Tài liệu Thuyết dây và việc giải thích tận cùng vũ trụ docx

Thuyết dây và việc giải thích tận cùng vũ trụ (phần 2) Tác giả: Đặng Vũ Tuấn Sơn 16/12/2008 Xin tiếp tục giới thiệu cùngđộc giả yêu thiên văn phần 2 của bài viết về lí thuyết dây và các mong muốn giải thích vũ trụ. Thuyết dây và việc giải thích tận cùng vũ trụ (phần 1) 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 bản để hi vọng gỡ bỏ tất cả những khó khăn này. Thế rồi lại có quá nhiều biểu hiện của dây và lại cần có một lí thuyết M ra đời để thống nhất chúng. Vậy có gì khẳng định rằng những lí thuyết mới nhất chúng ta tìm được đã là cuối cùng, là không còn một yêu cầu thay đổi nào nữa. Tất nhiên có thể khẳng định rằng từ thời Newton đến nay thì vật lí là đúng đắn. Cơ học cổ điển Newton không sai vì nó có giá trị gần đúng và áp dụng tốt cho cuộc sống hàng ngày, các lí thuyết tương đối, lượng tử cũng rất chính xác vì nó mô tả được đúng vũ trụ của chúng ta ở các thang khoảng cách phù hợp. Hai lí thuyết này là sự mô tả chính xác hơn cơ học cổ điển bằng cách đi sâu vào các thang rất lớn và rất nhỏ theo 2 hướng khác nhau và nhiệm vụ nảy sinh là một lí thuyết cho phép hợp nhất 2 lí thuyết này, cũng như thống nhất các loại tương tác cơ bản của tự nhiên. Sự thực là vật lí đến nay đang cho phép chúng ta giải thích vũ trụ, chúng ta đã từ "không biết gì" mà biết được cấu tạo của hệ Mặt Trời, chuyển động của các hành tinh, giải thích được các hiện tượng Thiên văn. Tiến xa hơn, chúng ta đã hướng được cái nhìn ra ngoài khoảng không xa xôi, vượt hàng triệu năm ánh sáng để quan sát các thiên hà, tinh vân và tiếp nữa là giải thích quá khứ và tương lai của vũ trụ. để làm được tất cả những điều đó, người ta cần có sự có mặt của vật lí hiện đại, những nỗ lực của vật lí đã giúp chúng ta nhìn ngày một rõ hơn bản chất của vũ trụ, của không gian và thời gian mặc dù vẫn chưa rõ hoàn toàn. Một mục tiêu đặt ra quan trọng đối với nhiều nhà nghiên cứu hiện nay là tìm ra mọt lí thuyết mô tả được toàn bộ các biểu hiện của vũ trụ mà người ta gọi là lí thuyết về mọi thứ (Theory of Everything). Tất nhiên một lí thuyết như vậy sẽ phải là một lí thuyết cho phép kết hợp hài hoà tất cả các lí thuyết đã có để có một cái nhìn duy nhất vào một bản chất tận cùng của vũ trụ. Riêng với tôi thì loài người đang giải thích tốt vũ trụ, sự thật là Vật lí đang cho phép chúng ta giải thích ngày một rõ hơn về vũ trụ dù chưa phải tất cả và bản thân tôi thì không tin sẽ có sự ra đời của một lí thuyết mọi thứ và tôi cũng không hề hi vọng nó sẽ ra đời. Vì nếu như tồn tại một lí thuyết như thế, một thuyết cho phép giải thích tất cả các biểu hiện, các đặc điểm của vũ trụ thì có nghĩa là Vật lí (cũng như các ngành bắt nguồn từ nó: hoá học, sinh vật học ) của chúng ta đã đến lúc kết thúc, chả còn gì để nghiên cứu, khám phá. Vậy thì một thế giới tồn tại mà không có các nghiên cứu liệu có ý nghĩa gì nữa không? Xin được dừng bài viết này ở đây. Do chưa có nhiều điều kiện nghiên cứu về vật lí lượng tử cũng như các lí thuyết nếu trên nên bài viết này không tránh khỏi một vài thiếu sót, mong được thông cảm. Đặng Vũ Tuấn Sơn . lí thuyết dây và các mong muốn giải thích vũ trụ. Thuyết dây và việc giải thích tận cùng vũ trụ (phần 1) Các chiều không gian ẩn Không gian và thời. Thuyết dây và việc giải thích tận cùng vũ trụ (phần 2) Tác giả: Đặng Vũ Tuấn Sơn 16/12/2008 Xin tiếp tục giới thiệu cùng ộc giả yêu