- Thế giới đang đứng trước một lựa chọn khó khăn cho sự phát triển bền vững trong tương lai khi các nguồn năng lượng đang dần cạn kiệt. - Theo Edwin Cartlidge (Physics World 7/2007), hàng năm, nhân loại tiêu dùng tổng các nguồn năng lượng vào cỡ 14x10 16 kWh, trong đó tỷ trọng sử dụng năng lượng hoá thạch (than đá, dầu mỏ và khí tự nhiên) chiếm 90% các nguồn năng lượng được sử dụng. - Đây là nguồn năng lượng gây ô nhiễm nhất, khiến Trái đất nóng lên do hiệu ứng nhà kính. - Năng lượng hạt nhân cũng không phải là lựa chọn lâu dài vì không chỉ do sự cạn kiết vào cuối thế kỷ này mà còn do tính thiếu an toàn với sự cố phóng xạ như đã từng xẩy ra ở Chernobyl (Liên xô cũ) và Fukushima (Nhật bản), vì vậy, tỷ trọng điện hạt nhân sẽ giảm từ 7,3% như hiện nay xuống mức 4,6% vào năm 2030. - Năng lượng thuỷ điện cũng làm biến đổi vi khí hậu và môi trường khu vực. - Trọng tâm hướng về năng lượng tái tạo như điện gió, điện Mặt trời, điện thuỷ triều, năng lượng sinh học v.v.. - Tuy nhiên, bài toán về năng lượng thay thế nguồn năng lượng hoá thạch vẫn còn bỏ ngỏ. - Mất an ninh năng lượng đang thách thức không chỉ đối với sự phát triển kinh tế bền vững toàn cầu, mà còn tiềm ẩn nguy cơ gây các cuộc xung đột khu vực như Vùng Vịnh, Biển Đông…. - Năng lượng Mặt trời được coi là một trong các dạng năng lượng tái tạo được lựa chọn. - Hiệu suất thu nhận năng lượng của các pin Mặt trời phổ biến ở mức 25%, nên cần phải có 4 m 2 diện tích để thu được công suất 1 kW. - Vì vậy, để cung cấp năng lượng cho cả thế giới trong 1 năm, cần một diện tích khoảng 100 triệu km 2 tương đương với tổng diện tích của cả đại lục Á-Âu và châu Mỹ, hay 2/3 tổng diện tích các châu lục – đây là một điều không tưởng! Chính vì vậy, theo bảng cân đối năng lượng toàn cầu trong tương lai, năng lượng Mặt trời cùng với điện gió, nhiên liệu sinh khối…. - Tuy nhiên, hiểu biết về nguồn năng lượng Mặt trời cho đến nay vẫn chỉ mới dừng lại ở kiến thức của vật lý đầu thế kỷ trước, khi cho rằng ánh sáng là tập hợp các photon có năng lượng được tính theo công thức của Plank: E = hv, ở đây h. - năng lượng tính theo công thức trên chỉ là ngoại năng của photon, chứ không phải năng lượng toàn phần của nó bao gồm cả nội năng nữa: W ph = 4m e c 2 với m e = 9,1x10 -31 kg – là khối lượng của electron. - Tức là đối với mỗi photon, ngoại năng được biết đến chỉ là một giá trị rất nhỏ so với năng lượng toàn phần của nó mà thôi: hv/4m e c 2 . - Ví dụ với tia hồng ngoại có v = c/ λ ≈ 4,3x10 14 Hz, ta có tỷ lệ này là tức là nhỏ hơn một phần triệu lần so với nguồn năng lượng còn “ẩn dấu” trong photon chưa được khai thác.. - Điều này khiến ta nhớ lại trước khi Einstein phát minh ra công thức E = mc 2 , người ta cho rằng năng lượng của mọi vật chỉ bằng động năng và thế năng (thực chất là ngoại năng) mà không bao gồm nội năng của chúng. - Nhưng thực tế đã chứng minh nội năng của vật lớn như thế nào và nhờ khai thác nó đã mở ra kỷ nguyên năng của lượng nguyên tử. - Tuy nhiên, việc khai thác nguồn năng lượng này cũng chỉ tận dụng được cỡ phần nghìn trong tổng năng lượng hàm chứa trong công thức E = mc 2 mà thôi.. - Giờ đây, nếu có thể tận dụng được ở mức ấy đối với photon theo cấu trúc được tác giả phát hiện, ta sẽ thu được nguồn năng lượng lớn hơn gấp hàng nghìn lần so với những gì hiện đang nhận được từ ngoại năng của nó. - Khi đó, để cung cấp đủ năng lượng cho toàn thế giới chỉ cần diện tích bằng 1/30 lần diện tích sa mạc Sahara – là một điều kiện hoàn toàn khả thi. - Hơn thế nữa, do tận dụng được nội năng của photon, nên các yếu tố thời tiết, vị trí kinh tuyến, vị trí của Mặt trời v.v.. - hầu như không ảnh hưởng, vì chúng chỉ làm thay đổi ngoại năng của photon là chính. - Cũng chính vì thế, phạm vi áp dụng sẽ được mở rộng cho tới cả những vùng cực, hay dưới biển cho tàu ngầm… thậm chí kể cả điều kiện làm việc về đêm với các bức xạ hồng ngoại, hay sóng vi ba – những photon này chỉ khác nhau chủ yếu bởi bước sóng, tức là ngoại năng của chúng, trong khi nội năng đều gần như nhau và xấp xỉ bằng 4m e c 2. - Vấn đề chỉ còn là cơ chế nào thu được nguồn năng lượng khổng lồ đó? Ý tưởng thật ra rất đơn giản: phải tách rời 2 hạt electron và possitron cấu tạo nên photon. - Và do đó, vấn đề tận dụng nội năng của photon đã có cơ hội để trở thành hiện thực, mở ra “Kỷ nguyên năng lượng photon” thay thế cho “Kỷ nguyên năng lượng nguyên tử” đang khép lại.. - Điều quan trọng nhất ở đây cần phải nhấn mạnh là từ trước tới nay, chúng ta chưa từng được biết tới nguồn năng lượng ẩn dấu này của ánh sáng, mà chỉ bằng lòng với những tác dụng của nó do ngoại năng mà nó đem lại theo công thức E = hv – một phần rất nhỏ năng lượng của ánh sáng mà thôi. - Chính vì vậy, có thể nói photon mới chính là nguồn năng lượng chính và vô tận trong tương lai của nhân loại. - Chỉ cầu mong những nhà hoạch định chính sách hãy tập trung cơ sở vật chất và nhân lực vào công cuộc khai thác năng lượng theo hướng này, để mang lại những lợi ích thiết thực, giải quyết một cách cơ bản nhu cầu năng lượng trong tương lai.