Một quy luật phổ quát trong vật lý

Một quy luật phổ quát trong vật lý ?Những bài cùng tác giả Bài này mong giới thiệu một công trình lý thuyết cơ bản về vật lý của giáo sư Đàm Thanh Sơn ở Đại học Washington (Seatle, Mĩ) mà tạp chí Physics Today tháng 5 năm 2010 đề cập và ca ngợi trong ba bài liên tiếp, điều khá hiếm. Những tiên đoán và kết quả tính toán của ông cùng cộng tác viên, gọi tắt là nhóm ĐTS[1] vừa được hai thực nghiệm kiểm chứng thành công. Điều đáng chú ý là hai thực nghiệm nói trên...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một quy luật phổ quát trong vật lý Một quy luật phổ quát trong vật lý ?Những bài cùng tác giảBài này mong giới thiệu một công trình lý thuyết cơ bản về vật lý của giáo sư ĐàmThanh Sơn ở Đại học Washington (Seatle, Mĩ) mà tạp chí Physics Today tháng 5năm 2010 đề cập và ca ngợi trong ba bài liên tiếp, điều khá hiếm. Những tiên đoánvà kết quả tính toán của ông cùng cộng tác viên, gọi tắt là nhóm ĐTS[1] vừa đượchai thực nghiệm kiểm chứng thành công. Điều đáng chú ý là hai thực nghiệm nóitrên nằm ở hai thái cực, một bên với nhiệt độ cực kỳ lớn (hàng tỷ lần tỷ độ tuyệtđối K) ở Trung tâm máy gia tốc ion nặng tương đối tính (Relativistic Heavy IonCollider, RHIC), và một bên với nhiệt độ cực kỳ nhỏ (một vài phần triệu độ K) ởĐại học Duke. Tuy đối cực đến như vậy mà hai thực nghiệm đều quan sát đượcmột dòng chảy gần hoàn hảo và đo lường được độ nhớt  của nó: ở RHIC khi chohạt nhân của nguyên tử vàng va chạm nhau cực mạnh, và ở Đại học Duke khi đểcác nguyên tử của Lithium đông lạnh cùng cực.Điều này minh họa công trình phong phú của nhóm KSS mang tính chất phổ cập,đáp ứng với nhiều hệ thống vật lý rất khác biệt. Nó đòi hỏi các tác giả phải có mộtkiến thức vừa sâu sắc vừa tổng thể, bao trùm đa ngành vật lý và thấu triệt nhiềuphương pháp tiếp cận khác nhau để đặt đúng vấn đề, giải thích nó thoả đáng cùngtiên đoán những hiện tượng mới mẻ, quan sát đo lường được bởi thực nghiệm.Công trình của nhóm ĐTS mở đường cho một loạt nghiên cứu về những địa hạttưởng chừng không chút liên hệ với nhau (Thuỷ động lực học, Vũ trụ và Thiên vănvật lý, Siêu dây và Hạt, Siêu dẫn và vật lý chất đặc, Chất hạt nhân) nhưng mangmột đặc tính chung phổ quát và cơ bản.Trong cuốn “Kỷ Yếu Max Planck “[2], công trình trên đã được nhà vật lý NguyễnTrọng Hiền ở Đại học Caltech nhắc đến trong bài “Sự đo đạc hằng số Planck”,thực thế nhóm ĐTS chứng minh là độ nhớt  tỷ lệ thuận với h, hằng số cơ bảnPlanck. Hằng số h của vật lý lượng tử, như ta biết đóng vai trò khai phóng, vừalàm nền móng cơ bản cho khoa học vừa thú vị, thiết thực trong kỹ thuật và đờisống hàng ngày. Theo J. A. Wheeler ước tính, một phần ba tổng sản lượng kinh tếcủa cường quốc số một hiện nay có gốc nguồn từ những ứng dụng trực tiếp củacông nghệ lượng tử, điều này cho thấy biết bao ứng dụng thực tiễn trong đời sốngcon người đã hầu như khởi đầu từ những công trình nghiên cứu thuần cơ bản.Cũng trong cuốn Kỷ Yếu này, nhiều lý thuyết cao siêu mà nhóm ĐTS hòa hợp đểtìm kiếm sợi dây liên đới giữa chúng - như thuyết Siêu dây, Nguyên lý Toàn ảnh ,Lỗ đen lượng tử phóng xạ ra ngoài chân trời tối kín - đều được phác họa trong bài“Tồn tại chăng một Lý thuyết của Tất cả ? “ của giáo sư Cao Chi thuộc ViệnNăng lượng Nguyên tử Việt Nam.Có lẽ đây là lần đầu tiên mà sự kết hợp hòa nhịp giữa hai thuyết Siêu dây và Lỗđen lượng tử trong một không-thời gian đa chiều khá xa vời với đời sống bìnhthường đã diễn tả được một thực tại trên trái đất: với tài tổng hợp mầu nhiệm các lýthuyết trừu tượng này, nhóm ĐTS đã giải thích sự hiện hữu của một lớp các chấtlỏng lượng tử cùng tính toán được độ nhớt của chúng, điều mà cả hai thực nghiệmnói trên vừa kiểm định.Mấy dặm sơn khê1- Độ nhớt của một chất lỏng là đại lượng vật lý để chỉ định tích chất đặc thù củadòng chảy, nôm na độ nhớt (hay độ ma sát) diễn tả xu hướng chống lại lưu lượngnhẹ nhàng đều đặn của chất lỏng. Độ nhớt càng nhỏ thì dòng chảy càng hoàn hảo,tuy vậy nước và ngay cả chất siêu lỏng (như Helium siêu chảy có thể tự nhiên chảyngược dòng để thoát khỏi ống chứa nó bởi lực mao dẫn) cũng chưa phải là chấtlỏng hoàn hảo. Xét về khía cạnh vi mô của những phần tử cấu thành nên chất lỏngthì độ nhớt tỷ lệ nghịch với cường độ của lực tương tác giữa những phần tử vi môđó, lực càng lớn thì độ nhớt càng nhỏ. Trái lại độ nhớt lớn vô hạn trong những chấtkhí lý tưởng, vì các phần tử cấu thành khí loãng đó xa biệt nhau, chẳng tương tácvới nhau do lực gắn kết chúng rất nhỏ.2- Entropi S (hay mật độ entropi s), một đại lượng phổ biến trong nhiệt động họcchỉ định mức độ hỗn loạn của một hệ vật lý, nó che dấu phần nào sự hiểu biếtkhiếm khuyết của chúng ta về hệ vật lý đó. Theo nguyên lý thứ hai của Nhiệt độnghọc[3] entropi của một hệ cô lập luôn luôn tăng trưởng, mọi vật đều có xu hướngtiến về trạng thái hỗn loạn hơn lên. Entropi liên quan tới việc tính toán ra con sốchỉ định có bao nhiêu cách thức sắp xếp khả dĩ những thành phần sơ cấp của mộthệ vật lý mà không ảnh hưởng đến tính chất tổng thể vĩ mô (như năng lượng hayáp suất) của hệ đó. Người cha của vật lý thống kê Ludwig Boltzmann nhận xétrằng phép thống kê là gốc nguồn của nguyên lý thứ hai trong nhiệt động học vàentropi của một hệ tỷ lệ thuận với logarithm của tổng số các cách thức sắp xếp mọitrạng thái sơ cấp vi mô khả dĩ của hệ đó[4].3- Theo sự hiểu biết hiện nay thì quark và electron là hai viên gạch sơ đẳng của vậtchất. Qua sự trao đổi gluon giữa các quark, chúng gắn kết với nhau để cấu tạo nêncác ...