Chúng ta đã chạm tới đáy của vật lý học?
Cách đây hơn 100 năm trước, Einstein đã đưa nền khoa học thế giới bước sang một trang mới khi công bố thuyết tương đối tổng quát tại Berlin. Một học thuyết mô tả hoàn hảo cách thức không gian, thời gian và trọng lực hoạt động.
Thuyết tương đối của Einstein đã giúp chúng ta giải thích cách thức vũ trụ hoạt động ở cấp độ vĩ mô như sự hình thành các hành tinh thậm chí là các thiên hà.
Không lâu sau đó năm 1915 một học thuyết cũng quan trọng không kém, thậm chí còn cách mạng hơn, đó là cơ học lượng tử cũng được ra đời, từ đó hai học thuyết tưởng chừng như đối lập nhau, một vĩ mô - một vi mô, nhưng lại song hành không thể tách rời, giúp loài người tiến gần đến ngưỡng cửa giải đáp được toàn bộ những bí ẩn của vũ trụ.
Nhưng mọi chuyện có vẻ không đơn giản như vậy vì đã một thế kỷ trôi qua, chúng ta vẫn chưa làm được điều mà các nhà khoa học lỗi lạc mong đợi. Nguyên nhân không phải ở vấn đề công nghệ hay trí tuệ của loài người, mà do chúng ta sắp chạm tới những bức tường ngăn cách việc này, đó chính là giới hạn của các quy luật vật lý.
Muốn thoát khỏi giới hạn này, loài người cần phải giải mã được hai con số kỳ diệu nhất vũ trụ :
1/ Giá trị của trường Higgs :
Như đã biết, hạt Higgs được phát hiện vào ngày 4/7/2012 tại máy gia tốc hạt LHC thuộc Viện vật lý hạt châu âu, CERN.
Khi đó các nhà vật lý trên toàn thế giới rất phấn khích vì sự kiện tìm ra một loại hạt mới trong tự nhiên, đã chứng minh được sự tồn tại của trường năng lượng vũ trụ (trường Higgs), chính trường năng lượng này truyền khối lượng cho các hạt cơ bản tạo ra mọi vật chất trong vũ trụ, gián tiếp tạo ra sự sống của chúng ta.
Nhưng sự phấn khích chưa dừng lại ở đó khi các nhà khoa học phát hiện thêm một điều: giá trị của trường Higgs trong vũ trụ lại yếu hơn 10,000 tỷ lần giá trị thật của nó. Nếu chỉ sai số một chút thôi, sẽ không có bất kì cấu trúc vật lý nào có thể hình thành.
2/ Cường độ của năng lượng tối :
Vào năm 1998, các nhà thiên văn học đã khám phá ra một sự kiện kỳ thú: đó là sự giãn nở của vũ trụ thực ra đang tăng tốc. Vũ trụ đang trở nên lớn hơn và giãn nở nhanh hơn bởi một lực đẩy đầy bí ẩn gọi là "năng lượng tối".
Hiện nay không ai biết năng lượng tối là gì nhưng chúng ta có thể quan sát cách chúng tác động lên vũ trụ như việc đẩy các thiên hà ngày càng rời xa nhau. Và điều kì lạ khi đo đạc cường độ của năng lượng tối như sau:
Theo lý thuyết cơ học lượng tử, giá trị của năng lượng tối có thể gấp 10 mũ 120 lần năng lượng của giá trị mà chúng ta đo đạc được từ thiên văn học. Con số này lớn gấp hàng triệu triệu tỷ lần con số của các nguyên tử trong toàn vũ trụ.
Nhưng cũng như trường Higgs, giá trị của năng lượng tối cũng đang được tự nhiên căn chỉnh rất hoàn hảo, nếu không nó sẽ xé toạc không gian của chúng ta chỉ trong tích tắc và không ngôi sao hay thiên hà nào có thể được hình thành.
Giá trị của trường Higgs có thể được giải mã nhưng cường độ của năng lượng tối thì không, chúng ta dường như đã tìm ra giới hạn của vật lý học - một con số không thể giải thích.
3/ Lý thuyết mong muốn giải mã tất cả.
Một trong những ứng cử viên hứa hẹn nhất cho học thuyết thống nhất toàn bộ vũ trụ là giả thuyết dây.
Giả thuyết này cho rằng, nếu ta phóng tầm nhìn vào những hạt cơ bản cấu tạo thế giới, thì thực chất ta sẽ thấy rằng chúng không phải là hạt, mà chính là những chuỗi rung nhỏ xíu của năng lượng, với mỗi tần số của sự rung động tương ứng với hạt khác nhau, giống như những nốt nhạc trên dây đàn guitar vậy.
Mặc dù giả thuyết dây vẫn đang trong quá trình hoàn thiện, nhưng chúng ta nên hi vọng vào nó. Bởi con đường khám phá phía trước còn rất dài, nhưng cái kết của câu hỏi sẽ rất đáng để mong chờ, khi mà chúng ta có thể giải mã được điều kỳ diệu nhất của tự nhiên :
“Tại sao, chúng ta lại xuất hiện”
Bài viết dựa theo bài thuyết trình của Harry Cliff tại ted.com
