Chuyên Gia Vật Lý ĐH Harvard Tin Rằng Không Gian 5 Chiều Tồn Tại ...

*Theo lời Lisa Randall

Quá trình nghiên cứu khoa học nói chung luôn vấp phải những luồn ý kiến và quan điểm trái chiều khi còn đang thai nghén một ý tưởng và đề tài. Lý do bắt nguồn từ việc bạn chỉ có thể đưa ra những dự đoán, giả thuyết để có thể từ đó men theo con đường dẫn đến kết luận thực sự. Nhưng cho dù những giả thuyết đó có khả thi và tin cậy đến đâu đi chăng nữa, chúng ta vẫn cần phải học cách giữ một cái đầu lạnh, nghĩ theo nhiều chiều khách quan và bao quát đồng thời tiến hành thêm nhiều phân tích chuyên sâu và kỹ lưỡng trước khi có thể đặt dấu chấm cuối cùng.

Mặc dù tôi luôn giữ cho mình một lập trường đa chiều và khái quát nhất có thể trong những nghiên cứu của mình, thế nhưng phải nói rằng dự án mới nhất của tôi về một chiều không gian mới được khám phá thêm, khác hẳn so với những gì nhân loại từng biết và nhận thức từ trước đến nay, quả thực đã thôi thúc tôi hơn bao giờ hết trong công cuộc chứng minh và thuyết phục sự tồn tại của nó.

Có lẽ cách tốt nhất để hiểu về khái niệm cụ thể của những chiều không gian nay là tìm đọc cuốn sách Flatland do Edwin Abbott đặt bút viết nên vào cuối thế kỷ 19. Cuốn sách đã dựng lên bối cảnh về một thế giới, một xã hội mà chỉ hiện hữu trong không gian có hai chiều, đúng như tiêu đề của nó "Flatland", mọi mọi người sinh sống bên trong không hề nhận ra được rằng vẫn có một chiều không gian thứ 3 tồn tại song song.

Nếu có một vật thể hình cầu đột nhiên ghé thăm vũ trụ của họ, điều duy nhất họ thấy chỉ là một chuỗi thay đổi hình thái của một hình tròn dần to ra rồi lại nhỏ đi, vì đơn giản, tất cả những thứ ở đây đều chỉ được áp đặt theo những định lý vốn có về không gian hai chiều. Điều này cũng tương tự như thế giới hiện thời của chúng ta: Việc con người chỉ áp dụng hướng nhìn theo không gian ba chiều không có nghĩa rằng không có những chiều khác đang cùng tồn tại.

Einstein - bộ não thiên tài của thế kỷ - dường như cũng dự đoán được điều đó, cho nên Thuyết Tương đối của ông không hề nhắc đến điều kiện là phải áp dựng trong giới hạn số chiều không gian cụ thể. Mọi người thường đặt niềm tin quá nhiều và những thứ họ thấy trước mắt, để rồi cuối cùng cay đắng nhận ra sự thực phũ phàng lại ẩn chứa ở mặt tối sâu xa bên trong. Những chiều không gian bí ẩn chưa được khám phá hết có lẽ cũng nằm trong số đó - những khía cạnh vũ trụ con người chưa giải thích được hết nên thường bị nhầm lẫn.

Thuyết về hạt cơ bản cũng là một yếu tố khác cổ vũ cho nhận định rằng còn có chiều không gian khác tồn tại. Nó có vai trò to lớn trong việc tạo lập và giải thích mối quan hệ giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối, điều mà chưa có định lý và giả thuyết nào trong quá khứ thỏa mãn được. Tuy nhiên, điều đó không hoàn toàn có nghĩa thuyết hạt cơ bản là đúng 100%, do đó chúng ta vẫn phải nghiên cứu và tìm tòi nhiều hơn nữa để khám phá hết mọi khía cạnh mà nó được áp dụng trong khoa học và vật lý thực tế.

Thế nhưng, tựu chung lại, những kết luận trên vốn không hề đơn thuần hướng đến một thế giới với ba chiều không gian, mà còn đưa ra khả năng về một viễn cảnh khác nữa, trong đó tồn tại nhiều, thậm chí 9, 10 chiều chẳng hạn. Hơn nữa, thuyết hạt cơ bản cũng không nhắm tới giải thích cho câu hỏi "Các chiều không gian khác có tồn tại hay không?", mà thực chất đó là "Những chiều đó tồn tại ở đâu?" và "Tại sao chúng ta chưa tìm ra bằng chứng về nó?".

Tất nhiên sẽ có nhiều người nghi ngờ về sự xác suất khả thi của nhận định trên, thế nhưng những nghiên cứu gần đây đã khám phá và đưa ra kết luận châm ngòi nên nhiều tranh cãi trong giới khoa học: Một vũ trụ tồn tại trong không gian ba chiều sẽ không thể đủ điều kiện để giải đáp cho những bài toán hóc búa trong lĩnh vực vật lý còn đang dang dở. Qua đó, nhận xét trên đã góp phần đóng vai trò như một bằng chứng cổ vũ cho sự tồn tại của các chiều không gian khác đang chờ được phát hiện.

