Câu chuyện về thang kích thước vật chất
Chắc bạn còn nhớ về những câu chuyện giả tưởng về việc "biến thành người tí hon" hoặc "trở nên khổng lồ" với những công nghệ khoa học thế kỉ 22 của chú mèo máy Doraemon chứ? Bạn có nghĩ rằng liệu những công nghệ giúp cơ thể con người chúng ta có thể thay đổi kích thước theo ý muốn ra đời trong tương lai hay không? Chà, nghe qua thì có vẻ rất tuyệt, nhưng cũng có vẻ là quá xa vời. Khi tớ nói "xa vời" không hẳn là nói tới tương lai xa vời mà con người chưa đủ khả năng công nghệ để phát minh ra nó, mà nó xa vời kể cả về mặt lí thuyết, tức là không có một cách thức nào trên lí thuyết cho phép chúng ta làm điều đó. (đọc bài viết viễn tưởng lí thuyết & viễn tưởng công nghệ)
Khi chúng ta thu nhỏ một cơ thể, giảm kích thước cơ thể đó. Chúng ta có thể hiểu theo 3 cách:
Thứ nhất là thu nhỏ kích thước lẫn khối lượng, vậy thì cơ thể người đó cũng nhẹ dần theo kích thước bé dần. Nhưng khối lượng hao hụt của cơ thể đó chuyển hóa đi đâu? Có lẽ chúng ta nên để các nhà sinh học, y học giải thích điều này. Họ sẽ tìm cách để loại bỏ phần lớn các tế bào trong cơ thể anh ta, chuyển hóa các phần tử cấu tạo nên cơ thể anh ta thành những dạng vật chất gì đó rồi đào thải ra ngoài, cơ thể anh ta sẽ dần dần bào mòn, teo nhỏ lại. Nhưng có điều là cách thức này chỉ có thể khiến kích thước của cơ thể anh ta teo nhỏ lại giới hạn nào đó, có thể là không được phép nhỏ hơn các sinh vật kí sinh, bởi số lượng tế bào được đào thải khỏi cơ thể anh ta rất lớn so với ban đầu nên chúng ta cũng chẳng dám chắc chắn rằng khi anh ta thu nhỏ lại kích thước một con giun thì liệu anh ta có còn là con người hay mang hình hài một con người nữa hay không.
Thứ hai là thu nhỏ kích thước, nhưng khối lượng giữ nguyên. Điều này quả thực là quá điên rồ, điên rồ tới mức các nhà vật lí cũng phải thốt lên tiếng. Dĩ nhiên là chẳng ai tìm được cách để ép bất cứ một vật thể nào vào một kích thước tí hon để giữ nguyên khối lượng ban đầu của nó, chỉ có trọng lực của các ngôi sao khổng lồ mới làm được điều này, nhưng nếu điều này cũng được thực hiện với một cơ thể con người thì anh ta chắc sẽ không sống nổi với chính cơ thể của bản thân mình đâu. Có lẽ ta hãy gạt cách thức này sang một bên đi.
Thứ ba:
Cơ thể một người cấu tạo nên từ các tế bào, nếu muốn thu nhỏ cơ thể đó thì các tế bào cấu tạo nên cơ thể đó cũng phải được thu bé lại, số lượng tế bào trong cơ thể không thay đổi. Các tế bào lại được cấu tạo từ các phân tử, các nguyên tử, và dĩ nhiên chúng cũng được thu bé lại sao cho đúng tỷ lệ, khoảng cách giữa các electron và các proton cũng thu hẹp lại, kích thước của chúng cũng thu hẹp lại cho đúng với tỷ lệ kích thước cơ thể người đó. Dĩ nhiên là các tương tác cơ bản tham gia vào sự vận động của các phần tử vật chất trên cơ thể đó cũng cần nhẹ nhàng hơn cho đúng tỷ lệ ban đầu.
