Chương 15 - Triển vọng (5)

Liệu lý thuyết dây có thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm không?

Trong số nhiều đặc trưng của lý thuyết dây mà chúng ta đã thảo luận trong các chương trước, ba đặc trưng sau có lẽ là quan trọng nhất mà chúng ta cần phải ghi nhớ kỹ trong đầu. Thứ nhất, lực hấp dẫn và cơ học lượng tử là một bộ phận hợp thành của bộ máy vũ trụ và do đó bất kỳ một lý thuyết thống nhất nào cũng phải bao hàm cả hai thứ đó. Lý thuyết dây đã thực hiện được điều đó. Thứ hai, những nghiên cứu do các nhà vật lý tiến hành trong suốt thế kỷ qua đã phát hiện ra rằng, còn có nhiều ý tưởng then chốt khác - trong số đó có rất nhiều ý tưởng đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm - dường như lại có tầm quan trọng trung tâm đối với sự tìm hiểu vũ trụ của chúng ta. Đó là những khái niệm như spin, cấu trúc thành họ của các hạt vật chất, các hạt truyền tương tác, đối xứng chuẩn, nguyên lý tương đương, phá vỡ đối xứng, siêu đối xứng và còn nhiều khái niệm nữa không thể nêu ra hết. Tất cả những khái niệm này đều xuất hiện một cách tự nhiên từ lý thuyết dây. Thứ ba, khác với nhiều lý thuyết truyền thống, như mô hình chuẩn chẳng hạn - một mô hình có tới 19 tham số tự do mà người ta có thể hiệu chỉnh để đạt được sự phù hợp giữa lý thuyết với thực nghiệm - lý thuyết dây không có một tham số nào để hiệu chỉnh hết. Về nguyên tắc, những hệ quả của lý thuyết này là rất xác định, chúng có thể cho ta một sự kiểm chứng rõ ràng lý thuyết là đúng hay sai.

Con đường đi từ những lý luận về nguyên tắc đó đến thực tiễn còn lắm chông gai. Trong chương 9 chúng ta cũng đã mô tả một số trở ngại về mặt kỹ thuật, như việc xác định dạng của các chiều phụ đang là một vật cản trên con đường của chúng ta. Trong các chương 12 và 13, chúng ta đã đặt những trở ngại này cùng với những trở ngại khác trong bối cảnh rộng lớn hơn của sự cần thiết phải có hiểu biết chính xác về lý thuyết dây và điều này, như chúng ta thấy, đã dẫn chúng ta một cách rất tự nhiên tới khảo sát lý thuyết - M. Chắc chắn, để có được một sự hiểu biết đầy đủ về lý thuyết dây/lý thuyết - M, đòi hỏi sẽ phải có một nỗ lực to lớn và một sức sáng tạo cũng to lớn không kém.

Ở mỗi giai đoạn tiến triển của mình, các nhà lý thuyết đã và vẫn đang còn tiếp tục tìm kiếm những hệ quả của lý thuyết có thể quan sát được bằng thực nghiệm. Chúng ta cũng đừng quên những khả năng táo bạo mà chúng ta đã thảo luận trong chương 9. Hơn nữa, khi chúng ta có được sự hiểu biết sâu hơn, thì những quá trình hoặc những đặc trưng hiếm hoi khác của lý thuyết dây có thể sẽ gợi ý cho chúng ta các khả năng kiểm chứng gián tiếp khác bằng thực nghiệm.

Nhưng đáng lưu ý nhất, sự khẳng định siêu đối xứng thông qua việc phát hiện ra các siêu hạt như đã được thảo luận trong chương 9 sẽ là một cột mốc quan trọng trong lý thuyết dây. Hãy nhớ lại rằng, siêu đối xứng đã được phát hiện trong quá trình nghiên cứu lý thuyết dây và đây cũng là phần trung tâm của lý thuyết đó. Sự khẳng định bằng thực nghiệm đối xứng này sẽ là một phần bằng chứng có sức thuyết phục, mặc dù là gián tiếp, chứng tỏ sự đúng đắn của lý thuyết dây. Ngoài ra, sự phát hiện ra các siêu hạt cũng mở ra con đường đi tới một thách thức được chào đón nồng nhiệt hơn, bởi vì sự khẳng định siêu đối xứng sẽ dẫn đến những hệ quả xa hơn rất nhiều sự trả lời đơn thuần cho câu hỏi đối xứng này có quan hệ gì đó với thế giới chúng ta hay không. Khối lượng và tích lực của các siêu hạt sẽ làm hé lộ cách thức chi tiết mà siêu đối xứng được bao hàm trong các định luật của tự nhiên. Khi đó, các nhà lý thuyết sẽ phải đối mặt với thách thức phải xem sự thực hiện đó có thể làm hoặc giải thích một cách đầy đủ bởi lý thuyết dây hay không. Tất nhiên, chúng ta có thể còn lạc quan hơn và hy vọng rằng trong mười năm tới, trước khi Máy va chạm Hadron Lớn (LHC) ở Geneva được đưa vào hoạt động, thì sự hiểu biết của chúng ta về lý thuyết dây đã có những tiến bộ đủ để đưa ra những tiên đoán chi tiết về các siêu hạt trước khi phát hiện ra chúng bằng thực nghiệm. Sự khẳng định được những tiên đoán đó sẽ là một thời điểm trọng đại trong lịch sử khoa học.