Có phải Vũ trụ là số, chúng ta chỉ là những bit thông tin
VŨ TRỤ LÀ SỐ ? CHÚNG TA CHỈ LÀ NHỮNG BIT THÔNG TIN ?
John Archibald Wheeler quan niệm rằng “thế giới vật lý được cấu tạo bằng thông tin với năng lượng - vật chất chỉ là những yếu tố dẫn, những sản phẩm phụ (incidentals)”.
John Archibald Wheeler là một nhà vật lý nổi tiếng người Mỹ , ông chính là cộng sự của Albert Einstein, và là thầy của Richard Feynman- người đã từng đoạt giải Nobel Vật lý năm 1965.
Tức là theo Wheeler tất cả mọi thứ trong vũ trụ của chúng ta, cả tôi và bạn về bản chất chỉ là những bit thông tin và dây năng lượng, vật chất mà chúng ta cầm, nắm và tương tác hàng ngày chỉ là ảo ảnh 3 chiều (yếu tố dẫn) mà thôi.
1/ Nguyên lý toàn ảnh (Holographic principle)
Ở phần trước chúng ta đã được tìm hiểu sơ bộ về nguyên lý toàn ảnh, một nguyên lý vô cùng quan trọng trong đời sống cũng như khoa học. Nguyên lý toàn ảnh được khái quát như sau :
Theo nguyên lý toàn ảnh tồn tại một vật lý nD trên mặt biên (không gian n chiều) mô tả được hoàn toàn vật lý (n+1)D của hệ nằm trong mặt biên (không gian n+1 chiều) - Nhà vật lý Gerard ‘t Hooft, 1993.
Hiểu đơn giản như sau : Nếu tôi có 1 chiếc hộp hình kim tự tháp kín, mặt đỉnh của chiếc hộp tôi sử dụng các kỹ thuật vật lý khắc lên đó đầy đủ thông tin về 1 quả táo, sau đó tôi chiếu chùm tia laser qua mặt phẳng đỉnh đã khắc thì một quả táo ảo ảnh 3 chiều sẽ xuất hiện bên trong hộp. (đây chính là cách chúng ta tạo ra các máy chiếu 3 chiều ngày nay và mang về giải nobel vật lý cho Dennis Gabor, người đã tìm ra nguyên lý toàn ảnh)
Chúng ta có thể thay quả táo thành hình ảnh chai coca !
Thực tại 2D (trên mặt phẳng hộp) bằng với thực tại 3D bên trong hộp về mặt thông tin. Tức là chúng ta có thể "nén" một vật bất kỳ ở thế giới hiện tại về không gian thấp hơn (2D) mà vẫn giữ trọn vẹn thông tin của nó.
Chính nguyên lý này đã khiến các nhà khoa học bắt đầu "lo lắng" , vì theo nguyên lý toàn ảnh thì tất cả vũ trụ này có thể chỉ là một ảo ảnh 3 chiều (quả táo bên trong hộp), còn thực tại thật sự của vũ trụ là nằm ở mặt phẳng 2 chiều (mặt biên phía trên đã khắc của hộp) và vật chất chúng ta nhìn thấy hàng ngày chỉ là những bit thông tin và năng lượng mà thôi.
2/ Nguyên lý toàn ảnh là mảnh ghép cực kỳ quan trọng trong vật lý.
- Giải mã lực hấp dẫn
Tạm thời bỏ qua việc chúng ta là ảo hay là thật. Tôi sẽ chỉ cho các bạn thấy, vì sao các nhà vật lý lại "cố gắng" tìm hiểu về thực tại đến vậy !
Thực ra thực tại 2 chiều chỉ là hệ quả của việc áp dụng nguyên lý toàn ảnh vào câu hỏi lớn nhất của vật lý mà thôi : kết hợp lực hấp dẫn với cơ học lượng tử.
Như đã biết, mô hình chuẩn là một mô hình vô cùng toàn diện của vật lý, mô tả gần như đầy đủ các tương tác trong vũ trụ của chúng ta, nhưng mô hình chuẩn lại bất lực khi kết hợp lực hấp dẫn vào cơ học lượng tử, vì hấp dẫn không tồn tại hạt truyền tương tác như các lực cơ bản còn lại khác của tự nhiên. Chính vì vậy các nhà khoa học bắt buộc phải tìm đến các phương pháp khác. Nguyên lý toàn ảnh chính là một chiếc chìa khóa có thể giải mã bí ẩn này.
Như đã nói ở trên, thực tại 2D bằng 3D, nên áp dụng nguyên lý toàn ảnh, chúng ta có thể mô tả vũ trụ chứa hấp dẫn (3D) tương tự như vũ trụ không chứa hấp dẫn (2D). Như vậy lúc này lực hấp dẫn có thể được mô tả dưới dạng một lực khác mà không làm thay đổi bản chất của nó. Tức là câu hỏi hóc búa của mô hình chuẩn sẽ được giải bằng nguyên lý toàn ảnh.
