Giải Nobel của Einstein, hay là sóng điện thoại có gây ung thư hay không

Công chúng thường biết đến Albert Einstein như người khám phá ra thuyết tương đối, làm thay đổi quan niệm của chúng ta về không gian và thời gian. Chắc ai cũng biết thuyết tương đối bao gồm thuyết tương đối hẹp, được Einstein tìm ra năm 1905, và thuyết tương đối rộng, được ông tìm ra 10 năm sau. Tuy nhiên có thể không phải ai cũng biết là giải thưởng Nobel về vật lý năm 1921 của Einstein lại nhắc đến một khám phá khác của ông: hiệu ứng quang điện. Đây là công trình Einstein viết cũng vào năm 1905, cùng năm với công trình về thuyết tương đối hẹp và một công trình nữa, cũng rất nổi tiếng, về chuyển động Brown. Hiệu ứng quang điện là đóng góp lớn nhất của Einstein vào thuyết lượng tử, lý thuyết mà sau này được Bohr, Heisenberg, Schrödinger và nhiều người khác phát triển lên nhưng lại bị Einstein nghi ngờ đến cuối đời.

Hiệu ứng quang điện là hiện tượng khi ta chiếu ánh sáng vào một tấm kim loại thì thỉnh thoảng điện tử bị bứt ra khỏi kim loại. Ta có thể đoán là ánh sáng càng mạnh thì càng nhiều điện tử bị bứt ra. Phán đoán này hoá ra là không hoàn toàn đúng: có những nguồn ánh sáng rất mạnh không gây ra hiệu ứng quang điện, nhưng có những nguồn yếu hơn lại gây ra hiệu ứng này. Thực nghiệm cho thấy rằng hiệu ứng quang điện phụ thuộc vào tần số của ánh sáng. Ví dụ, với cùng một mẫu kim loại, ánh sáng đỏ hoặc tia hồng ngoại không gây ra hiệu ứng nhưng ánh sáng tím hoặc cực tím lại có tác dụng.

Einstein giải thích điều này bằng cách áp dụng và mở rộng giả thuyết lượng tử của Planck. Einstein giả thuyết rằng ánh sáng bao gồm các hạt photon, mỗi hạt mang một năng lượng tỉ lệ thuận với tần số của ánh sáng;

E=h\nu

Ở đây E là năng lượng của hạt photon, \nu là tần số của ánh sáng, và h là hằng số Planck. Công thức trên có tên là công thức Planck, công thức mà theo tôi đáng lẽ ra phải nổi tiếng hơn công thức E=mc2.

Hiệu ứng quang điện là quá trình một hạt photon truyền năng lượng cho một hạt điện tử. Để bứt một điện tử ra khỏi mảnh kim loại ta cần một năng lượng tối thiểu nhất định, ta gọi là \Delta. Như vậy chỉ khi \nu >\Delta/h ánh sáng mới có thể bứt được điện tử ra khỏi khối kim loại. Nếu \nu < \Delta/h thì nguồn sáng có mạnh thế nào cũng không có photon đủ năng lượng để gây ra hiệu ứng quang điện.

Bạn có thể hỏi liệu có khi nào hai hạt photon, hoặc nhiều hơn, cùng hợp sức để bứt ra một điện tử hay không. Điều này về nguyên tắc có thể xảy ra, nhưng xác suất rất thấp, có thể bỏ qua.

Hiệu ứng quang điện có liên quan trực tiếp đến một câu hỏi hay được đặt ra hiện nay: điện thoại di động có gây tác hại cho sức khoẻ hay không? Một trong những điều làm nhiều người lo lắng là khả năng gây ung thư của sóng điện thoại (ví dụ xem bài này). Nhiều người còn nói là sóng điện từ trong lò vi sóng cũng có thể gây ra ung thư.