Okay, chúng ta hãy áp dụng cách thức thứ 3 để đến với giả tưởng rằng một con người thành công trong việc trở thành tí hon của mình, cứ giả sử là anh ta có thể thu nhỏ như trong truyện Doraemon, chọn lựa kích thước mong muốn với chiếc đèn pin biến hóa thần kì hay với một công nghệ viễn tưởng nào khác chỉ thu nhỏ được cơ thể anh ta cùng với bộ đồ anh ta mang theo. Nếu vậy, tớ sẽ tạo cho anh ta một hành trình khám phá thế giới tí hon thật thú vị. Hành trình đi vào thế giới vi mô.
- "chào anh, David! Tôi sẽ đưa cho anh một bộ điện đàm, anh sẽ thực hiện hành trình đi vào thế giới vi mô và miêu tả lại những gì anh quan sát được qua radio, tôi sẽ ở đây trực radio và tiếp lời của anh"
-"okay, tôi đang sẵn sàng đây"
-"Nhưng mà trước hết anh cần mặc bộ đồ này vào, khi anh đạt kích thước quá bé, việc hô hấp đối với anh sẽ trở nên khó khăn, cơ thể của anh sẽ không còn thích nghi được với môi trường khổng lồ này nữa. Sự khổng lồ không chỉ với mọi vật xung quanh như tôi, như cái ghế, như cái bàn, mà ngay cả những hạt phân tử oxi cũng sẽ dần dần trở nên to lớn đối với anh, máu của anh sẽ không còn hấp thu được những phân tử oxi với kích thước quá lớn đâu. Vậy nên bộ đồ này sẽ cung cấp cho anh lượng oxi cần thiết trong chuyến du hành của mình, dĩ nhiên lượng oxi anh mang theo cũng được thu nhỏ lại cùng tỷ lệ kích thước với cơ thể của anh để dễ dàng hơn trong việc hô hấp"
Vậy là chuyến hành trình của David bắt đầu, anh ta sẽ chui vào một giọt nước.
-"có, tôi nghe rõ, nhưng sao giọng anh giống giọng con gái thế? lại còn nói rất bé nữa"
-"Vậy ư? Tôi thấy tôi nói bình thường mà, tôi lại thấy giọng của anh trở nên trầm hơn, như giọng một con quái vật ấy."
David đang ở kích thước của một chú chuột. Có lẽ ở kích thước bé nhỏ này, dây thanh quản của anh ấy cũng cùng thu nhỏ lại so với tỷ lệ kích thước cơ thể anh ấy, do vậy nên không giữ được giọng trầm như ban đầu, lí do anh ấy vẫn cảm thấy giọng của mình bình thường là vì màng nhĩ của anh ấy cũng đồng thu nhỏ để cùng tỷ lệ kích thước như trên và cảm nhận tần số âm thanh như ban đầu, trái lại anh ta cảm thấy giọng của tớ trầm hơn ban đầu bởi tớ đã trở nên khổng lồ đối với anh ấy.
-"chà! May mà tôi đã có sẵn phần mềm phân tích âm thanh giọng nói đấy rồi. Đừng lo David, khi anh thu nhỏ hơn, âm thanh từ giọng nói của anh sẽ có tần số càng cao cho tới lúc vượt quá ngưỡng nghe của tai tôi, và âm thanh của tôi đối với anh cũng quá trầm cho tới lúc vượt quá ngưỡng nghe của tai anh, nhưng máy tính của tôi sẽ phân tích tần số âm thanh của anh và đưa nó về tần số thông thường, nó cũng sẽ làm điều tương tự ngược lại với tôi, chúng ta sẽ không gián đoạn cuộc trò chuyện trong chuyến du hành thú vị này đâu"
-"ồ, anh thật đáng nể phục, Xuân Hoàng".
David đã đạt kích thước một hạt cát:
-"wow! Thế giới này hùng vĩ thật đấy, anh sẽ ganh tỵ với tôi vì không được chiêm ngưỡng cảnh tuyệt vời này. Ngay cả cái vỏ bút mà tôi tưởng chừng rất nhẵn bóng nhưng bây giờ nó lại nhiều chỗ lồi lõm quá, mặt bàn của anh như một sa mạc rộng lớn vậy, cũng nhiều chỗ nhấp nhô, không có cái gì nhẵn bóng tuyệt đối cả, anh còn quan sát được tôi không Xuân Hoàng?"
