Brian Greene
Chương 6: Không có gì khác ngoài âm nhạc - những cơ sở của lý thuyết siêu dây(8)
Tác giả: Brian Greene
Một trò ảo thuật
Cuộc thảo luận ở trên có thể khiến bạn không hài lòng. Thay vì cho thấy lý thuyết dây chế ngự được những thăng giáng lượng tử của không gian ở dưới thang Planck, chúng ta lại dùng kích thước hữu hạn của các dây để che đậy hoàn toàn vấn đề. Vậy có thực là chúng ta đã giải quyết được một điều gì đó hay không? Xin trả lời là có. Hai điểm nêu ra dưới đây chắc là sẽ thuyết phục được bạn.
Thứ nhất, từ những lập luận trình bày ở mục trước chúng ta rút ra rằng những thăng giáng lượng tử gây rắc rối ở dưới thang Planck thực ra là thứ nhân tạo, nó xuất hiện là do chúng ta xây dựng thuyết tương đối rộng và cơ lượng tử trong khuôn khổ các hạt điểm. Do đó, theo một nghĩa nào đấy, xung đột chủ yếu của vật lý lý thuyết hiện đại chính là vấn đề do chúng ta tự tạo ra. Bởi vì trước kia chúng ta xem tất cả các hạt vật chất và tất cả các hạt lực đều là những hạt điểm hoàn toàn không có quảng tính không gian, cho nên chúng ta buộc phải xem xét vũ trụ ở những thang bé tùy ý. Và chính ở những khoảng cách bé nhỏ nhất chúng ta đã vấp phải những vấn đề không sao vượt qua nổi. Tuy nhiên, lý thuyết dây nói với chúng ta rằng, sở dĩ vấp phải những vấn đề đó là do chúng ta chưa thực sự hiểu rõ luật chơi; những luật mới nói với chúng ta rằng, có một giới hạn cho phép chúng ta chỉ được thăm dò vũ trụ sâu tới mức nào và theo ý nghĩa thực, tức là có một giới hạn cho biết khái niệm thông thường về khoảng cách còn dùng được cho các cấu trúc siêu vi mô của vũ trụ tới đâu. Những thăng giáng không gian gây tác hại giả định giờ đây được thấy xuất hiện trong lý thuyết của chúng ta là bởi vì chúng ta chưa ý thức được những giới hạn đó và đã bị quan điểm hạt điểm dẫn dắt nhảy một bước quá lớn, vượt cả ra ngoài thực tại vật lý.
Căn cứ vào vẻ đơn giản bề ngoài của giải pháp nói trên đối với việc khắc phục sự xung đột giữa thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử, bạn có thể băn khoăn tự hỏi tại sao lại phải mất một thời gian lâu như thế mới có người cho rằng sự mô tả dựa trên các hạt điểm đơn giản chỉ là sự lý tưởng hóa, còn trong thế giới thực các hạt sơ cấp phải có một quảng tính không gian. Điều này dẫn chúng ta tới điểm thứ hai. Rất lâu về trước, các bộ óc vĩ đại trong vật lý lý thuyết như Pauli, Heisenberg, Dirac và Feynman cũng đã cho rằng các thành phần của tự nhiên không thể thực sự là các điểm được mà là những “giọt” nhỏ hay các cục nhỏ dao động. Tuy nhiên, họ và những người khác đều thấy rằng, rất khó xây dựng một lý thuyết mà những thành phần của nó không phải là những hạt điểm, nhưng lại phải phù hợp với những nguyên lý cơ bản nhất của vật lý như định luật bảo toàn xác suất của cơ học lượng tử (sao cho các đối tượng vật lý không biến mất một cách bất ngờ mà không để lại dấu vết) và nguyên lý không thể truyền thông tin với vận tốc nhanh hơn ánh sáng. Những nghiên cứu của họ đã chứng tỏ rằng một hoặc cả hai nguyên lý đó đều sẽ bị vi phạm nếu như không vứt bỏ khuôn mẫu về các hạt điểm. Do đó, trong một thời gian khá lâu, dường như không thể tìm được một cơ học lượng tử có ý nghĩa dựa trên một cái gì đó không phải là các hạt điểm. Một đặc điểm thực sự có ấn tượng của lý thuyết dây, đó là hơn hai mươi năm nghiên cứu không ngưng nghỉ đã chứng tỏ được rằng, mặc dù có những khía cạnh xa lạ với trực giác chúng ta, nhưng lý thuyết dây đã tôn trọng mọi tính chất thiết yếu và cố hữu của một lý thuyết vật lý . Và hơn thế nữa, thông qua mode dao động graviton, lý thuyết dây chính là lý thuyết lượng tử chứa đựng được cả lực hấp dẫn.
