7 lí thuyết của tất cả

“Lí thuyết của tất cả” (Theory of Everything – ToE) là một trong những giấc mơ thân thương nhất của khoa học. Nếu nó được khám phá ra, thì nó sẽ mô tả sự hoạt động của vũ trụ ở cấp độ cơ bản nhất và do đó hoàn thiện toàn bộ kiến thức của chúng ta về tự nhiên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
7 lí thuyết của tất cả 7 lí thuyết của tất cả “Lí thuyết của tất cả” (Theory of Everything – ToE) là một trong những giấcmơ thân thương nhất của khoa học. Nếu nó được khám phá ra, thì nó sẽ mô tả sựhoạt động của vũ trụ ở cấp độ cơ bản nhất và do đó hoàn thiện toàn bộ kiến thứccủa chúng ta về tự nhiên. Nó cũng sẽ trả lời những câu hỏi dai dẳng lâu nay như vậtchất tối là gì, nguyên do gì thời gian trôi chảy chỉ theo một chiều, và sự hấp dẫnhoạt động như thế nào. Điều kì diệu nhỏ bé mà Stephen Hawking nổi tiếng từngnói là một lí thuyết như vậy sẽ là “thành tựu tối hậu của trí tuệ con người – khi đóchúng ta sẽ biết được suy nghĩ của Chúa”. Nhưng các nhà thần học vẫn chưa yên giấc được đâu. Bất chấp hàng thập kỉnỗ lực, sự tiến bộ vẫn còn ì ạch. Thay vì một hoặc hai lí thuyết kình địch có giá trịcó thể đánh giá dựa trên bằng chứng, thì có vô khối ứng cử viên và một vài manhmối vô giá cho cái hóa ra là chính xác. Sau đây là một bản chỉ dẫn tóm gọn của một số lí thuyết đang dẫn đầu cuộcđua. Hiểu được suy nghĩ của Chúa. (Ảnh: John Lund/Getty) Lí thuyết dây Đây có lẽ là lí thuyết của tất cả được biết tới nhiều nhất, và được nghiên cứunhiều nhất. Nó đề xuất rằng các hạt cơ bản chúng ta thấy thật ra không phải lànhững hạt, mà là những sợi dây nhỏ xíu chỉ “trông” giống như hạt đối với nhữngthiết bị khoa học vì chúng quá nhỏ. Ngoài ra, cơ sở toán học của lí thuyết dây còn xây dựng trên các chiều khônggian bổ sung, cái con người không thể trải nghiệm trực tiếp. Đây là những đề xuất triệt để, nhưng nhiều nhà lí thuyết tìm thấy cách tiếpcận lí thuyết dây là tao nhã và đã đề xuất vô số biến thể trên khuôn khổ cơ bảndường như giải quyết được đủ loại câu hỏi hóc búa thuộc vũ trụ học. Tuy nhiên, họcó hai thách thức lớn cần phải vượt qua nếu họ muốn thuyết phục phần còn lại củacộng đồng khoa học rằng lí thuyết dây là ứng cử viên sáng giá nhất cho ToE. Trước tiên, các nhà lí thuyết dây từ trước đến nay vẫn đang vật lộn với việcđưa ra những tiên đoán mới có thể kiểm tra được. Cho nên, lí thuyết dây vẫn chỉ lànhư vậy: một lí thuyết mà thôi. Thứ hai, có quá nhiều biến thể của lí thuyết dây, không có biến thể nào có thểchính xác – và ít có cơ hội chọn giữa chúng. Để giải quyết vấn đề này, một số nhàvật lí đề xuất một khuôn khổ tổng quát hơn gọi là Lí thuyết M, lí thuyết hợp nhấtnhiều lí thuyết dây. Nhưng lí thuyết M có những trở ngại của nó. Tùy thuộc vào cách thức bạnthiết lập nó, lí thuyết M có thể mô tả 10500 vũ trụ bất kì. Một số nhà vật lí biện hộrằng đây là bằng chứng cho thấy có nhiều vũ trụ, nhưng những người khác thì nghĩnó chỉ có nghĩa là lí thuyết đó không thể kiểm tra được mà thôi. Hấp dẫn lượng tử vòng Mặc dù không được chú ý nhiều của công chúng, nhưng lí thuyết hấp dẫnlượng tử vòng trước nay là đối thủ duy nhất thật sự đối với lí thuyết dây. Quan điểm cơ bản là không gian không liên tục, như chúng ta thường nghĩ,mà thay vào đó nó bị phá vỡ thành những mảng nhỏ xíu bề ngang 10-35 mét. Nhữngmảng này sau đó nối lại với nhau bằng những liên kết tạo ra không gian mà chúngta trải nghiệm. Khi những liên kết này thắt lại thành viền và nút, chúng tạo racác hạt sơ cấp. Lí thuyết hấp dẫn lượng tử vòng đã tạo ra một số tiên đoán không dứt khoátcho lắm về những hiệu ứng thế giới thực, và còn làm sáng tỏ về sự ra đời của vũ trụ,Nhưng những người ủng hộ nó trước nay phải chật vật tích hợp sự hấp dẫn vàotrong các lí thuyết của họ. Và như với lí thuyết dây, một phép kiểm tra thực nghiệmthật sự sẽ vẫn là điều thiết yếu. CDT Thoạt nhìn, lí thuyết tam giác đạc động nhân quả (CDT) trông đẹp tương tựnhư lí thuyết hấp dẫn lượng tử vòng. Giống hệt như lí thuyết hấp dẫn lượng tửvòng phá vỡ không gian những “viên gạch cấu trúc” nhỏ xíu, CDT giả sử rằngkhông-thời gian phân tách thành những viên gạch cấu trúc nhỏ xíu – lần này, cáckhối bốn chiếu ấy được gọi là pentachoron. Các pentachoron khi đó có thể gắn lại với nhau thành một vũ trụ quy môlớn – cái hóa ra có ba chiều không gian và một chiều thời gian, giống hệt nhưkhông-thời gian thực sự. Thật hay, thật tốt, nhưng có nhược điểm chính: CDT nhưnó hiện nay không thể giải thích sự tồn tại của vật chất. Hấp dẫn Einstein lượng tử Quan điểm này, đề xuất bởi Martin Reuter thuộc trường đại học Mainz, Đức,chọn một chiến thuật hơi khác. Một phần trở ngại với việc hợp nhất sự hấp dẫn và cơ học lượng tử là cái xảyra với sự hấp dẫn ở những cấp độ rất nhỏ. Hai vật càng ở gần nhau, thì lực hút hấpdẫn giữa chúng càng mạnh; nhưng sự hấp dẫn còn tác dụng lên chính nó, và nhưmột hệ quả, ở những khoảng cách rất nhỏ, một vòng phản hồi sẽ bắt đầu xuất hiện.Theo các lí thuyết thông thường, lực khi đó trở nên mạnh đến mức lố bịch – nghĩalà có cái gì đó không đúng với những lí thuyết thông thường. Tuy nhiên, Reuter đã đi đến một phương pháp tạo ra một “ ...