Nếu ta nhớ lại công thức E=h\nu của Einstein thì ta sẽ thấy những lo lắng này không có cơ sở. Đó là do tần số sóng của các thiết bị điện tử quá thấp để có thể gây ra những biến đổi của phân tử ADN. Tần số sóng trong lò vi sóng là 2500 MHz, tần số của điện thoại di động là 800 MHz hay 1900 MHz. Hằng số Planck là 4×10-9 eV/MHz, như vậy 2500 MHz tương đương với năng lượng 10 phần triệu eV, trong khi các quá trình hoá học hay sinh hoá cần năng lượng cỡ ít nhất 0.1 eV, nếu không phải là 1 eV. Sự chênh lệch đến 10-100 nghìn lần giữa hai cỡ năng lượng làm cho lò vi sóng hay điện thoại di động không thể làm biến đổi gien của miếng thịt để trong lò, hay cơ thể chúng ta. (Tia cực tím thì lại khác, vì tần số của tia cực tím cao hơn tần số của điện thoại di động đến cả triệu lần, nên nó có đủ năng lượng để gây tác hại cho tế bào).

Tất nhiên là điện thoại di động hay các thiết bị điện tử có thể có những tác hại khác, ví dụ cho tâm lý hay giấc ngủ của người dùng, nhưng chúng ở ngoài khuôn khổ của bài viết này.

18 responses to “Giải Nobel của Einstein, hay là sóng điện thoại có gây ung thư hay không

  1. Chắc cái công thức E = mc^2 được ứng dụng nhiều hơn nên nổi tiếng hơn🙂

    • Vận tốc ánh sáng c không có ảnh hưởng lắm đến hoá học, nhất là sinh hoá của các nguyên tố đầu bảng tuần hoàn (H, C, N, O v.v). Thuyết tương đối không có ảnh hưởng lắm đến đời sống bình thường của ta, dùng phương trình Schrödinger phi tương đối tính cũng có thể sống tốt. Trong khi đó hằng số Planck ảnh hưởng đến tất cả mọi thứ xảy ra quanh ta.

  2. Lý Minh Hoàng

    Ý của từ ‘hạt điện tử’ trong bài viết là gì ạ? Electron?

  3. Bài của GS có vài điểm chưa chặt chẽ:
    – “trong khi các quá trình hoá học hay sinh hoá cần năng lượng cỡ ít nhất 0.1 eV, nếu không phải là 1 eV.” <= cần nguồn, dẫn chứng ?!
    – Bài viết ngầm cho rằng ung thư là kết quả của "quá trình hoá học hay sinh hoá", liệu có chắc không do nguyên nhân nào khác ?
    – Cơ thể con người rất phức tạp, gồm nhiều phần (ví dụ như ý nghĩ), và chưa hiểu được hết được. Không thể loại trừ sóng điện từ có ảnh hưởng đến 1 trong số các yếu tố chưa hiểu hết được đó, mà qua đó tác động đến sự phát triển tế bào ung thư.
    Một thí nghiệm với số lượng mẫu đủ lớn so sánh giữa những người dùng điện thoại di động và không dùng điện thoại di dộng xem nhóm nào bị ung thư nhiều hơn, sẽ giúp đưa ra kết luận thiết phục hơn.

    • 1 eV = 1.6×10-19 J. Trong sinh hoá người ta hay dùng đơn vị kJ/mol, 1 mol = 6×1023 (số Avogadro), như vậy 1eV = 100 kJ/mol. Để so sánh, năng lượng của quá trình phân giải ATP là khoảng 30 kJ/mol, tức là 0.3 eV. Các liên kết hoá học thường có năng lượng khoảng vài trăm kJ/mol, tức là vài eV.

      Thuỷ tổ của những năng lượng này là hằng số Rydberg, năng lượng liên kết của nguyên tử hydro. Năng lượng này có thể viết bằng các hằng số cơ bản: hằng số Planck, điện tích và khối lượng của electron, và có giá trị bằng 13.6 eV.

      Những quá trình xảy ra trong thế giới sinh vật quả thật hết sức phong phú, nhưng cuối cùng thì cũng đều quy về các quá trình hoá học, vật lý đơn giản. Nhất là những căn bệnh có liên quan đến sự thay đổi của phân tử ADN (bệnh ung thư) hay protein (bệnh bò điên). Có thể có những thứ ta chưa giải thích được từ các định luật vật lý, nhưng mọi hiện tượng xảy ra trong cơ thể ta cũng không thể mâu thuẫn với các định luật vật lý đã biết. Như ta thấy trong bài viết ở trên, vấn đề là sự “vênh” đến 10-100 nghìn lần về cỡ năng lượng, rất khó tưởng tượng sẽ giải quyết thế nào.

