luôn thấy những điều phản trực giác, đi ngược lại với logic thông thường ở vật lý lượng tử. Trong thí nghiệm mang tính biểu tượng của Erwin Schrödinger thì con mèo vừa sống lại vừa chết, trong khi thế giới thực tại thì dĩ nhiên là mèo chỉ ở trạng thái hoặc sống hoặc chết, không thể có tình trạng nước đôi như thế. Thật không thể, ai rồi cũng phải thốt lên điều này mỗi khi nghĩ về con mèo kỳ lạ ở hai trạng thái chồng chập trong cái hộp nổi tiếng chứa độc chất, hay tròn mắt trước màn gọi điện thoại của hai nhân vật tưởng tượng Bob và Alice “Alice, với anh, em là duy nhất”, “Nhưng Bob, bằng cách nào chúng ta có thể đảm bảo được điều đó, trong một thế giới lượng tử?”. 

Thế giới lượng tử như một lãnh địa bí ẩn, nơi không thể tồn tại một dự đoán hoàn hảo bởi mọi thứ đều diễn ra một cách ngẫu nhiên và kỳ quặc đến mức các xác suất cũng tuân theo rất nhiều quy tắc khác biệt. Trong sự giám sát và bao dung của hàm sóng, các hạt tồn tại, dịch chuyển, hành xử và giữ những bí mật mà chỉ chúng biết với nhau, bất chấp khoảng cách. Quan sát thế giới vi mô ấy, bao nỗi tò mò dấy lên khiến người ta không khỏi tự hỏi rằng tại sao lại đến nông nỗi này, tại sao cơ học lượng tử lại trở thành một thứ “rối tinh rối mù” như cách gọi của nhà vật lý lý thuyết Sean Carroll trong cuốn sách nổi tiếng của mình, Điều gì đó ẩn sâu: Thế giới lượng tử và Không – thời gian đột sinh (NXB Trẻ ấn hành), một bản tiếng Việt khó có thể xuất sắc hơn của dịch giả Vũ Ngọc Tú. 

Thế giới lượng tử như một lãnh địa bí ẩn, nơi không thể tồn tại một dự đoán hoàn hảo bởi mọi thứ đều diễn ra một cách ngẫu nhiên và kỳ quặc đến mức các xác suất cũng tuân theo rất nhiều quy tắc khác biệt.

Để có thể sống sót trở về từ lãnh địa lượng tử như mê cung ấy, ắt chúng ta không thể phó thác sinh mệnh vào những hiểu biết sơ khởi về vật lý, nếu không muốn bỏ mạng như Icarus khi cùng cha là kiến trúc sư Daedalus bay khỏi mê cung trên đảo Minos. Chúng ta cần đến một chiến lược khác, một cuộn chỉ dẫn đường thần kỳ của nàng Ariadne đang nằm trong tay Sean Carroll.

Liệu chúng ta có dễ dàng thoát khỏi trạng thái “rối tung, rối mù” đó không?

Lối đi giữa trập trùng cạm bẫy

Nhà vật lý Sean Carroll.

May thay, Sean Carroll, một chuyên gia về cơ học lượng tử, vũ trụ học và triết học, thấu hiểu nguồn cơn nỗi bối rối của những người quan sát. Thay vì tung thêm hỏa mù cho những cái đầu ong ong trên đường vào lãnh địa hắc ám này, ông đã khéo léo vạch một đường đi không thể sáng hơn, đưa cả đoàn người tò mò và thiếu kinh nghiệm bước qua những cạm bẫy của trập trùng khái niệm vô cùng phản trực giác. Không chọn những đèo dốc hiểm trở như “quantum entanglement” (khi dịch ra tiếng Việt, có rất nhiều ứng viên được đưa ra như “liên đới lượng tử”, “vướng víu lượng tử”, “rối lượng tử”…; trong bài viết này, chúng tôi lựa chọn từ “rối lượng tử” theo gợi ý của PGS. TS Nguyễn Bá Ân), trạng thái spin lên, spin xuống của các hạt electron, hay nguyên lý bất định của Heisenberg…, Sean Carroll mỉm cười gợi ý mọi người trở về với cội nguồn của lượng tử, nơi các bậc hiền nhân thức giả vào cuối thế kỷ 19 bắt đầu phác họa một lý thuyết hoàn chỉnh về thế giới “vật chất được tạo thành từ các nguyên tử mà nguyên tử lại được tạo thành từ những hạt nhỏ hơn nữa, những hạt này tương tác thông qua các lực khác nhau được truyền dẫn bởi trường”. Những đột phá trong nhận thức vào đầu thế kỷ 20 của Albert Einstein, Max Planck về lượng tử ánh sáng, Ernest Rutherford đưa ra mô hình giải thích nguyên tử được bao quanh các electron chuyển động theo quỹ đạo và Niels Bohr đề xuất những quỹ đạo lượng tử hóa, khiến “electron không thể nấn ná ở vùng giữa quỹ đạo được phép nhưng chúng có thể nhảy vọt từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác”. 

Lượng tử là một phần quan trọng của lịch sử vật lý hiện đại hay nói đúng hơn, những phát hiện đột phá của vật lý hiện đại hầu hết đều liên quan đến lượng tử. Tại Copenhagen, Bohr – người được John Archibald Wheeler, cộng sự cuối cùng của Einstein dành những lời tôn kính “Không gì có thể khiến tôi tin tưởng rằng tồn tại những tình bạn trần thế với những trí tuệ siêu việt của Khổng tử và Đức Phật, Đức Giêsu và Pericles, Eramus và Lincoln hơn việc tản bộ và hàn huyên với Niels Bohr dưới bóng những cây sồi trong rừng Klamoenborg!”- cùng một nhân vật gây tranh cãi của thế giới vật lý, Werner Heisenberg, cha đẻ của Nguyên lý bất định (Uncertainty Principle), và Wolfgang Pauli, người tạo ra Nguyên lý loại trừ Pauli (Pauli exclusion principle) đã đặt một lằn ranh phân định giữa cơ học cổ điển và cơ học lượng tử trong cái mà sau được gọi là luận giải Copnhagen về cơ học lượng tử. 

Lượng tử là một phần quan trọng của lịch sử vật lý hiện đại hay nói đúng hơn, những phát hiện đột phá của vật lý hiện đại hầu hết đều liên quan đến lượng tử.

Lãnh địa vật lý lượng tử mở rộng ra một chút khi De Broglie mở rộng mô hình về nguyên tử của Bohr, rồi với cách tiếp cận đó, “Heisenberg, Born và Jordan đã thêm tình tiết cho câu chuyện về những bước nhảy ngẫu hứng trở thành một lý thuyết hoàn chỉnh, cơ học ma trận”. Ở tuổi 38, bất chấp việc được coi là “quá già” để đưa ra ý tưởng cực kỳ mới lạ so với lớp trẻ như Heisenberg 25 tuổi, Pauli 27 tuổi, Erwin Schrödinger đã ngang nhiên tung ra hàm sóng (phương trình Schrödinger), cũng xây dựng trên giả thuyết của De Broglie, và trớ trêu về sau được chính “Paul Dirac và những người khác chứng minh về cơ bản, nó tương đương với cơ học ma trận”. 

Không thiếu những cuộc tranh cãi trong quá trình phát triển của cơ học lượng tử đầu thế kỷ 20, một trong số đó là cuộc tranh luận nổi tiếng của Einstein – Bohr. Dĩ nhiên, Sean Carroll không bỏ qua sự kiện quan trọng đó. Cũng giống như các đồng nghiệp của mình, ông kính trọng cha đẻ của Thuyết tương đối, “bậc thầy sử dụng câu từ cũng như phương trình”, và bác bỏ quan điểm cho rằng “Einstein không thể nắm bắt toàn bộ nguyên lý bất định và dành thời gian cố gắng tạo ra những phương pháp khéo léo nhằm không phải dùng đến nguyên lý này”. Ngược lại, trong Điều gì đó ẩn sâu, ông diễn giải công lao của Einstein với lượng tử là “hệ thống hóa được những lo ngại của mình thành sự phản biện chặt chẽ, và khi làm như vậy, ông đã giúp khai mở được một trong những đặc tính sâu sắc nhất của thế giới lượng tử: hiện tượng rối”. 

Những câu chuyện như vậy được đặt song song với những lý giải về các khái niệm lượng tử và sự tiến hóa của chúng khiến cho đầu óc của chúng ta bớt ong ong một chút, ít ra cũng thấy thiện cảm hơn đôi chút về điều mà Feynman từng tuyên bố “Tôi nghĩ mình có thể nói một cách chắc chắn rằng chẳng ai hiểu được cơ học lượng tử”, một câu mà dường như đã gợi ý cho đạo diễn kiêm tác giả kịch bản bộ phim Openheimer Christopher Nolan đặt vào miệng Openheimer nội dung gần tương tự. Và thật thú vị khi trên con đường khám phá, thi thoảng chúng ta lại ngộ thêm một vài điều xác đáng về khoa học “Đối với nhà vật lý, một phương trình đúng đắn sẽ làm cho mọi thứ trở nên khác biệt. Nó nâng tầm một ý tưởng nghe có vẻ rất thú vị (các hạt có những tính chất giống sóng) thành một lý thuyết chặt chẽ và không khoan nhượng. Tính không khoan nhượng nghe có vẻ là phẩm chất không tốt ở con người nhưng lại là điều mong muốn có trong một lý thuyết khoa học”. 

Điều gì đó ẩn sâu: Thế giới lượng tử và Không – thời gian đột sinh (NXB Trẻ ấn hành), một bản tiếng Việt khó có thể xuất sắc hơn của dịch giả Vũ Ngọc Tú. 

Khám phá Đa vũ trụ, khám phá chính mình

Khi chúng ta cảm thấy thoải mái hơn với các khái niệm vật lý lượng tử, con đường khám phá lãnh địa này sẽ trở nên bớt quanh co một chút. Nó đưa thẳng chúng ta tới Đa vũ trụ, tâm điểm của Điều gì đó ẩn sâu, bởi Sean Carroll cho rằng “rõ ràng là con đường nhiều triển vọng nhất”, “phương thức thuần khiết nhất để hiểu về cơ học lượng tử”.

Khái niệm Đa vũ trụ dường như khá gần gũi với chúng ta. Tất cả là nhờ Hollywood, nơi tạo ra những siêu anh hùng có năng lực nhảy ra, nhảy vô đủ loại vũ trụ khác nhau hoặc nhìn thấy các biến thân/bản sao/bản thể khác nhau của mình ở các vũ trụ khác nhau. Khi nghĩ về Đa vũ trụ, chúng ta thường mơ mộng tự hỏi, liệu mình ở một vũ trụ khác sẽ như thế nào? thông minh hơn, hạnh phúc hơn, may mắn hơn hay ngốc nghếch hơn? liệu có cách nào nhận biết và kết nối các biến thân này với nhau không? liệu các biến thân ấy có phải là mình không? “Ở Đa vũ trụ, cuộc đời của một người phải được xem xét giống như một cái cây có nhiều cành nhánh, mà tại mỗi điểm tồn tại đồng thời nhiều bản thể, chứ không phải chỉ có một nhánh duy nhất – giống hệt con trùng amip tự phân chia”. Nguyên do là hàm sóng phân nhánh tức thời, mỗi biến thân lại sống ở một nhánh hàm sóng khác biệt nhưng “đều không nhận thức được mình đang ở trên nhành nào”. Cái cách lý giải này khiến người ta nhớ đến một tình huống trong bộ phim Ant-Man and the Wasp: Quantumania (Người kiến và Chiến binh ong: Thế giới lượng tử), đó là Scott Người kiến được Kang Người chinh phục, một kẻ du hành đa vũ trụ, theo thời gian bị mắc kẹt trọng Thực tại lượng tử, yêu cầu giúp lấy lại năng lượng lõi. Scott đã bay vào lõi, hứng chịu một cơn bão xác suất để rồi bị phân chia thành vô số bản sao của chính mình và bị ngợp giữa các bản sao đó.   

