35 bài toán nan giải potx

35 bài toán nan gi iả
[05/06/2006]
V a qua, t báo thông tin khoa h cừ ờ ọ
hàng đ u c a Pháp và th gi i, Laầ ủ ế ớ
Recherche đã cho công b 35 bàiố
toán nan gi i trong các ngành khoaả
h c, t toán h c, tin h c đ n v t lý, sinh h c ọ ừ ọ ọ ế ậ ọ
Sau đây là m t s trong các bài toán nan gi i đóộ ố ả
1/ Truy tìm đi m g c c a th i gian ể ố ủ ờ
Jean Pierre Luminet, Giám đ c nghiên c uố ứ
t i CNRS, đài thiên văn Paris-Meudon ạ
Theo thuy t Big Bang thì càng đi ng c l i trongế ượ ạ
quá kh Vũ tr càng nóng và m t đ v t ch tứ ụ ậ ộ ậ ấ
càng l n, cho đ n m t th i đi m r t g n v i th iớ ế ộ ờ ể ấ ầ ớ ờ
đi m ban đ u, mà v t lý hi n nay không mô tể ầ ậ ệ ả
đ c đi u gì. Song th i đi m ban đ u đó có ph iượ ề ờ ể ầ ả
là m t th c t hay không?ộ ự ế
Vũ tr hi n nay đang giãn n d a trên nh ngụ ệ ở ự ữ
quan sát các thiên hà và các c m thiên hà. Quáụ
trình giãn n này d ng nh không có k t cu c.ở ườ ư ế ộ
N u chúng ta quay ng c cu n phim c a vũ trế ượ ộ ủ ụ
l i? Th i gian vũ tr li u s kéo lùi vô t n hayạ ờ ụ ệ ẽ ậ
ti n đ n m t tr s h u h n. Đây là m t trongế ế ộ ị ố ữ ạ ộ
nh ng bài toán bí n l n nh t c a V t lý thiênữ ẩ ớ ấ ủ ậ
văn!
Theo lý thuy t t ngế ươ
đ i, n u các tính ch tố ế ấ
c a v t ch t và b củ ậ ấ ứ
x là nh ng tính ch tạ ữ ấ
mà chúng ta đã bi tế
thì các kho ngả cách

vũ tr s gi m d nụ ẽ ả ầ
trong quá kh vàứ
nh t thi t t i “khôngấ ế ạ
đi m" (đi m g c) c aể ể ố ủ
th i gian các kho ngờ ả
cách vũ tr đó sụ ẽ
b ng s không.ằ ố
Không đi m có ngayể
tr c s xu t hi nướ ự ấ ệ
c a không th i gian.ủ ờ
Th i gian không- hayờ
không đi m - này cách xa hi n t i kho ng 13,7ể ệ ạ ả
t năm. Và đi u này cũng có nghĩa là không t nỷ ề ồ
t i nh ng th c th , nh ng sao có tu i già h nạ ữ ự ể ữ ổ ơ
13,7 t năm.ỷ
Và th i gian có m t đi m b t đ u hay không?ờ ộ ể ắ ầ
Đi u này đang là m t bài toán bí n đ i v i cácề ộ ẩ ố ớ
nhà v t lý. Theo lý thuy t t ng đ i th i gianậ ế ươ ố ờ
không (t c không đi m c a th i gian) đ c môứ ể ủ ờ ượ
t nh là m t đi m “kỳ d ", m t đi m mà s v tả ư ộ ể ị ộ ể ự ậ
ti m c n đ n nh ng không bao gi đ n: t i đi mệ ậ ế ư ờ ế ạ ể

Không gian đ y b t sôiầ ọ
đ ng vì nh ng thăng giángộ ữ
l ng t . T không gianượ ử ừ
đ y b t đó b n ra nh ngầ ọ ắ ữ
gi t, nh ng gi t này làọ ữ ọ
bi u hi n c a nh ng h tể ệ ủ ữ ạ
c b n (ph ng theo tranhơ ả ỏ
B t th i gian c a h a sĩọ ờ ủ ọ

