Kênh “Những lời dạy cổ xưa” xin chào quý vị khán giả. Chúng ta thường tìm kiếm sự khôn ngoan trong những lời dạy cổ xưa, từ Đức Phật với trí tuệ vô lượng, mang đến ánh sáng soi đường cho cuộc sống. Áp dụng những lời dạy đó vào thực tiễn, chúng ta sẽ tìm thấy bình an và hạnh phúc đích thực. Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau khám phá một lĩnh vực tưởng chừng như rất xa rời tâm linh, nhưng lại ẩn chứa những điều kỳ diệu, đó là thuyết dây trong vật lý hiện đại.
Thuyết dây, một trong những chủ đề nóng nhất của ngành vật lý vào những năm 1980 và 1990, hứa hẹn mở ra cánh cửa tri thức về thực tại, xuất phát từ ý tưởng rằng vật chất và năng lượng được tạo thành từ những sợi dây siêu nhỏ liên tục rung động, thay vì từ tập hợp của các hạt. Thuyết này tìm cách thống nhất tất cả các lực mà chúng ta biết thành một thể thống nhất. Nhiều nhà vật lý học cho rằng thuyết dây có thể là “Thuyết Vạn Vật”, một lý thuyết có thể giải thích tất cả mọi hiện tượng trong vũ trụ.
Thuyết Dây: Hành Trình Tìm Kiếm Sự Thống Nhất
Andrew Strominger, nhà vật lý học tại Đại học Harvard, là một trong những người tiên phong trong việc nghiên cứu thuyết dây. Ông nhớ lại những năm đầu khi thuyết dây mới ra đời, có những tuyên bố rằng nó đã giải quyết mọi vấn đề của vật lý. Tuy nhiên, cũng như nhiều đột phá khoa học khác, thuyết dây cũng gặp phải không ít những chỉ trích và phản biện. Cho đến nay, vẫn chưa có thí nghiệm nào chứng minh hay bác bỏ được sự tồn tại của những sợi dây siêu nhỏ này.
Mặc dù không còn ở đỉnh cao danh vọng như trước, thuyết dây vẫn chưa rời khỏi sân khấu vật lý. Các nhà lý thuyết giờ đây tập trung vào việc ứng dụng thuyết dây để giải quyết các vấn đề cụ thể, thay vì tìm kiếm một lý thuyết thống nhất vạn vật. Một số người sử dụng thuyết dây để giải quyết các vấn đề trong toán học thuần túy, trong khi những người khác cố gắng hoàn thiện khái niệm về hố đen vũ trụ hoặc thực hiện các tính toán liên quan đến vật lý hạt.
Ứng Dụng Đa Dạng Của Thuyết Dây
Theo giáo sư Strominger, thuyết dây có thể không phải là lý thuyết bó buộc được mọi thứ, nhưng chắc chắn nó là lý thuyết về một điều gì đó. Ông là một người không thích đi theo lối mòn, từng bỏ học Harvard hai lần để khám phá những con đường mới. Và canh bạc của ông đã mang lại kết quả. Năm 1995, ông trở thành đồng tác giả của một loạt nghiên cứu quan trọng, đánh dấu sự khởi đầu của “cách mạng dây” đầu tiên.
Khái niệm trọng tâm của thuyết dây là các dây rung động trong một vũ trụ có 10 hoặc 11 chiều không gian. Chúng ta chỉ nhận thức được 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian, vậy 6 hoặc 7 chiều không gian còn lại ở đâu? Các nhà khoa học cho rằng chúng bị nén lại nhỏ đến mức chúng ta không thể thấy được. Những chiều không gian này phải bị nén theo những cách cụ thể để tạo ra hiệu ứng vật lý mà chúng ta quan sát được. Strominger và các cộng sự cho rằng không gian Calabi-Yau, một vật thể toán học tồn tại trong không gian 6 chiều, có thể đại diện cho những cách nén này.
Đối Xứng Phản Chiếu: Một Khám Phá Bất Ngờ
Một khám phá quan trọng khác liên quan đến thuyết dây là đối xứng phản chiếu. Bằng cách xoay không gian Calabi-Yau theo một cách đặc biệt, các nhà khoa học nhận thấy có thể tạo ra một dạng hình ảnh phản chiếu, mặc dù hình dạng của hai không gian này khác nhau. Điều này cho thấy có một mối quan hệ ẩn giữa các không gian Calabi-Yau và chúng cùng nhau tạo nên một loại vật lý.