Câu chuyện về Đa vũ trụ, vì thế, đủ sức hấp dẫn và níu chân mọi du khách trên con đường khám phá thế giới lượng tử. Tuy nhiên, thật không dễ để hiểu về một thế giới bất định với hàm sóng, “sự suy sụp của hàm sóng hoàn toàn ngẫu nhiên và tuân theo định luật Born”, hay nghĩ về hệ quả của xác suất trong Đa vũ trụ. Đó là lý do mà Sean Carroll đã sáng tạo ra màn đối thoại giữa hai thế hệ, giữa cha và con, giữa một nhà vật lý, “chuyên gia về ứng dụng tính toán kỹ thuật trong vật lý hạt” và một nhà triết học “nổi tiếng về cách tiếp cận Đa vũ trụ trong cơ học lượng tử”, một cuộc trao đổi “mang màu sắc Socrates về những bí ẩn lượng tử” trong quãng bốn chục trang. Quả thực, sự hòa trộn giữa những khái niệm lượng tử và triết học chưa bao giờ nhuần nhuyễn đến thế và hấp dẫn đến thế, nó gợi người ta liên tưởng tới cuộc đối thoại (cũng có độ dài tương đương thế) thể hiện giằng xé về đức tin, sự vô thần, lòng trắc ẩn giữa Ivan Fyodorovich và em trai mình Alyosha cũng như cuộc tranh luận trong giấc mộng giữa Ivan với con quỷ nội tâm của chàng trong bộ tiểu thuyết Anh em nhà Karamazov của Fyodor Dostoevsky. 

Nhưng nếu cuộc tranh luận của Ivan với con quỷ nội tâm hay Alyosha khiến người ta dằn vặt đau đớn về một thế giới hỗn loạn và phi lý mà ngay cả tôn giáo cũng không thể lý giải hết thì cuộc đối thoại giữa Alice và cha mình khiến người ta cảm thấy nhẹ nhõm cuốn hút. “Đặc điểm xác định của Đa vũ trụ là sự tồn tại của những thế giới khác. Thế giới của chúng ta không thể nào tương tác được với chúng, vậy thì không thể nào kiểm chứng được những đặc tính khác biệt này”, “Vậy thì sao? Mọi lý thuyết đúng đắn vẫn đưa ra một số tiên đoán không thể kiểm chứng được đấy thôi. Hiểu biết hiện nay về thuyết tương đối rộng tiên đoán là ngày mai, lực hấp dẫn sẽ không đột ngột biến mất trong một khoảng thời gian một phần nghìn giây tại một vùng không gian cụ thể có kích thước 10 mét và cách xa chúng ta tới 10 triệu năm ánh sáng… Không có bất cứ lý do nào để lực hấp dẫn hành xử theo cách đó…”, “Một khi cha có thể mô tả được những chồng chập của các electron có spin, cha cũng có thể dễ dàng mô tả được những chồng chập của các vũ trụ”…

Theo dõi cuộc đối thoại giữa Alice và cha của cô, người đọc không khỏi cảm thấy ong ong, nhức nhối cái đầu nhưng đây là cái ong ong, nhức nhối dễ chịu của người đang được chứng kiến cái tưởng chừng không hiểu được nhưng vẫn có cách lý giải nó. “Thế giới này giống như một vũ trụ cổ điển vô cùng bao la và rộng lớn. Nếu những trạng thái được thấy trong vũ trụ bao quanh chúng ta tiếp tục vươn xa vô hạn theo mọi hướng, thì rất có thể tồn tại những nền văn minh khác giống chúng ta cũng đang tiến hành những thí nghiệm về cơ học lượng tử. Ngay cả nếu một nền văn minh trong số đó thu được xác suất theo định luật Born thì với vô vàn nền văn minh, vẫn có một số thu được những kết quả thống kê cực kỳ khác biệt”. 

Với cách kể chuyện này, thế giới vi mô của cơ học lượng tử ít nhiều trở nên dễ hình dung hơn, gần gụi hơn với chúng ta, những người tồn tại trong thế giới vĩ mô. Chúng ta cảm thấy đúng là mình cần chấp nhận hơn những điều tưởng chừng rất vô lý ấy trước khi hiểu được nó. Chúng ta cứ suy nghĩ, mơ mộng về những điều như vậy mà không thấy rằng thực ra, thế giới mà chúng ta đang sống cũng tràn ngập những điều bất định và “vạn vật trên thế gian này vẫn cứ tương phùng ngẫu nhiên đấy thôi”. 

Thế giới mà chúng ta đang sống cũng tràn ngập những điều bất định và “vạn vật trên thế gian này vẫn cứ tương phùng ngẫu nhiên đấy thôi”.

Sự hấp dẫn của Điều gì đó ẩn sâu chính là sự gần gụi của vật lý lượng tử với thế giới thực và với chúng ta. Sean Carroll đặt ra vô số tình huống, vô số ví dụ để chúng ta à lên một tiếng về “lượng tử giữa đời thật”. Hóa ra, trong cuộc đời này, chúng ta đã vô số lần phải ra quyết định theo kiểu “chọn một dòng hay để nước trôi”: làm bài tập hay đi chơi, tán gẫu cùng bạn bè? mua một cái áo vì mình mặc đẹp hay mua một cuốn sách để có cơ hội nghiền ngẫm? theo nghề bác sĩ hay chọn ngành lịch sử? nên lấy người mình yêu hay lấy người yêu mình?… trong khi Sean Carroll hài hước cho rằng “bạn cứ thoải mái trút hết những quyết định khó khăn cho máy tạo số ngẫu nhiên lượng tử, bằng cách này chắc chắn sẽ có ít nhất một nhánh của hàm sóng mang phương án tốt nhất được chọn”. Chắc chắn là nhà soạn nhạc Gabriel Fauré không biết đến sự ngẫu nhiên lượng tử theo hàm sóng nhưng ông từng phó thác đời mình vào sự ngẫu nhiên trong quyết định: khi được giới thiệu ba cô gái là con của hai nhà văn và một nhà điêu khắc, Fauré đã viết tên các cô lên các mảnh giấy, xáo trộn chúng trong một chiếc mũ và ngẫu nhiên chọn được mảnh ghi tên con gái nhà điêu khắc rồi quyết định kết hôn với cô ².

Những câu chuyện của Sean Carroll khiến cuộc thám hiểm thế giới lượng tử vi mô kỳ bí của chúng ta trở nên thú vị, không chỉ bởi những hiểu biết sâu sắc của ông về vật lý lượng tử mà còn bởi những cái nhìn về tôn giáo và triết học của ông, một người theo chủ nghĩa vô thần và chủ nghĩa tự nhiên. “Việc biết về sự tồn tại của những thế giới khác gây ảnh hưởng như thế nào đến các quan niệm của chúng ta về hành vi luân lý và đạo đức?… Mỗi khi tôi ra quyết định, có phải các thế giới khác nhau được tạo ra trong đó tôi lựa chọn những thứ khác nhau không? Liệu rằng có những thực tại ở đâu đó ngoài kia tương ứng với một loạt lựa chọn khác nhau của tôi, những vũ trụ hiện thực hóa mọi khả năng của cuộc đời tôi”?  

Các sự kiện ở quy mô nhỏ nhất có thể dẫn đến những hệ quả vô cùng to lớn

***

Có lẽ, thế giới vi mô của vật lý lượng tử và thế giới vĩ mô mà chúng ta đang sống vô cùng nhiều khác biệt. Những thí nghiệm lượng tử cho chúng ta những kết quả đáng kinh ngạc: máy tính lượng tử nhìn thấy 16 tương lai, hai nghìn nguyên tử tồn tại ở hai nơi cùng một lúc, sự thật có tính chủ quan, thứ tự nhân quả có thể bị đảo ngược… Quả thật, các sự kiện ở quy mô nhỏ nhất có thể dẫn đến những hệ quả vô cùng to lớn ³. Nhưng liệu rồi nó có đúng với thế giới chúng ta sống? nếu thế nó có làm đảo lộn tất cả?… Khi được hỏi về trường hợp này, PGS. TS Nguyễn Bá Ân trầm ngâm rồi thận trọng trả lời rằng câu chuyện ở thế giới vi mô chưa chắc đã phản ánh câu chuyện ở thế giới vĩ mô rồi dẫn ra một ví dụ về thứ tự nhân quả dễ hình dung “như trong trường hợp ‘xem số’ chẳng hạn, bây giờ ngoài căn cứ vào ngày giờ sinh thì có thể người ta còn cần cả ngày giờ chết nữa”. 

Ừ nhỉ, vạn vật hữu hình và vô hình, quyết định luận và vô định luận, vĩ mô và vi mô… còn ẩn chứa bao nhiều bí ẩn, không chỉ vì những đại lượng ‘vô hình’ như vật chất tối, năng lượng tối áp đảo trong vũ trụ bao la, nơi dải Ngân hà chứa hệ Mặt trời của chúng ta chỉ là một phần siêu bé nhỏ, mà còn vì mỗi phút giây trong thế giới thực tại này lại có thể liên quan đến mỗi sự kiện huyền hoặc của sự sống, của đời người.

Và trong mỗi phút mỗi giây ấy, ta lại cảm nhận trọn vẹn cái cảm xúc “chồng chập lượng tử” của không và có, của hư và thực, của hữu thời và phi thời…

“…Mưa mấy mùa

                   mây mấy độ thu

Vườn thức một mùi hoa đi vắng

Em vẫn đây mà em ở đâu

Chiều Âu Lâu

     bóng chữ động chân cầu” (Bóng chữ, Lê Đạt)□

————————

Chú thích

1. ‘God Plays Dice with the Universe,’ Einstein Writes in Letter About His Qualms with Quantum Theory.  https://www.livescience.com/65697-einstein-letters-quantum-physics.html

2. https://nhaccodien.vn/faure-gabriel-1845-1924/

3. “Vật lý lượng tử 2019: 12 thí nghiệm kinh ngạc nhất”. https://tiasang.com.vn/khoa-hoc-cong-nghe/vat-ly-luong-tu-2019-12-thi-nghiem-kinh-ngac-nhat-22885/

Vũ trụ trong từng khoảnh khắc: Từ đạo hàm đến duyên khởi
“Phàm việc lớn trong thiên hạ, hễ tan lâu rồi lại hợp, hợp lâu rồi lại tan.”