Jean-Michel Joly, L’Ecume
du temps, Saint-Etienne,
1990 )
đó Vũ tr đã có m t th tích vô cùng bé v i m tụ ộ ể ớ ộ
m t đ và đ cong vô cùng l n. Đi m kỳ d làậ ộ ộ ớ ể ị
đi m đ t đo n c a các qu đ o không- th i gianể ứ ạ ủ ỹ ạ ờ
và d ng nh không ph i là m t hi nườ ư ả ộ ệ th c,ự
đi m kỳ d n m ngoài vòng n m b t c a các lýể ị ằ ắ ắ ủ
thuy t v t lý hi n nay.ế ậ ệ
Lý thuy t v t lý hi n đ i ch cho phép đi ng cế ậ ệ ạ ỉ ượ
th i gian đ n giai đo n Planck mà thôi, m i ý đờ ế ạ ọ ồ
nghiên c u các quá trình trong giai đo n Planckứ ạ
đ u d n đ n m t b c tranh l ng t m .ề ẫ ế ộ ứ ượ ử ờ
T năm 1960, John Wheeler (nhà v t lý lý thuy từ ậ ế
M ) đã đ a ra ý t ng: m c vi mô c a vũ tr ,ỹ ư ưở ở ứ ủ ụ
hình h c c a vũ tr là m , so sánh đ c v i m tọ ủ ụ ờ ượ ớ ộ
không gian đ y b t sôi đ ng vì nh ng thăngầ ọ ộ ữ
giáng l ng t . T không gian đ y b t đó b n raượ ử ừ ầ ọ ắ
nh ng gi t, nh ng gi t này là bi u hi n c aữ ọ ữ ọ ể ệ ủ
nh ng h t c b n. ữ ạ ơ ả
Tránh đi m kỳ dể ị: trong
nh ng lý thuy t nh lý thuy tữ ế ư ế
siêu dây ng i ta gi đ nh t nườ ả ị ồ
t i m t đ dài c b n, nh đóạ ộ ộ ơ ả ờ
mà đi m kỳ d suy t lýể ị ừ
thuy t t ng đ i c đi nế ươ ố ổ ể
đ c lo i tr .ượ ạ ừ
M i lý thuy t, mô hình nói trên đ u ch a nh ngọ ế ề ứ ữ
gi thuy t không d dàng đ c ch p nh n. M tả ế ễ ượ ấ ậ ộ
đi u ki n c n cho m i lý thuy t, mô hình là lo iề ệ ầ ọ ế ạ

b đi m kỳ d .ỏ ể ị
Nói tóm l i vi c tìm đi m g c c a th i gian v nạ ệ ể ố ủ ờ ẫ
đang còn b b ng , ti p t c là m t trong nh ngị ỏ ỏ ế ụ ộ ữ
bài toán bí n l n nh t c a các nhà v t lý.ẩ ớ ấ ủ ậ 3/
Ph ng trình t i h u c a v t lý ươ ố ậ ủ ậ
Lisa Randall, Giáo s v t lý lý thuy t,ư ậ ế Đ iạ
h c Harvard ọ
Li u có t n t i m t Lý thuy t c a t t c (TOE –ệ ồ ạ ộ ế ủ ấ ả
theory of everything)? Đã m t th k các nhà v tộ ế ỷ ậ
lý đi tìm m t lý thuy t có kh năng th ng nh t cộ ế ả ố ấ ơ
h c l ng t và lý thuy t t ng đ i, nh m n mọ ượ ử ế ươ ố ằ ắ
b t đ c b n ch t th ng nh t c a 4 lo i t ngắ ượ ả ấ ố ấ ủ ạ ươ
tác. Lý thuy t siêu dây d ng nh đ c xem làế ườ ư ượ
lý thuy t “t i h u”, là ng c viên tri n v ng choế ố ậ ứ ử ể ọ
TOE.
Song nh ng phát tri n g n đây cho th y r ng lýữ ể ầ ấ ằ
thuy t siêu dây trong hi n tr ng cũng có l ch aế ệ ạ ẽ ư
là t i h u.ố ậ
N u tìm đ c lý thuy t th ngế ượ ế ố
nh t t i h u thì chúng ta ti nấ ố ậ ế
đ c m t b c dài trong vi cượ ộ ướ ệ
th u hi u th gi i khách quan.ấ ể ế ớ
Trong nh ng năm g n đây lýữ ầ
thuy t siêu dây đã có nh ngế ữ
phát tri n đáng chú ý trong vi cể ệ
xây d ng m t lý thuy t nh v y.ự ộ ế ư ậ
Li u có t n t i m t TOE, m t lýệ ồ ạ ộ ộ
thuy t c a t t c , m t lý thuy tế ủ ấ ả ộ ế
ch d a trên m t s ít tham sỉ ự ộ ố ố
n i li n nhau b i m t ph ngố ề ở ộ ươ

trình duy nh t có kh năng môấ ả
t đ c m i hi n t ng v t lýả ượ ọ ệ ượ ậ

C u trúc hìnhấ
h c này có tênọ
là “đa t pạ
Calabi-Yao”,
c u trúc nàyấ
ch a nh ngứ ữ
chi u d n mề ư ằ
n theo lýẩ
thuy t siêu dây.ế
chung quanh ta? Đây là m t tham v ng l n,ộ ọ ớ
nh ng chính tham v ng đó đã thúc đ y các nhàư ọ ẩ
v t lý lao đ ng g n m t th k .ậ ộ ầ ộ ế ỷ
N u xét đ n đ ph c t p c a v n đ thì d ngế ế ộ ứ ạ ủ ấ ề ườ
nh các nhà v t lý quá l c quan. Cho r ng cóư ậ ư ạ ằ
th tìm đ c m t ph ng trình t i h u nh v y,ể ượ ộ ươ ố ậ ư ậ
thì v n còn m t v n đ không kém ph n khóẫ ộ ấ ề ầ
khăn là xác đ nh đi u ki n ban đ u: Vũ tr đãị ề ệ ầ ụ
b t đ u nh th nào?ắ ầ ư ế
M c tiêu quan tr ng c a vi c xây d ng TOE làụ ọ ủ ệ ự
th ng nh t b n t ng tác: h p d n, đi n t , vàố ấ ố ươ ấ ẫ ệ ừ
hai t ng tác h t nhân y u và m nh. Hai t ngươ ạ ế ạ ươ
tác đ u đã đ c bi t t lâu, hai t ng tác sauầ ượ ế ừ ươ
đ c bi t trong th k XX, t ng tác h t nhânượ ế ế ỷ ươ ạ
y u x y ra trong các t ng tác h t nhân choế ả ươ ạ
phép m t tr i chi u sáng đ c, t ng tác h tặ ờ ế ượ ươ ạ
nhân m nh x y ra khi các h t c b n đ c k tạ ả ạ ơ ả ượ ế
dính v i nhau trong h t nhân nguyên t . ớ ạ ử

