Hai học thuyết lớn nhất của ngành Vật Lý lại có thể liên kết bằng một công thức đơn giản.
Khi tách riêng thuyết tương đối và cơ học lượng tử thì chúng hoàn toàn hoạt động “ngon lành”, cho tới hiện tại chúng vẫn luôn là hai thuyết hợp lý nhất của ta để giải thích quy luật vũ trụ này. Nhưng có một vấn đề nan giải khác, khi kết hợp chúng lại thì chúng lại chẳng tuân theo quy luật gì cả, điều này đã làm phiền lòng các nhà khoa học bấy lâu nay.
Nhưng một nhà vật lý học lý thuyết tại Đại học Stanford vừa nêu ra một đẳng thức mới, rằng chính phép tính này có thể là chìa khóa kết nối hai thuyết nổi tiếng nhất trong ngành vật lý, và chiếc chìa khóa này có thể được tìm trong một đường hầm không thời gian đặc biệt có tên là hố giun (wormhole).
Không lằng nhằng to tát như ta tưởng, đẳng thức này chỉ đơn giản là: ER = EPR.
Không sử dụng những giá trị số học bình thường, những kí tự ấy đại diện cho những cái tên chủ chốt trong ngành vật lý học lý thuyết.
Tại vế trái, ER mang ý nghĩa là Einstein và Nathan Rosen, nhắc tới bài báo năm 1935 của hai ông, bài bào miêu tả một hố giun, được biết tới với cái tên khác là cây cầu Einstein-Rosen.
Tại vế phải, EPR có nghĩa là Einstein, Rosen và Boris Podolskym, ba người là đồng tác giả trong một bài nghiên cứu về hiện tượng rối lượng tử khác.
Hồi năm 2013, nhà vật lý học Leonard Susskind từ Đại học Stanford và Juan Maldacena từ Viện Nghiên cứu Tiên tiến Princeton cho rằng hai bài nghiên cứu nêu trên đều là về một thứ, một thứ mà chưa ai trong lĩnh vực này nghĩ tới trước đây, kể cả thiên tài Einstein.
Và giờ, Susskind lại một lần nữa lật lại về đề, để nêu lên những trường hợp khả thi rằng ông đã đúng với đẳng thức được đưa ra kia.
Đầu tiên, hãy phân tích hai vế của đẳng thức trước.
Trước hết ta áp dụng thuyết tương đối của Einstein, hố giun là những đường hầm kết nối hai địa điểm trong vũ trụ này.
Theo lý thuyết, nếu bạn đi vào một đầu của hố giun, bạn sẽ “chui ra” gần như ngay lập tức tại đầu bên kia, dù cho hai đầu hố giun có nằm ở hai rìa vũ trụ đi chăng nữa.
Nhưng hố giun không chỉ đưa bạn tới ĐỊA ĐIỂM khác, chúng còn đưa bạn tới một THỜI GIAN khác trong vũ trụ. Như nhà vật lý học Carl Sagan đã từng nói: “Bạn có thể đi tới một nơi nào đó khác trong vũ trụ, và một thời điểm khác hơn thời điểm xuất phát”.
Mặt khác, lý thuyết về rối lượng tử mô tả về sự tương tác của hai hạt, khiến cho chúng được kết nối với nhau và về cơ bản, chúng có thể “chia sẻ” sự tồn tại với nhau.
Điều này có nghĩa là nếu có bất cứ điều gì xảy ra trực tiếp với một hạt, thì hạt kia cũng sẽ bị tác động, dù chúng có cách nhau nhiều năm ánh sáng đi nữa.
Và giờ chúng ta hãy kết hợp nó lại.
Trong bài nghiên cứu mới của ông, Susskind đã nêu lên một khả năng rằng có hai thanh niên Alice và Bob cầm theo những hạt rối lượng tử của mỗi cặp rối khác nhau (Alice cầm 1 và 3 và Bob cầm 2 và 4, với 1-2 là một cặp và 3-4 là một cặp), rồi đi về hai hướng ngược nhau trong vũ trụ với vận tốc hypersonic (5 lần tốc độ âm thanh).
Sau khi ổn định vị trí, Alice và Bob sẽ đập hai hạt của mình vào với nhau với một lực cực lớn và tạo ra hai lỗ đen riêng biệt ở hai đầu vũ trụ.
Kết quả, ta sẽ có hai hố đen rối ở hai đầu đối lập của vũ trụ, được nối kết với nhau bởi một hố giun.
“Nếu như ER=EPR, hố giun sẽ nối hai hố đen đó lại và hai hố đen ấy sẽ mang tính chất rối, điều đó có nghĩa rằng chúng có thể mô tả được lẫn nhau, qua chính hố giun đó”, nhà khoa học Tom Siegfried nhận định.
“Điều đáng ngạc nhiên hơn là, ta có được khả năng của hai hạt hạ nguyên tử rối được nối với nhau bởi một hố giun”, Siegfried bổ sung. “Bản chất của hố giun là sự bẻ xoáy không thời gian theo như công thức lực hấp dẫn của Einstein, xác định chúng dưới vai trò rối lượng tử sẽ tạo nên một kết nối giữa lực hấp dẫn với vật lý lượng tử”.
Hiện tại, vẫn chưa thể chứng minh được nhà vật lý học Susskind đã đúng, dù cho thuyết của ông rất thuyết phục. Và không phải Susskind là người đầu tiên hướng tới sự liên hệ này. Đầu năm nay, một nhóm các nhà vật lý học tại Caltech đã có ý tưởng về việc này, khi họ cố gắng thể hiện liên kết sự thay đổi trạng thái lượng tử với việc bẻ cong không thời gian.
Theo như một người trong đội ngũ nghiên cứu, Sean M. Carroll, thì mối quan hệ tự nhiên giữa năng lượng và sự cong của không thời gian đều được cung cấp bằng chứng bởi công thức của Einstein trong thuyết tương đối.
Chúng ta phải chờ xem các nhà khoa học, vật lý học khác nói gì về ER=EPR, nhưng hiển nhiên đây sẽ là một khám phá cực kỳ lớn và nhiều ý kiến “nghiệp dư” đã cho rằng ER=EPR có những khả năng nhất định để có thể đúng.
“Nếu như công thức của tôi là đúng, thì vật lý lượng tử và thuyết tương đối liên quan tới nhau nhiều hơn chúng ta từng tưởng tượng rất nhiều”, nhà vật lý học Leonard Susskind nhận định.
Tham khảo ScienceAlert
