Tại sao con người không thể đi... xuyên qua tường?

3 giờ trướcBài gốc

Nguyên tử, những phần tử cấu tạo nên vật chất, phần lớn chứa không gian trống. Hạt nhân của nguyên tử cực kỳ nhỏ, nhỏ hơn khoảng 100.000 lần so với kích thước toàn bộ nguyên tử, nằm ở trung tâm, trong khi các electron quay xung quanh ở khoảng cách rất xa. Vậy tại sao tường lại có cảm giác rắn chắc như vậy? Vì sao chúng ta không thể đi xuyên qua tường?

Con người không thể đi xuyên tường

Để trả lời câu hỏi này, cần hiểu về 02 nguyên lý: lực đẩy điện từ và nguyên lý loại trừ Pauli.

Dưới góc nhìn cổ điển, một nguyên tử được cấu thành từ proton, neutron và các electron chuyển động quanh hạt nhân. Điện tích dương của proton và điện tích âm của electron hút nhau, khiến các phần tử này gắn kết với nhau.

Tuy nhiên, trong cơ học lượng tử, electron không di chuyển theo một quỹ đạo đơn giản như một vòng tròn. Thay vào đó, nó tạo thành một "đám mây xác suất", nơi electron có thể xuất hiện. Theo Raheem Hashmani, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Wisconsin-Madison/Mỹ, "đám mây xác suất" này không di chuyển mà chỉ nằm yên.

Bởi đám mây electron này, phần rìa của nguyên tử mang điện tích âm. Khi chúng ta cố gắng đi xuyên qua một bức tường, các nguyên tử trong cơ thể sẽ "nhìn thấy" các nguyên tử trong tường và chúng sẽ đẩy nhau ra. Hiện tượng này được gọi là lực đẩy điện từ - một hiện tượng giống như khi ta đẩy các cực giống nhau của hai nam châm lại gần nhau. Khi cố gắng xuyên qua một bức tường, các electron sẽ tương tác với nhau thông qua sóng điện từ. Những sóng này là yếu tố chính ngăn các nguyên tử chồng lên nhau. Điều này lý giải tại sao vật chất rắn có thể tồn tại và có cảm giác rắn chắc.

Khi các nguyên tử bị đẩy lại gần nhau, nguyên lý loại trừ Pauli sẽ phát huy tác dụng. Nguyên lý này quy định rằng một số hạt, gọi là fermion, không thể tồn tại ở cùng một trạng thái năng lượng hoặc ở cùng một vị trí vào cùng một thời điểm. Electron là fermion, vì vậy các fermion trong cơ thể người và trong tường không thể ở cùng một chỗ trong cùng một thời điểm.

Theo ông Raheem Hashmani, khi những đám mây electron bắt đầu đến gần nhau, nếu chồng lên nhau, tức là hai electron có thể chia sẻ cùng một không gian vật lý. Điều này trái ngược với nguyên lý loại trừ Pauli nên không thể xảy ra.

Hạt nhân nguyên tử và đám mây xác suất electron

Như vậy, lực đẩy điện từ và nguyên lý loại trừ Pauli đều ngăn cản các nguyên tử chiếm cùng một không gian. Nếu thiếu chúng, vật chất rắn sẽ không thể duy trì hình dạng của mình. Mặc dù trong chất lỏng và khí, các nguyên tử có thể di chuyển tự do hơn, nhưng các quy tắc này vẫn áp dụng, chúng ngăn các nguyên tử chồng lên nhau chứ không phải ngăn nguyên tử chuyển động.

Có khả năng xảy ra việc xuyên qua vật thể không?

Mặc dù các vật thể hầu như không thể đi xuyên qua nhau, cơ học lượng tử vẫn đưa ra một khả năng thú vị: Về lý thuyết, vẫn có một khả năng vô cùng nhỏ rằng điều này có thể xảy ra. Khi đó, các hạt như electron không hoạt động giống như những quả cầu rắn mà hoạt động như sóng. Do tính chất đặc biệt này nên đôi khi electron có thể vượt qua các rào cản vật lý.

Giả sử sóng đại diện cho một hạt va vào một bức tường - một rào cản mà hạt không đủ năng lượng để vượt qua. Trong cơ học cổ điển, hạt sẽ chỉ bật lại. Tuy nhiên, trong cơ học lượng tử, sóng không dừng lại đột ngột, . Thay vào đó, sóng này giảm dần theo cấp số nhân khi đi vào rào cản. Nếu bức tường đủ mỏng, sóng có thể xuất hiện ở một phần nhỏ phía bên kia. Do sóng đại diện cho xác suất vị trí của hạt, có một khả năng cực kỳ nhỏ rằng hạt sẽ xuất hiện ở phía bên kia, hiện tượng này được gọi là hiệu ứng đường hầm lượng tử.

Tuy vậy, xác suất cho một người xuyên qua bức tường sẽ vào khoảng 1/10 mũ 10 mũ 30. "Xác suất này nhỏ đến mức vô cùng."

Hiền Thảo (Theo Live Science)

Nguồn Doanh Nghiệp : https://doanhnghiepvn.vn/kham-pha/tai-sao-con-nguoi-khong-the-di-xuyen-qua-tuong/20250826012136277