Sheldon Glashow, Steven Weinberg và Abdus
Salam đã thành công trong vi c th ng nh t haiệ ố ấ
l c h t nhân y u và đi n t .ự ạ ế ệ ừ
Ng i ta c n xây d ng m t lý thuy t v t quaườ ầ ự ộ ế ượ
ranh gi i m u chu n. M t trong nh ng lý thuy tớ ẫ ẩ ộ ữ ế
nh th là lý thuy t có “siêu đ i x ng",ư ế ế ố ứ siêu đ iố
x ng làm ng m i h t c a m u chu n, m t siêuứ ứ ỗ ạ ủ ẫ ẩ ộ
h t. Trong lý thuy t siêu đ i x ng, xây d ng tạ ế ố ứ ự ừ
nh ng năm 70, qu th c c ng đ c a ba lo iữ ả ự ườ ộ ủ ạ
t ng tác (y u, m nh,ươ ế ạ đi n t ) quy v m tệ ừ ề ộ
đi m năng l ng cao. ể ở ượ
Hi n nay chúng ta ch a phát hi n ra các siêuệ ư ệ
h t, nh ng s t n t i c a chúng không gây m tạ ư ự ồ ạ ủ ộ
nghi ng nào cho các nhà v t lý.ờ ậ
Li u lý thuy t siêu dây có ph i là TOE ch a?ệ ế ả ư
Lý thuy t siêu dây ch a gi i thích đ c vì saoế ư ả ượ
hình h c c a Vũ tr l i có d ng nh chúng taọ ủ ụ ạ ạ ư
quan sát đ c. Các nhà lý thuy t siêu dây choượ ế
r ng 6 ho c 7 chi u d (extra dimensions)ằ ặ ề ư bị
comp c hóa và cu n l i trong nh ng kích th cắ ộ ạ ữ ướ
quá bé đ có th quan sát đ c. Nh ng chi uể ể ượ ữ ề
d comp c hóa này làm thành m t c u trúc g iư ắ ộ ấ ọ
là “không gian Calabi- Yao”. T n t i m t s r tồ ạ ộ ố ấ
l n các không gian Calabi-Yao, v i m t s khôngớ ớ ộ ố
gian Calabi-Yao ng i ta có đ c 3 h các h tườ ượ ọ ạ
c b n nh trong m u chu n, song v i nh ngơ ả ư ẫ ẩ ớ ữ
không gian Calabi-Yao khác ng i ta có th cóườ ể
đ n hàng trăm h các h t c b n.ế ọ ạ ơ ả Không t n t iồ ạ
m t lý thuy t nào đ ch n m t không gianộ ế ể ọ ộ
Calabi-Yao đ xác đ nh đ c hình h c c a Vũể ị ượ ọ ủ

tr . ụ
Năm 1999 Raman Sundrumvà Lisa Randall
ch ng minh r ng các chi u d có th n m nứ ằ ề ư ể ằ ẩ
trong Vũ tr , và các chi u d này th m chí cóụ ề ư ậ
th có kích th c vô cùng. H p d n có th c trúể ướ ấ ẫ ể ư
trong nh ng chi u d đó.ữ ề ư
Nh v y có th nói r ng lý thuy t siêu dây trongư ậ ể ằ ế
hi n tr ng ch a ph i là lý thuy t t i h u, có khệ ạ ư ả ế ố ậ ả
năng gi i thích đ c Vũ tr .ả ượ ụ
Ng i ta hy v ng vào máy LHC (Máy va ch mườ ọ ạ
hadron l n) s ho t đ ng vào năm 2007 có thớ ẽ ạ ộ ể
đem l i nh ng k t qu th c nghi m làm sáng tạ ữ ế ả ự ệ ỏ
m t s v n đ , nh s t n t i c a các siêu h tộ ố ấ ề ư ự ồ ạ ủ ạ
c n thi t cho vi c ti m c n đ nầ ế ệ ệ ậ ế m t lý thuy tộ ế
th ng nh t hoàn ch nh v i m t ph ng trình t iố ấ ỉ ớ ộ ươ ố
h u. Song hi n nay đi u này v n còn là m t bàiậ ệ ề ẫ ộ
toán bí n thách th c v t lý h c.ẩ ứ ậ ọ
8/ Qu đ o kỳ l c a nh ng tr m thăm dòỹ ạ ạ ủ ữ ạ
PIONEER
Jacques-Olivier Baruch
Nh ng tr m thăm dòữ ạ
M Pioneer 10 & 11ỹ
đ c phóng vàoượ
năm 1970 đã đi m tộ
quãng đ ng nhườ ỏ
h n tính toán. Đi uơ ề
gì đã x y ra?ả
Các k s đã truyỹ ư
tìm các nguyên
nhân: dò nhiên li u?ệ