      Các thí nghiệm về mối liên hệ giữa điện thoại di động và ung thư cũng đã có, ví dụ thí nghiệm được nhắc tới trong bài http://www.scientificamerican.com/article/can-you-hear-me-now/. Tất nhiên mọi thí nghiệm trong y học đều có những điểm phức tạp mà phải người trong ngành y mới hiểu hết đươc, nhưng theo tôi hiểu không có gì mâu thuẫn với những cái ta chờ đợi qua các đánh giá năng lượng đơn giản.

    • Suy nghĩ trên cũng giống tâm lý dù được khuyến cáo hàm lượng chất cấm là cho phép tuy nhiên ta vẫn lo lắng khi có sự tồn tại chất cấm đó. Trong vấn đề này tâm lý đó lại càng hợp lý hơn, bởi trong viễn thông ta hay nghe đến sóng cao tần hoặc siêu cao tần. Nhưng dù gọi là siêu cao tần thì tần số cũng chỉ khoảng vài Ghz, tương đương bước sóng trong khoảng cm hoặc dm gì đó. Nghĩa là so với ánh sáng thông thường thì tác động của sóng siêu cao tần còn yếu hơn nhiều. Điều này là vì bước sóng càng cao thì khả năng tương tác càng kém. Không cần chỉ ra số liệu cụ thể như GS. Hãy hình dung bộ phát wifi, với công suất rất nhỏ mà có thể bao phủ vùng rộng như vậy, chứng tỏ sự tương tác là cực yếu. Như vậy, lập luận của GS là rất hợp lý. Một thứ không tương tác với bạn liệu có thể gây hại. Chúng ta nên sợ bóng đèn tròn có khả năng phát ra ánh sáng tầm 40w hơn là điện thoại. Tuy nhiên, theo suy nghĩ cá nhân thì chắc là GS cũng chưa trình bày chặt chẽ, vì như bóng đèn, nếu đứng xa thì ảnh hưởng tất nhiên là kém hơn đứng gần. Nghĩa là ngoài tần số thì ta còn phải quan tâm đến cả công suất của nguồn nữa. Rất có thể cũng có ảnh hưởng. Còn theo suy nghĩ của em thì với hiệu ứng quang điện thì chắc dù công suất có lớn cũng không gây ảnh hưởng tới tế bào, nếu có ảnh hưởng thì chắc chỉ ở hoạt động thần kinh.

      • Tôi sợ là sóng điện thoại tương tác với cơ thể mạnh hơn như bạn viết. Tôi vừa làm một thí nghiệm như sau. Tôi lấy điện thoại di động, cho vào túi không thấm nước, rồi thả vào chậu nước. Điện thoại bị mất tín hiệu ngay. Vớt ra khỏi nước thì điện thoại lại có tín hiệu trở lại. Điều này chứng tỏ sóng điện thoại bị nước hấp thụ mạnh, giống như sóng của lò cao tần. Cơ thể người phần lớn là nước nên tôi nghĩ sóng điện thoại cũng bị cơ thể hấp thụ. Chỉ có điều công suất của điện thoại di động quá nhỏ để có hiệu ứng nhiệt đáng kể. (Chú ý: nếu bạn làm thí nghiệm này, cẩn thận đừng để nước vào điện thoại).

