Download miễn phí Ebook Giai điệu giây và bản giao hưởng vũ trụ
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.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
chiều nhỏ và bị cuộn tròn lại. Giốngnhư những vòng sợi len xếp chặt tạo nên lớp xốp của một tấm
thảm, những vòng tròn này tồn tại ở mỗi điểm trong các chiều lớn
quen thuộc, nhưng để dễ nhìn ta chỉ vẽ chúng tại giao điểm của
các đường kẻ ô.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.
Mặc dù sự tương tự với đường ống dẫn nước khá là rõ nét, nhưng có một số điểm khác biệt quan
trọng. Vũ trụ của chúng ta có ba chiều không gian lớn, có quảng tính rộng (trên hình chúng ta chỉ
vẽ được hai) trong khi đó ống dẫn nước chỉ có một và quan trọng hơn, bây giờ chúng ta mô tả
cấu trúc không gian của chính bản thân vũ trụ chứ không phải của một vật (như ống dẫn nước)
tồn tại bên trong vũ trụ đó. Ý tưởng cơ bản thì vẫn như thế: giống như chu vi tròn của ống dẫn
nước, nếu như chiều phụ bị cuộn lại, thì chiều tròn đó của vũ trụ là cực nhỏ và khó phát hiện hơn
rất nhiều so với các chiều lớn có quảng tính rộng. Thực tế, kích thước của chiều phụ này nhỏ tới
mức vượt ra ngoài khả năng phát hiện của những công cụ phóng đại phát triển nhất của chúng ta
hiện nay. Và, điều quan trọng nhất, đó là chiều nhỏ cuộn tròn không đơn giản là một bướu tròn
bên trong các chiều lớn quen thuộc mà đây thực sự là một chiều mới tồn tại ở mỗi điểm trong các
chiều lớn quen thuộc hệt như các chiều phải - trái, trước - sau, lên - xuống tồn tại ở mỗi điểm
vậy. Đó là một chiều mới và độc lập, trong đó con kiến, nếu nó đủ nhỏ, có thể chuyển động theo.
Để xác định vị trí của con kiến vi mô đó, ta phải biết nó ở đâu trong ba chiều không gian lớn
quen thuộc (được biểu diễn bởi lưới ô vuông) cũng như nó ở đâu trong chiều cuộn tròn. Nghĩa là
chúng ta cần có bốn số liệu về không gian; còn nếu thêm cả chiều thời gian nữa thì chúng ta
phải có cả thảy năm số liệu về không - thời gian, nhiều hơn một so với chúng ta thường quan
niệm.
Như vậy, chúng ta khá bất ngờ phát hiện ra rằng, mặc dù chúng ta chỉ cảm nhận được ba chiều
không gian quen thuộc, nhưng những lý lẽ của Kaluza và Klein lại cho thấy rằng điều đó không
hề loại trừ sự tồn tại của những chiều phụ cuộn tròn, miễn là chúng có kích thước cực nhỏ.
Vũ trụ rất có thể còn có những chiều ẩn giấu mà mắt chúng ta không nhìn thấy được.
Nhưng nói nhỏ như thế nào? Những thiết bị tân tiến nhất hiện nay có thể phát hiện được những
cấu trúc nhỏ tới một phần tỷ tỷ mét. Và nếu như một chiều phụ cuộn tròn có kích thước nhỏ hơn
khoảng cách bé xíu đó, thì chúng ta không thể phát hiện được. Năm 1926, Klein đã kết hợp ý
tưởng ban đầu của Kaluza với một số ý tưởng của cơ học lượng tử mới ra đời. Những tính toán
của ông chỉ ra rằng chiều phụ cuộn tròn cần nhỏ cỡ chiều dài Planck, nhỏ hơn rất
nhiều so với khả năng của thực nghiệm. Từ đó, các nhà vật lý đã gọi khả năng có những chiều
không gian phụ cực nhỏ là lý thuyết Kaluza - Klein [2].
[1] Đây là một ý tưởng đơn giản, nhưng sự thiếu chính xác của ngôn ngữ thông thường đôi khi
có thể dẫn tới hiểu nhầm. Hai nhận xét sau sẽ phần nào làm sáng tỏ thêm. Thứ nhất, ta đã giả
thiết rằng con kiến buộc phải sống trên bề mặt của ống dẫn nước. Ngược lại, nếu con kiến có thể
đào hang vào bên trong ống, tức là nếu nó có thể thâm nhập vào lớp nhựa ống, thì chúng ta cần
tới 3 con số để xác định vị trí của nó, bởi vì chúng ta còn phải xác định cả độ sâu mà con kiến đã
đào vào nữa. Nhưng nếu con kiến chỉ sống trên bề mặt ống nước thôi, thì vị trí của nó được xác
định bằng hai con số. Điều này dẫn chúng ta tới nhận xét thứ hai. Ngay cả khi con kiến sống chỉ
trên bề mặt ống nước, chúng ta vẫn có thể xác định vị trí của nó bằng ba con số: trái - phải, trước
- sau và trên - dưới trong không gian ba chiều quen thuộc, nếu như chúng ta muốn chọn như vậy.