Phát x nhi t doạ ệ
phân rã plutonium
c a máy phát nhi tủ ệ
đi n? áp l c t phíaệ ự ừ
gió vũ tr gi a cácụ ữ
sao? Sai s trongố
các tính toán qu đ o? M i công tác truy tìm đ uỹ ạ ọ ề
không d n đ n k t qu .ẫ ế ế ả
V y ch còn l i m t nguyên nhân: có th c nậ ỉ ạ ộ ể ầ
ph i thay đ i đ nh lu t h p d n! ả ổ ị ậ ấ ẫ
Marc-Thierry Jaekel, Cao đ ng S ph m Phápẳ ư ạ
(Ecole Normale Superieure) cùng v i c ng sớ ộ ự
Serge Reynaud đã gi i thích hi n t ng “dả ệ ượ ị
th ng Pioneer” b ng cách đ a thêm vào m tườ ằ ư ộ
thông s th hai liên quan đ n v n t c xuyênố ứ ế ậ ố
tâm bên c nh h ng s h p d n trong ph ngạ ằ ố ấ ẫ ươ
trình Einstein. D ng nh m i vi c đ u n. Songườ ư ọ ệ ề ổ
các c quan vũ trơ ụ d đ nh ph i b nhi u trămự ị ả ỏ ề

Đây là tr m thăm dòạ
Pioneer 10, phóng ngày
02/03/1972 hi n nay cáchệ
xa trái đ t h n 12 t km. Tấ ơ ỷ ừ
năm 1980, các k s đã đoỹ ư
đ c m t đ l ch khó hi uượ ộ ộ ệ ể
so v i qu đ o tính toánớ ỹ ạ
tri uệ euro đ ki m nghi m tính đúng đ n c aể ể ệ ắ ủ
gi thuy t. Li u “d th ng Pioneer” có m raả ế ệ ị ườ ở
m t ch ng m i c a h p d n?ộ ươ ớ ủ ấ ẫ
10 / Hãy còn s m đ nói đ n d báo đ aớ ể ế ự ị

ch nấ
Michel Campillo - Đ i h c Joseph-Fourier /ạ ọ
Grenoble
Vi n Đ a v t lý M USGS đang xây d ng m t kệ ị ậ ỹ ự ộ ế
ho ch "d báo đ a ch n". Song tính h u hi uạ ự ị ấ ữ ệ
c a k ho ch d ng nh c n ph i đ c ch ngủ ế ạ ườ ư ầ ả ượ ứ
minh. V n đ không ph i là ch d báo m tấ ề ả ở ỗ ự ộ
đ ng đ t s x y ra mà s đ c thua là chộ ấ ẽ ả ự ượ ở ỗ
ph i d báo đ c c ng đ c a đ ng đ t, tùyả ự ượ ườ ộ ủ ộ ấ
c ng đ mà ph i có nh ng bi n pháp t n kémườ ộ ả ữ ệ ố
cho dân chúng và nh ng bi n pháp này li u cóữ ệ ệ
đáng đ c th c hi n hay không?ượ ự ệ
Hi n nay có hai ph ng pháp đ d báo: m t làệ ươ ể ự ộ
quan sát s d ch chuy n c a các t ng ki n t oự ị ể ủ ầ ế ạ
(tectonic), song ph ng pháp này cũng còn khóươ
đ d báo s ti n tri n ph c t p c a h th ng.ể ự ự ế ể ứ ạ ủ ệ ố
Hai là s d ng các đ a ch n y u đ d báo sử ụ ị ấ ế ể ự ự
đ n g n c a m t đ ng đ t nh ng nhi u đ aế ầ ủ ộ ộ ấ ư ề ị
ch n l i không d n đ n m t v đ ng đ t nào. ấ ạ ẫ ế ộ ụ ộ ấ
Michel Campillo hy v ng r ng trong vòng 5 nămọ ằ
t i ng i ta có th có nh ng ti n b đáng kớ ườ ể ữ ế ộ ể
trong d báo. Tr c đây ng i ta v n cho r ngự ướ ườ ẫ ằ
v trái đ t ch u tác đ ng c a hai hi n t ng: thỏ ấ ị ộ ủ ệ ượ ứ
nh t là s d ch chuy n c a các t ng ki n t o,ấ ự ị ể ủ ầ ế ạ
th hai là nh ng bi n đ ng do đ a ch n. Trongứ ữ ế ộ ị ấ
vòng nh ng năm g n đây nh các phép đo GPSữ ầ ờ
(đ nh v toàn c u) ng i ta phát hi n nh ng hi nị ị ầ ườ ệ ữ ệ
t ng trung chuy n, nh ng đ a ch n th m l ngượ ể ữ ị ấ ầ ặ
kéo dài có nh h ng quan tr ng đ n s d chả ưở ọ ế ự ị
chuy n các t ng đ a ch t. S quan sát nh ngể ầ ị ấ ự ữ

