Giai điệu giây và bản giao hưởng vũ trụ - Brian Greene

Trong suốt gần một thập niên, một mình Einstein đã lật đổ khuôn khổ lý thuyết đã tồn tại hằng trăm năm của Newton và mang lại cho thế giới một sự hiểu biết hoàn toàn mới và sâu sắc hơn về lực hấp dẫn. Từ đó, các chuyên gia cũng như những người bình thường đều không ngừng bày tỏ sự khâm phục trước vẻ đẹp huy hoàng và tính độc đáo hiếm có mà Einstein đã đạt được trong việc tạo dựng nên thuyết tương đối rộng. Tuy nhiên, chúng ta cũng không nên quên những điều kiện lịch sử thuận lợi đã góp phần to lớn mang lại thành công cho Einstein. Đứng đầu trong số các điều kiện đó là những phát minh của nhà toán học thế kỷ XIX Georg Bernhard Riemann, người đã xây dựng vững chắc bộ máy hình học để mô tả các không gian cong với số chiều tùy ý. Trong bài giảng mở đầu nổi tiếng của ông vào năm 1854 tại Đại học Gottingen, Riemann đã phá tan mọi xiềng xích của tư tưởng không gian phẳng của Euclide và mở đường cho sự đối xử dân chủ đối với hình học trên tất cả các loại mặt cong khác nhau. Chính những phát minh của Riemann đã cung cấp cơ sở toán học để mô tả định lượng của không gian bị uốn cong như các không gian được minh họa trên các Hình 3.4 và 3.6. Thiên tài của Einstein là ở chỗ đã nhận ra rằng bộ máy toán học đó đã được "cắt may" vừa khéo để thực hiện quan niệm mới của ông về lực hấp dẫn. Ông đã dũng cảm tuyên bố rằng hình học Riemann đã phù hợp tuyệt vời với vật lý của lực hấp dẫn.

Nhưng giờ đây gần một thế kỷ đã trôi qua sau công trình phi thường của Einstein, lý thuyết dây đã mang lại cho chúng ta một sự mô tả lượng tử của lực hấp dẫn, mà nó, do sự cần thiết, phải làm thay đổi thuyết tương đối rộng khi những khoảng cách tiến gần tới chiều dài Planck. Vì hình học Riemann là cốt lõi toán học của thuyết tương đối rộng, nên điều này có nghĩa là hình học Riemann cũng cần phải thay đổi để phản ánh được một cách trung thực vật lý mới ở những khoảng cách ngắn của lý thuyết dây. Trong khi thuyết tương đối rộng khẳng định rằng các tính chất cong của vũ trụ được mô tả bởi hình học Riemann, thì lý thuyết dây lại khẳng định rằng điều này chỉ đúng khi chúng ta khảo sát cấu trúc của vũ trụ ở những thang khoảng cách đủ lớn, ở thang nhỏ cỡ chiều dài Planck, cần phải có một hình học phù hợp với vật lý mới của lý thuyết dây. Hình học mới đó được gọi là hình học lượng tử.

Khác với trường hợp hình học Riemann, không có một công trình hình học đã có sẵn trên giá sách của một nhà toán học nào đó đã đợi các nhà vật lý lấy xuống và sử dụng làm hình học lượng tử. Thay vì thế, các nhà vật lý và toán học giờ đây phải nghiên cứu cật lực lý thuyết dây và dần dần họ cùng nhau dựng nên một lĩnh vực của vật lý và toán học. Mặc dù toàn bộ lịch sử còn chưa được viết xong, Nhưng những nghiên cứu đó đã phát hiện ra nhiều tính chất mới mẻ của không-thời gian, những tính chất mà chắc chắn chính Einstein cũng phải say mê.

<< Chương 9 - 8 | Chương 10 - Hình học lượng tử (2) >>

Dành cho quảng cáo