Brian Greene
Chương 12 Cuộc tìm kiếm lý thuyết - m (3)
Tác giả: Brian Greene
Một phương pháp gần đúng
Những hạn chế của các phương pháp mà các nhà vật lý sử dụng để phân tích lý thuyết dây gắn liền với cái được gọi là lý thuyết nhiễu loạn. Lý thuyết nhiễu loạn là tên được dùng để gọi một phép tính gần đúng, trong đó người ta thử cho một đáp số thô, rồi hoàn thiện dần dần bằng cách tính tới những tính chất tinh tế hơn mà ta đã bỏ đi trong bước đầu tiên. Lý thuyết này đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học, và đã từng là một yếu tố căn bản trong việc tìm hiểu lý thuyết dây, đồng thời, như chúng ta sẽ thấy, nó cũng thường gặp trong đời sống hàng ngày của chúng ta.
Hãy hình dung, một hôm, chiếc xe của bạn bị trục trặc và bạn phải đưa đến một người thợ kiểm tra. Sau khi kiểm tra sơ qua, anh ta báo cho bạn một tin không mấy tốt lành: cần phải thay cả khối động cơ với tiền mua phụ tùng lẫn tiền công khoảng 900 đôla. Tất nhiên, đây mới chỉ là ước tính gần đúng, và bạn chờ đợi nhận được con số chính xác sau khi những chi tiết tinh vi mà sự hoạt động của chiếc xe đòi hỏi trở nên rõ ràng hơn. Ít ngày sau, sau khi đã có thời gian kiểm tra thêm, người thợ sửa chữa cho bạn biết con số ước tính chính xác hơn là 950 đôla. Anh ta giải thích rằng bạn còn phải thay cả bộ điều tiết nữa với giá tiền kể cả công thay là 50 đôla. Cuối cùng, khi bạn nhận xe, anh ta đã cộng tất cả các khoản chi phí lại và đưa cho bạn tờ hóa đơn với giá tiền là 987,93 đôla. Số tiền này - anh ta giải thích - bao gồm 950 đôla cho khối động cơ và bộ điều tiết, cộng thêm 27 đôla cho dây cuaroa của quạt gió, 10 đôla cho dây cáp ắcquy và 0,93 đôla cho mấy cái đai ốc. Như vậy, con số ước tính ban đầu đã được chính xác hóa dần trong quá trình tính thêm các chi tiết. Theo ngôn ngữ vật lý thì những chi tiết thêm dần vào đó được gọi là các nhiễu loạn đối với giá trị ước tính ban đầu.
Nếu như lý thuyết nhiễu loạn được áp dụng một cách thích đáng và có hiệu quả, thì giá trị ước tính ban đầu sẽ khá gần với đáp số cuối cùng, đồng thời những chi tiết mà ta đã bỏ qua trong ước tính ban đầu sẽ chỉ tạo ra những khác biệt nhỏ trong kết quả cuối cùng. Nhưng cũng có khi bạn tới thanh toán lại nhận được hóa đơn với số tiền khác xa với ước tính của bạn. Mặc dù bạn có thể dùng một thuật ngữ khác tình cảm hơn, nhưng trong giới chuyên môn, trường hợp này được gọi là sự thất bại của lý thuyết nhiễu loạn. Điều này có nghĩa là phép gần đúng ban đầu chưa phải là một chỉ dẫn tốt để đi tới đáp số cuối cùng, bởi vì phần “bổ chính” thay vì gây ra những sai khác nhỏ lại dần tới những thay đổi lớn so với ước tính thô ban đầu.
Như đã đề cập một cách ngắn gọn trong những chương trước, sự thảo luận của chúng ta về lý thuyết dây cho tới lúc này đều dựa trên cách tiếp cận nhiễu loạn na ná như phương pháp mà người thợ sửa xe đã dùng. “Sự hiểu biết chưa đầy đủ” về lý thuyết dây mà thỉnh thoảng chúng ta vẫn nhắc tới, theo cách này hay cách khác, đều bắt nguồn từ phương pháp gần đúng này. Để hiểu được rõ hơn nhận xét quan trọng đó, ta hãy xét lý thuyết nhiễu loạn trong một bối cảnh ít trừu tượng hơn lý thuyết dây nhưng lại gần với áp dụng của nó trong lý thuyết dây ví dụ về người thợ sửa xe mà ta vừa trình bày ở trên.
