Các phân tích khoa học ở cấp độ hạ nguyên tử cho thấy: Cơ thể người của chúng ta được cấu thành bởi năng lượng và các vật chất khác cũng như thế.
Các phát hiện:
- Có hai thuộc tính xác định vật chất — kích thước và khối lượng — và cả hai thuộc tính này đều được xác định ở cấp độ hạ nguyên tử có liên quan đến năng lượng và trường lực.
- Hầu hết khối lượng cơ thể người được xác định bởi proton và neutron (hai thành phần của hạt nhân nguyên tử), được tạo thành từ các quark.
- Động năng và thế năng liên quan đến các quark này lớn đến mức nó chiếm đến 98% khối lượng của mọi vật chất. Tại sao? Bởi vì, như Einstein đã cho biết, năng lượng và khối lượng có liên quan chặt chẽ với nhau.
Khoa học đã xác nhận rằng vật chất thực sự được tạo ra từ các trường năng lượng, theo một nghiên cứu đăng trên trang Big Think. Điều đó có nghĩa là cơ thể người chúng ta là một trường năng lượng - ở đây chúng ta không đề cập năng lượng phát ra từ các “luân xa” hay “hào quang”. Chúng ta đang nói đến cấu trúc thực sự của vật chất khi nghiên cứu về vật chất ở mức vi mô, hay gọi là vật lý lượng tử.
Chúng ta đều biết rằng vật chất được tạo thành từ các phân tử và nguyên tử. Các nguyên tử lại được tạo thành từ các proton, neutron (thành phần chủ yếu của hạt nhân nguyên tử) và các electron quay quanh hạt nhân nguyên tử. Proton và neutron (mà chúng ta có thể gọi chung là “nucleon”) được tạo thành từ các hạt nhỏ hơn, được gọi là quark. Do đó, các electron và quark chính là các ‘khối xây dựng’ của vật chất.
Có hai thuộc tính xác định vật chất — kích thước và khối lượng — và cả hai thuộc tính này đều được xác định bởi năng lượng và một khái niệm liên quan gọi là trường lực, ở cấp độ hạ nguyên tử. Chúng ta hãy lần lượt xem xét cả hai điều này.
-
- Cấu tạo của nguyên tử. (Ảnh: Pixabay)
Kích thước của vật chất
Khi nói về cách vật chất được hình thành như thế nào, chúng ta đều biết rằng các ‘khối xây dựng’ để hình thành nên vật chất chính là nguyên tử. Một tập hợp đúng số lượng và loại nguyên tử (như oxy, hydro, nitơ và carbon…) thì đó chính là một cơ thể người.
Các nguyên tử có cấu tạo chủ yếu là không gian trống rỗng. Chúng bao gồm một hạt nhân nhỏ chứa các nucleon (proton và neutron), và bao quanh nó là các đám mây điện tử. Hạt nhân nguyên tử chỉ chiếm khoảng một phần nghìn tỷ thể tích của nguyên tử, và các đám mây điện tử chiếm phần còn lại. Nhưng các electron cũng rất nhỏ, vì vậy các đám mây cũng chủ yếu là không gian trống rỗng. (Các nhà khoa học nói về “đám mây” điện tử bởi vì, theo cơ học lượng tử, một điện tử đồng thời ở khắp mọi nơi và chỉ biểu hiện ở một vị trí duy nhất khi nguyên tử tương tác với môi trường xung quanh.)
Nhưng không gian trống rỗng của một nguyên tử lại không hoàn toàn trống rỗng. Nó chính là một trường điện từ, liên kết các electron với hạt nhân nguyên tử. Do đó, kích thước của một nguyên tử cuối cùng được xác định bằng khoảng cách gần hay xa của đám mây điện tử với hạt nhân. Các nguyên tử lớn hơn có nhiều electron hơn và các đám mây electron lớn hơn sẽ mở rộng khoảng cách đối với hạt nhân lớn hơn.
Khối lượng của vật chất
Nucleon nặng hơn electron khoảng 2.000 lần. Vì vậy, khối lượng của cơ thể chúng ta chủ yếu là do các proton và neutron mang đến. Vì các proton và neutron được tạo thành từ các quark, nên thông thường chúng ta sẽ nghĩ rằng bản thân các quark sẽ có một khối lượng nhất định nào đó, nhưng điều đó không đúng. Khối lượng của quark chỉ chiếm khoảng 2% khối lượng của nucleon. Vậy thì, khối lượng đến từ đâu?
Giống như nhiều điều trong khoa học hạ nguyên tử, chúng ta phải nhớ đến Albert Einstein và phương trình nổi tiếng của ông, E = mc2. Quark thực sự di chuyển rất nhanh, với tốc độ bằng một phần đáng kể tốc độ ánh sáng. Điều này có nghĩa là chúng có năng lượng chuyển động rất mạnh mẽ, chúng ta gọi đó là động năng.
-
- Các hạt quark, nhỏ hơn proton, neutron và electron, có thể quan sát thấy nhưng không thể cô lập được chúng. (Ảnh chụp màn hình / YouTube)
Nhưng những hạt nucleon được tạo thành từ các hạt quark lại cực kỳ nhỏ bé. Về cơ bản, chúng là những quả cầu có bán kính khoảng một phần triệu tỷ mét. Như vậy, để giữ các quark chuyển động cực kỳ nhanh này bị giới hạn trong một quả cầu nhỏ thì cần có một lực cực kỳ mạnh — các nhà khoa học đặt tên cho nó là ‘lực mạnh không tưởng’ (incredibly strong force), chỉ có thể xác định bằng sự tưởng tượng của họ. Lực mạnh không tưởng này tương đương với năng lượng cực lớn, trong trường hợp này nó được gọi là ‘thế năng’.
Cơ thể người của chúng ta chính là năng lượng
Thật đáng kinh ngạc, tất cả điều này có nghĩa là 98% khối lượng tạo nên cơ thể chúng ta và thực sự là tất cả vật chất không phải là ‘đồ vật’. Thay vào đó, nó là sự kết hợp của động năng (sự chuyển động) và thế năng (sự liên kết) bên trong các nucleon. Trong khí đó, phương trình của Einstein cho chúng ta biết rằng khối lượng là tương đương với năng lượng, do đó lượng năng lượng khổng lồ bên trong các hạt nucleon mới chính là thứ tạo nên phần lớn khối lượng cơ thể người của chúng ta.
Đây là một kết luận đáng kinh ngạc, gây đau não cho bất cứ ai. Ý tưởng trực giác nói với chúng ta rằng cơ thể của chúng ta rắn chắc và được tạo thành từ các nguyên tử khối lượng lớn, giống như cách các hạt cát tạo nên một bao cát, nhưng thực tế thì cơ thể chúng ta hầu như là không gian trống rỗng.
Nếu bằng cách nào đó có thể chụp nhanh tất cả các nguyên tử trong cơ thể người, xác định vị trí của mọi nguyên tử, chúng ta sẽ thấy một không gian trống rỗng có chứa các hạt electron và hạt nhân nguyên tử, được liên kết với nhau bằng năng lượng điện từ. Vậy thì, mỗi cơ thể của chúng ta là bằng chứng chứng minh cho phương trình của Einstein, đơn giản là bởi vì chúng ta đang tồn tại.
Theo Big Think