hi n t ng trung chuy n này cho phép xây d ngệ ượ ể ự
các mô hình chính xác h n. Ngoài ra ng i taơ ườ
còn quan tâm đ n n c đ a nhi t. Nh ng v t n tế ướ ị ệ ữ ế ứ
g y s thay đ i h ch y lan (percolation) c aẫ ẽ ổ ệ ả ủ
n c đ a nhi t, nghiên c u v n đ này s giúpướ ị ệ ứ ấ ề ẽ
thêm cho d báo đ a ch n.ự ị ấ
12 / Máy tính trong giai đo n h u-silicium ạ ậ
Pierre Vandeginste
Máy tính m nh nh t hi n nay (tính đ n thángạ ấ ệ ế
sáu 2005) là máy “BlueGene/L c a IBM” có khủ ả
năng th c hi n 137 ngàn t phép tính trong m tự ệ ỷ ộ
giây (137 teraflops). Cu c ch y đua tin h cộ ạ ọ
d ng nhườ ư không có gi i h n. Theo “đ nh lu tớ ạ ị ậ
Moore” c hai năm thì s linh ki n tích h p trênứ ố ệ ợ
m t con r p silicium s tăng lên g p đôi. Quáộ ệ ẽ ấ
trình này s ti p di n đ n bao gi ? Đ nh lu tẽ ế ễ ế ờ ị ậ
Moore có g p ph i nh ng gi i h n do v t lý ápặ ả ữ ớ ạ ậ
đ t không? ặ
Năm 2005 có 1,12 t transistor trên 90 nanométỷ
(nm), ng i ta cho r ng đ n năm 2007 kíchườ ằ ế
th c t ng ng s là “45 nm” và đ n năm 2010ướ ươ ứ ẽ ế
s là “30 nm” nh ng con r p "3D" đ c nghiênẽ ữ ệ ượ
c u. Song đ n m t lúc có l ph i chia tay v iứ ế ộ ẽ ả ớ
silicium. Nh ng ng nano cacbon s thay th cácữ ố ẽ ế
transistor.
Nh các máy tính ADN đ c nghiên c u t nămờ ượ ứ ừ
1994 UCLA, ng i ta khai thác ti m năng tíchở ườ ề
h p c a phân t AND trong tin h c.ợ ủ ử ọ
Cu i cùng ng i ta nghĩ đ n các "máy tính l ngố ườ ế ượ
t " có kh năng gi i quy t nh ng bài toán quanử ả ả ế ữ

tr ng nh bài toán th a s hóa nh ng con sọ ư ừ ố ữ ố
ch a hàng trăm ch s .ứ ữ ố
13 / Sét hòn
Franck Daninos
Nhi u gi thuy t đã đ cề ả ế ượ
đ a ra đ gi i thích hi nư ể ả ệ
t ng sét hòn.ượ
T x a nhi u ng i đãừ ư ề ườ
ch ng ki n s xu t hi nứ ế ự ấ ệ
c a sét hòn. B c tranh củ ứ ổ
sau đây mô t m t sét hònả ộ
và ni m kinh d c a nh ngề ị ủ ữ
ng i trong cu c.ườ ộ

M t b c tranh c môộ ứ ổ
t s xu t hi n c aả ự ấ ệ ủ
sét hòn và ni m kinhề
d c a nh ng ng ìị ủ ữ ươ
ch ng ki n.ứ ế
Đó là m t qu c u vàng ho c vàng da cam ho cộ ả ầ ặ ặ
đ xu t hi n trong th i ti t giông bão có kíchỏ ấ ệ ờ ế
th c m t qu bóng đá, bay l l ng trên m t đ tướ ộ ả ơ ử ặ ấ
theo m t qu đ o b t đ nh v i t c đ kho ngộ ỹ ạ ấ ị ớ ố ộ ả
3m/giây. Nó có th bay qua c a s r i quay trònể ử ổ ồ
tr c s kinh ng c c a ng i ch ng ki n. Hi nướ ự ạ ủ ườ ứ ế ệ
t ng th ng kéo dài kho ng m t phút, r i nượ ườ ả ộ ồ ổ
tan gi i phóng nhi t năng và m t mùi l lùng.ả ệ ộ ạ
Hi n nay ch a có m t gi thuy t nào đúng đ nệ ư ộ ả ế ắ
v sét hòn có kh năng giúp tái t o sét hòn l iề ả ạ ạ
trong phòng thí nghi m.ệ

