Chương 9 - 1

Không có gì có thể khiến cho các nhà lý thuyết dây hài lòng hơn là có thể kiêu hãnh trình với phần còn lại của thế giới một bản danh sách chi tiết các tiên đoán có thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm. Chắc chắn là không có cách nào có thể thiết lập một lý thuyết mô tả thế giới của chúng ta mà lại không được kiểm chứng bằng thực nghiệm. Bất kể lý thuyết dây có vẽ ra một bức tranh hấp dẫn đến đâu đi nữa, nhưng nếu nó không mô tả chính xác thế giới của chúng ta, thì nó cũng chẳng hơn gì một trò chơi điện tử được soạn thảo công phu.

Edward Witten rất thích tuyên bố rằng, thực ra lý thuyết dây đã đưa ra một tiên đoán gây ấn tượng sâu sắc và đã đưa xác nhận bởi thực nghiệm: "Lý thuyết dây có một tính chất tuyệt vời là tiên đoán được lực hấp dẫn" [1] . Điều mà Witten muốn nói ở đây, đó là cả Newton lẫn Einstein đều phát triển các lý thuyết về hấp dẫn, bởi vì những quan sát của họ cho thấy rõ ràng là lực hấp dẫn tồn tại, do đó nó đòi hỏi phải có sự giải thích một cách chính xác và nhất quán. Trái lại, một nhà nghiên cứu lý thuyết dây - thậm chí anh ta hoặc chị ta có thể hoàn toàn chưa biết gì về thuyết tương đối rộng - cũng đều không tránh khỏi dẫn tới con đường đó trong khuôn khổ của lý thuyết dây. Thông qua mode dao động không khối lượng và có spin 2 của dây, lực hấp dẫn bản thân nó đã là một thành phần được đan bện khăng khít trong chính cấu trúc lý thuyết của lý thuyết dây. Theo Witten, "bản thân việc lực hấp dẫn là một hệ quả của lý thuyết dây cũng là một trong số những phát minh lý thuyết vĩ đại nhất mà con người đã từng làm được" [2] .

Thừa nhận "tiên đoán" này lẽ ra phải gọi một cách chính xác hơn là "hậu đoán", vì các nhà vật lý đã phát minh ra những lý thuyết mô tả lực hấp dẫn còn trước khi có lý thuyết dây, Witten đã chỉ ra rằng đây đơn giản là một sự tình cờ của lịch sử. Và ông nói thêm rằng, trong một nền văn minh tiên tiến khác của vũ trụ, hoàn toàn có thể là lý thuyết dây sẽ được phát minh trước, sau đó lý thuyết về hấp dẫn mới được tìm ra như một hệ quả đáng kinh ngạc của nó.

Vì vốn bị ràng buộc với lịch sử khoa học trên trái đất chúng ta, nên nhiều người cho rằng sự hậu đoán đó về lực hấp dẫn là một khẳng định thực nghiệm không có sức thuyết phục của lý thuyết dây. Đa số các nhà vật lý sẽ hài lòng hơn nhiều với một trong hai khả năng sau: hoặc là một tiên đoán thực sự của lý thuyết dây mà các nhà thực nghiệm có thể xác nhận được, hoặc là một hậu đoán về một tính chất nào đó trong thế giới chúng ta mà hiện còn chưa giải thích được (chẳng hạn như giá trị khối lượng của electron, hay như sự tồn tại của ba họ hạt). Trong chương này chúng ta sẽ xem các nhà lý thuyết đã đi đến đâu trên con đường hướng tới những mục tiêu đó.

Thật là trớ trêu, như chúng ta sẽ thấy, lý thuyết dây có tiềm năng là một lý thuyết có khả năng tiên đoán nhất mà các nhà vật lý đã từng nghiên cứu, một lý thuyết có khả năng giải thích được những tính chất cơ bản nhất của tự nhiên, thế mà các nhà lý thuyết dây vẫn chưa đưa ra được những tiên đoán với độ chính xác cần thiết để có thể đương đầu với các số liệu thực nghiệm. Giống như một đứa trẻ trong lễ giáng sinh nhận được một món quà mà nó từng ao ước, nhưng lại không biết cách làm nó chạy, vì một vài trang trong cuốn sách hướng dẫn sử dụng đã bị rơi mất, các nhà vật lý hôm nay cũng có trong tay món quà thiêng liêng đó của vật lý hiện đại, nhưng họ chưa biết cách giải phóng hết sức mạnh tiên đoán của nó, chừng nào họ còn chưa viết ra được một cuốn hướng dẫn sử dụng đầy đủ. Tuy nhiên, như chúng ta sẽ thảo luận dưới đây với một chút may mắn, một trong những đặc tính thiết yếu của lý thuyết dây có thể sẽ được kiểm chứng bằng thực nghiệm trong vòng thập niên tới. Và nếu như có nhiều may mắn hơn, thì những bằng chứng gián tiếp khẳng định sự đúng đắn của lý thuyết có thể nhận được vào bất kỳ thời điểm nào.

[1] Edward Witten. "Những suy tư về số phận của không - thời gian". Physics Today, 4-1996, tr. 24.

[2] Phỏng vấn Edward Witten, ngày 11 tháng 5 năm 1998