- Giải mã nghịch lý thông tin lỗ đen :
Trong cơ học lượng tử tồn tại một tính chất vô cùng quan trọng : thông tin không thể bị mất đi cho dù bị phá hủy thế nào đi chăng nữa. Chính vì thế "nghịch lý thông tin lỗ đen" đã ra đời để giải đáp câu hỏi : thông tin các vật chất mà lỗ đen "xơi tái" đã đi đâu ?
Khi Stephen Hawking công bố phát kiến về Bức xạ Hawking thì nghịch lý này lại càng nổi lên với vô vàn cuộc tranh luận. Cuối cùng các nhà khoa học đặt ra một giả thuyết như sau :
Chính bức xạ Hawking đã sao chép và mang thông tin về các vật thể ở trong lỗ đen ra khỏi chúng.
Nhưng nếu giả thuyết này đúng thì các thông tin về vật chất bên trong lỗ đen phải được mã hóa trên bề mặt chân trời sự kiện. - Tức là phải áp dụng nguyên lý toàn ảnh.
Nghe có vẻ rắc rối, nhưng hãy nhớ về ví dụ quả táo 3 chiều trong chiếc hộp, bây giờ chỉ cần hình dung không gian bên trong chiếc hộp là 1 hố đen, mặt phẳng 2D của hộp chứa thông tin quả táo (phía đỉnh mà chúng ta đã khắc lên) chính là mặt biên chân trời sự kiện, là các bạn sẽ hiểu.
Như vậy vật chất bên trong lỗ đen sẽ hành xử như 3 chiều, nhưng thông tin của nó sẽ phải lưu lại trên chân trời sự kiện, vì vậy nếu chúng ta ở bên ngoài hố đen quan sát thì sẽ chỉ thấy quả táo 2 chiều mà thôi.
Cô gái 3 chiều trong chiếc hộp được tạo ra từ máy chiếu phía trên nóc, chiếu laser qua một mặt phẳng 2D, ví dụ về quả táo trong hộp cũng tương tự.
Nghiên cứu này đã được đăng tải trên tạp chí Phys.org
3/ Các thí nghiệm để chứng minh vũ trụ là một toàn ảnh khổng lồ.
Làm thế nào để biết là chúng ta đang ở trong một hologram?
Hãy lấy ví dụ về màn hình điện thoại, khi bạn xem những hình ảnh trên đó, bạn thấy nó mịn màng và rõ nét, nhưng nếu zoom hết cỡ những tấm ảnh đó ra thì chúng ta sẽ thấy tấm ảnh là tập hợp của các pixel ghép lại (ô vuông).
Vũ trụ toàn ảnh cũng tương tự như vậy, nếu quan sát vào tận các vật chất ở kích cỡ Planck (kích thước nhỏ nhất) thì chúng ta hoàn toàn có thể phát hiện ra vũ trụ có cấu tạo từ các pixels hay không. Thuật ngữ này các nhà khoa học gọi là "tiếng ồn toàn ảnh" - holographic noise.
Khi đi vào cấu trúc sâu của không thời gian chúng ta sẽ thấy vũ trụ có thể được cấu tạo không phải bằng vật chất và năng lượng mà lại bằng những bit thông tin.
Craig Hogan Giám đốc Trung tâm Vật lý thiên văn và các hạt cơ bản, Phòng thí nghiệm gia tốc Quốc gia Fermi, GS Đại học Chicago, Illinois đã tiến hành một thí nghiệm như vậy.
GEO600 là một dự án hợp tác giữa Viện Vật lý hấp dẫn Max Planck, Đại học Leibniz Hannover, Đại học Cardiff, Đại học Glashow và Đại học Birmingham. GEO600 là một máy dò dài 600 m, xây dựng tại Hannover (Đức) có mục tiêu tìm sóng hấp dẫn phát ra từ những thiên thể như sao neutron, lỗ đen.
Và tình cờ GEO600 đã phát hiện một tiếng ồn không giải thích được trong máy dò của họ phù hợp với mô hình toàn ảnh.
4/ Kết luận :
Rất tiếc, năm 2015 tiếng ồn mà Craig Hogan tin tưởng đã được chứng minh là không liên quan đến mô hình toàn ảnh. Nhưng giả thuyết toàn ảnh vẫn chưa bị bác bỏ, vì các nhà khoa học vẫn hi vọng tìm ra chúng trong tương lai khi chúng ta có thể tạo ra các thiết bị tối tân hơn.
Nhưng hãy cứ mong chờ và hi vọng, vì biết đâu, vài năm nữa chúng ta sẽ có thể được thấy giả thuyết vũ trụ toàn ảnh tràn ngập các mặt báo thì sao? khi đó loài người có thể sẽ phải nhìn nhận lại tất cả kiến thức đã biết về vũ trụ, thậm chí có thể gây ra sự xáo trộn xã hội chưa từng có khiến con người phải đi tìm thực tại thật sự của bản thân mình.
Nguồn : Trường Vũ.
Tham gia Group của tôi để đọc thêm thông tin về khoa học