Trong Toán học, tan có thể thành vô cùng bé và hợp có thể thành vô cùng lớn; nhưng tan và hợp luôn hòa quyện vào nhau. Tranh Sóng lừng ngoài khơi Kanagawa, Katsushika Hokusai (1829–1833). Nguồn: Wiki Commons.

Câu mở đầu của Tam Quốc Diễn Nghĩa tưởng chỉ nói chuyện thế sự, nhưng thật ra đã chạm tới một nguyên lý phổ quát của tự nhiên: không có gì tồn tại mãi ở một cực, mà mọi thứ luôn chuyển động giữa hai bờ sinh diệt. Tự nhiên luôn bao dung cho vạn vật, kể cả những mặt đối lập, để chúng có chỗ bổ sung, chuyển hóa, và nương nhau cùng tồn tại trong dòng chảy miên viễn của thời gian.  
Việc tan rồi hợp không chỉ là chuyện của các triều đại. Trong Toán học, nó hiện ra dưới hình thức tinh tế hơn, nơi “nghệ thuật lấy giới hạn” được phát triển lên tới đỉnh cao, tan có thể thành vô cùng bé, hợp có thể thành vô cùng lớn. Nhưng tan và hợp cũng luôn hòa quyện vào nhau, như trong định  lý Newton – Leibniz¹ – nơi cái “tan địa phương” (đạo hàm) bắt tay với cái “hợp toàn cục” (tích phân) để tạo thành định lý quan trọng nhất của giải tích. Nói nôm na về định lý này, nếu ta tách một vật ra vô hạn mảnh nhỏ – đó là đạo hàm, rồi gom hết – nhờ tích phân, ta sẽ thu lại hình dáng ban đầu của vật. Nếu ví đạo hàm như trí tuệ giúp phân tách, soi tỏ từng ngóc ngách, thì có thể xem tích phân là từ bi gom góp, bao bọc những chỗ gồ ghề. Thế giới cũng vận hành nhờ hai nhịp ấy.
Thế giới không nằm gọn trong điều ta biết, mà trong chỗ rung, chỗ nhòe, giữa biết và chưa biết.

Định lý Noether nói rằng ở đâu có đối xứng liên tục, ở đó có bảo toàn. Nhưng để phát triển, thế giới lại không ngừng tự phá vỡ những đối xứng cũ để tìm đến đối xứng cao hơn. Thành ra trong lòng mọi cân bằng luôn có một mầm mất cân bằng nhỏ, và chính mầm lệch này giữ cho chuyển động không tắt, cho vũ trụ còn “thở”. Ngay thời điểm sơ khai (sau Big Bang), một chênh lệch cực nhỏ trong mật độ năng lượng đã khiến vật chất tụ lại, hình thành các ngôi sao, các hành tinh, và sự sống. Như Hawking viết trong cuốn Lược sử thời gian, nếu tốc độ giãn nở của vũ trụ ở giây đầu tiên chỉ nhỏ hơn một phần trong 100 triệu tỉ thôi, vũ trụ đã sụp đổ trước khi lớn lên và đạt được kích thước như bây giờ. 

Từ thời điểm đó, vũ trụ sống vì không bao giờ đứng yên – nói theo ngôn ngữ toán học là có tổng đạo hàm khác 0. Nói cách khác, theo ngôn ngữ nhiệt động học, mọi thứ chuyển động vì entropy – tức là độ hỗn loạn – luôn tăng lên, và đạo hàm luôn dương của entropy đã xác lập “mũi tên thời gian chỉ có một chiều” mà chúng ta sống trong đó. 

Nhìn ngược lại, duyên khởi – sự phụ thuộc lẫn nhau của mọi hiện tượng, theo cách nhìn Toán học, chính là một hệ phương trình “đạo hàm theo thời gian” mô tả thực tại”, ở đó mỗi biến phụ thuộc vào mọi biến khác, tất cả như một mạng lưới đồng thời nương nhau mà hiển hiện. Nếu như xem đạo hàm là nhịp thở của thế giới, thì tích phân gom góp ký ức của nó, ghi lại những gì đã chảy trôi. Và như thế, đạo hàm và tích phân không chỉ là công cụ tính toán, mà là ngôn ngữ chung của vạn vật: đạo hàm cho ta hướng, tích phân cho ta quãng đường, và cả hai cùng nhau mô tả chuyển động. Như Galilei từng nói “Vũ trụ là cuốn sách vĩ đại được viết bằng ngôn ngữ của Toán học”, có thể xem mỗi phương trình là một cửa ngõ vào trùng trùng duyên khởi. Mỗi khoảnh khắc hiểu, dù nhỏ, cũng đủ làm rung động toàn bộ mạng lưới mà ta gọi là thực tại.

Tranh thủ mặc Nhật Bản (Haboku) của Sesshū Tōyō (1495). Nguồn: Wiki Commons. Haboku là bức tranh “nhòe”, đúng nghĩa triết học của vị trí–động lượng: càng rõ cái này, càng mờ cái kia.

Khi vật tưởng như dừng lại trong một không gian, thực ra là nó đang vận động ở một tầng cao hơn. Ở đó, năng lượng không mất mà chỉ biến đổi hình dạng. Trong thuyết tương đối của Einstein, ngay cả không–thời gian cũng không đứng yên mà bị uốn cong do năng lượng, còn vật chất đi theo đường cong ấy mà chuyển động.  Phương trình trường nổi tiếng của ông nối hai mặt của vũ trụ: một bên là hình học của không – thời gian, một bên là năng lượng của vật chất. Hai mặt này không tách rời mà phản chiếu lẫn nhau: hình dạng của vũ trụ quyết định chuyển động của vật chất trong đó, và chuyển động vật chất lại tái định hình không gian. Hỏi “vật chịu lực hút ở đâu” hóa ra cũng là hỏi “không gian cong ra sao”, như câu hỏi con gà và quả trứng, câu trả lời đúng không phải là cái gì có trước mà là bản thân câu hỏi đã sai. 

Nhưng thế giới không chỉ giới hạn ở những đường cong hữu hình. Ở tầng sâu hơn, vật chất không chỉ làm cong không gian mà còn làm “rung” nền của thực tại. Cơ học lượng tử mở ra một chân trời mới, nơi một hạt vừa là hạt vừa là sóng, tùy theo cách ta quan sát, đúng như câu khẩu quyết mà Einstein từng nói với Heisenberg: “Chính lý thuyết quyết định cái gì có thể được quan sát”.  Từ đó, năm 1927 Heisenberg tìm ra nguyên lý bất định, xác lập giới hạn của mọi phép đo: hễ càng biết rõ vị trí thì động lượng càng mờ, và ngược lại. Trong thế giới lượng tử, các hạt vi mô không bao giờ “kể” hết cho ta chúng đang ở đâu và định đi đâu, hễ chúng ta viết được một câu trả lời lên giấy thì câu trả lời còn lại sẽ “rung” lên mà trốn mất. 

Mâu thuẫn trong phép đo giữa vị trí và động lượng khiến nhiều nhà vật lý bối rối, như Einstein nói “Chúa không chơi xúc sắc”. Nhưng trong khoa học, hễ gặp bức tường có vẻ không thể vượt qua, thì thay vì đầu hàng ta có thể thử “định nghĩa” lại cả bức tường. Tám năm sau nguyên lý bất định, Schrödinger tiến thêm một bước khi đưa ra thí nghiệm tưởng tượng nổi tiếng về con mèo “vừa sống vừa chết”: ông xem con mèo như một chồng chập lượng tử, và chỉ khi quan sát thì sóng xác suất mới thu về một trong hai khả năng. Thí nghiệm này không phải để nói rằng thực tại phi lý, mà rằng thực tại vốn không thể được phân tách một cách rạch ròi. Trạng thái của mèo, của hạt, của người quan sát, tất cả cùng tồn tại trong một mạng lưới duyên khởi lượng tử, nơi cái được thấy và cái đang thấy cùng sinh ra.

Để hiểu rõ hơn cách mà trạng thái chồng chập này vận hành, Born sau đó đã đưa ra một diễn giải toán học giúp định lượng những ý tưởng trừu tượng của hàm sóng Schrödinger. Điều này được Born trả lời bằng một diễn giải thiên tài, rằng sóng này không phải là sóng vật chất, mà là sóng xác suất, giúp ta biết xác suất vị trí của hạt. Đối với động lượng của hạt, cũng có cách tương tự để tính xác suất². Nói cách khác, hàm sóng cho ta biết xác suất “hạt có thể xuất hiện ở đâu” thay vì nói lên vị trí chính xác. 

Đây là bước ngoặt triết học trong cơ học lượng tử: nó chuyển “hiện thực vật lý” thành “hiện thực thống kê”, giúp chúng ta hiểu rằng không thể chỉ nhìn nhận thế giới như những vật thể có vị trí rõ ràng, tuyệt đối mà cần hiểu phân bố xác suất của vật thể. Điều này giải quyết triệt để “lưỡng tính” sóng hạt trong thế giới lượng tử và bổ sung thêm một lớp hiểu sâu sắc trong “duyên số” giữa vị trí và động lượng bên cạnh nguyên lý Heisenberg (xem thêm kỳ trước: “Bất định và cái đẹp của bất toàn”, Tia Sáng số 21/ 2025). 

Như vậy, trong khi Schrödinger mô tả được sự tiến hóa tất định của hàm sóng, tức là “cái đang diễn ra” của hạt, thì Born chỉ ra hàm sóng nói về điều gì, tức là “cái có thể được thấy” khi chúng ta quan sát. Con mèo Schrödinger nằm giữa hai cái nhìn ấy – hàm sóng thì vẫn tiến hóa đổi thay, còn cái thấy được – kết quả – chỉ hiện ra khi ta chọn một trong hai khả năng. Mỗi câu trả lời (như cách Born giải thích hàm sóng) lại sinh ra một câu hỏi mới (như nghịch lý con mèo), và chính sự chuyển dịch ấy giữ cho nhận thức luôn vận động. Giống như đạo hàm và tích phân cần nhau để mô tả chuyển động, ở đây phương trình Schrödinger (vi phân) và diễn giải Born (tích phân xác suất) cần nhau để mô tả trọn vẹn hành trình của một hạt lượng tử.

Khi mọi hệ tiên đề đều có lỗ hổng, thì chính lỗ hổng ấy nuôi dưỡng chuyển động. Cái chưa chứng minh được hôm nay sẽ thành tiên đề của ngày mai, như đạo hàm bậc cao nối tiếp đạo hàm bậc thấp.

Từ đó, có thể thấy rằng “thực tại lượng tử” không phải là thứ tồn tại sẵn đó, bất biến trước nhận thức của chúng ta, mà nó chỉ hiện ra khi chúng ta quan sát. Trong Phật học, điểm này tương ứng với “Thức”, là cơ chế vận hành của biết.  Trong 12 nhân duyên (như được giảng trong Tương Ưng Bộ), “Thức” đứng sau “Hành” và trước “Danh sắc”, nghĩa là từ vô minh và hành động mà nảy sinh một dòng biết, và chính dòng biết này chia thế giới thành “người biết và cái được biết”. “Thức” không phải tâm của riêng ai, mà giống như một cơ chế chuyển động của thế giới – đưa những điều còn ở dạng tiềm năng trở nên rõ ràng hiển hiện đúng vào lúc được nhận biết. Khi Thức khởi, thế giới hiển; khi Thức diệt, vạn pháp trở về im lặng, không phải vì không có gì, mà vì mọi khả thể đã trở lại trạng thái chồng chập ban đầu, nơi biết và được biết chưa hề tách nhau. Có thể nói “Thức” chính là đạo hàm của thực tại theo tri giác, là phép chiếu cục bộ từ “không gian tiềm năng” xuống không gian thực nghiệm của hiện tượng khi được quan sát. 