Năm 1888 Lord Kelvin tuyên b tr c m t cu cố ướ ộ ộ
h p c a Hi p h i Anh qu c v Phát tri n khoaọ ủ ệ ộ ố ề ể
h c r ng sét hòn ch là m t o t ng quangọ ằ ỉ ộ ả ưở
h c. Song nhi u d li u th c t đã ch ng minhọ ề ữ ệ ự ế ứ
r ng ý ki n c aằ ế ủ Lord Kelvin là không đúng.
Hàng trăm gi thuy t đã đ c đ a ra! M t giả ế ượ ư ộ ả
thuy t đáng chú ý: sét hòn là m t kh i plasma,ế ộ ố
song m t khó khăn c a gi thuy t này là plasmaộ ủ ả ế
có khuynh h ng giãn n h n là b giam gi l iướ ở ơ ị ữ ạ
trong d ng m t hòn. Năm 2002 m t nhà hóa h cạ ộ ộ ọ
New Zealand đ a ra gi thuy t: khi sét đánhư ả ế
xu ng đ t, nhi u h t silicium b b c h i. Sau đóố ấ ề ạ ị ố ơ
các h t này k t thành nh ng s i và cu n thànhạ ế ữ ợ ộ
nh ng qu c u r ng thành sét hòn. Song đ nữ ả ầ ỗ ế
hi n nay sét hòn v n còn là m t đi u bí n.ệ ẫ ộ ề ẩ
14/ D báo th i ti t cho th k ti p theo?ự ờ ế ế ỷ ế
Viviane Thivent
N u tin vào các báo cáo c a GIEC (Nhóm liênế ủ
chính ph v d báo khí h u) thì nhi t đ tráiủ ề ự ậ ệ ộ
đ t s tăng t 1,4 đ n 5,8ấ ẽ ừ ế
0
C đ n năm 2100. Sế ự
cách bi t trong d báo đó có nguyên nhân làệ ự
ch a bi t chính xác k ch b n phát tri n c a haiư ế ị ả ể ủ
n c n Đ và Trung Qu c. Mà đó cũng khôngướ Ấ ộ ố
ph i là nh ng nguyên nhân duy nh t. D báoả ữ ấ ự
th i ti t ph i d a trên nh ng mô hình. Nói c thờ ế ả ự ữ ụ ể
là làm th nào đ mô hình hóa s ti n tri n c aế ể ự ế ể ủ
nh ng đám mây?ữ
Có nên chăng tin vào d báo tăng nhi t đ c aự ệ ộ ủ

Trái đ t? Trong quá kh hành tinh c a chúng taấ ứ ủ
đã tr i qua nh ng giai đo n tăng nhi t đ nhả ữ ạ ệ ộ ư
v y. M t đi u có th tin là qu th c t c đ tăngậ ộ ề ể ả ự ố ộ
nhi t đ có l n: trong ba m i năm qua nhi t đệ ộ ớ ươ ệ ộ
trái đ t đã tăng 0,6ấ
0
C.
15/ Vũ tr đenụ
Nabila Aghanim, CNRS
Vũ tr g m v t ch t đen (còn g i là v t ch t t i,ụ ồ ậ ấ ọ ậ ấ ố
23%) và năng l ng đen (còn g i là năng l ngượ ọ ượ
t i, 73%). Hi n nay ng i ta v n ch a rõ b nố ệ ườ ẫ ư ả
ch t c a v t ch t đen. ấ ủ ậ ấ
Vào nh ng năm 30 c a th k tr c Fritzữ ủ ế ỷ ướ
Zwicky, ng i Th y Sĩ, khi nghiên c u chuy nườ ụ ứ ể
đ ng 7 thiên hà trong chòm Coma, nh n th yộ ậ ấ
r ng 7 thiên hà này chuy n đ ng quá nhanh soằ ể ộ
v i tính toán th c hi n trên c s các kh i l ngớ ự ệ ơ ở ố ượ
quan sát đ c xung quanh. Mu n gi i thíchượ ố ả
đ c chuy n đ ng nhanh đó,ượ ể ộ xung quanh 7
thiên hà nói trên c n ph i có m t kh i l ng v tầ ả ộ ố ượ ậ
ch t 400 l n l n h n kh i l ng quan sát đ c,ấ ầ ớ ơ ố ượ ượ
nh ng kh i l ng thi u này không tìm th y ư ố ượ ế ấ ở
đâu c . Bài toán ả v t ch t t iậ ấ ố (dark matter) ra
đ iờ (1933).
70 năm đã trôi qua mà bài toán v t ch t t i – m tậ ấ ố ộ
trong nh ng bài toán c b n c a v t lý - v nữ ơ ả ủ ậ ẫ
ch a có l i gi i!ư ờ ả
Ng i ta đã nghĩ đ n vi c s a đ i lý thuy t h pườ ế ệ ử ổ ế ấ
d n, song đi u này quá m o hi m, cho nênẫ ề ư ạ ể