Nhưng một khi chúng ta đã biết con kiến sống trên bề mặt ống dẫn nước, thì hai con số chúng ta
nói trong chương 7 là dữ liệu tối thiểu để xác định một cách duy nhất vị trí của con kiến. Và
chúng ta nói mặt ống nước là hai chiều chính là với ý nghĩa như vậy.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
For evaluation only.
[2] Điều khá ngạc nhiên là các nhà vật lý Savas Dimopoulos, Nima arkani-Hamed và Gia Dvali,
dựa trên những phát hiện của Ignatios Antonnniadis và Joseph Lykken, đã chứng minh được
rằng, ngay cả khi một chiều phụ cuộn lại có kích thước cỡ milimét, thì có cũng chưa thể phát
hiện được bằng thực nghiệm. Lý do là ở chỗ, các máy gia tốc hạt thăm dò thế giới vi mô bằng
cách dùng các lực mạnh, yếu và điện từ. Lực hấp dẫn thì quá nhỏ ở những năng lượng trong tầm
của công nghệ hiện nay, nên nói chung không được tính đến. Nhưng Dimopoulos và các cộng sự
của ông đã nhận thấy rằng nếu chiều phụ cuộn lại có tác động chủ yếu lên lực hấp dẫn (đây là
điều hoàn toàn có thể trong lý thuyết dây) thì mọi thực nghiệm hiện có cũng vẫn có thể bỏ qua
nó. Trong một tương lai gần, những thí nghiệm mới, có độ nhạy cao hơn về lực hấp dẫn sẽ tìm
kiếm một chiều phụ cuộn lại "lớn" đó. Nếu kết quả là khẳng định, thì đó sẽ là một trong số
những phát minh vĩ đại nhất của mọi thời đại.
Ta hãy thử làm như vậy bằng cách tưởng tượng một vũ trụ hai chiều giống như cái ống dẫn nước
của chúng ta... Và hãy tưởng tượng rằng bạn là con kiến nhỏ xíu sống trên bề mặt đó...
Tới và lui trên ống dẫn nước
Ví dụ trực quan về ống dẫn nước và minh họa trên hình 8.3 cho ta một ý niệm nhất định về khả
năng có những chiều không gian phụ trong vũ trụ chúng ta. Tuy nhiên, ngay cả đối với những
nhà nghiên cứu trong lĩnh vực chuyên môn này, việc hình dung một vũ trụ có hơn ba chiều
không gian cũng không phải là một việc dễ dàng. Vì lý do đó, các nhà vật lý thường mài giũa
trực giác của mình về những chiều phụ bằng cách hình dung cuộc sống sẽ là như thế nào nếu
chúng ta sống trong một vũ trụ tưởng tượng có số chiều thấp hơn (theo con đường mà Edwin
Aboott đã khởi phát trong tác phẩm Xứ sở Phẳng [1], một cuốn sách phổ biến khoa học kinh
điển, xuất bản năm 1884), trong đó dần dần chúng ta sẽ nhận thức được vũ trụ có số chiều nhiều
hơn ba chiều không gian thông thường mà chúng ta trực tiếp nhìn thấy được. Ta hãy thử làm như
vậy bằng cách tưởng tượng một vũ trụ hai chiều giống như cái ống dẫn nước của chúng ta. Muốn
làm được như vậy, đòi hỏi bạn phải từ bỏ hẳn quan điểm mình là người "ngoài cuộc" xem đường
ống dẫn nước đó như một vật trong vũ trụ. Đồng thời, bạn phải giã biệt thế giới như chúng ta biết
để bước vào một vũ trụ mới - vũ trụ ống dẫn nước, mà toàn bộ quy mô không gian của nó chỉ là
bề mặt của ống dẫn nước rất dài (có thể xem như là dài vô hạn). Và hãy tưởng tượng rằng bạn là
con kiến nhỏ xíu sống trên bề mặt đó.
Trước hết, ta hãy bắt đầu bằng việc làm cho sự vật trở nên hơi cực đoan một chút. H...