Cụ thể hơn, ở cấp độ lượng tử, có thể xem sự tương tác giữa đạo hàm (hướng đi, biến đổi) và tích phân (tổng hợp, tích lũy) là biểu hiện của duyên khởi. Trong quá trình ấy “Thức” của con người không đứng ngoài để quan sát, mà chính là phần phản chiếu của Duyên khởi ấy trong chính dòng nhận thức của chúng ta. Nói như Kinh Lăng Già: “Tâm như người họa sĩ, vẽ muôn pháp hữu vi”, mỗi nét rung của tâm là một dao động trong cấu trúc của vũ trụ, và trong mỗi dao động ấy vũ trụ lại tự nhận ra chính mình. 

Tuy cơ học lượng tử cực kỳ thành công, nó vẫn còn rất xa mới mô tả hết muôn mặt của thực tại. Trong trường phái Copenhagen, những người tiên phong trong cơ học lượng tử, rất khiêm tốn khi cho rằng chúng ta không cần, và không nên, sa đà vào việc giải thích bản chất thực tại là gì, mà chỉ xem cơ học lượng tử như là một mô hình, một công cụ toán học để dự đoán trước những gì chúng ta sẽ thấy. Họ không nói “ý thức tạo ra vật chất”, mà khi ai đó hỏi electron thực ra đang ở đâu, họ sẽ đề nghị bỏ qua câu hỏi ấy mà ngồi im lặng tính toán. “Shut up and calculate” (im lặng và tính toán đi) không phải là thái độ kẻ cả, mà là sự khiêm nhường trước tự nhiên: không có thế giới lượng tử riêng rẽ, chỉ có cách chúng ta mô tả thế giới bằng lý thuyết lượng tử. Đây là hình thức hiện đại của “tuệ giác im lặng”: sự im lặng của Bohr trước “thực tại lượng tử” có cùng tinh thần với sự im lặng của Đức Phật trước “bản thể vũ trụ”.  Im lặng là cách nói chân thật nhất giống như trong Phật học, nơi mọi sự được hiểu là do duyên sinh “do nhân duyên mà cái này có, do nhân duyên mà cái kia diệt”. 

Vui và buồn, được và mất, chỉ là những đợt sóng hợp rồi tan trên mặt nước. Tranh Cơn mưa rào bất chợt trên cầu Shin-Ohashi và Atake, Utagawa Hiroshige (1857). Nguồn: Wiki Commons

Như vậy, thế giới không nằm gọn trong điều ta biết, mà trong chỗ rung, chỗ nhòe, giữa biết và chưa biết. Không có “tách biệt” thực sự, cái này có thì cái kia có; cái này không thì cái kia không. Đây cũng chính là tính “Không” trong Phật học, không phải là hư vô, mà là không tự tính: không thứ gì tự đứng một mình. Duyên khởi đảm bảo cái được thấy và cái thấy cùng xuất hiện, cũng là tan và hợp, hợp và tan, nhưng xảy ra cùng nhau ngay trong từng khoảnh khắc hiện hữu chứ không phải đợi đến hết một đời người. 

Nhìn theo cách ấy, 12 nhân duyên không chỉ nói về sinh tử của con người, mà là phương trình  tiến hóa tổng quát của mọi hệ có ý thức. Từ dao động lượng tử trong chân không, đến ý niệm khởi sinh trong tâm, tất cả đều tuân theo cùng một chu kỳ: vô minh dẫn đến hành, hành sinh thức, thức tạo ra thế giới, rồi thế giới tan trở về vô minh. Thấy được chu kỳ ấy là thấy được dòng vi phân – nhịp đập tinh tế của thực tại, nơi đạo hàm của vũ trụ trùng với nhịp đập của tâm. Như tứ cú kệ của Kinh Kim Cang, “như mộng, như huyễn, như bọt nước, như bóng”, mọi hiện tượng hữu vi (do nhân duyên tạo tác) đều không thật có tự tánh, nhưng chính nhờ đó mà thế giới có thể trôi qua trong từng sát-na của biết, để cả cái biết và người biết cùng được hiển hiện.

Trong nghiên cứu khoa học, duyên khởi cũng vận hành tương tự như trong tự nhiên. Định lý bất toàn của Gödel cũng nói rằng: mọi hệ tiên đề đủ mạnh đều không tự chứng minh được chân lý bên trong nó. Nhưng điều đó không làm toán học yếu đi, mà ngược lại, bộc lộ sự phong phú vô tận của nó. Khi mọi hệ tiên đề đều có lỗ hổng, thì chính lỗ hổng ấy nuôi dưỡng chuyển động. Cái chưa chứng minh được hôm nay sẽ thành tiên đề của ngày mai, như đạo hàm bậc cao nối tiếp đạo hàm bậc thấp. Cơ học cổ điển của Newton đúng trong miền vĩ mô của vật thể, còn cơ học lượng tử đúng trong miền vi mô. Chân lý không mất, chỉ đổi hình. Nắm bắt được cái đổi đó là duyên khởi. 

Trong hành trình nhận thức ấy, trực giác là mặt đối ngẫu của lý trí: khi ta chấp nhận cái tư duy chưa thể nắm bắt, cho phép ý tưởng “nhòe đi” và lắng xuống, thì nhận thức có thể “vượt biên” qua giới hạn thông thường, thực hiện những bước nhảy lượng tử qua giới hạn của chính mình. 

Trong truyện Tây Du Ký, hành trình đi thỉnh kinh của thầy trò Đường Huyền Trang có thể xem như một ẩn dụ cho chính quá trình nhận thức ấy. Hễ bốn thầy trò đi tới đâu cũng được (hoặc bị) hỏi: “Đại sư từ đâu tới? Và định đi đâu?”. Đây chính là truy vấn luận, tưởng là phép xã giao cổ xưa, nhưng hóa ra lại chạm tới cấu trúc của tồn tại: ở đâu là vị trí, đi đâu là động lượng, cả hai hợp lại thành đạo hàm và tích phân của hành trình. Bất kể người hỏi là hoàng đế, dân lành hay yêu quái, câu trả lời của Đường Huyền Trang luôn là: “Bần tăng đến từ Đông Thổ Đại Đường, đang trên đường đi Tây Trúc thỉnh kinh”. Đây là một câu trả lời rất chân thành, có cả trí, định và tuệ: trí vì biết rõ mình “ở đâu” và “đi đâu”, định vì luôn có niềm tin sắt đá trong cả hành trình vạn dặm, và tuệ là vì hiểu rõ duyên khởi nên nói thẳng mà không toan tính, để muôn việc tùy duyên. Muôn việc tùy duyên không phải là buông xuôi, mà chính là lúc con người tìm được tự do thực sự trong mỗi bước chân, như lời bài hát trong phim (1986): 

Dám hỏi đường ở nơi đâu?

Đường ở dưới chân ta

Cũng như vậy, trong thế giới của Kim Dung, ta lại thấy một hành trình khác: không hướng ra ngoài để thỉnh kinh, mà hướng vào chính mình để tìm thấy tự do giữa sinh tử. Trong Ỷ Thiên Đồ Long Ký, các giáo chúng Minh giáo khi bị vây đánh đến hơi tàn lực kiệt ở Quang Minh đỉnh, họ không hoảng loạn mà cùng nhau hát bài thánh ca của giáo phái, trong đó có những câu 

Chợt đến như dòng nước chảy

Rồi tàn như gió qua mau

Chẳng biết từ nơi nào đến 

Cũng chẳng biết về nơi đâu

Đây là lúc họ thấy được duyên khởi: vô thủy nên vô chung, vô sinh nên vô diệt. Thấy được Duyên  là thấy được Pháp, và thấy được Pháp là thấy được Phật. Giải thoát không ở ngoài các duyên, mà trong chính chúng: khi hiểu rằng mọi hiện tượng chỉ nương nhau mà hiện, không còn gì để nắm giữ, cũng không còn gì phải buông, tâm được tự do không vì vượt lên mà vì hòa tan vào nhịp sinh diệt của thế giới. Khi đó còn gì phải sợ. 

Trong Đạo đức kinh, Lão Tử viết: “Đạo trời lấy chỗ thừa bù chỗ thiếu, còn đạo người thì lại hao tổn chỗ thiếu để nuôi chỗ thừa”. Nếu hiểu duyên khởi, ta thôi sa vào thái cực: không cầu hoàn hảo mà quên phần thiếu, không quý cái có mà xem thường cái vô. Chính cái thiếu, cái vô, mới mở chỗ cho duyên khởi vận hành. Âm nhạc chỉ có ý nghĩa khi có khoảng lặng giữa hai nốt nhạc. Một cơ thể khỏe mạnh không chỉ cần ăn no mà cần cả những cơn đói, cũng như một trí tuệ chỉ sáng suốt khi còn biết nghi ngờ.

Trong Đạo đức kinh, Đạo là cái chứa quy luật của vạn vật, dung hòa cả thiên-địa-nhân, sâu thăm thẳm đến mức Lão Tử phải dùng chính sự bất lực của ngôn ngữ để mô tả: “Đạo khả đạo, phi thường đạo. Danh khả danh, phi thường danh.” Tuy vậy, nếu không thể nói trọn vẹn Đạo trong một lần, ta vẫn có thể tiếp cận nó bằng vô số lần quan sát, xem mỗi lần như một phép chiếu cục bộ, như một lát cắt vi phân của chân lý toàn phần. Giống như trong giải tích, ta không cần biết toàn hàm ngay lập tức; chỉ cần biết đạo hàm tại điểm đang đứng là đã biết hướng để đi. Đi từng bước nhỏ, tích đủ những bước ấy, ta có con đường – một con đường có thể không bao giờ kết thúc, nhưng chính vì thế mà luôn còn nhịp, còn nhạc, còn duyên khởi.

Câu chuyện Tam Quốc với 96 năm gươm giáo phân tranh thường được khép lại bằng bài từ Giang Nam của Dương Thận:

Trường Giang cuồn cuộn chảy về đông

Bạc đầu ngọn sóng cuốn anh hùng

Thị phi thành bại theo dòng nước

Sừng sững cơ đồ bỗng tay không

Với cách nhìn của duyên khởi, vô thường của một đời người cũng chỉ là một cái chớp mắt của tạo hóa. Trong đó vui và buồn, được và mất, thịnh và suy chỉ là những đợt sóng hợp rồi tan trên mặt nước. Nhưng trong dòng chảy ấy, ta vẫn có quyền chọn cách bơi. Tự do lớn nhất của con người, suy cho cùng, là khả năng đi trong mối tương duyên của mọi điều đối lập, để tự tạo nên ý nghĩa cho cuộc sống của mình.□

*Giáo sư Phan Thành Nam làm việc tại Đại học Ludwig Maximilian München, Đức. Các lĩnh vực nghiên cứu của ông là giải tích và vật lý toán, đặc biệt là cơ học lượng tử nhiều hạt.

