Thuy t dây và vi c gi i thích t n cùng vũ tr (ph nế ệ ả ậ ụ ầ
2)
Tác gi : Đ ng Vũ Tu n S n ả ặ ấ ơ
16/12/2008
Xin ti p t c gi i thi u cùngđ c gi yêu thiên văn ph n 2 c a bài vi t v lí thuy t dây vàế ụ ớ ệ ộ ả ầ ủ ế ề ế
các mong mu n gi i thích vũ tr .ố ả ụ
Thuy t dây và vi c gi i thích t n cùng vũ tr (ph n 1)ế ệ ả ậ ụ ầ
Các chi u không gian nề ẩ
Không gian và th i gian đ u là nh ng thu c tính c b n c a t nhiên. Cùng v i th i gian, nh nờ ề ữ ộ ơ ả ủ ự ớ ờ ậ
th c c a con ng i đã không ng ng thay đ i đ hi u m t cách c n k h n v không gian vàứ ủ ườ ừ ổ ể ể ộ ặ ẽ ơ ề
th i gian. Do đó có th th i đi m này còn r t r t nhi u ng i không th tin đ c r ng t i sao l iờ ể ờ ể ấ ấ ề ườ ể ượ ằ ạ ạ
có th t n t i các chi u không gian mà chúng ta không bao gi nhìn th y, t i sao th gi i hàngể ồ ạ ề ờ ấ ạ ế ớ
ngày chúng ta luôn ch c n có 3 tr c to đ (đôi khi thêm tr c th i gian là 4) mà gi đây l i xu tỉ ầ ụ ạ ộ ụ ờ ờ ạ ấ
hi n nh ng chi u m i? Và tr c khi b t đ u, tôi ch mu n nói đ các b n hãy th suy nghĩ l iệ ữ ề ớ ướ ắ ầ ỉ ố ể ạ ử ạ
vài nét l ch s v t lí mà trong đó không gian tuy t đ i c a Aristotle đã đ c Galilei và Newtonị ử ậ ệ ố ủ ượ
thay th b ng không gian t ng đ i, nh n th c nhân lo i 1 l n b thay đ i. L n th 2 nh n th cế ằ ươ ố ậ ứ ạ ầ ị ổ ầ ứ ậ ứ
đó l i b đ o l n hoàn toàn là khi Einstein đ a th i gian vào không gian, h p nh t chúng l i vàạ ị ả ộ ư ờ ợ ấ ạ
k t lu n r ng th i gian cũng ch là m t thành ph n c a không gian, nó cũng ph i tuân theo tínhế ậ ằ ờ ỉ ộ ầ ủ ả
t ng đ i c a không gian.... N u th hình dung l i nh ng s thay đ i đó, b n s c m th yươ ố ủ ế ử ạ ữ ự ổ ạ ẽ ả ấ
không có gì khó hi u khi mình c m th y khó tin vào m t ý t ng đ y ... vô lí v không gian, thể ả ấ ộ ưở ầ ề ế
nên mong các b n hãy t m b qua suy nghĩ đ n thu n v s "vô lí" đ ch p nh n m t đi uạ ạ ỏ ơ ầ ề ự ể ấ ậ ộ ề
kh ng đ nh t m th i r ng "Không gian có nhi u h n 4 chi u"ẳ ị ạ ờ ằ ề ơ ề r i sau đó th suy xét các l p lu nồ ử ậ ậ
xem sao (vì n u xem xét các l p lu n b ng đ nh ki n r ng "ch c nó sai" thì s ch bao gi b nế ậ ậ ằ ị ế ằ ắ ẽ ả ờ ạ
tìm th y chân líấ).