      • Đúng vậy! Thực ra ngay sau đó em cũng cảm thấy những lập luận của mình có vấn đề gì đó. Rõ ràng thực tế là sóng điện từ có thể tương tác những loại vật chất khác nhau mà không phụ thuộc tuyến tính với f như công thức e=hf chỉ ra. Ví dụ rõ nhất như các tế bào que trong mắt có thể cảm nhận ánh sáng khả kiến mà không thể cảm nhận tia tử ngoại vốn dĩ có bước sóng nhỏ hơn. Vấn đề là đã có sai sót ở đâu đó? Lập luận của GS là hợp lý. Thực tế thì lý thuyết điện từ cũng chỉ ra hệ số suy hao trong điện môi bằng 0, trong môi trường dẫn điện thì tỉ lệ thuận với căn bậc 2 của w. Lúc đó thì em cũng chỉ nghĩ đơn giản là nếu sóng điện từ tương tác thì chỉ có 2 yếu tố tác động là tần số và cường độ. Hiển nhiên là trong vấn đề này cường độ có vai trò nhỏ hơn. Do vậy, hoàn toàn có thể nói sóng vô tuyến tương tác cực yếu. Kết luận không có ảnh hưởng dựa trên hiệu ứng quang điện dẫn tới kết quả quá phiến diện vì hiệu ứng quang điện là hiện tượng của electron trong nguyên tử, chưa xét tới electron tự do và phân tử trong tế bào. Nhưng mà bản chất năng lượng tỉ lệ với f nếu theo quan điểm lượng tử hay hệ số suy hao tỉ lệ với w theo quan điểm sóng chỉ ra sai sót đó không ảnh hưởng tới kết luận. Điều gì thực sự đã xảy ra? Theo em nghĩ, rất có thể sự tương tác của sóng điện từ với phân tử có thể là do hiện tượng cộng hưởng. Chỉ có thể với cộng hưởng thì một thứ yếu hơn mới có thể gây ra hiệu ứng lớn lơn với một thứ mạnh hơn ở cùng bản chất. Nếu vậy, rõ ràng sự tương tác ở cấp phân tử khẳng định tính sóng của sóng điện từ và phủ định hoàn toàn tính hạt. Em không biết có ai quan tâm tới vấn đề này chưa và nó có ý nghĩa gì hay không?

  4. Em nghe nói có bà tắm cho chó xong cho nó vào micro-ondes để sấy khô lông thế là chó chết, hãng sản xuất bị kiện.

  5. Ung thư có vô vàn lý do, nhiều lúc không cần đến đột biến DNA mà vẫn có ung thư, chẳng hạn những biến đổi ngoại di truyền (epigenetics).
    Tuy nhiên việc dùng điện thoại mà gây ung thư, thì cần phải nghiên cứu thêm. Bài này nhấn mạnh đến trẻ em nữa nên khả năng có mối tương quan nào đó là kha khá.
    Einstein là một nhà…toán học đối với các nhà Vật lý (ngoại trừ Newton và Ed Witten), và là một nhà Vật lý đối với các nhà Toán học (rất hiếm), nên ông gây được “ấn tượng” cho cả hai. Ngoài ra câu chuyện li kỳ về một anh chàng thư ký trở thành người “giỏi nhất” luôn hấp dẫn công chúng.

    • Tôi nghĩ đơn giản là biến đổi ngoại di truyền gì thì cũng là hiện tượng sinh hoá, thế nào cỡ năng lượng (ví dụ năng lượng của barrier) cũng phải là 0.1 eV (10 kJ/mol) hoặc hơn, photon với năng lượng chỉ 10-5 eV làm sao có thể ảnh hưởng được gì.

      Có chăng, sóng điện từ phát ra từ điện thoại có thể bị cơ thể hấp thụ, biến thành nhiệt (như trong lò vi sóng), nâng nhiệt độ trong cơ thể lên một chút, làm nhanh một số quá trình. Nhưng hiệu ứng này rất thấp, vì năng lượng quá nhỏ, nhiệt độ cơ thể tăng lên không đáng kể (so với lúc đi ở ngoài trời nắng hoặc lúc sốt).