Chú thích

¹ int_a^b f’(x) =  f(b)- f(a)

² Nhờ vào phổ Fourier bình phương.

Các nhà khoa học vừa lần đầu tiên phát hiện sự vướng víu lượng tử bên trong proton, một hiện tượng kỳ lạ cho phép các hạt chia sẻ thông tin ngay cả ở khoảng cách cực nhỏ.
Trong một bước tiến mang tính đột phá trong vật lý hạt, các nhà khoa học đã lần đầu tiên xác nhận sự tồn tại của hiện tượng vướng víu lượng tử bên trong proton, hạt cơ bản cấu thành nên vật chất. Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Reports on Progress in Physics ngày 2/12/2024, không chỉ củng cố các lý thuyết về cơ học lượng tử mà còn mở ra những câu hỏi mới về cấu trúc và hành vi của các hạt hạ nguyên tử.
Sự vướng víu lượng tử từ lâu đã là một chủ đề thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học, không chỉ bởi tính kỳ lạ mà còn vì khả năng phá vỡ những giới hạn thông thường của không gian và thời gian. Đây là hiện tượng trong đó hai hạt tồn tại trong trạng thái liên kết mạnh mẽ, đến mức một sự thay đổi ở một hạt sẽ ngay lập tức tác động đến hạt kia, bất kể khoảng cách giữa chúng xa đến đâu.
Hiện tượng này từng bị Albert Einstein bác bỏ với thuật ngữ mang sắc thái hoài nghi, gọi là "hành động ma quái ở khoảng cách xa". Tuy nhiên, những thí nghiệm vào thế kỷ 20 đã chứng minh rằng sự vướng víu là có thật, và kể từ đó, nó trở thành một lĩnh vực nghiên cứu trọng tâm trong vật lý lượng tử.Trước đây, sự vướng víu giữa các quark - hạt cơ bản tạo nên proton và neutron - đã từng được quan sát trong một số thí nghiệm. Nhưng bằng chứng về sự vướng víu lượng tử bên trong proton vẫn là một ẩn số. Proton không chỉ bao gồm các quark mà còn chứa gluon, các hạt mang lực mạnh giúp giữ các quark liên kết với nhau. Câu hỏi lớn đặt ra là liệu các quark và gluon có thể tồn tại trong trạng thái vướng víu ngay bên trong proton hay không.
Để giải quyết câu hỏi này, nhóm nghiên cứu đã tận dụng dữ liệu từ hai thiết bị hiện đại: Máy Va Chạm Hadron Lớn (LHC) và Máy Gia Tốc Vòng Hadron-Electron (HERA). Đây là những công cụ tối tân trong nghiên cứu vật lý hạt, cho phép các nhà khoa học quan sát và phân tích những tương tác phức tạp xảy ra ở quy mô cực nhỏ.
Thông qua những thí nghiệm này, họ đã khám phá ra rằng các quark và gluon trong proton tồn tại trong trạng thái vướng víu tối đa, nghĩa là chúng chia sẻ thông tin với nhau một cách hiệu quả nhất có thể.Phương pháp để đi đến phát hiện này cũng không kém phần ấn tượng. Nhóm nghiên cứu đã áp dụng một nguyên tắc từ khoa học thông tin lượng tử, đó là mối quan hệ giữa entropy và sự vướng víu. Entropy, thường được hiểu một cách đơn giản là thước đo mức độ "hỗn loạn" trong một hệ thống, thực chất phản ánh số lượng trạng thái năng lượng mà hệ thống đó có thể sắp xếp. Trong cơ học lượng tử, entropy tăng lên đồng nghĩa với sự gia tăng mức độ vướng víu. Nhóm nghiên cứu đã phân tích các dòng hạt tạo ra trong các va chạm proton và phát hiện rằng mức độ vướng víu trong các hạt này là tối đa, phù hợp hoàn toàn với các dự đoán lý thuyết.
Nhà vật lý Zhoudunming Tu, đồng tác giả của nghiên cứu, đã nhấn mạnh ý nghĩa của phát hiện này. Ông cho biết: "Trong nhiều thập kỷ, chúng tôi luôn nhìn nhận proton như một tập hợp các quark và gluon riêng lẻ, và tập trung vào việc xác định cách chúng phân bố bên trong proton. Nhưng giờ đây, bằng chứng về sự vướng víu đã thay đổi hoàn toàn cách nhìn nhận đó. Chúng tôi đang đối diện với một hệ thống phức tạp và động hơn rất nhiều so với những gì chúng tôi từng hình dung".Khám phá này không chỉ làm sáng tỏ cách các hạt cơ bản hoạt động mà còn đặt ra các câu hỏi mới về cấu trúc hạt nhân nguyên tử. Proton và neutron là thành phần chính của hạt nhân, và nếu các proton đã thể hiện sự vướng víu, thì điều gì sẽ xảy ra khi chúng được gắn kết với nhau trong hạt nhân? Liệu sự vướng víu này có tác động đến cách các hạt nhân tương tác hay không? Đây là những vấn đề mà các nhà nghiên cứu đang háo hức tìm hiểu.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự định sử dụng Máy Va Chạm Electron-Ion (EIC) để tiếp tục khám phá hiện tượng này. Thiết bị này, dự kiến sẽ đi vào hoạt động trong vòng một thập kỷ tới, hứa hẹn cung cấp dữ liệu chi tiết hơn về cách các quark và gluon tương tác trong môi trường phức tạp hơn. Ngoài ra, các thí nghiệm va chạm ion nặng cũng có thể cung cấp cái nhìn sâu hơn về cách sự vướng víu lượng tử thay đổi khi các hạt được đặt trong điều kiện khác biệt.Phát hiện này không chỉ có ý nghĩa đối với vật lý hạt mà còn mở ra những triển vọng mới trong các lĩnh vực khác. Sự vướng víu lượng tử là nền tảng của nhiều ứng dụng hiện đại, từ điện toán lượng tử đến truyền thông siêu bảo mật. Hiểu rõ hơn về cách các hạt cơ bản chia sẻ thông tin trong trạng thái vướng víu có thể giúp cải thiện các công nghệ dựa trên cơ học lượng tử, đưa chúng đến gần hơn với thực tiễn ứng dụng.
Những gì chúng ta đang chứng kiến là một bước ngoặt quan trọng trong hành trình khám phá những bí mật sâu thẳm nhất của vũ trụ. Sự "ma quái" mà Einstein từng nghi ngờ giờ đây không chỉ là một hiện tượng lạ lẫm mà đã trở thành chìa khóa để hiểu rõ hơn về bản chất của thực tại. Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, những câu hỏi từng được coi là viễn tưởng giờ đây đã có lời giải, đưa chúng ta đến gần hơn với chân lý.

Vật lý lượng tử 2019: 12 thí nghiệm kinh ngạc nhất
Các sự kiện ở quy mô nhỏ nhất có thể dẫn đến những hệ quả vô cùng to lớn. Và không có lĩnh vực khoa học nào chứng minh điều đó tốt hơn vật lý lượng tử thông qua việc khám phá những hành vi kỳ lạ của vật chất, chủ yếu là của những hạt rất nhỏ trong thế giới vi mô.
Trong năm 2019, các thí nghiệm lượng tử đã được thực hiện ở những địa hạt và tình huống mới, thậm chí là xa lạ. Dù còn một số tranh cãi, tính toán lượng tử đã tiến rất gần tới thực tế. Sau đây là 12 sự kiện lượng tử quan trọng và đáng ngạc nhiên nhất của năm 2019.

1. Google tuyên bố “uy quyền lượng tử”

Nếu có một tin tức nào về vật lý lượng tử trong năm 2019 có thể làm nên lịch sử, thì có lẽ đó sẽ là một thông báo trọng đại từ Google: Công ty công nghệ này tuyên bố rằng họ đã đạt được cái gọi là “uy quyền lượng tử” (“quantum supremacy”). Đó là một cách thú vị để nói rằng Google đã chế tạo được một máy tính lượng tử có thể thực hiện một số tác vụ nhất định nhanh hơn bất kỳ máy tính hiện hành (tức máy tính cổ điển) nào. Danh mục máy tính cổ điển bao gồm bất kỳ máy tính nào vận hành dựa trên các bit thông thường 0 và 1, chẳng hạn như thiết bị mà bạn đang sử dụng để đọc bài viết này.
Tuyên bố đã đạt được uy quyền lượng tử của Google, nếu là đúng, sẽ đánh dấu một bước ngoặt trong lịch sử tính toán. Máy tính lượng tử dựa vào các đặc tính vật lý kỳ lạ ở quy mô nhỏ, như rối lượng tử (quantum entanglement) và tính bất định (uncertainty) trong thế giới vi mô, để thực hiện các phép tính. Về lý thuyết, các đặc tính lượng tử đó mang lại cho các máy tính lượng tử những lợi thế nhất định so với máy tính cổ điển thông thường. Máy tính lượng tử có thể dễ dàng phá vỡ các hệ thống mã hóa cổ điển, truyền tin được mã hóa một cách hoàn hảo, thực hiện các bài toán mô phỏng nhanh hơn hẳn máy tính cổ điển và giải quyết được các vấn đề có độ phức tạp cao một cách dễ dàng. Vấn đề là chưa từng có ai tạo ra được một máy tính lượng tử thực thụ, đủ nhanh để tận dụng triệt để những lợi thế lý thuyết đó, ít nhất là cho đến thời điểm trước khi Google tuyên bố đã đạt được uy quyền lượng tử trong năm nay.
Tuy nhiên vẫn còn nhiều tranh cãi xung quanh tuyên bố này của Google, một số hoài nghi có thể tham khảo trong bài viết đăng trong LiveScience dưới nhan đề “Google’s Quantum Computer Just Aced an ‘Impossible’” [https://www.livescience.com/google-hits-quantum-supremacy.html]. 

Máy tính lượng tử của Google vừa vượt qua một bài kiểm tra "bất khả thi"

Google vừa thực hiện một bước nhảy vọt lượng tử trong khoa học máy tính. Sử dụng máy tính lượng tử hiện đại nhất của công ty, có tên gọi Sycamore, Google đã tuyên bố "ưu thế lượng tử" so với các siêu máy tính mạnh nhất thế giới bằng cách giải quyết một vấn đề được coi là gần như bất khả thi đối với các máy tính thông thường.

Máy tính lượng tử đã hoàn thành phép tính phức tạp này trong 200 giây. Nhóm nghiên cứu, do John Martinis, một nhà vật lý thực nghiệm tại Đại học California, Santa Barbara, dẫn đầu, đã viết trong nghiên cứu được công bố hôm thứ Tư (23 tháng 10) trên tạp chí Nature, rằng phép tính tương tự sẽ mất khoảng 10.000 năm để hoàn thành ngay cả với các siêu máy tính mạnh nhất.

"Có khả năng thời gian mô phỏng cổ điển, hiện được ước tính là 10.000 năm, sẽ được rút ngắn nhờ phần cứng và thuật toán cổ điển được cải tiến," Brooks Foxen, một nghiên cứu sinh trong phòng thí nghiệm của Martinis, cho biết trong một tuyên bố. "Nhưng vì hiện tại chúng tôi nhanh hơn 1,5 nghìn tỷ lần, nên chúng tôi tự tin tuyên bố đạt được thành tựu này," ông nói thêm, đề cập đến sự vượt trội của máy tính lượng tử.