Tr c h t xin nói r ng vi c ng i ta kh ng đ nh r ng không gian có đ n 11 chi u là nh ng tínhướ ế ằ ệ ườ ẳ ị ằ ế ề ữ
toán th c nghi m khi s d ng c h c l ng t đ tính s chi u cho dây c b n. Các phép tínhự ệ ử ụ ơ ọ ượ ử ể ố ề ơ ả
cho th y k t qu tính toán khi áp d ng s chi u không gian là 4 đ u cho xác su t âm, đi u nàyấ ế ả ụ ố ề ề ấ ề
là không ch p nh n đ c và đ kh xác su t âm đó cho phù h p, ng i ta c n có thêm các sấ ậ ượ ể ử ấ ợ ườ ầ ố
h ng có tính hi u ch nh. K t qu cu i cùng ng i ta có t t c 10 s h ng trong ph ng trình, cóạ ệ ỉ ế ả ố ườ ấ ả ố ạ ươ
nghĩa là không gian có 10 chi u g m 3 chi u chúng ta đã bi t, 1 chi u th i gian, 6 chi u còn l iề ồ ề ế ề ờ ề ạ
là các chi u không giân n, ngoài ra còn 1 chi u th 11 là chi u c a s i dây c b n, nó là chi uề ẩ ề ứ ề ủ ợ ơ ả ề
g n li n v i s i dây, s i dây mang theo chi u này và dao đ ng trong 10 chi u còn l i.ắ ề ớ ợ ợ ề ộ ề ạ
Đó là lí lu n v m t lí thuy t c a c h c l ng t . Còn đ gi i thích cho d hi u nh t r ng cái gìậ ề ặ ế ủ ơ ọ ượ ử ể ả ễ ể ấ ằ
cho phép kh ng đ nh r ng có th có các chi u không gi n n mà chúng ta không bi t thì có thẳ ị ằ ể ề ẩ ẩ ế ể
hình dung đ n gi n nh sau: n u b n nhìn m t s i dây (s i dây thông th ng thôi) t r t xa, b nơ ả ư ế ạ ộ ợ ợ ườ ừ ấ ạ
ch th ynó kéo dài mà không th y đ dày hay b t kì thông s nào khác c a nó, nh v y là s iỉ ấ ấ ộ ấ ố ủ ư ậ ợ
dây ch có m t chi u, n u nhìn l i g n b n l i th y nó có đ dày, v y là nó có 2 chi u. Bây giỉ ộ ề ế ạ ầ ạ ạ ấ ộ ậ ề ờ
ti n g n h n n a thì b n m i có th th y không nh ng ch có b dày, nó còn có ti t di n ngangế ầ ơ ữ ạ ớ ể ấ ữ ỉ ề ế ệ
n a, nh v y bây gi v i b n s i dây có 3 chi u (t t nhiên ta ch a tính chi u th i gian vì chi uữ ư ậ ờ ớ ạ ợ ề ấ ư ề ờ ề
này luôn t n t i). Cùng m t s i dây nh ng khi b n nhìn nó xa b n s th y nó nh bé h n r tồ ạ ộ ợ ư ạ ở ạ ẽ ấ ỏ ơ ấ
nhi u và s nh bé này làm các chi u "khá nh " c a nó bi n m t. Lí thuy t v các chi u khôngề ự ỏ ề ỏ ủ ế ấ ế ề ề
giân n cho bi t 7 chi u chúng ta ch a bi t t i và các chi u đã b cu n l i đ n kích th c l ngẩ ế ề ư ế ớ ề ị ộ ạ ế ướ ượ
t , t c là đ nh đ chúng ta không bao gi quan sát tr c ti p đ c.ử ứ ủ ỏ ể ờ ự ế ượ
Lí thuy t Mế
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->Khi nghiên c u lí thuy t dây, ng i taứ ế ườ
nh n th y không ph i có 1 lí thuy t dây mà có đ n 5 d ngậ ấ ả ế ế ạ
c a lí thuy t này đ c kí hi u l n l t là I, IIA, IIB, O và E, Củ ế ượ ệ ầ ượ ả
5 d ng này đ u ch a th mô t m t cách hoàn ch nh vũ tr ,ạ ề ư ể ả ộ ỉ ụ
chúng hoàn toàn khác nhau và ngay c s có m t c a siêuả ự ặ ủ
h p d n cũng không th giúp b t c d ng nào mô t đ c vũấ ẫ ẻ ấ ứ ạ ả ượ