Các nhà khoa học đã nhanh chóng nhận ra tiềm năng của đối xứng phản chiếu trong việc giải quyết các bài toán toán học phức tạp. Năm 1991, nhà vật lý học Philip Candelas và các đồng nghiệp đã sử dụng đối xứng phản chiếu để giải một bài toán cổ điển về việc đếm số hình cầu có thể chứa trong một không gian Calabi-Yau. Đối xứng phản chiếu đã mang lại sức sống mới cho hình học không gian và các nghiên cứu vẫn đang được tiếp tục.
Thuyết Dây Và Hố Đen Vũ Trụ
Giáo sư Strominger cũng sử dụng thuyết dây để nghiên cứu hố đen vũ trụ. Ông và Cumrun Vafa cùng nhau tìm hiểu về những phát hiện khó hiểu của hai nhà vật lý Jacob Bekenstein và Stephen Hawking vào những năm 1970. Trước đó, các nhà khoa học cho rằng hố đen là vật thể đơn giản, chỉ có ba đặc tính: khối lượng, tốc độ quay và điện tích. Tuy nhiên, Bekenstein và Hawking đã chỉ ra rằng hố đen chứa một lượng entropy rất lớn, cho thấy cấu trúc bên trong của chúng phức tạp hơn nhiều so với những gì chúng ta nghĩ.
Năm 1996, Strominger và Vafa đã sử dụng thuyết dây để giải thích các yếu tố vi mô của hố đen. Cách tiếp cận của họ giống như việc đếm số hình cầu nằm trong một không gian, nhưng lần này là đếm các trạng thái có thể có bên trong hố đen. Họ đã tính toán được quang phổ của sóng hấp dẫn sinh ra khi một thiên thể rơi vào hố đen, và kết quả trùng khớp với các ước tính trước đó.
Thuyết Dây: Một Công Cụ Hữu Hiệu
Thuyết dây không chỉ là một lý thuyết về vũ trụ, mà còn là một công cụ hữu hiệu để nghiên cứu các trạng thái vật chất cực đoan, từ plasma siêu nóng trong máy gia tốc hạt đến các vật liệu ở nhiệt độ gần không tuyệt đối. Dù không tìm ra bản chất của thế giới thông qua những sợi dây mảnh mai, nó đã thúc đẩy sự phát triển của nhiều kỹ thuật toán học mới, áp dụng được trong nhiều lĩnh vực vật lý.
Theo nhà vật lý học Michael Green, thuyết dây cho phép chúng ta “vẽ” những bức tranh hình học mà trước đây chỉ được biểu diễn bằng công thức toán học. Ông gọi thuyết dây là một môn “vi tích phân” mới, và những ý tưởng hình thành từ nó sẽ sớm trở thành quy chuẩn trong vật lý lý thuyết.
Kết Luận
Thuyết dây có thể không phải là “Thuyết Vạn Vật”, nhưng nó là một bước tiến quan trọng trong hành trình tìm kiếm sự hiểu biết về vũ trụ. Nó đã cho chúng ta thấy một góc nhìn mới về không gian đa chiều và mở ra những hướng đi mới trong việc nghiên cứu các hiện tượng vật lý phức tạp. Với những khám phá mới liên tục, thuyết dây đang ngày càng chứng minh giá trị của mình và tiếp tục là một nguồn cảm hứng cho các nhà khoa học trên khắp thế giới.
Thuyết dây, một khái niệm khoa học phức tạp, cũng phần nào phản ánh hành trình tâm linh của chúng ta: tìm kiếm sự thật ẩn sâu bên trong, vượt qua những giới hạn hữu hình để chạm đến những điều vô hình, những điều mà trí tuệ thông thường khó có thể nắm bắt. Cũng giống như những lời dạy cổ xưa, thuyết dây mang đến cho chúng ta những cái nhìn mới mẻ và những khám phá đầy bất ngờ.
Hãy tiếp tục khám phá và tìm hiểu, không chỉ về vũ trụ vật lý mà còn về vũ trụ bên trong mỗi chúng ta.