Máy tính lượng tử tận dụng những đặc tính vật lý kỳ lạ của cơ học lượng tử để giải quyết những vấn đề cực kỳ khó khăn, nếu không muốn nói là bất khả thi, đối với máy tính cổ điển dựa trên chất bán dẫn.

Phép tính mà Google chọn để chinh phục là tương đương với việc tạo ra một danh sách rất dài các số ngẫu nhiên và kiểm tra giá trị của chúng một triệu lần. Kết quả là một giải pháp không thực sự hữu ích bên ngoài thế giới cơ học lượng tử, nhưng nó có ý nghĩa lớn đối với sức mạnh xử lý của một thiết bị.

Sức mạnh nằm ở sự không chắc chắn

Máy tính thông thường thực hiện các phép tính bằng cách sử dụng "bit" thông tin, giống như công tắc bật tắt, chỉ có thể tồn tại ở hai trạng thái: 1 hoặc 0. Máy tính lượng tử sử dụng bit lượng tử, hay "qubit", có thể tồn tại đồng thời cả 1 và 0. Hệ quả kỳ lạ này của cơ học lượng tử được gọi là trạng thái chồng chất và là chìa khóa cho lợi thế của máy tính lượng tử so với máy tính cổ điển.

Ví dụ, một cặp bit chỉ có thể lưu trữ một trong bốn tổ hợp trạng thái có thể có (00, 01, 10 hoặc 11) tại bất kỳ thời điểm nào. Một cặp qubit có thể lưu trữ cả bốn tổ hợp cùng một lúc, bởi vì mỗi qubit đại diện cho cả hai giá trị (0 và 1) cùng một lúc. Nếu bạn thêm nhiều qubit hơn, sức mạnh của máy tính sẽ tăng theo cấp số nhân. Ba qubit lưu trữ tám tổ hợp, bốn qubit lưu trữ 16 tổ hợp, v.v. Máy tính mới của Google với 53 qubit có thể lưu trữ 253 giá trị, hay hơn 10.000.000.000.000.000 (10 triệu tỷ) tổ hợp. Con số này thậm chí còn ấn tượng hơn khi một thuộc tính cơ bản và cũng kỳ lạ không kém của cơ học lượng tử xuất hiện: các trạng thái vướng mắc.

Trong một hiện tượng được Albert Einstein mô tả là "tác động ma quái từ xa", các hạt đã tương tác tại một thời điểm nào đó có thể trở nên vướng mắc lượng tử. Điều này có nghĩa là việc đo trạng thái của một hạt cho phép bạn đồng thời biết được trạng thái của hạt kia, bất kể khoảng cách giữa các hạt. Nếu các qubit của máy tính lượng tử bị vướng mắc lượng tử, chúng có thể được đo đồng thời.

Máy tính lượng tử của Google bao gồm các mạch vi mô bằng kim loại siêu dẫn liên kết 53 qubit trong một trạng thái chồng chất phức tạp. Các qubit liên kết tạo ra một số ngẫu nhiên từ 0 đến 253, nhưng do hiện tượng giao thoa lượng tử, một số số ngẫu nhiên xuất hiện nhiều hơn những số khác. Khi máy tính đo các số ngẫu nhiên này hàng triệu lần, một mô hình sẽ xuất hiện từ sự phân bố không đồng đều của chúng.

"Đối với máy tính cổ điển, việc tính toán kết quả của các phép toán này khó hơn nhiều, bởi vì nó đòi hỏi phải tính toán xác suất ở bất kỳ trạng thái nào trong số 253 trạng thái có thể, trong đó số 53 xuất phát từ số lượng qubit — sự mở rộng theo cấp số mũ [của các trạng thái] là lý do tại sao mọi người quan tâm đến điện toán lượng tử ngay từ đầu," Foxen nói.

Tận dụng các đặc tính kỳ lạ của sự liên kết và chồng chất lượng tử, phòng thí nghiệm của Martinis đã tạo ra mô hình phân bố này bằng cách sử dụng chip Sycamore trong 200 giây.

Trên lý thuyết, thật dễ dàng để chứng minh tại sao một máy tính lượng tử có thể vượt trội hơn máy tính truyền thống. Việc chứng minh nhiệm vụ này trong thế giới thực lại là một câu chuyện khác. Trong khi máy tính cổ điển có thể tích trữ hàng triệu bit hoạt động trong bộ xử lý của chúng, máy tính lượng tử lại gặp khó khăn trong việc mở rộng số lượng qubit mà chúng có thể xử lý. Các qubit vướng mắc sẽ bị tách rời

Mặc dù thành tựu này của Google chắc chắn là một kỳ tích trong thế giới điện toán lượng tử, nhưng lĩnh vực này vẫn còn non trẻ và máy tính lượng tử thực tiễn vẫn còn xa vời, các nhà nghiên cứu cho biết.

2. Kilôgam lượng tử
Một bước ngoặt lượng tử khác của năm 2019 liên quan đến trọng lượng và đo lường. Từ hơn 130 năm nay, Kilôgam tiêu chuẩn, một vật thể xác định đơn vị của khối lượng cho tất cả các phép đo, là một hình trụ làm bằng bạch kim-iridi, nặng 2,2 pound và được đặt trong một căn phòng ở Pháp. Nhưng điều đó đã thay đổi trong năm 2019: đã có Kilôgam mới!
Kilôgam cũ (như vừa nói ở trên) là khá tốt, hầu như không thay đổi khối lượng trong nhiều thập kỷ. Nhưng Kilôgam mới, gọi là Kilôgam lượng tử, thì hoàn hảo: Dựa trên mối liên hệ cơ bản giữa khối lượng và năng lượng, cũng như hành vi kỳ lạ của năng lượng ở quy mô lượng tử, các nhà vật lý đã có thể đưa ra một định nghĩa về Kilôgam, hoàn toàn bất biến kể từ năm nay đến lúc kết thúc vũ trụ. Chi tiết hơn về Kilôgam lượng tử có thể xem trong bài viết đăng trong LiveScience dưới nhan đề “There’s a Brand-New Kilogram, And It’s Based on Quantum Physics” [https://www.livescience.com/65522-new-kilogram.html].

Có một loại kilogram hoàn toàn mới, và nó dựa trên vật lý lượng tử.

Kilogram không còn là một vật thể hữu hình nữa. Thay vào đó, nó là một khái niệm trừu tượng về ánh sáng và năng lượng.

Kể từ hôm nay (20 tháng 5), các nhà vật lý đã thay thế kilogram cũ — một hình trụ bạch kim-iridium 130 năm tuổi nặng 2,2 pound (1 kilogram) đặt trong một căn phòng ở Pháp — bằng một đơn vị đo lường trừu tượng, bất biến dựa trên hàng nghìn tỷ hạt ánh sáng và hằng số Planck (một đặc điểm cơ bản của vũ trụ chúng ta).

Theo một nghĩa nào đó, đây là một thành tựu vĩ đại (và khó khăn một cách đáng ngạc nhiên). Kilogram giờ đây đã cố định mãi mãi. Nó không thể thay đổi theo thời gian khi hình trụ mất đi một nguyên tử ở đây hay một nguyên tử ở đó. Điều đó có nghĩa là con người có thể truyền đạt đơn vị khối lượng này, dưới dạng khoa học thô, cho người ngoài hành tinh. Kilogram giờ đây là một chân lý đơn giản, một ý tưởng có thể được mang đi khắp vũ trụ mà không cần phải mang theo một hình trụ.

Và vẫn còn... thì sao? Trên thực tế, kilogram mới nặng, trong phạm vi vài phần tỷ, chính xác bằng kilogram cũ. Nếu hôm qua bạn nặng 93 kilogram (204 pound), hôm nay và ngày mai bạn vẫn nặng 93 kilogram. Chỉ trong một vài ứng dụng khoa học hẹp, định nghĩa mới mới tạo ra sự khác biệt. [7 Sự thật kỳ lạ về Quark]

Điều thực sự hấp dẫn ở đây không phải là, trên thực tế, cách hầu hết chúng ta sử dụng kilogram sẽ thay đổi. Mà là việc định nghĩa một đơn vị khối lượng một cách chính xác lại khó khăn đến mức nào.

Các lực cơ bản khác từ lâu đã được hiểu theo thực tại cơ bản. Một giây? Trước đây, theo Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST), nó được định nghĩa theo dao động của đồng hồ quả lắc. Nhưng giờ đây các nhà khoa học hiểu một giây là thời gian cần thiết để một nguyên tử cesium 133 trải qua 9.192.631.770 chu kỳ phát ra bức xạ vi sóng. Một mét? Đó là khoảng cách ánh sáng đi được trong 1/299.792.458 giây.

Nhưng khối lượng thì không như vậy. Chúng ta thường đo kilogam dựa trên trọng lượng — vật này đè lên bàn cân bao nhiêu? Nhưng đó là phép đo phụ thuộc vào vị trí thực hiện phép cân. Cái hình trụ ở Pháp đó sẽ nhẹ hơn nhiều nếu bạn mang nó lên mặt trăng, và thậm chí nặng hơn hoặc nhẹ hơn một chút nếu bạn mang nó đến những nơi khác trên Trái đất.

Theo giải thích của NIST, kilogram mới dựa trên mối quan hệ cơ bản giữa khối lượng và năng lượng — mối quan hệ này được thể hiện một phần trong công thức E=mc² của Einstein, có nghĩa là năng lượng bằng khối lượng nhân với bình phương tốc độ ánh sáng. Khối lượng có thể chuyển đổi thành năng lượng và ngược lại. Và, so với khối lượng, năng lượng dễ đo lường và định nghĩa hơn theo các giá trị rời rạc.

Điều đó là nhờ một phương trình khác, thậm chí còn lâu đời hơn cả E=mc². Theo NIST, nhà vật lý Max Planck đã chứng minh vào năm 1900 rằng E=hv. Ông đã chỉ ra rằng, ở quy mô đủ nhỏ, năng lượng có thể tăng và giảm, và chỉ theo từng bước. E=hv có nghĩa là năng lượng bằng "v" — tần số của một số hạt, chẳng hạn như photon — nhân với "h" — số 6,62607015×10^-34, còn được gọi là hằng số Planck.

"v" trong E=hv phải luôn là một số nguyên, chẳng hạn như 1, 2, 3 hoặc 6492. Không được phép sử dụng phân số hoặc số thập phân. Vì vậy, năng lượng về bản chất là rời rạc, tăng và giảm theo từng bước "h" (6,62607015×10^-34).

Kilogram mới kết hợp công thức E=mc^2 và E=hv. Điều đó cho phép các nhà khoa học định nghĩa khối lượng dựa trên hằng số Planck, một đặc tính bất biến của vũ trụ. Một liên minh quốc tế gồm các phòng thí nghiệm khoa học đã cùng nhau thực hiện các phép đo chính xác nhất về hằng số Planck từ trước đến nay, với độ chính xác chỉ trong vài phần tỷ. Khối lượng của kilogram mới tương ứng với năng lượng của 1,4755214 x 10^40 photon dao động ở cùng tần số với các nguyên tử cesium 133 được sử dụng trong đồng hồ nguyên tử.

