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

Những hệ quả

Chúng tôi đã tốn rất nhiều công sức để phát hiện ra rằng sự xé rách cấu trúc không gian không dẫn tới một tai biến vật lý nào. Vậy thì điều gì sẽ xảy ra khi cấu trúc không gian bị xé rách? Từ đó có thể rút ra những hệ quả gì? Chúng ta đều thấy rằng nhiều tính chất của thế giới xung quanh chúng ta phụ thuộc vào cấu trúc chi tiết của các chiều bị cuộn lại. Do đó, hẳn là bạn sẽ nghĩ rằng sự biến đổi khá dữ dội từ một không gian Calabi-Yau này sang không gian Calabi-Yau khác như được minh họa trên hình 11.5, chắc sẽ có những tác động vật lý đáng kể. Tuy nhiên, những hình vẽ với số chiều thấp mà chúng ta sử dụng để hình dung những không gian có số chiều cao hơn đã làm cho những phép biến đổi đó phần nào phức tạp hơn so với thực tế. Nếu chúng ta có khả năng hình dung được hình học sáu chiều, thì chúng ta sẽ thấy rằng đúng là không gian bị rách, nhưng nó rách theo một cách khá êm ái như vết nhạy cắn trên len chứ không như chiếc quần chật cứng bị rách toạc ở gối khi người mặc quỳ xuống.

Công trình của chúng tôi và công trình của Witten chứng tỏ rằng những đặc trưng vật lý như số họ các dao động của dây và các loại hạt trong mỗi họ đó đều không bị ảnh hưởng bởi những quá trình này. Vì không gian Calabi-Yau tiến hóa qua một giai đoạn bị xé rách nên cái có thể sẽ bị ảnh hưởng là giá trị chính xác của khối lượng mỗi hạt riêng rẽ. Các bài báo của chúng tôi cũng chứng tỏ rằng những khối lượng đó sẽ biến thiên liên tục phù hợp với dạng hình học thay đổi của thành phần Calabi-Yau của không gian, một số giá trị thì tăng một số khác thì giảm. Tuy nhiên, điều quan trọng nhất là không có sự nhảy cóc gây tai biến, hay sự tăng (giảm) đột ngột hoặc một đặc điểm dị thường nào khác của những khối lượng biến thiên đó khi sự xé rách xảy ra. Trên quan điểm vật lý, thời điểm cấu trúc không gian bị xé rách không có những đặc tính khác biệt nào.

Tuy nhiên, điều này đặt ra hai vấn đề: thứ nhất, chúng ta đã tập trung xem xét sự xé rách cấu trúc không gian trong thành phần Calabi-Yau sáu chiều phụ của vũ trụ. Vậy liệu sự xé rách đó có xảy ra trong ba chiều quen thuộc với chúng ta hay không? Câu trả lời gần như chắc chắn là có. Xét cho tới cùng, không gian là không gian, bất kể chúng được cuộn thành một không gian Calabi-Yau hay được nở ra thành những khoảng không bao la của vũ trụ mà chúng ta cảm nhận được vào những đêm đẹp trời lấp lánh ánh sao. Thực tế, chúng ta đã thấy chính các chiều không gian quen thuộc cũng có thể cuộn lại thành một vòng tròn cực lớn đó sao. Vì thế, sự phân biệt giữa các chiều cuộn lại và không cuộn lại cũng hơi có vẻ nhân tạo. Tuy những phân tích của chúng tôi và của Witten dựa trên những đặc điểm toán học cụ thể của các không gian Calabi-Yau, nhưng kết quả, tức là sự xé rách cấu trúc không gian, chắc chắn là có phạm vi ứng dụng rộng lớn hơn.

Thứ hai, vậy thì sự xé rách làm thay đổi tôpô như vậy có thể xảy ra hôm nay hoặc ngày mai hay không? Và liệu nó đã xảy ra trong quá khứ hay chưa? Câu trả lời là có. Những phép đo thực nghiệm đối với khối lượng các hạt sơ cấp chứng tỏ rằng giá trị của chúng khá ổn định theo thời gian. Nhưng nếu chúng ta quay trở lại những thời kỳ sớm nhất sau Big Bang, thì ngay cả những lý thuyết không dựa trên các dây cũng phải viện đến những giai đoạn quan trọng, trong đó giá trị khối lượng của các hạt sơ cấp biến thiên theo thời gian. Những giai đoạn đó, theo quan điểm của lý thuyết dây, có nhiều khả năng liên quan tới những xé rách làm thay đổi tôpô mà ta vừa thảo luận ở trên. Gần đây hơn, sự ổn định quan sát được của khối lượng các hạt sơ cấp hàm ý rằng nếu như vũ trụ đang chịu sự xé rách làm thay đổi tôpô, thì điều đó diễn ra cực kỳ chậm chạp, chậm tới mức ảnh hưởng của nó đến khối lượng các hạt sơ cấp còn nhỏ hơn độ nhạy của các máy móc thực nghiệm ngày hôm nay của chúng ta. Một điều đáng nói nữa là, nếu như điều kiện nói trên là đúng, thì ngay ở thời điểm này vũ trụ cũng có thể đang bị xé rách cũng nên. Nếu như sự xé rách xảy ra là đủ chậm, thì chúng ta thậm chí cũng không biết được là nó đang xảy ra. Đây là một trong số những ví dụ hiếm hoi trong vật lý, khi mà sự thiếu vắng những hiện tượng lạ quan sát được lại là nguyên nhân cho sự phấn khích mạnh mẽ. Việc không có những hệ quả tai biến quan sát được từ một tiến hóa hình học lạ lùng như vậy là một bằng chứng cho thấy lý thuyết dây đã vượt xa ra ngoài sự chờ đợi của Einstein đến mức nào.

<< Chương 11 - Sự xé rách cấu trúc của không gian (8) | Chương 12 Cuộc tìm kiếm lý thuyết - m (1) >>

Dành cho quảng cáo