  6. Có lẽ là những nhà “alarmist” này nhắc nhở các bậc phụ huynh về “cường độ” dùng điện thoại hoặc các thiết bị số của trẻ con. Đi nắng nhiều thì cũng dễ ốm và nhiều trường hợp có thể cảm nắng mà ốm nặng🙂 Nhiều trẻ con được bố mẹ vất cho cái điện thoại/ipad và thế là chơi cả ngày, ngày này sang ngày khác. Theo như wisdom của thống kê học, có thể các alarmist này chưa loại bỏ confounding effects: các bậc cha mẹ không chăm con cái kỹ (vứt điện thoại để lôi kéo sự tập trung của con em mình vào đó để đi làm việc khác) cũng đồng thời là những người không chú ý đến sức khỏe con em mình (chế độ ăn uống, khám định kỳ), do đó nguy cơ ung thư cao so với nhóm đối chứng.
    Theo như các nguồn này:
    http://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/radiation/cell-phones-fact-sheet
    http://www.cancer.org/cancer/cancercauses/othercarcinogens/athome/cellular-phones
    thì bằng chứng là “chưa rõ ràng”.

    Theo các chuyên gia khuyến cáo, không nên xem tivi, ipad, iphone trước khi ngủ 30 phút. Bộ não ở trạng thái kích thích sẽ làm cho giấc ngủ không sâu. Có thể những nguyên nhân gián tiếp này cũng dẫn tới kết quả sau cùng là ung thư.

  7. Mình có các bạn người Serbie họ rất giận ông Einstein. Họ nói vợ ổng là một nhà toán học người Serbie rất là giỏi, hồi nhỏ nhà bả nghèo nhưng học giỏi quá nên cả làng góp tiền lại cho bà ấy đi học, sau này lấy ông Einstein. Họ nói là tất cả tính toán về Thuyết Tương đối là do bả làm, chứ ông chồng dốt toán lắm không tự tính được. Không có bả thì đừng hòng có Thuyết Tương đối !!

  8. Em chào thầy.

    Em cảm ơn bài viết của thầy.

    Rất trùng hợp, hiện tại em đang mô hình cơ thể người từ dữ liệu CT&MRI và mô phỏng mô hình trong nhiều ứng dụng vật lý khác nhau, bao gồm antenna (điện thoại, đeo tay) ảnh hưởng thế nào đến cơ thể người đó.

    Đúng như thầy chia sẻ trong bài viết, sóng điện từ trường từ các thiết bị điện từ vẫn chưa đến mức thay đổi cấu trúc của tế bào.
    Hiện tại, em chỉ tập trung vào khả năng ảnh hưởng nhiệt lượng mà thôi, bao gồm cả 02 hướng:
    1. Thiết bị phát điện từ trường (như dây antenna đeo tay), sẽ sinh ra năng lượng, và “tràn” vào cơ thể.
    2. Cơ thể hấp thụ sóng điện từ, sẽ sinh ra năng lượng, và phát tán ngay trong cơ thể.

    02 nguồn năng lượng “nội ngoại” này sẽ đốt nóng cơ thể đến mức nào, và ảnh hưởng sao, em sẽ nghiên cứu như thế ạ. (Nhiều năm trước, người ta bảo để laptop lên đùi dẫn đến vô sinh, em nghĩ là do nhiệt độ.)

    Huy Thông

  9. Em chào thầy.
    Em cảm ơn bài viết này.

    Hiện em đang mô hình cơ thể người từ dữ liệu CT/MRI, và mô phỏng chúng trong nhiều trường vật lý khác nhau, bao gồm cả điện từ trường.

    Trong quá trình tìm hiểu các nghiên cứu mới, em nhận thấy, đúng như thầy đã chia sẻ trong bài viết, sóng điện từ trường của các thiết bị dân dụng hiện nay, chưa đủ để thay đổi cấu trúc của tế bào.

    Vì vậy, em đang tập trung vào việc xử lý ảnh hưởng nhiệt độ lên cơ thể người trong quá trình sử dụng các thiết bị này, ví dụ như dây đeo tay. Cụ thể:
    1. Dây đeo tay antenna sẽ phát ra điện từ, và cũng sẽ sinh ra năng lượng, “tràn” vào cơ thể,
    2. Cơ thể người sẽ thẩm thấu điện từ, và cũng sẽ sinh ra năng lượng, phát tán trong cơ thể.

    Với 02 nguồn năng lượng này, em sẽ mô phỏng cơ thể người bi đốt ra sau, việc mô phỏng sẽ ở trong cả 02 trường điện từ và nhiệt.

    Huy Thông

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s