Một số vấn đề bí ẩn của Vật Lý

Một số vấn đề bí ẩn của Vật Lý
Trưởng khoa Vật lý ở trường ĐH Tổng hợp Case Western Reserve (Mỹ), GS. Lawrence M.Krauss nổi tiếng
trong giới khoa học bởi một gợi ý mang tính tiên đoán, rằng chìa khoá để giải thích sự khởi đầu vũ trụ có thể
là nǎng lượng tối bí ẩn. Ông cũng nổi tiếng bởi những nhận định táo bạo về các vấn đề xã hội. Ông là tác
giả của nhiều bài báo và sách phổ biến khoa học. Nǎm 1995, quyển sách "Vật lý du hành giữa các vì sao"
của ông lọt vào danh sách best seller (sách bán chạy nhất) và được dịch ra 15 thứ tiếng. Hiện nay, ông vừa
hoàn thành cuốn sách phổ biến khoa học thứ bảy với tiêu đề: "Vẻ đẹp bí ẩn của những chiều không gian
mới". Về một số vấn đề vật lý và niềm đam mê nghiên cứu khoa học, ông đã bộc lộ thẳng thắn trong cuộc trả
lời phỏng vấn mới đây của tạp chí "Scientific American". Dưới đây là nội dung cuộc phỏng vấn đó.
- Những vấn đề vật lý nào mà ông cho là quan trọng nhất?
GS.Lawrence Krauss: Những vấn đề làm tôi đam mê nhất, liên quan đến bản chất của nǎng lượng tối, cách
mô tả lượng tử hiện tượng bốc hơi lỗ đen và sự tồn tại những chiều không – thời gian bổ sung. Tất cả
những vấn đề ấy liên quan mật thiết với nhau và tất cả chúng đòi hỏi phải có cách tiếp cận mới với vấn đề
hấp dẫn lượng tử. Chắc là sẽ có một ai đó đưa ra thuyết để giải thích những vấn đề này nhưng thật khó
đoán được khi nào có cái thuyết ấy. Cách đây khoảng 100 nǎm người ta đã không thể dự đoán được là
Albert Einstein công bố thuyết tương đối của mình.
Tôi cho rằng những vấn đề nói trên sẽ được giải quyết một cách lý thuyết thuần tuý mà không phải bằng
thực nghiệm. Lý do là những hiện tượng mà có thể dẫn dắt chúng ta đi đúng hướng tìm kiếm lý thuyết nào
đó, thường nằm ngoài tầm với của kỹ thuật thực nghiệm hiện đại. Tôi cũng nghĩ rằng lời giải đáp không gợi
tới điều gì khác ngoài những gì chúng ta đang trǎn trở cho đến nay, kể cả lý thuyết dây.
- Lý thuyết dây có phải là đối ứng vật lý học của quan niệm về sự không thành công của Chúa Trời?
- Không nhất thiết phải như vậy. Lý thuyết dây cũng như một lý thuyết vật lý đang thịnh hành khác là thuyết
hấp dẫn lượng tử vòng có hàm chứa cùng một ý tưởng cơ bản: Đó là trong thuyết tương đối rộng xuất hiện
một vấn đề toán học.
Vấn đề là ở chỗ khi chúng ta thử nghiên cứu những hiện tượng vật lý ở cấp độ càng ngày càng nhỏ, trường
hấp dẫn sẽ gây ra khó khǎn càng ngày càng lớn cho chúng ta để rồi cuối cùng chúng ta lạc lối trong vô hạn
toán học. Phần lớn những cố gắng tạo lập lý thuyết lượng tử hấp dẫn đều dựa trên những thử nghiệm gắn
cho cái vô hạn này một ý nghĩa nào đó. Thuyết dây và thuyết hấp dẫn lượng tử vòng bỏ qua vấn đề này với
giả định rằng ở thang độ đủ nhỏ, thực tại hoàn toàn biến đổi khác đi. Cả hai thuyết đều dựa trên quan niệm
rằng không tồn tại những hạt "chất điểm" có kích thước bằng không, và nhờ vậy mà cả hai thuyết đều tránh
được sự vô hạn toán học. Đối với tôi thì sự khác biệt cơ bản giữa hai thuyết là ở chỗ thuyết dây có vẻ giàu