các nhà v t lý thiên v tìm ki m nh ng h t lậ ề ế ữ ạ ạ
(exotic) là ng viên cho v t ch t đen.ứ ậ ấ
M t v n đ còn bí n h n n a là năng l ngộ ấ ề ẩ ơ ữ ượ
đen. Trong khi v t ch t đen gây l c hút thì năngậ ấ ự
l ng đen gây l c đ y. T năm 1988 các quanượ ự ẩ ừ
tr c v nh ng sao siêu m i ch ng t r ng vũ trắ ề ữ ớ ứ ỏ ằ ụ
đang giãn n có gia t c. Nh v y ph i t n t iở ố ư ậ ả ồ ạ
m t năng l ng đen d n đ n s giãn n có giaộ ượ ẫ ế ự ở
t c đó. Năng l ng đen này có th là năng l ngố ượ ể ượ
c a chân không, có th liên quan đ n h ng sủ ể ế ằ ố
h p d n trong ph ng trình Einstein.ấ ẫ ươ
V t ch t đen và năng l ng đen là hai v n đậ ấ ượ ấ ề
r t h p d n đ i v i các nhà v t lý. Hai v n đấ ấ ẫ ố ớ ậ ấ ề
này không ph i t o ra m t b c tranh đen t i màả ạ ộ ứ ố
trái l i vi c gi i quy t hai v n đ này s m raạ ệ ả ế ấ ề ẽ ở
m t t ng lai sáng l n cho v t lý.ộ ươ ạ ậ
28/ Hi n t ng nóng ch y c a các v t r n làệ ượ ả ủ ậ ắ
m t v n đ khó hi u ộ ấ ề ể
Pablo Jensen, Phòng v t lý v t ch t ng ngậ ậ ấ ư
t , Lyonụ
T ngàn năm nay hi n t ng nóng ch y c aừ ệ ượ ả ủ
ch t r n, nh băng ho c chocolat v n là m tấ ắ ư ặ ẫ ộ
hi n t ng thông th ng. Tuy nhiên b n ch tệ ượ ườ ả ấ
c a s nóng ch y này v n là m t đi u khó hi u,ủ ự ả ẫ ộ ề ể
các nhà v t lý v n ch a tìm ra m t lý thuy t t ngậ ẫ ư ộ ế ổ
quát cho hi n t ng này.ệ ượ
Khi nhi t đ tăng cao các nguyên t trong ch tệ ộ ử ấ
r n dao đ ng m nh và phá v c u trúc tinh th :ắ ộ ạ ỡ ấ ể
ch t r n nóng ch y.ấ ắ ả
Năm 1910 nhà v t lý ng i Anh Frederikậ ườ

Lindemann thi t l p r ng khi biên đ dao đ ngế ậ ằ ộ ộ
đ t 10% đ n 15% kho ng cách gi a các nguyênạ ế ả ữ
t thì v t r n nóng ch y. Song không có m t lýử ậ ắ ả ộ
thuy t nào đ gi i thích đi u đó.ế ể ả ề
V t r n không nóng ch y t ng nguyên t m t.ậ ắ ả ừ ử ộ
Đây là m t hi n t ng mang tính t p thộ ệ ượ ậ ể
(collective). Hi n t ng t p th đóng vai trò quanệ ượ ậ ể
tr ng trong nhi u quá trình v t lý, ví d quá trìnhọ ề ậ ụ
ch y r i (turbulence).ả ố
Các nhà v t lý đã xây d ng nh ng mô hình đ nậ ự ữ ơ
gi n hóa theo hai h ng. Trong cách ti p c nả ướ ế ậ
th nh t, ng i ta cho r ng b m t ch t r n làứ ấ ườ ằ ề ặ ấ ắ
xu t phát đi m c a quá trình nóng ch y. Trongấ ể ủ ả
cách ti p c n th hai, ng i ta xem xu t phátế ậ ứ ườ ấ
đi m quá trình nóng ch y n m nh ng đi mể ả ằ ở ữ ể
khuy t t t. V i cách ti p c n th nh t ng i taế ậ ớ ế ậ ứ ấ ườ
hy v ng có th xây d ng đ c m t lý thuy tọ ể ự ượ ộ ế
t ng quát. Còn n u quá trình nóng ch y x y raổ ế ả ả
theo cách ti p c n th hai thì e r ng còn lâu m iế ậ ứ ằ ớ
xây d ng đ c m t lý thuy t t ng quát cho hi nự ượ ộ ế ổ ệ
t ng nóng ch y c a v t r n. Trong c hai cáchượ ả ủ ậ ắ ả
ti p c n đ u ph i nghiên c u các chuy n đ ngế ậ ề ả ứ ể ộ
t p th . Nh ng mô ph ng trên máy tính là quanậ ể ữ ỏ
tr ng đ xây d ng đ c mô hình.ọ ể ự ượ
33/ Các h ng s v t lý có th thay đ i theoằ ố ậ ể ổ
không gian và th i gianờ
Frank Daninos
Các ph ng trình v t lý đ u ch a nh ng h ngươ ậ ề ứ ữ ằ
s nh c-v n t c ánh sáng, h-h ng s Planck,ố ư ậ ố ằ ố
G-h ng s h p d n. Ng i ta v n cho r ngằ ố ấ ẫ ườ ẫ ằ đó

