Bản giao hưởng vũ trụ và những giai điệu giây xuất sắc

Brian Greene đã kể cho chúng ta một cách rất sinh động và tài năng về sự ra đời và phát triển của lý thuyết siêu dây. Với một văn phong sáng sủa và truyền cảm, ông đã chỉ cho chúng ta thấy lý thuyết này đã mở đường để dung hoà cơ lượng tử với thuyết tương đối như thế nào.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bản giao hưởng vũ trụ và những giai điệu giây xuất sắc Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Cuốn sách Giai điệu giây và bản giao hưởng vũ trụBrian Greene đã kể cho chúng ta một cách rất sinh động và tài tình về sự ra đời và phát triểncủa lý thuyết siêu dây. Với một văn phong sáng sủa và truyền cảm, ông đã chỉ cho chúng ta thấylý thuyết này đã mở đường để dung hoà cơ lượng tử với thuyết tương đối như thế nào. Lời giới thiệuHai lý thuyết vĩ đại tạo nên những trụ cột của vật lý hiện đại là cơ học lượng tử và thuyết tươngđối đã ra đời gần như đồng thời vào đầu thế kỷ XX.Cơ học lượng tử, lý thuyết về những cái vô cùng bé, đã được xây dựng trong những năm1910-1930 bởi một nhúm những con người lãng mạn như Max Planck, Niels Bohr, WernerHeisenberg, Edwin Schrodinger, Wolfgang Pauli và Louis de Broglie, đã giải thích đượcmột cách tuyệt vời hành trạng của các hạt sơ cấp và các nguyên tử cũng như các tương táccủa chúng với ánh sáng. Chính nhờ cơ học lượng tử mà chúng ta có được những công cụ kỳdiệu như máy thu thanh, TV, các bộ dàn stereo, điện thoại, máy fax, máy tính và Internet, nhữngcông cụ làm cho cuộc sống của chúng ta trở nên thú vị hơn và liên kết chúng ta với nhau.Thuyết tương đối là lý thuyết của những cái vô cùng lớn: nó được sinh ra từ trực giác thiêntài của một “chuyên viên kỹ thuật hạng ba” chẳng mấy ai biết tới có tên là Albert Einsteinthuộc phòng đăng ký sáng chế phát minh ở Bern (Thuỵ Sĩ) và lý thuyết này đã đưa ông lêntột đỉnh vinh quang. Với thuyết tương đối hẹp được công bố năm 1905, Einstein đã thống nhấtđược thời gian và không gian nhờ xem xét lại tính phổ quát của chúng: thời gian của một nhà duhành với vận tốc không đổi gần vận tốc ánh sáng sẽ bị giãn ra trong khi đó không gian lại bị colại so với thời gian và không gian của một người nào đó đứng yên. Đồng thời, Einstein cũng thiếtlập được sự tương đương giữa khối lượng và năng lượng, do đó cho phép ta giải thích được lòlửa của các ngôi sao: chúng đã biến một phần khối lượng của chúng thành năng lượng và, thanôi, nó cũng dẫn tới những quả bom nguyên tử đã gây ra chết chóc và tàn phá hai thành phố NhậtBản Hiroshima và Nagasaki. Với thuyết tương đối rộng được công bố năm 1915, Einstein đãchứng minh được rằng một trường hấp dẫn mạnh, như trường ở gần một lỗ đen (lỗ thành, chẳnghạn bởi sự co lại của một ngôi sao đã dùng hết năng lượng dự trữ của nó) không chỉ làm cho thờigian giãn ra mà còn làm cong cả không gian nữa. Đồng thời, các phương trình của thuyết tươngđối rộng cũng nói rằng Vũ trụ hoặc là đang giãn nở hoặc là đang co lại, chứ không thể là tĩnh tại,cũng hệt như một quả bóng được tung lên không hoặc là bay lên cao hoặc là rơi xuống chứkhông thể treo lơ lửng trong không khí được. Vì ở thời đó người ta nghĩ rằng Vũ trụ là tĩnh, nênEinstein đã buộc phải đưa vào một lực phản hấp dẫn để bù trừ cho lực hấp dẫn hút của Vũ trụnhằm làm cho nó trở nên dừng. Sau này, vào năm 1929, khi nhà thiên văn Mỹ Edwin Hubblephát hiện ra Vũ trụ đang giãn nở, Einstein đã phải tuyên bố rằng “đó là sai lầm lớn nhất của cuộcđời ông”.Hai lý thuyết vĩ đại đó đã được nhiều lần kiểm chứng qua các phép đo và quan sát, đồng thờichúng hoạt động rất tốt chừng nào chúng ở tách rời và giới hạn trong địa hạt riêng của mình. Cơhọc lượng tử mô tả chính xác hành trạng của các nguyên tử và ánh sáng khi mà hai lực hạt nhânmạnh và yếu cùng với lực điện từ dẫn dắt vũ điệu còn lực hấp dẫn thì nhỏ không đáng kể. Thuyết Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.tương đối giải thích rất tốt những chất của hấp dẫn ở thang cực lớn của Vũ trụ, của các thiên hà,các ngôi sao và các hành tinh, khi mà lực này chiếm ưu thế và các lực hạt nhân cũng như lựcđiện từ không còn đóng vai trò hàng đầu nữa. Nhưng vật lý học đã biết lại hụt hơi và mất hếtphương tiện khi lực hấp dẫn, vốn nhỏ không đáng kể ở thang hội nguyên tử, lại trở nên đáng kểnhư ba lực kia. Mà điều này lại chính xác là cái đã xảy ra ở những khoảnh khắc đầu tiên của Vũtrụ.Ngày hôm nay, người ta nghĩ rằng khoảng 15 tỷ năm trước, một vụ nổ cực mạnh – tức BigBang - đã sinh ra Vũ trụ, không gian và thời gian. Từ đó, đã diễn ra một quá trình thăngtiến, không một phút nào ngơi, trên con đường phức tạp hóa. Xuất phát từ một chân khôngnội nguyên tử, Vũ trụ đang giãn nở đã không ngừng phình to và nở ra. Các quark vàelectron, các proton và notron, các nguyên tử, các ngôi sao và các thiên hà kế tiếp nhau được tạothành. Vậy là một tấm thảm vũ trụ bao la đã được dệt nên, bao gồm tới hàng trăm tỷ thiên hà,mỗi thiên hà lại bao gồm hàng trăm tỷ ngôi sao. Trong vùng biên của một trong số những ...