có hơn về mặt khái niệm và toán học. Thuyết dây không làm thay đổi nhiều cách giải quyết những vấn đề
vật lý, nhưng nó dẫn đến rất nhiều khám phá toán học quan trọng và đây chính là lý do nó lại hấp dẫn về
mặt toán học đến thế.
- Ông muốn nói rằng thuyết dây đưa chúng ta đi sai đường?
- Cả thuyết dây lẫn thuyết hấp dẫn lượng tử vòng không nói nhiều cho chúng ta về cách giải quyết những
vấn đề còn tồn đọng trong vật lý. Trước hết chúng không hề lý giải tại sao nǎng lượng tối lại tràn ngập vũ
trụ. Hiện nay câu hỏi này là quan trọng nhất. Cái duy nhất mà chúng ta biết ơn thuyết dây, đó là khái niệm
nhiều vũ trụ hoặc là khái niệm những chiều không – thời gian bổ sung. Không có gì đáng ngạc nhiên ở đây
cả, bởi vì trong thuyết này những chiều bổ sung là hoàn toàn cần thiết. Tuy nhiên quan niệm lạ kỳ này lại
làm nảy sinh vấn đề tiếp theo. Thuyết dây ban đầu cho rằng vũ trụ có tới 26 chiều bổ sung, sau này người ta
giảm xuống còn 11 chiều. Trong khi đó vũ trụ mà chúng ta đang sống là vũ trụ 4 chiều (ba chiều không gian
và một chiều thời gian). Người ta đã tốn rất nhiều giấy bút để giải thích tại sao chúng ta không nhìn thấy
những chiều bổ sung ấy.
- Ông vừa hoàn thành cuốn sách về các vũ trụ song song. Ông nghĩ rằng chúng tồn tại thật sao?
- Tôi trả lời như thế này: Đó thật sự là lĩnh vực nghiên cứu đầy sức hấp dẫn, nhất là đối với những nhà khoa
học trẻ. Tuy nhiên tôi vẫn cho rằng những cái chiều không – thời gian bổ sung ấy không đẹp đẽ gì cho lắm.
Những gì mà vật lý hạt cơ bản nói với chúng ta về chủ đề thống nhất tất cả các tương tác, dường như đang
đi theo hướng khác chứ không theo hướng mà mô hình vũ trụ song song chỉ ra. Tất nhiên là các mô hình nói
trên đều rất đẹp và hấp dẫn, nhưng nếu như tôi được đặt cược thì tôi sẽ đánh cược rằng giả thuyết về
những chiều bổ sung là sai. Chúng ta hãy chờ xem.
- Điều gì khiến ông viết cuốn sách "Vật lý du hành giữa các vì sao"?
- Sự việc bắt đầu như đùa vậy, vào nǎm 1993 thì phải. Lúc đó tôi vừa hoàn thành cuốn sách "Fear of
Physics" (nỗi sợ trước Vật lý) cho NXB Basic Book và tôi đã nói với cô biên tập viên cuốn sách về những gì
tôi còn có thể viết cho họ. Đột nhiên cô ta nhớ ra rằng con gái nhỏ của cô rất thích bộ phim nhiều tập Star
Trek. "Vậy có thể là cuốn "Vật lý giữa các vì sao" được không?" – Cô ấy hỏi và cười phá lên.
Buổi tối hôm đó, tôi nghĩ đến máy dịch chuyển tức thời thường được các nhân vật trong phim sử dụng. Máy
này phân tách chúng ta thành những nguyên tử, mang những nguyên tử này đi gần như tức thời đến một
nơi nào đó rồi ghép chúng trở lại như ban đầu. Cái gì là cần thiết để có thể thiết kế cái máy như vậy? Tôi
bèn lập một danh sách tất cả những hiệu ứng kì diệu có trong phim mà có thể khiến khán giả quan tâm tới
vật lý. Tôi nghĩ, nếu như mọi người bị lôi cuốn bởi những thứ do đạo diễn tưởng tượng ra thì tại sao không

để họ chiêm ngưỡng những "phép màu" của khoa học đích thực, những "phép màu" có sức hấp dẫn gấp
hàng ngàn lần?
Khoa học đích thực sinh ra những khái niệm mà không một nhà vǎn viễn tưởng nào có thể tưởng tượng ra.
Các bạn hãy thử nghĩ tới lực phản hấp dẫn vũ trụ mà hiện nay tôi đang nghiên cứu: Thật khó mà tin rằng
trong không gian hoàn toàn trống rỗng lại có nǎng lượng khác không. Bởi vì đây là điều gây sốc thật sự.
- Tại sao lại như vậy?
- Nếu chúng ta hỏi một đứa trẻ có bao nhiêu nǎng lượng trong không gian trống rỗng, nó sẽ trả lời là ở đó
không có nǎng lượng, bởi lẽ đó là câu trả lời hợp lý nhất. Trong khi đó chúng ta lại biết rằng hoàn toàn
không phải như vậy. Thậm chí khi chúng ta loại bỏ tất cả mọi thứ ra khỏi không gian, thì ở trong không gian
vẫn còn một cái gì đó!
Tệ hơn nữa, nếu chúng ta giả sử rằng nǎng lượng của không gian rỗng là khác không, thì từ những định
luật vật lý đã biết ta rút ra kết luận rằng có thể nǎng lượng đó lớn đến mức không ngờ. Từ đó nảy sinh câu
hỏi nǎng lượng khoảng không trong vũ trụ của chúng ta là như thế nào? Từ những gì chúng ta biết về
trường hấp dẫn và cơ học lượng tử, có thể suy ra giá trị của nǎng lượng này phải lớn hơn hàng luỹ thừa
120 so với giá trị mà chúng ta đo được do quan sát (con số này gồm số 1 và 120 số không đằng sau!). Làm
cách nào để giảm số lượng nǎng lượng khổng lồ sao cho nó không đạt tới giá trị không - đó quả là vấn đề
nan giải.
Nếu như chúng ta giải quyết được vấn đề này, thì có nghĩa là chúng ta đứng trước sự cần thiết phải giải
thích, tại sao giá trị nǎng lượng ghi được từ quan sát lại ở đúng vào hàng luỹ thừa 120 lần thấp hơn so với
tính toán lý thuyết. Không ai biết cách xoay xở với vấn đề này như thế nào. Và chính vì vậy mà nǎng lượng
khoảng không là đề tài gây tò mò nhất trong vật lý.
- Ông làm cách nào để có thời gian nghiên cứu khoa học, lại viết khá nhiều sách phổ biến khoa học và tham
gia hoạt động chính trị – xã hội?
- Tôi nghiên cứu khoa học vào khoảng thời gian giữa những hoạt động khác, thông thường là vào lúc đêm
khuya, hoặc vào những lúc tôi có dịp ngồi cùng các SV một cách tình cờ và thảo luận về những vấn đề nóng
hổi trong khoa học. Những cuộc thảo luận ấy đã cho tôi nhiều điều bổ ích.
- Xin cảm ơn giáo sư
Thu Thuỷ -(Theo Newsweek