Việc đặt nó lên cân không phải là điều dễ dàng. Nhưng, xét về mặt ý tưởng, nó dễ mang theo hơn nhiều so với một hình trụ bằng hợp kim bạch kim-iridium.

3. Sự thật có tính chủ quan

Một nhóm các nhà vật lý đã thiết kế một thí nghiệm lượng tử cho thấy các sự kiện thực sự xảy ra như thế nào là tùy theo cách nhận biết sự kiện đó của riêng bạn. Các nhà vật lý đã thực hiện một kiểu “tung đồng xu” bằng cách sử dụng các photon trong một máy tính lượng tử tí hon và phát hiện ra rằng các kết quả là khác nhau ở các máy dò khác nhau, tùy thuộc vào cách quan sát. 
“Chúng tôi cho thấy rằng, do các nguyên tử và các hạt cơ bản trong thế giới vi mô bị “cai trị” bởi các quy tắc kỳ lạ khác thường của cơ học lượng tử, nên hai nhà quan sát khác nhau sẽ nhận được các kết quả khác nhau. Nói cách khác, theo lý thuyết tốt nhất hiện nay của chúng ta về thế giới tự nhiên, sự thật thực ra có thể mang tính chủ quan,” các nhà thực nghiệm đã viết như thế trong một bài báo đăng trong LiveScience dưới nhan đề “Objective Reality Doesn’t Exist, Quantum Experiment Shows” [https://www.livescience.com/objective-reality-not-exist-quantum-physicists.html].
4. Rối lượng tử đã có sự quyến rũ của nó

Lần đầu tiên các nhà vật lý đã chụp được ảnh của rối lượng tử.
Lần đầu tiên, các nhà vật lý đã chụp được một bức ảnh về hiện tượng mà Albert Einstein đã mô tả như “tác động ma quỷ bất chấp khoảng cách” (“spooky action at a distance”), khi hai hạt vẫn duy trì mối tương quan vật lý với nhau cho dù đặt cách xa nhau bao nhiêu cũng được. Đặc tính này của thế giới lượng tử đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm từ lâu, nhưng đây là lần đầu tiên người ta đã có thể nhìn thấy nó. Chi tiết hơn về sự quyến rũ này có thể xem trong bài viết đăng trong LiveScience dưới nhan đề “Spooky’ Quantum Entanglement Finally Captured in Stunning Photo” [https://www.livescience.com/65969-quantum-entanglement-photo.html].
5. Hai nghìn nguyên tử tồn tại ở hai nơi cùng một lúc
Theo một cách nào đó, ngược về mặt khái niệm với rối lượng tử, chồng chập lượng tử (quantum superposition) lại cho phép một vật thể có thể ở cả hai (hoặc nhiều hơn hai) vị trí cùng một lúc, một hệ quả của việc vật chất tồn tại đồng thời cả ở dạng hạt và cả ở dạng sóng. Thông thường, điều này đạt được với các hạt rất nhỏ như các điện tử.

 Một minh họa cho thấy hành vi lượng tử của các phân tử lớn, phức tạp: chúng đang lan ra như những gợn sóng trong không gian.
Tuy nhiên trong một thí nghiệm lượng tử của năm 2019, các nhà vật lý đã thành công trong việc tạo ra một sự chồng chập lượng tử ở quy mô lớn chưa từng có từ trước đến nay đối với các phân tử lớn cấu tạo từ hai nghìn nguyên tử (các phân tử này trong lĩnh vực y học được gọi là “oligo-tetraphenylporphyrin được làm giàu bởi các  chuỗi fluoroalkylsulfanyl.” Chi tiết hơn về thành tựu chồng chập lượng tử ở cấp độ vĩ mô này có thể xem bài đăng trong LiveScience dưới nhan đề “2,000 Atoms Exist in Two Places at Once in Unprecedented Quantum Experiment” [https://www.livescience.com/2000-atoms-in-two-places-at-once.html].
6. Nhiệt truyền xuyên qua chân không
Bình thường nhiệt chỉ có thể truyền qua chân không thông qua bức xạ ánh sáng. (Đó là những gì bạn cảm nhận được trong những ngày hè khi các tia nắng từ Mặt trời xuyên qua không gian và rọi vào mặt bạn.) Trong các trường hợp khác, theo các mô hình vật lý tiêu chuẩn, nhiệt truyền theo hai cách. Cách thứ nhất, các hạt có năng lượng có thể va đập vào các hạt khác và truyền năng lượng của chúng cho các hạt này. (Hãy quấn tay quanh một tách trà ấm để cảm nhận hiệu ứng này.) Cách thứ hai, một chất lỏng ấm có thể thay thế vị trí của một chất lỏng lạnh hơn. (Đó là những gì xảy ra khi bạn bật máy sưởi trong xe, làm không khí trong xe ấm dần lên.) Vì vậy, nếu không có bức xạ ánh sáng, nhiệt không thể truyền xuyên qua chân không.

Một bức ảnh của thiết bị thực nghiệm cho phép nhiệt truyền qua không gian trống rỗng.
Vật lý lượng tử, như vẫn thấy, lại phá vỡ các quy tắc truyền nhiệt nói trên. Trong một thí nghiệm lượng tử của năm 2019, các nhà vật lý đã vận dụng một tính chất thực tế của chân không ở quy mô lượng tử: chân không không thực sự trống rỗng mà chứa đầy những thăng giáng nhỏ (gọi là thăng giáng lượng tử), xuất hiện và biến mất một cách ngẫu nhiên. Ở quy mô đủ nhỏ, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng nhiệt có thể truyền xuyên qua chân không bằng cách nhảy từ thăng giáng này sang thăng giáng tiếp theo xuyên qua một không gian trống rỗng (mà không hề có bức xạ ánh sáng). Có thể tìm hiểu thêm về sự “nhảy nhiệt” này qua bài viết đăng trong LiveScience dưới nhan đề “Physicists Use Bubbling Quantum Vacuum to Hopscotch Heat Across Empty Space” [https://www.livescience.com/quantum-vacuum-sends-heat.html].
7. Thứ tự nhân quả có thể bị đảo ngược

Phát hiện tiếp theo của năm 2019 là một phát hiện còn xa để có thể xem như một khám phá được kiểm chứng bằng thực nghiệm và thậm chí nó còn nằm ngoài “địa hạt” của vật lý lượng tử truyền thống. Nhưng các nhà nghiên cứu làm việc trong lĩnh vực hấp dẫn lượng tử (quantum gravity) – một cấu trúc lý thuyết được thiết kế để thống nhất cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng của Einstein – đã chỉ ra rằng, trong một số trường hợp, một sự kiện ở thời hiện tại có thể gây ra một hiệu ứng ở thời quá khứ. 
Theo thuyết tương đối rộng, một số vật thể siêu nặng có thể ảnh hưởng đến dòng thời gian trong vùng lân cận trực tiếp với chúng. Chúng ta biết điều này là đúng. Và sự chồng chập lượng tử cho phép các vật thể có thể ở nhiều nơi cùng một lúc. Các nhà nghiên cứu đã viết trong một bài đăng trong LiveScience dưới nhan đề “Quantum Gravity Could Reverse Cause and Effect”  [https://www.livescience.com/quantum-gravity-could-scramble-cause-and-effect.html] rằng, nếu đặt một vật thể rất nặng (như một hành tinh lớn chẳng hạn) vào một trạng thái chồng chập lượng tử, thì có thể thiết kế các kịch bản mà trong đó nguyên nhân và kết quả diễn ra không đúng theo thứ tự “nhân” trước “quả” sau như chúng ta vẫn hình dung, mà có sự đảo ngược theo thời gian của “nhân” và “quả”, tức là theo thứ tự “quả” trước “nhân” sau!
8. Chui hầm lượng tử được “bẻ khóa”

Các nhà vật lý đã làm được một thí nghiệm cho thấy tốc độ của một hạt có thể chui qua một rào cản, giải mã được một bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ qua. 
Các nhà vật lý từ lâu đã biết về một hiệu ứng kỳ lạ được gọi là “chui hầm lượng tử”, trong đó các hạt dường như chui qua được các rào cản dường như không thể vượt qua. Trong năm 2019, một thí nghiệm lượng tử đã cho thấy điều này thực sự xảy ra như thế nào.
Theo vật lý lượng tử, các hạt đồng thời cũng là sóng và bạn có thể nghĩ về các sóng đó như là các dự đoán xác suất cho vị trí của hạt. Nhưng chúng vẫn là sóng. Nếu một làn sóng nước đập vào một rào cản trong đại dương, làn sóng đó sẽ mất một chút năng lượng, nhưng một làn sóng nhỏ hơn sẽ xuất hiện ở phía bên kia rào cản. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một hiệu ứng tương tự xảy ra trong thế giới lượng tử. Và, miễn là có một chút xác suất để có thể xuất hiện ở phía bên kia của rào cản, hạt sẽ có cơ hội vượt qua rào cản, giống như chui qua một không gian nơi dường như không có “lối đi” nào. Chi tiết giải mã về hiệu ứng chui hầm lượng tử kỳ lạ này có thể xem trong bài viết đăng trong LiveScience dưới nhan đề “Truly Spooky: How Ghostly Quantum Particles Fly Through Barriers Almost Instantly” [https://www.livescience.com/65043-tunneling-quantum-particles.html].
9. Kim loại hydro có thể đã xuất hiện trên Trái đất

 Các nhà khoa học nghi ngờ những đám mây bên ngoài của sao Mộc đang che giấu những hồ kim loại hydro chịu áp suất lớn.
2019 cũng là một năm thành công lớn đối với vật lý siêu cao áp. Và một trong những tuyên bố táo bạo nhất là tuyên bố từ một phòng thí nghiệm của Pháp. Họ tuyên bố đã tạo ra được một chất thánh (holy grail substance) cho khoa học vật liệu: kim loại hydro (metallic hydrogen). Dưới áp lực đủ cao, chẳng hạn như áp lực được cho là tồn tại ở lõi của sao Mộc, các nguyên tử hydro đơn proton được cho là hoạt động như một kim loại kiềm. Nhưng từ trước tới nay chưa từng có ai tạo ra được áp lực đủ cao để có thể chứng minh cho hiệu ứng này trong phòng thí nghiệm. Trong năm 2019, nhóm nghiên cứu cho biết họ đã quan sát thấy nó, kim loại hydro, ở áp suất 425 gigapascal (gấp 4.2 triệu lần áp suất khí quyển của Trái đất ở mực nước biển). Để tìm hiểu thêm về kim loại hydro xem bài đăng trong LiveScience dưới nhan đề “After Decades of Hunting, Physicists Claim They’ve Made Quantum Material from Depths of Jupiter” [https://www.livescience.com/65827-metallic-hydrogen-claim.html].
10. Rùa lượng tử