Vật lý là chuyên ngành có ý nghĩa to lớn và chính yếu trong việc tìm kiếm và giải thích những yếu tố, vật chất cơ bản và đa dạng trong cuộc sống, và ngày càng được mở rộng, ứng dụng ra thêm nhiều quy mô, góc độ liên quan. Chẳng hạn, khi các nhà khoa học đạt đến khả năng phân tích, nghiên cứu vật chất ở quy mô siêu vi, họ khám phá ra nguyên tử và hạt quark vi lượng, cũng như sự hiện hữu của vật chất tối cùng những thiên hà khác trong vũ trụ.

Tính đến nay, vẫn chưa có bằng chứng nào đủ cụ thể và thuyết phục cho một chiều không gian khác, thế nhưng đừng bỏ cuộc, vì với những tiến trình và kế hoạch đã được vạch ra, cùng những thành tựu phát triển tiên tiến trong thời đại khoa học kỹ thuật hiện đại như hiện nay, có lẽ chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi chúng ta tìm ra câu trả lời thực sự.

Vẫn chưa thể chắc chắn rằng "hình thái" của những chiều không gian bí ẩn đó sẽ là dạng phẳng như những gì chúng ta thường biết, hay sẽ bị bóp méo và bẻ cong. Chúng có thể nhỏ bé hơn cả một nguyên tử, những cũng biết đâu được, kích cỡ lên đến vô hạn định nhưng chúng ta vẫn "có mắt như mù', chưa đủ điều kiện và công cụ cho phép để phát hiện ra thì sao?

Mọi giác quan và nhận thức của con người chỉ được xây dựng trên 3 chiều không gian cố hữu, do đó sự xuất hiện của một chiều không gian nữa có vẻ như không thực tế cho lắm. Nhưng viễn cảnh tồn tại những vũ trụ song song nằm bên trong một chiều không gian vô tận lại được các nhà khoa học cho rằng có khả năng cao xảy ra.

Để có thể hiểu lý do tại sao những chiều không gian khác không bị cô lập bởi lý thuyết về ba chiều hiện có, trước tiên chúng ta cần phải nắm rõ được cách thức chúng duy trì và tồn tại, nhưng lại không thể bị phát hiện. Cũng cần nói thêm, năm 1920, ngay sau khi thuyết tương đối của Einstein ra đời, Theodor Kaluza đã đưa ra nhận định liên quan đến một chiều không gian khác hiện hữu, và đến năm 1926, Oskar Klein cũng nêu lên lý do giải thích cho câu hỏi tại sao con người chưa khám phá ra nó.

Cụ thể, một chiều không gian có thể bị "nén lại" với kích thước nhỏ đến nỗi hầu như không có phương pháp theo dõi nào đủ khả năng để nhận thấy được. Khi ấy, mọi dao động khác nhau hay biến đổi nói chung hiếm khi có thể đủ sức gây chú ý, tương tự như tỷ lệ cấu trúc phân tử xét trên bề mặt một tờ giấy vậy.

Mặc dù giả thuyết về khả năng nén lại của chiều không gian đã được biết đến từ nhiều năm trước đó, nhưng phải đến thời điểm năm 1999, một ý kiến đột biến khác mới được nêu lên, bởi chính tôi, lúc bấy giờ là Giáo sư tại MIT, và Raman Sundrum, đồng nghiệp Tiến sĩ tại Đại học Boston. Chúng tôi đã khẳng định quan điểm rằng những chiều không gian đó có thể hoàn toàn bị ẩn đi. Thuyết tương đối của Einstein ủng hộ nhận định rằng năng lượng và vật chất có thể bẻ cong không/thời gian, từ đó dẫn đến việc ngay cả một chiều không gian vô tận có tồn tại những vẫn không thể bị phát hiện ra.

Một năm sau đó, nhà vật lý học Andreas Karch và tôi cùng tiếp tục khám phá ra rằng không gian còn ẩn chứa nhiều điều thú vị và sửng sốt, choáng ngợp hơn nữa: Trong vũ trụ có thể tồn tại 3 chiều không gian ở một vài khu vực nhất định, nhưng những vùng khác lại còn có khả năng xuất hiện số lượng còn hơn thế. Cụ thể, ngay chính tại hệ Mặt trời này cũng là một phạm vi khả thi cho quan điểm trên. Điều này ngay lập tức trở thành một chủ đề thu hút toàn bộ sự chú ý và tâm huyết của tôi trong việc cố gắng hiểu hơn về vũ trụ, cũng như chứng minh xác suất tồn tại giả thuyết trên.