-"Tôi đang nhìn anh qua kính lúp đây, được rồi, anh hãy nhìn về phía sau lưng đi, cách anh vài centimet là tới chỗ giọt nước mà tôi đã nhỏ lên bàn lúc nãy, hãy đi về phía đó, tôi không thể giúp anh di chuyển, vì có thể sẽ gây thương tích cho anh"
-"Vài centimet ư? Trông như một ngọn núi băng giữa sa mạc vậy, nó cách xa chừng vài cây số với tôi đấy. Tôi có ý này, anh kiếm một sợi chỉ đi".
David đã bám theo sợi chỉ để được tớ nâng đỡ lại gần giọt nước trên mặt bàn.
-"anh cũng thông minh ra phết đấy, David".
-"Cảm ơn, nhưng sợi chỉ của anh thật khủng khiếp, nó như một con quái vật, hay đại khái là con mãng xà khổng lồ với những cái đầu lõm chõm.
David đã ngâm mình vào giọt nước trên mặt bàn:
-"oh my God! Anh chắc chắn đây là giọt nước bình thường chứ?"
-"có vấn đề gì sao, là nước cất tinh khiết đấy, tôi không muốn anh đối mặt với những con vi khuẩn gớm giếc"
-"lạy chúa, tôi cứ ngỡ là tôi sẽ được ngâm mình vào một bể bơi, nhưng thứ này chẳng giống bể bơi chút nào, nó đặc như kem đánh răng vậy, một núi kem đánh răng trong suốt".
Có vẻ là với David, giọt nước này chẳng còn độ nhớt nữa, giọt nước này chỉ là một giọt nước, David hoàn toàn có thể bốc một phần của giọt nước này trọn vào lòng bàn tay anh ta như bốc một miếng kem tươi sốt dẻo.
Ở kích thước bé hơn:
-"Tôi bắt đầu thấy mọi thứ trở nên khủng khiếp rồi đấy, Hoàng ạ, tôi đã không còn nghe được những âm thanh ở thế giới chúng ta sống, có lẽ màng nhĩ tôi đã không còn ở ngưỡng nghe đó nữa, tôi nghe được âm thanh của những thứ nhỏ bé".
-"Anh còn quan sát xung quanh được chứ?"
-"yeah, có lẽ vậy, nhưng tầm nhìn của tôi không xa cho lắm, tôi cảm thấy hình như không gian xung quanh mình bỗng sáng lên thì phải"
-"đúng rồi, tôi vừa dọi đèn pin vào".
-"anh nháy đèn được chứ?"
*Nháy đèn*
-"này Xuân Hoàng, tôi nghĩ chúng ta có chút vấn đề nằm ngoài dự kiến, ở kích thước bé hơn thì mọi sự vận động của tôi cần ít thời gian hơn cho một quãng đường ngắn hơn, do đó tôi có thể cử động tay chân nhanh hơn, nói nhanh hơn, trao đổi chất và quá trình lão hóa diễn ra nhanh hơn so với thế giới vĩ mô, do đó, có thể thời gian của tôi đang cảm nhận nhanh hơn của anh, thảo nào nãy giờ tôi luôn nhận tin hồi đáp chậm hơn từ anh, bởi máy tính đã phân tích giọng nói của tôi, những gì tôi nói chỉ kéo dài trong một thời gian rất ngắn với một tần số âm thanh rất cao, nhưng máy tính phải giảm thấp tần số đó và kéo dài thời gian của câu nói đó để anh có thể nghe được. Tôi và anh không chỉ bị ngăn cản bởi kích thước, mà còn bị ngăn cản bởi thời gian nữa, có thể tôi chỉ trải qua vài phút ở đây và khi trở lại bình thường, anh đã mệt mỏi trong vài tiếng để giữ liên lạc với tôi"
Tớ đã thực sự lo lắng khi xảy ra biến cố này, có vẻ tớ cần đưa David về kích thước bình thường, không nên để anh ấy tiếp cận kích thước bé hơn nữa:
-"Này David, vậy anh có muốn khám phá sâu hơn không?