tr m t cách chính xác. T i h i ngh v lí thuy t dây nămụ ộ ạ ộ ị ề ế
1995, Edward Witten tuyên b kh ng đ nh c a mình r ng c 5ố ẳ ị ủ ằ ả
lí thuy t dây đ u ch là 5 bi u hi n khác nhau c a cùng m t lí thuy t, gi ng nh tr c đ n giế ề ỉ ể ệ ủ ộ ế ố ư ướ ế ờ
ng i ta đang l n l t kh o sát 5 cái cánh mà không bi t nó thu c cùng m t ngôi sao và qui lu tườ ầ ượ ả ế ộ ộ ậ
c a 5 cái cánh đó đ c k t lu n b i ph n trung tâm c a ngôi sao thì tr c gi không ai bi t đ n.ủ ượ ế ậ ở ẩ ủ ướ ờ ế ế
Lí thuy t th ng nh t 5 lí thuy t dây này đ c g i là lí thuy t M (M Theory)ế ố ấ ế ượ ọ ế
*V t lí đã cho phép chúng ta gi i thích vũ tr ?ậ ả ụ
Li u chúng ta đã gi i thích đ c vũ tr ch a? Ch c ch n là ch a ph i là toàn b r i, nh ng đãệ ả ượ ụ ư ắ ắ ư ả ộ ồ ư
gi i thích đ c bao nhiêu ph n r i thì có ai bi t không?ả ượ ầ ồ ế
Chúng ta đã cùng th o lu n v thuy t t ng đ i và s ra đ i c a c h c t ng đ i tính, xemả ậ ề ế ươ ố ự ờ ủ ơ ọ ươ ố
qua v c h c l ng t và s ra đ i c a các lí thuy t dây và các n l c c a các lí thuy t đó đề ơ ọ ượ ử ự ờ ủ ế ỗ ự ủ ế ể
th ng nh t v t lí h c. Không ph i bây gi mà t tr c đây, không ph i là đ n t n th i c aố ấ ậ ọ ả ờ ừ ướ ả ế ậ ờ ủ
Copernics mà còn tr c đó n a, t th i c a Aristotle, Tallet, con ng i đã luôn mong mu n gi iướ ữ ừ ờ ủ ườ ố ả
thích vũ tr . Nh ng khi khoa h c phát tri n, nh n th c con ng i thay đ i ngày m t nhanh. G nụ ư ọ ể ậ ứ ườ ổ ộ ầ
2000 năm, con ng i m i hi u r ng Trái đ t quay quanh M t Tr i, và l i 300 năm sau đ ng iườ ớ ể ằ ấ ặ ờ ạ ể ườ
ta bi t v sóng, v h t, v không gian và th i gian, th mà ch ch a đ y 1 th k sau, ng i ta đãế ề ề ạ ề ờ ế ỉ ư ầ ế ỉ ườ
b t đ u c ch ng minh r ng h t cũng ch là bi u hi n c a "dây". Sau bao nhi u n l c khôngắ ầ ố ứ ằ ạ ỉ ể ệ ủ ề ỗ ự
thành công đ th ng nh t T ng Đ i và Lu ng T , th ng nh t 4 lo i t ng tác c b n nh t (màể ố ấ ươ ố ợ ử ố ấ ạ ươ ơ ả ấ
cũng ph i m t r t lâu m i h p nh t hàng ngàn lo i vào 4 lo i c b n đ c), ng i ta nghĩ đ n líả ấ ấ ớ ợ ấ ạ ạ ơ ả ượ ườ ế
thuy t v các dây c b n đ hi v ng g b t t c nh ng khó khăn này. Th r i l i có quá nhi uế ề ơ ả ể ọ ỡ ỏ ấ ả ữ ế ồ ạ ề
bi u hi n c a dây và l i c n có m t lí thuy t M ra đ i đ th ng nh t chúng. V y có gì kh ngể ệ ủ ạ ầ ộ ế ờ ể ố ấ ậ ẳ
đ nh r ng nh ng lí thuy t m i nh t chúng ta tìm đ c đã là cu i cùng, là không còn m t yêu c uị ằ ữ ế ớ ấ ượ ố ộ ầ
thay đ i nào n a. T t nhiên có th kh ng đ nh r ng t th i Newton đ n nay thì v t lí là đúngổ ữ ấ ể ẳ ị ằ ừ ờ ế ậ
đ n. C h c c đi n Newton không sai vì nó có giá tr g n đúng và áp d ng t t cho cu c s ngắ ơ ọ ổ ể ị ầ ụ ố ộ ố
hàng ngày, các lí thuy t t ng đ i, l ng t cũng r t chính xác vì nó mô t đ c đúng vũ trế ươ ố ượ ử ấ ả ượ ụ
