Tinh thể không-thời gian sống thọ hơn vũ trụ

Hiệp Khách Quậy Nguyên lí thứ hai của nhiệt động lực học phát biểu rằng tất cả các hệ cô lập đều có xu hướng tăng entropy. Vũ trụ của chúng ta một ngày nào đó sẽ đạt tới một trạng thái toàn bộ năng lượng được phân bố đều và không còn có thể duy trì chuyển động hay sự sống nữa. Một nhóm nhà vật lí vừa cho rằng một khái... Xin mời đọc tiếp.

Nguyên lí thứ hai của nhiệt động lực học phát biểu rằng tất cả các hệ cô lập đều có xu hướng tăng entropy. Vũ trụ của chúng ta một ngày nào đó sẽ đạt tới một trạng thái toàn bộ năng lượng được phân bố đều và không còn có thể duy trì chuyển động hay sự sống nữa. Một nhóm nhà vật lí vừa cho rằng một khái niệm gọi là “tinh thể không-thời gian” trên lí thuyết có thể tiếp tục hoạt động dưới dạng máy vi tính ngay cả sau cái chết nhiệt của vũ trụ. Vấn đề là cho đến lúc này họ vẫn chưa có ý tưởng làm thế nào xây dựng một tinh thể không-thời gian.

Một loại tinh thể nhôm

Một loại tinh thể nhôm

Tinh thể có cấu trúc gồm những sắp xếp lặp đi lặp lại của các nguyên tử và phân tử, chúng đối xứng trong không gian ở trạng thái năng lượng thấp nhất của chúng. Chúng là kết quả của sự loại hết toàn bộ năng lượng ra khỏi hệ (giống như nước đá hình thành khi lấy nhiệt ra khỏi nước). Nhà vật lí giành giải Nobel Frank Wilczek tại Viện Công nghệ Massachusetts cho rằng sự đối xứng của các cấu trúc kết tinh như thế có thể tồn tại trong chiều thứ tư là thời gian cũng như trong ba chiều không gian. Các nguyên tử trong một tinh thể thời gian sẽ liên tục quay và trở lại vị trí ban đầu của chúng và, ở trạng thái năng lượng thấp nhất có thể có của chúng, chúng sẽ tiếp tục quay ngay cả sau khi vũ trụ đã không còn entropy. Một kiểu chuyển động lặp lại như vậy thường đòi hỏi năng lượng nhưng nay một nhóm nhà khoa học tại trường Đại học Michigan ở Ann Arbor và Đại học Tsinghua ở Bắc Kinh, đứng đầu là Tongcang Li tại trường Đại học California, Berkeley nghĩ rằng họ có thể nêu được làm thế nào tạo ra một tinh thể như thế ở trạng thái năng lượng thấp nhất của nó biểu hiện kiểu lặp lại, hay cấu trúc tuần hoàn này trong không gian lẫn trong thời gian, tức một tinh thể không-thời gian.

Họ đề xuất xây dựng một cái bẫy ion, thiết bị giữ các hạt tích điện tại chỗ bằng từ trường. Các ion tự nhiên đẩy lẫn nhau do lực đẩy Coulomb, tạo thành một tinh thể hình vòng có thể làm cho quay bằng cách tác dụng một từ trường tĩnh yếu. Nếu sau đó bạn tắt từ trường đi thì các ion sẽ tiếp tục tự quay. Điều này không vi phạm bất kì định luật vật lí nào, nhưng nó không phải là một động cơ chuyển động vĩnh cửu vì không có năng lượng nào được lấy ra khỏi hệ, nó không thể thực hiện bất kì công nào mặc dù nó đang chuyển động. Thách thức chính trong việc xây dựng tinh thể trên là nhu cầu hạ nhiệt độ xuống gần không độ tuyệt đối.

Sự tuần hoàn của tinh thể không-thời gian khiến chúng là những cái đồng hồ tự nhiên. Wilczek đề xuất chế tạo một máy vi tính từ một tinh thể thời gian đang hoạt động, với những trạng thái quay khác nhau biểu diễn cho các trạng thái 0 hoặc 1 của một máy vi tính thông thường. Một máy vi tính như thế sẽ có thể sống sót sau cái chết nhiệt của vũ trụ. Tuy nhiên, có một trở ngại nhỏ, như Tongcang Li thừa nhận, là “chúng tôi tập trung vào một tinh thể không-thời gian có thể chế tạo trong phòng thí nghiệm, cho nên bạn cần tìm ra một phương pháp làm cho phòng thí nghiệm có thể sống sót trong cái chết nhiệt của vũ trụ”

123physics (thuvienvatly.com)
Nguồn: Universe Today

Mời đọc thêm