Tác động từ trường lên một khối nguyên tử siêu lạnh và bạn sẽ thấy “pháo hoa lượng tử” (“quantum fireworks”): các tia nguyên tử bắn ra một cách rõ ràng theo các hướng ngẫu nhiên. Các nhà nghiên cứu nghi ngờ có thể có một mẫu hoa văn (pattern) trong đám pháo hoa, nhưng điều đó không hiển nhiên nếu chi đơn thuần là nhìn vào các đám pháo hoa. Với sự trợ giúp của máy tính, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một hình dạng hoa văn trong hiệu ứng pháo hoa lượng tử: hoa văn có dạng một con rùa, gọi là rùa lượng tử. Tuy nhiên, vẫn còn chưa ai biết chắc chắn là tại sao nó, hình hoa văn, lại có dạng đó, dạng một con rùa. Để biết thêm về rùa lượng tử xem bài đăng trong LiveScience dưới nhan đề “A Computer Spotted a Turtle Hiding Out in a Cloud of ‘Quantum Fireworks’” [https://www.livescience.com/64744-quantum-fireworks-turtle-artificial-intelligence.html].
11. Một máy tính lượng tử tí hon đảo ngược thời gian

Thời gian được cho là chỉ trôi theo một hướng: về phía trước, về tương lai. Đổ một ít sữa trong cốc xuống đất, sẽ không có cách nào để làm khô hoàn toàn bụi bẩn và trả lại sữa sạch vào cốc. Hàm sóng lượng tử đã lan ra không thu lại được như lúc ban đầu.
Tuy vậy, sử dụng một máy tính lượng tử tí hon gồm hai qubit (quantum bit), các nhà vật lý đã có thể viết một thuật giải lượng tử (quantum algorithm) cho phép dựng lại từng gợn sóng của hạt đã tạo ra nó – tức là dựng lại sự kiện và quay ngược mũi tên thời gian một cách hiệu quả. Thông tin thêm về đảo ngược mũi tên thời gian có thể xem bài đăng trong LiveScience dưới nhan đề “Physicists Reverse Time for Tiny Particles Inside a Quantum Computer” [https://www.livescience.com/65000-quantum-computer-turns-back-time.html].
12. Một máy tính lượng tử khác nhìn thấy 16 tương lai

Các hạt ánh sáng nhỏ bé, các photon, có thể di chuyển đồng thời trong một chồng chập của nhiều trạng thái khác nhau. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tính năng lượng tử kỳ lạ này để thiết kế một máy tính nguyên mẫu có thể dự đoán 16 tương lai khác nhau cùng một lúc.
Một tính năng tuyệt vời của máy tính lượng tử, dựa trên sự chồng chập của 0 và 1 thay vì chỉ là 0 hoặc 1, là khả năng thực hiện nhiều phép tính cùng một lúc (tức là có thể xử lý song song các số liệu). Lợi thế đó được hiển thị đầy đủ trong một động cơ dự đoán lượng tử (quantum prediction engine) mới, vừa được phát triển trong năm 2019. Mô phỏng một loạt các sự kiện có xâu chuỗi với nhau, các nhà nghiên cứu có thể mã hóa 16 tương lai khả dĩ trên một photon duy nhất trong động cơ dự đoán lượng tử của họ. Động cơ lượng tử như vậy gọi là động cơ đa nhiệm vụ, tức là cùng một lúc thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau! Có thể đọc thêm về động cơ lượng tử đa nhiệm vụ này trong bài đăng trong LiveScience “This Quantum Computer Can See the Future — All 16 of Them” 
[https://www.livescience.com/65271-quantum-computer-sees-16-futures.html]

7 sự thật kỳ lạ về quark

Các hạt nhỏ xíu

Matter and antimatter particles are behaving differently inside the Large Hadron Collider, where particles smash together at near light-speed. Here, an illustration of particle collisions inside the atom smasher. (Image credit: MichaelTaylor)

Quark là những hạt không chỉ khó nhìn thấy mà còn gần như không thể đo lường được. Những hạt siêu nhỏ này là nền tảng của các hạt hạ nguyên tử gọi là hadron. Tuy nhiên, với mỗi khám phá trong lĩnh vực vật lý hạt trong 50 năm qua, lại nảy sinh thêm nhiều câu hỏi về cách quark ảnh hưởng đến sự phát triển và số phận cuối cùng của vũ trụ. Dưới đây là bảy sự thật kỳ lạ về quark.

Emerged just after Big Bang

Đồ họa này thể hiện dòng thời gian của vũ trụ dựa trên lý thuyết Vụ nổ lớn và các mô hình lạm phát.. (Image credit: NASA/WMAP)

The first quarks appeared about 10^minus 12 seconds after the universe was formed, in the same era where the weak force (which today is the basis for some radioactivity) separated from the electromagnetic force. The antiparticles of quarks appeared around the same time.

Những hạt quark đầu tiên xuất hiện khoảng 10^-12 giây sau khi vũ trụ hình thành, cùng thời kỳ mà lực yếu (ngày nay là cơ sở của một số hiện tượng phóng xạ) tách ra khỏi lực điện từ. Các phản hạt của quark cũng xuất hiện vào khoảng thời gian đó.

Discovered in an atom smasher /Được phát hiện trong máy gia tốc hạt.

A computer simulation of a collision of two beams of gold nuclei in the STAR detector. The beams travel in opposite directions at nearly the speed of light before colliding. The resulting particles fly in all directions to be measured by the cylinder-shaped detector. (Image credit: Brookhaven National Lab)

Hình ảnh mô phỏng trên máy tính về vụ va chạm của hai chùm hạt nhân vàng trong thiết bị dò STAR. Các chùm tia di chuyển theo hướng ngược nhau với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng trước khi va chạm. Các hạt tạo thành sẽ bay theo mọi hướng để được đo bởi thiết bị dò hình trụ. (Nguồn ảnh: Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven)

A mystery arose in the 1960s when researchers using the Stanford Linear Accelerator Center found that the electrons were scattering from each other more widely than calculations suggested. More research found that there were at least three locations where electrons scattered more than expected within the nucleon or heart of these atoms, meaning something was causing that scattering. That was the basis for our understanding of quarks today.

Một bí ẩn nảy sinh vào những năm 1960 khi các nhà nghiên cứu sử dụng Trung tâm Gia tốc tuyến tính Stanford phát hiện ra rằng các electron tán xạ với nhau rộng hơn so với dự đoán. Nghiên cứu sâu hơn cho thấy có ít nhất ba vị trí mà các electron tán xạ nhiều hơn dự kiến ​​bên trong hạt nhân hay lõi của các nguyên tử này, có nghĩa là có điều gì đó đang gây ra sự tán xạ đó. Đó là cơ sở cho sự hiểu biết của chúng ta về các quark ngày nay.

Mentioned by James Joyce

James Joyce in Zurch around 1918. (Image credit: Cornell Joyce Collection, Public Domain)

Murray Gell-Mann, the co-proposer for the quark model in the 1960s, drew inspiration for the spelling from the 1939 James Joyce book "Finnegan's Wake," which read: "Three quarks for Muster Mark! / Sure he has not got much of a bark / And sure any he has it's all beside the mark." (The book came out well before quarks were discovered and so their name has always been spelled in this way.)

Murray Gell-Mann, người đồng đề xuất mô hình quark vào những năm 1960, đã lấy cảm hứng cho cách viết này từ cuốn sách "Finnegan's Wake" của James Joyce năm 1939, trong đó có đoạn: "Ba quark cho Muster Mark! / Chắc chắn hắn không sủa nhiều / Và chắc chắn bất kỳ tiếng sủa nào hắn có cũng đều lạc đề." (Cuốn sách được xuất bản rất lâu trước khi quark được phát hiện, vì vậy tên của chúng luôn được viết theo cách này.)

Come in flavors /Có nhiều hương vị

Fundamental particles called quarks come in six different flavors. Protons are made of two up quarks and one down quark, while neutrons contain two down quarks and one up quark. (Image credit: MichaelTaylor)

Physicists refer to the different types of quark as flavors: up, down, strange, charm, bottom, and top. The biggest differentiation between the flavors is their mass, but some also differ by charge and by spin. For instance, while all quarks have the same spin of 1/2, three of them (up, charm and top) have charge 2/3, and the other three (down, strange and bottom) have charge minus 1/3. And just because a quark starts out as a flavor doesn't mean it will stay that way; down quarks can easily transform into up quarks, and charm quarks can change into strange quarks.

Các nhà vật lý gọi các loại quark khác nhau là các loại hương vị: up, down, strange, charm, bottom và top. Sự khác biệt lớn nhất giữa các loại hương vị là khối lượng của chúng, nhưng một số loại cũng khác nhau về điện tích và spin. Ví dụ, trong khi tất cả các quark đều có cùng spin là 1/2, thì ba trong số chúng (up, charm và top) có điện tích 2/3, và ba loại còn lại (down, strange và bottom) có điện tích -1/3. Và chỉ vì một quark ban đầu là một loại hương vị nào đó không có nghĩa là nó sẽ giữ nguyên như vậy; quark down có thể dễ dàng biến đổi thành quark up, và quark charm có thể biến đổi thành quark strange.

Tricky to measure / Khó đo lường

An ordinary proton or neutron (foreground) is formed of three quarks bound together by gluons, carriers of the color force. Above a critical temperature, protons and neutrons and other forms of hadronic matter 'melt' into a hot, dense soup of free quarks and gluons (background), the quark-gluon plasma. (Image credit: Lawrence Berkeley National Laboratory)

Quarks can't be measured, because the energy required produces an antimatter equivalent (called an antiquark) before they can be observed separately, among other reasons, according to a primer from Georgia State University. The mass of quarks is best determined by techniques such as using a supercomputer to simulate the interactions between quarks and gluons, with gluons being the particles that glue quarks together.

Theo một tài liệu giới thiệu từ Đại học bang Georgia, không thể đo lường các quark vì năng lượng cần thiết để tạo ra một chất phản vật chất tương đương (gọi là phản quark) trước khi chúng có thể được quan sát riêng lẻ, cùng với một số lý do khác. Khối lượng của quark được xác định tốt nhất bằng các kỹ thuật như sử dụng siêu máy tính để mô phỏng sự tương tác giữa quark và gluon, trong đó gluon là các hạt liên kết các quark lại với nhau.

Teach us about matter

Do atoms of antihydrogen weigh the same as atoms of ordinary hydrogen? Could they even have 'negative' weight? To find out, physicists 'weighed' antimatter to understand how it interacts with gravity. (Image credit: Chukman So)

In 2014, researchers published the first observation of a charm quark decaying into its antiparticle, providing more information about how matter behaves. Because particles and antiparticles should destroy each other, one would think the universe should just have photons and other elementary particles. Yet antiphotons and antiparticles still exist, leading to the mystery of why the universe is made mostly of matter and not antimatter.

Năm 2014, các nhà nghiên cứu đã công bố quan sát đầu tiên về sự phân rã của một quark charm thành phản hạt của nó, cung cấp thêm thông tin về cách vật chất hoạt động. Bởi vì các hạt và phản hạt lẽ ra phải tự hủy diệt lẫn nhau, người ta sẽ nghĩ rằng vũ trụ chỉ nên có photon và các hạt cơ bản khác. Tuy nhiên, phản photon và phản hạt vẫn tồn tại, dẫn đến bí ẩn về lý do tại sao vũ trụ chủ yếu được tạo thành từ vật chất chứ không phải phản vật chất.