Thiết kế vĩ đại - Stephen Hawking & Leonard Mlodinow (Phần 7)

Quark, cái chúng ta cũng không nhìn thấy, là một mô hình giải thích các tính chất của proton và neutron trong hạt nhân nguyên tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế vĩ đại - Stephen Hawking & Leonard Mlodinow (Phần 7) Thiết kế vĩ đại - Stephen Hawking & Leonard Mlodinow (Phần 7) Quark, cái chúng ta cũng không nhìn thấy, là một mô hình giải thích các tínhchất của proton và neutron trong hạt nhân nguyên tử. Mặc dù người ta nói protonvà neutron cấu tạo từ quark, nhưng sẽ không bao giờ quan sát thấy một hạt quarkvì lực liên kết giữa các quark tăng theo khoảng cách, và do đó những hạt quark tựdo, tách rời không thể tồn tại trong tự nhiên. Thay vào đó, chúng luôn luôn xuấthiện thành những nhóm ba (proton và neutron), hoặc những cặp gồm một quarkvà một phản quark (meson pi), và hành xử như thể chúng được nối với nhau bằngdây cao su vậy. Câu hỏi rằng có ý nghĩa hay không khi nói các quark tồn tại trong khi bạnkhông bao giờ có thể tách rời một hạt quark là vấn đề gây tranh cãi trong nhiềunăm trời sau khi mô hình quark lần đầu tiên được đề xuất. Quan điểm rằng nhữnghạt nhất định có cấu tạo từ những kết hợp khác nhau của một vài hạt dưới-dướihạt nhân mang lại một nguyên tắc có tổ chức thu về một lời giải thích đơn giản vàhấp dẫn cho những tính chất của chúng. Nhưng mặc dù các nhà vật lí đã quen vớiviệc chấp nhận những hạt chỉ được suy luận ra là tồn tại từ những đốm sáng thốngkê trong dữ liệu chứa đầy sự tán xạ của những hạt khác, nhưng ý tưởng gán thựctại cho một hạt có lẽ, trên nguyên tắc, không thể quan sát được là quá nhiều đối vớinhiều nhà vật lí. Tuy nhiên, theo năm tháng, khi mô hình quark đưa đến nhữngtiên đoán ngày một chính xác hơn, thì sự phản đối nhạt dần. Chắc chắn có khả năngmột số giống loài ngoài hành tinh với 17 cánh tay, đôi mắt hồng ngoại, và thói quenthổi kem cục từ lỗ tai ra sẽ làm những quan sát thực nghiệm giống như chúng talàm, nhưng mô tả chúng mà không cần đến quark. Tuy nhi ên, theo thuyết duy thựcphụ thuộc mô hình, các quark tồn tại trong một mô hình phù hợp với những quansát của chúng ta về cách thức những hạt dưới hạt nhân hành xử. Thuyết duy thực phụ thuộc mô hình có thể cung cấp một khuôn khổ để thảoluận những câu hỏi đại loại như: Nếu thế giới được sáng tạo ra cách nay một thờigian hữu hạn, thì cái gì xảy ra trước đó? Một nhà triết lí Cơ đốc giáo, St Augustine(354 – 430) cho biết câu trả lời không phải là Chúa đang chuẩn bị địa ngục cho kẻnêu ra những câu hỏi như vậy, mà thời gian là một tính chất của thế giới mà Chúađã sáng tạo ra và thời gian không tồn tại trước sự sáng tạo đó, cái ông tin rằng đãxảy ra cách nay không lâu lắm. Đó là một mô hình có khả năng, được những ngườitín ngưỡng Chúa sáng thế ưa chuộng, mặc dù thế giới có những hóa thạch và bằngchứng khác trông lớn tuổi hơn? (Hay chúng xuất hiện ở đó để đánh lừa chúng ta?)Người ta cũng có thể có một mô hình khác, trong đó thời gian lùi ngược 13,7 tỉ nămcho tới Big Bang. Mô hình đó giải thích hầu hết những quan sát hiện nay của chúngta, trong đó có bằng chứng lịch sử và địa chất, là sự mô tả tốt nhất của quá khứ màchúng ta có. Mô hình thứ hai có thể giải thích hóa thạch và số liệu phóng xạ và thựctế chúng ta nhận ánh sáng phát ra từ những thiên hà ở xa hàng triệu năm ánh sáng,và vì thế mô hình này – lí thuyết Big Bang – có ích hơn lí thuyết thứ nhất. Tuynhiên, không thể nói mô hình nào là thực tế hơn mô hình nào. Quark. Khái niệm quark là một thành phần thiết yếu của những lí thuyết vật lísơ cấp của chúng ta, mặc dù từng hạt quark riêng lẻ là không thể quan sát thấy. Một số người ủng hộ mô hình trong đó thời gian lùi ngược xa hơn cả BigBang. Vẫn không rõ là một mô hình trong đó thời gian tiếp tục lùi ngược qua BigBang có giải thích những quan sát hiện nay tốt hơn hay không, vì dường như cácđịnh luật phát triển của vũ trụ bị phá vỡ tại Big Bang. Nếu đúng như vậy, thì sẽkhông có ý nghĩa khi sáng tạo ra một mô hình vượt thời gian qua trước Big Bang, vìcái tồn tại khi đó sẽ không có những hệ quả có thể quan sát hiện nay, và vì thếchúng ta tạm hài lòng với quan điểm Big Bang là sự sáng tạo của thế giới. Một mô hình là tốt nếu như nó: 1. tao nhã 2. chứa một vài thành phần tùy ý hoặc có thể điều chỉnh 3. phù hợp với và giải thích được mọi quan sát hiện có 4. đưa ra dự đoán chi tiết về những quan sát trong tương lai có thể bác bỏhoặc chứng minh mô hình sai nếu như chúng không ra đời. Thí dụ, lí thuyết của Aristotle rằng thế giới cấu tạo gồm bốn nguyên tố, đất,không khí, lửa, và nước, và các vật hoạt động để thỏa mãn mục đích của chúng làtao nhã và không chứa những thành phần có thể điều chỉnh. Nhưng trong nhiềutrường hợp, nó không đưa ra những tiên đoán dứt khoát, và khi như vậy, nhữngtiên đoán đó không phải luôn luôn phù hợp với quan sát. Một trong những tiênđoán này là những vật nặng sẽ rơi nhanh hơn vì mục đích của chúng là rơi xuống.Dường như chẳng ai thấy nên kiểm tra tiên đoán này, mãi cho đến thời galileo. Cómột câu chuyện kể rằng ông đã kiểm tra tiên đoán đó bằng cách ...