-"ồ, dĩ nhiên là có chứ, nhưng tôi e là tôi sẽ khó xử lí một tình huống nào đó xảy ra khi mà anh phản ứng quá chậm ở thang vĩ mô"
-"okay, tôi sẽ cố gắng bảo đảm an toàn cho anh, David, bây giờ anh sẽ thu nhỏ hơn để quan sát các phân tử H2o nhé"
Mẫu nước trên bàn đã được tớ đưa lên đặt vào khay quan sát của kính hiển vi, tớ đang cố nhìn xem David ở đâu.
-"oh shit, Xuân Hoàng, ở đây quá hỗn loạn, các phân tử H2o, chúng không phải là những quả bóng ngoan ngoãn, nhưng tôi nghĩ là tôi đã chìm xuống đáy của giọt nước rồi, chúng chuyển động loạn xạ hết cả lên"
David đã nhìn thấy những phân tử nước màu tím. Ồ, khái niệm màu sắc ở thế giới bé nhỏ này thật kì quặc, giọt nước trong suốt, mảnh thủy tinh trong suốt, chúng không tương tác với các bước sóng ánh sáng năng lượng thấp, nhưng những bước sóng năng lượng cao như tia cực tím, tia tử ngoại thì lại hấp thụ được. Việc những hạt photon vùng bước sóng cực tím còn được hấp thụ bởi con mắt bé nhỏ của David quả là điều không tưởng.
David tiến sâu hơn vào cấp hạ nguyên tử, bạn nghĩ rằng anh ấy sẽ nhìn thấy các hạt electron quay quanh hạt nhân nguyên tử thật ư? Hoặc là nhìn thấy các hạt photon được electron hấp thụ? Không, ở thế giới lượng tử, mọi thứ không rõ ràng đến vậy. David đã không còn nhìn thấy gì nữa, không có bước sóng ánh sáng nào được con mắt của anh hấp thụ, bởi kích thước của cơ thể anh đã tương tự vớiđộ dài các bước sóng ánh sáng, anh đã nhỏ bé hơn giới hạn planck, không còn cơ hội để tìm hiểu rõ ràng sự xem sự hoạt động của thế giới lượng tử diễn ra như thế nào bằng con mắt trực quan của mình, anh ta ta chỉ như một hạt lượng tử lạc loài trong hàng ngàn hạt nguyên tử cấu tạo nên một giọt nước.
Chỉ vài phút kinh hoàng trôi qua đối với David, tớ đã phải đưa anh ta trở lại kích thước bình thường, và tớ đã ngồi trực trong phòng thí nghiệm tới vài tiếng đồng hồ.. Thật là một chuyến phiêu lưu tưởng tượng thú vị cùng David, nhưng đáng tiếc là chúng ta chẳng tìm hiểu được thêm tí gì về thế giới lượng tử, chẳng biết màu sắc của các hạt lượng tử thế nào. :D . Cũng đúng thôi, có lẽ tự nhiên, tạo hóa sẽ luôn ngăn cản chúng ta làm điều đó, lượng tử là lượng tử, chúng ta có thể nghiên cứu và tìm hiểu cách thức vận động của chúng nhưng mãi mãi không thể mô tả chính xác những gì chúng làm và hình thù của chúng một cách hiển nhiên như mô tả những gì diễn ra ở thế giới vĩ mô này. Ngay cả một vật, một cá thể như anh David đây khi xâm nhập vào "lãnh thổ" của thế giới lượng tử để tìm hiểu chúng bằng trực quan cũng chẳng đem lại kết quả nào thỏa đáng. Bởi David không phải là một hạt lượng tử, anh ta không mang năng lượng như các hạt lượng tử, anh ta cũng không thể hiện tính chất sóng khi ở thế giới lượng tử, anh ta có hình thù, là một vật hiển nhiên.
Nhận xét