Thuyết dây và việc giải thích tận
cùng vũ trụ (phần 2)
Các chiều không gian ẩn
Không gian và thời gian đều là những thuộc tính cơ bản của tự nhiên.
Cùng với thời gian, nhận thức của con người đã không ngừng thay đổi để
hiểu một cách cặn kẽ hơn về không gian và thời gian. Do đó có thể thời điểm
này còn rất rất nhiều người không thể tin được rằng tại sao lại có thể tồn tại
các chiều không gian mà chúng ta không bao giờ nhìn thấy, tại sao thế giới
hàng ngày chúng ta luôn chỉ cần có 3 trục toạ độ (đôi khi thêm trục thời gian
là 4) mà giờ đây lại xuất hiện những chiều mới? Và trước khi bắt đầu, tôi chỉ
muốn nói để các bạn hãy thử suy nghĩ lại vài nét lịch sử vật lí mà trong đó
không gian tuyệt đối của Aristotle đã được Galilei và Newton thay thế bằng
không gian tương đối, nhận thức nhân loại 1 lần bị thay đổi. Lần thứ 2 nhận
thức đó lại bị đảo lộn hoàn toàn là khi Einstein đưa thời gian vào không
gian, hợp nhất chúng lại và kết luận rằng thời gian cũng chỉ là một thành
phần của không gian, nó cũng phải tuân theo tính tương đối của không
gian.... Nếu thử hình dung lại những sự thay đổi đó, bạn sẽ cảm thấy không
có gì khó hiểu khi mình cảm thấy khó tin vào một ý tưởng đầy ... vô lí về
không gian, thế nên mong các bạn hãy tạm bỏ qua suy nghĩ đơn thuần về sự
"vô lí" để chấp nhận một điều khẳng định tạm thời rằng "Không gian có
nhiều hơn 4 chiều" rồi sau đó thử suy xét các lập luận xem sao (vì nếu xem
xét các lập luận bằng định kiến rằng "chắc nó sai" thì sẽ chả bao giờ bạn tìm
thấy chân lí).
Trước hết xin nói rằng việc người ta khẳng định rằng không gian có
đến 11 chiều là những tính toán thực nghiệm khi sử dụng cơ học lượng tử để
tính số chiều cho dây cơ bản. Các phép tính cho thấy kết quả tính toán khi áp
dụng số chiều không gian là 4 đều cho xác suất âm, điều này là không chấp
nhận được và để khử xác suất âm đó cho phù hợp, người ta cần có thêm các
số hạng có tính hiệu chỉnh. Kết quả cuối cùng người ta có tất cả 10 số hạng
trong phương trình, có nghĩa là không gian có 10 chiều gồm 3 chiều chúng
ta đã biết, 1 chiều thời gian, 6 chiều còn lại là các chiều không giân ẩn, ngoài
ra còn 1 chiều thứ 11 là chiều của sợi dây cơ bản, nó là chiều gắn liền với
sợi dây, sợi dây mang theo chiều này và dao động trong 10 chiều còn lại.
Đó là lí luận về mặt lí thuyết của cơ học lượng tử. Còn để giải thích
cho dễ hiểu nhất rằng cái gì cho phép khẳng định rằng có thể có các chiều
không giẩn ẩn mà chúng ta không biết thì có thể hình dung đơn giản như
sau: nếu bạn nhìn một sợi dây (sợi dây thông thường thôi) từ rất xa, bạn chỉ
thấynó kéo dài mà không thấy độ dày hay bất kì thông số nào khác của nó,
như vậy là sợi dây chỉ có một chiều, nếu nhìn lại gần bạn lại thấy nó có độ
dày, vậy là nó có 2 chiều. Bây giờ tiến gần hơn nữa thì bạn mới có thể thấy
không những chỉ có bề dày, nó còn có tiết diện ngang nữa, như vậy bây giờ
với bạn sợi dây có 3 chiều (tất nhiên ta chưa tính chiều thời gian vì chiều
này luôn tồn tại). Cùng một sợi dây nhưng khi bạn nhìn nó ở xa bạn sẽ thấy
nó nhỏ bé hơn rất nhiều và sự nhỏ bé này làm các chiều "khá nhỏ" của nó
biến mất. Lí thuyết về các chiều không giân ẩn cho biết 7 chiều chúng ta
chưa biết tới và các chiều đã bị cuộn lại đến kích thước lượng tử, tức là đủ
nhỏ để chúng ta không bao giờ quan sát trực tiếp được.
Lí thuyết M
<!--[if !vml]--><!--[endif]-->Khi nghiên
cứu lí thuyết dây, người ta nhận thấy không phải
có 1 lí thuyết dây mà có đến 5 dạng của lí thuyết
này được kí hiệu lần lượt là I, IIA, IIB, O và E,
Cả 5 dạng này đều chưa thể mô tả một cách hoàn chỉnh vũ trụ, chúng hoàn
toàn khác nhau và ngay cả sự có mặt của siêu hấp dẫn cũng không thẻ giúp
bất cứ dạng nào mô tả được vũ trụ một cách chính xác. Tại hội nghị về lí
thuyết dây năm 1995, Edward Witten tuyên bố khẳng định của mình rằng cả
5 lí thuyết dây đều chỉ là 5 biểu hiện khác nhau của cùng một lí thuyết,
giống như trước đến giờ người ta đang lần lượt khảo sát 5 cái cánh mà
không biết nó thuộc cùng một ngôi sao và qui luật của 5 cái cánh đó được
kết luận bởi phẩn trung tâm của ngôi sao thì trước giờ không ai biết đến. Lí
thuyết thống nhất 5 lí thuyết dây này được gọi là lí thuyết M (M Theory)
*Vật lí đã cho phép chúng ta giải thích vũ trụ?
Liệu chúng ta đã giải thích được vũ trụ chưa? Chắc chắn là chưa phải
là toàn bộ rồi, nhưng đã giải thích được bao nhiêu phần rồi thì có ai biết
không?
Chúng ta đã cùng thảo luận về thuyết tương đối và sự ra đời của cơ
học tương đối tính, xem qua về cơ học lượng tử và sự ra đời của các lí thuyết
dây và các nỗ lực của các lí thuyết đó để thống nhất vật lí học. Không phải
bây giờ mà từ trước đây, không phải là đến tận thời của Copernics mà còn
trước đó nữa, từ thời của Aristotle, Tallet, con người đã luôn mong muốn
giải thích vũ trụ. Nhưng khi khoa học phát triển, nhận thức con người thay
đổi ngày một nhanh. Gần 2000 năm, con người mới hiểu rằng Trái đất quay
quanh Mặt Trời, và lại 300 năm sau để người ta biết về sóng, về hạt, về
không gian và thời gian, thế mà chỉ chưa đầy 1 thế kỉ sau, người ta đã bắt
đầu cố chứng minh rằng hạt cũng chỉ là biểu hiện của "dây". Sau bao nhiều
nỗ lực không thành công để thống nhất Tương Đối và Luợng Tử, thống nhất
4 loại tương tác cơ bản nhất (mà cũng phải mất rất lâu mới hợp nhất hàng
ngàn loại vào 4 loại cơ bản được), người ta nghĩ đến lí thuyết về các dây cơ