c a chúng ta các thang kho ng cách phù h p. Hai lí thuy t này là s mô t chính xác h n củ ở ả ợ ế ự ả ơ ơ
h c c đi n b ng cách đi sâu vào các thang r t l n và r t nh theo 2 h ng khác nhau vàọ ổ ể ằ ấ ớ ấ ỏ ướ
nhi m v n y sinh là m t lí thuy t cho phép h p nh t 2 lí thuy t này, cũng nh th ng nh t cácệ ụ ả ộ ế ợ ấ ế ư ố ấ
lo i t ng tác c b n c a t nhiên. S th c là v t lí đ n nay đang cho phép chúng ta gi i thíchạ ươ ơ ả ủ ự ự ự ậ ế ả
vũ tr , chúng ta đã t "không bi t gì" mà bi t đ c c u t o c a h M t Tr i, chuy n đ ng c aụ ừ ế ế ượ ấ ạ ủ ệ ặ ờ ể ộ ủ
các hành tinh, gi i thích đ c các hi n t ng Thiên văn. Ti n xa h n, chúng ta đã h ng đ cả ượ ệ ượ ế ơ ướ ượ
cái nhìn ra ngoài kho ng không xa xôi, v t hàng tri u năm ánh sáng đ quan sát các thiên hà,ả ượ ệ ể
tinh vân... và ti p n a là gi i thích quá kh và t ng lai c a vũ tr . đ làm đ c t t c nh ngế ữ ả ứ ươ ủ ụ ể ượ ấ ả ữ
đi u đó, ng i ta c n có s có m t c a v t lí hi n đ i, nh ng n l c c a v t lí đã giúp chúng taề ườ ầ ự ặ ủ ậ ệ ạ ữ ỗ ự ủ ậ
nhìn ngày m t rõ h n b n ch t c a vũ tr , c a không gian và th i gian m c dù v n ch a rõộ ơ ả ấ ủ ụ ủ ờ ặ ẫ ư
hoàn toàn. M t m c tiêu đ t ra quan tr ng đ i v i nhi u nhà nghiên c u hi n nay là tìm ra m t líộ ụ ặ ọ ố ớ ề ứ ệ ọ
thuy t mô t đ c toàn b các bi u hi n c a vũ tr mà ng i ta g i là lí thuy t v m i thế ả ượ ộ ể ệ ủ ụ ườ ọ ế ề ọ ứ
(Theory of Everything). T t nhiên m t lí thuy t nh v y s ph i là m t lí thuy t cho phép k t h pấ ộ ế ư ậ ẽ ả ộ ế ế ợ
hài hoà t t c các lí thuy t đã có đ có m t cái nhìn duy nh t vào m t b n ch t t n cùng c a vũấ ả ế ể ộ ấ ộ ả ấ ậ ủ
tr . ụ
Riêng v i tôi thì loài ng i đang gi i thích t t vũ tr , s th t là V t lí đang cho phép chúng ta gi iớ ườ ả ố ụ ự ậ ậ ả
thích ngày m t rõ h n v vũ tr dù ch a ph i t t c và ... b n thân tôi thì không tin s có s raộ ơ ề ụ ư ả ấ ả ả ẽ ự
đ i c a m t lí thuy t m i th và tôi cũng không h hi v ng nó s ra đ i. Vì n u nh t n t i m t líờ ủ ộ ế ọ ứ ề ọ ẽ ờ ế ư ồ ạ ộ
thuy t nh th , m t thuy t cho phép gi i thích t t c các bi u hi n, các đ c đi m c a vũ tr thìế ư ế ộ ế ả ấ ả ể ệ ặ ể ủ ụ
có nghĩa là V t lí (cũng nh các ngành b t ngu n t nó: hoá h c, sinh v t h c...) c a chúng taậ ư ắ ồ ừ ọ ậ ọ ủ
đã đ n lúc k t thúc, ch còn gì đ nghiên c u, khám phá. ế ế ả ể ứ V y thì m t th gi i t n t i mà khôngậ ộ ế ớ ồ ạ
có các nghiên c u li u có ý nghĩa gì n a không?ứ ệ ữ
Xin đ c d ng bài vi t này đây. Do ch a có nhi u đi u ki n nghiên c u v v t lí l ng tượ ừ ế ở ư ề ề ệ ứ ề ậ ượ ử
cũng nh các lí thuy t n u trên nên bài vi t này không tránh kh i m t vài thi u sót, mong đ cư ế ế ế ỏ ộ ế ượ
thông c m.ả
Đ ng Vũ Tu n S nặ ấ ơ