Nhưng có lẽ lý do thuyết phục nhất vẫn là khả năng giải thích cho nhiều mối liên hệ giữa những đặc tính hiện có trong vũ trụ. Chiều không gian khác sẽ ảnh hưởng đến nhiều hiện tượng vật lý còn chưa được phân tích tường tận, cụ thể nếu chỉ nhìn từ góc độ không gian ba chiều.

Chúng ta sẽ không thể hiểu rõ được cách mà các lục địa hình thành nên cũng như thời điểm chúng phân rã rồi lại hợp nhất thành siêu lục địa nếu không tính đến chiều và dòng chảy cố hữu của thời gian. Tương tự như vậy, một số bài toán trong lĩnh vực vật lý dường như sẽ được hé mở thêm nhiều hướng giải đáp nếu được cung cấp thêm giả thuyết về chiều không gian mới.

Một trong những câu hỏi thu hút nhiều luồng tranh cãi và tốn nhiều giấy mực nhất đó là vấn đề tại sao lực hấp dẫn lại yếu đến như vậy. Tất nhiên, xét trên khía cạnh bạn đang hì hục leo lên đỉnh của một ngọn núi, bạn sẽ không bao giờ dám đánh giá thấp tác động của trọng lực. Thế nhưng, hãy suy nghĩ trên phạm trù mà lực hút của cả một hành tinh khổng lồ đang ảnh hưởng đến bạn, chắc chắn ta sẽ thấy việc chiến thắng trọng lực có vẻ khá dễ dàng và khả thi ngay cả với sinh vật bé hơn nó hàng tỉ lần.

Thực tế, nếu Trái Đất có cùng kích cỡ như con người, có lẽ trọng lực còn nhỏ đến nỗi không thể nhận thấy được. Suốt 30 năm qua, không chỉ tôi mà hàng tá những nhà khoa học khác cũng ngày đêm đi tìm lời giải đáp cho bài toán hóc búa trên, nhưng xem ra chưa có chút manh mối thuyết phục nào xuất hiện cả.

Nhưng nếu thực sự tồn tại một chiều không gian khác, đặc tính "khiêm tốn" của trọng lực là một lẽ tự nhiên dễ hiểu. Theo những phân tích hình thái không thời gian bị bẻ cong, lực hấp dẫn sẽ rất mạnh ở một phần thuộc chiều không gian thứ 4 (chiều thứ 5 nếu tính cả không-thời gian) trong khi những phần khác thì yếu hơn đáng kể. Điều này cũng gần như đồng nghĩa với câu trả lời thích đáng nhất cho bí ẩn còn đang làm đau đầu giới khoa học.

Là một nhà khoa học, kể cả khi một mực tin rằng các chiều không gian khác có tồn tại, tôi vẫn luôn giữ cho mình một cái đầu lạnh và quan điểm bao quát nhất có thể, sẵn sàng đón nhận mọi lời đóng góp và phản hồi. Cho đến nay vẫn chưa xuất hiện bất kỳ phương pháp nào khả thi để kiểm nghiệm sự tồn tại của chúng.

Nhưng nếu giả thuyết trên may mắn là một hướng đi đúng đắn trên con đường tiến tới chìa khóa tiếp theo của khoa học, thì có lẽ 5 năm là khoảng thời gian đủ dài để chúng tôi thỏa mãn trí tò mò và mong mỏi của các bạn, đồng thời có ý nghĩa rất quan trọng trong việc xác nhận hay thậm chí gạt phăng đi mọi phỏng đoán và công sức nhiều năm qua.

Một bằng chứng có thể được khai thác là các phân tử Kaluza-Klein, có kích thước nhỏ hơn proton 1000 lần và khả năng di chuyển, truyền tải đến nhiều chiều không gian khác, xét trên những thử nghiệm được áp dụng, liên quan đến một vũ trụ ba chiều.

Máy gia tốc hạt lớn, theo dự kiến sẽ được khởi động tại trụ sở của Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử Châu Âu (CERN) tọa lạc tại Geneva, là nhân tố có đủ điều kiện và năng lượng để tạo ra các phân tử Kaluza-Klein, từ đó chứng minh nhận định về các chiều không gian bị bẻ cong thực sự là nguyên nhân cho tính "mềm yếu" của trọng lực, cũng như tính khả thi của giả thuyết tồn tại nhiều chiều không gian khác.

Nhìn chung, thuyết tương đối cùng phương trình vật lý đi kèm của Einstein thực sự là một phát kiến đi trước thời đại hàng chục năm. Tới thời điểm hiện nay thì lượng kiến thức chúng ta biết chỉ là một hạt cát so với những gì đang diễn ra ngoài vũ trụ rộng lớn kia, và nhân loại cũng chỉ đang bước những bước tập tễnh đầu tiên trên con đường khám phá khoa học.

Tham khảo: telegraph.co.uk

Nghiên cứu cho thấy "hạt nhân méo" đã chứng minh chúng ta không thể du hành thời gian