là nh ng đ i l ng không thay đ i theo khôngữ ạ ượ ổ
gian và th i gian.ờ
Năm 1937 Dirac đ a ra ý t ng là h ng h p d nư ưở ằ ấ ẫ
có th bi n đ i theo th i gian. Năm 2001 nhà v tể ế ổ ờ ậ
lý ng i Úc John Webb đ a ra nh ng ph ngườ ư ữ ươ
pháp đ ki m nghi m s thay đ i c a h ng s aể ể ệ ự ổ ủ ằ ố
= e
2
/2 e
0
h c.
Đó là h ng s c u trúc tinh t , ằ ố ấ ế l n đ u tiên doầ ầ
Arnold Sommerfeld đ a vào trong lý thuy t đi nư ế ệ
t năm 1916. Trong công th c trên e là đi n tíchừ ứ ệ
electron, e
0
- h ng s đi n môi chân không, h–ằ ố ệ
h ng s Planck,ằ ố c– v n t c ánh sáng.ậ ố
H ng s a l ng hóa c ng đ t ng tác đi nằ ố ượ ườ ộ ươ ệ
t t ng đ i tính (c) c a các h t mang đi n tíchừ ươ ố ủ ạ ệ
trong chân không (e
0
) c a lý thuy t l ng tủ ế ượ ử
(h).Tr s b ng s c a aị ố ằ ố ủ là 1/137, 03599976 hay
x p x b ng 1/137. ấ ỉ ằ
Ng i ta s d ng ý t ng đ n gi n sau. Nh taườ ử ụ ưở ơ ả ư
bi t các quasar đ c phát hi n năm 1965, đó làế ượ ệ
nh ng quasi-star (thiên th t a sao) có đ sángữ ể ự ộ
l n h n 100 t sao, xa qu đ t kho ng 3 tớ ơ ỷ ở ả ấ ả ỷ
năm ánh sáng. Ánh sáng t quasar trên đ ngừ ườ

đi đ n qu đ t g p ph i nh ng đám mây v tế ả ấ ặ ả ữ ậ
ch t, nh ng đám mây này h p th m t s b cấ ữ ấ ụ ộ ố ướ
sóng ánh sáng. Các nhà v t lýậ nghiên c u phứ ổ
h p th c a ánh sáng t các quasar đi qua cácấ ụ ủ ừ
đám mây, và t đó suy ra tr s c a a t i nh ngừ ị ố ủ ạ ữ
th i đi m s m c a vũ tr . John Webb tìm th y trờ ể ớ ủ ụ ấ ị
s a m i t năm v tr c nh h n tr s hi nố ườ ỷ ề ướ ỏ ơ ị ố ệ
t i m t l ng b ng m t ph n m i ngàn.ạ ộ ượ ằ ộ ầ ườ
Các h ng s làm thành c sằ ố ơ ở c u trúc v t lý.ấ ậ
N u m t s h ng s có nh ng tr s khác thìế ộ ố ằ ố ữ ị ố
nh ng t h p c u trúc nguyên t , cũng nh cácữ ổ ợ ấ ử ư
sinh th có th không c u thành đ c, v yể ể ấ ượ ậ
không t n t i.ồ ạ
Mong mu n gi i thích các h ng s v t lý là m tố ả ằ ố ậ ộ
c g ng xây d ng m t b c tranh hoàn ch nh c aố ắ ự ộ ứ ỉ ủ
TOE (Theory of Everything – Lý thuy t c a t tế ủ ấ
c ). V n đ các h ng s tr nên ph c t p vìả ấ ề ằ ố ở ứ ạ
trong nh ng lý thuy t nh siêu dây, lý thuy t Mữ ế ư ế
thì ngoài các chi u không- th i gian ph i xét đ nề ờ ả ế
nh ng chi u d (extra dimensions), s chi u dữ ề ư ố ề ư
này có th lên đ n 7. Cho nên nh ng h ng sể ế ữ ằ ố
mà chúng ta th ng quan sát đ c ch a ph i làườ ượ ư ả
nh ng h ng s th c th , chúng ch là cái "bóng"ữ ằ ố ự ụ ỉ
ba chi u c a nh ng h ng s đích th c.ề ủ ữ ằ ố ự
Trong lý thuy t dây có kh năng t n t i đ n 10ế ả ồ ạ ế
500
l i gi i ng v i ng n y th gi i kh dĩ. Th gi iờ ả ứ ớ ầ ấ ế ớ ả ế ớ
c a chúng ta ch là m t th hi n c a t p th gi iủ ỉ ộ ể ệ ủ ậ ế ớ
đó, ch là m t c đ o bao quanh b i nhi u thỉ ộ ố ả ở ề ế
gi i siêu th c không có s s ng, t i đ y nh ngớ ự ự ố ạ ấ ữ

c u trúc nh nguyên t cacbon, các phân tấ ư ử ử
DNA không c u thành đ c. N u chúng ta phiêuấ ượ ế
l u đ n nh ng th gi i đó thì cu c s ng c aư ế ữ ể ớ ộ ố ủ
chúng ta s b ch m d t.ẽ ị ấ ứ
V n đ các h ng s v t lý có thay đ i theoấ ề ằ ố ậ ổ
không gian và th i gian hay không v n còn làờ ẫ
m t v n đ b ng .ộ ấ ề ỏ ỏ