Sau cách mạng công nghiệp thế kỉ 18, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã khiến các nhà khoa học phải tìm ra một tiêu chuẩn độ dài thống nhất quốc tế có khả năng ổn định trong
Trang 1Xác định đơn vị mét như
thế nào
Dụng cụ học tập thường có một chiếc thước kẻ nhựa trong suốt Trên mặt thước có khắc nhiều vạch Một vạch nhỏ là 1mm, 10 vạch nhỏ là 1 cm, 1.000 vạch nhỏ là 1 mét.
Mét là đơn vị độ dài được dùng phổ biến trên toàn thế giới Tại sao lại phải
sử dụng đơn vị độ dài thống nhất như vậy? Các nước thời cổ đại đều có đơn vị độ dài riêng của mình, nhưng đơn vị độ dài của mỗi thời kỳ
luôn luôn thay đổi Kích thước bị thay đổi nhiều sẽ mang lại không ít khó khăn trong việc chế tạo máy móc cần sự chính xác, tỉ mỉ
Sau cách mạng công nghiệp thế kỉ 18, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học
kỹ thuật đã khiến các nhà khoa học phải tìm ra một tiêu chuẩn độ dài thống nhất quốc tế có khả năng ổn định trong thời gian dài
Các nhà khoa học lúc đó cho rằng kích thước của Trái Đất là không thay đổi Năm 1790, giới khoa học nước Pháp đã đo lường tuyến Tí Ngọ (tuyến Bắc Nam) và
đề xuất rằng: Lấy một phần 10 triệu tuyến Tí Ngọ từ xích đạo qua Paris, đến Bắc Cực làm tiêu chuẩn độ dài, gọi là một mét “m” Mọi người căn cứ vào tiêu chuẩn độ dài này đã dùng bạch kim chế tạo ra chiếc thước mét tiêu chuẩn đầu tiên
Năm 1889, tại Hội nghị đo lường quốc tế, người ta đã chính thức quyết định, căn cứ vào độ dài của thước mét tiêu chuẩn đầu tiên này, chế tạo ra thước mét có tiết diện hình X bằng hợp kim “Bạch kim – Irit”, và lấy nó làm thước mét tiêu chuẩn
Trang 2quốc tế Chiếc thước mét tiêu chuẩn quốc tế này được lưu giữ ở cục đo lường quốc
tế Paris Thước mét mà các nước chế tạo ra đều phải đưa đến Paris theo định kỳ để thẩm tra, đối chiếu với thước mét tiêu chuẩn quốc tế này
Nhưng các nhà khoa học vẫn chưa cảm thấy hài lòng với chiếc thước mới quý báu này, lý do thứ nhất là nó quá yếu, để duy trì độ chính xác thì phải đặt nó trong phòng nhiệt ổn định quanh năm Lý do thứ hai là, hợp kim “Bạch kim – Irit” vẫn không tránh khỏi hiện tượng nóng nở ra, lạnh co lại Lý do thứ ba là thước được làm bằng kim loại, sẽ không tránh khỏi bị ăn mòn, hao mòn theo thời gian
Các nhà vật lý học cận đại đã nghiên cứu bản chất của ánh sáng và thấy rằng ánh sáng là vật truyền dẫn theo hình thức sóng Ánh sáng có màu sắc khác nhau thì
có bước sóng khác nhau, và bước sóng rất ổn định Lấy bước sóng ánh sáng làm tiêu chuẩn độ dài có tính ưu việt rất lớn Vì thế tháng 10/1960, tại Hội nghị đo lường quốc tế lần thứ 11, người ta đã chính thức xác định độ dài tiêu chuẩn của mét = 1.650.763 lần bước sóng của ánh sáng có màu da cam mà Kripton – 86 phản
xạ trong khoảng chân không
Sau khi tia laze được phát minh, do tính đơn sắc của tia laze tốt, độ sáng cao, lấy bước sóng của tia laze làm tiêu chuẩn cơ bản, thì độ chính xác của nó so với độ chính xác khi dùng nguyên tố đồng vị của Kripton 86 cao hơn hàng triệu lần Vì thế tia laze đã nhanh chóng trở thành “thước đo ánh sáng” lý tưởng của các nhà khoa học
Tuy có chiếc thước bằng tia laze này rồi, nhưng các nhà khoa học vẫn tiếp tục kiếm tìm cái có độ chính xác hơn Ngày 20 tháng 11 năm 1983, tại Hội nghị đo lường quốc tế lần thứ 17 tổ chức tại Paris, các nhà khoa học đã tiến hành thêm một bước xác định độ dài tiêu chuẩn của mét, nó tương đương với độ dài đường truyền của ánh sáng trong thời gian 1/299792458 giây trong khoảng chân không Do tốc
độ truyền của ánh sáng trong khoảng chân không là không thay đổi, vì thế chiếc thước đo ánh sáng mới này đặc biệt chính xác
Trang 3Chiều thứ 5 của không
gian
Trường phái vật lý lý thuyết ĐH Harvard hiện đang được giới khoa học khắp thế giới quan tâm vì đây là nơi đề xuất giả thuyết Không gian nhiều chiều trái ngược với lý thuyết Không gian 4 chiều trong Thuyết Tương đối nghĩa rộng của nhà bác học lừng danh Albert Einstein.
Tác giả của giả thuyết có tính cách mạng nói trên là nữ giáo sư Lisa Randall Với đề xuất này, bà trở thành nhân vật khoa học được nhắc tới nhiều nhất trên nhiều báo, đài hiện nay Tác phẩm Chặng đường vòng vèo: Hé mở bí mật của các chiều đo vũ trụ còn ẩn giấu (Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe’s Hidden Dimensions) của bà được báo New York Times chọn là một trong 100 cuốn sách nổi tiếng nhất năm 2005
Tên bà cũng ở trong danh sách 100 nhân vật có ảnh hưởng nhất thế giới năm
2007 của tạp chí Time Theo kết quả thống kê vào mùa thu năm 2004, Randall trở thành nhà vật lý lý thuyết được trích dẫn nhiều nhất thế giới (khoảng 10.000 lần) trong 5 năm qua
Hai bài báo của bà: A Large mass Hierarchy From Small Extra Dimension và An
Trang 4Alternative to Compactification, mỗi bài được trích dẫn chừng 2.500 lần Nên biết rằng số lần được người khác trích dẫn là tiêu chuẩn khách quan nhất, danh giá nhất đánh giá chất lượng của một bài báo khoa học Tuần báo Newsweek tặng bà danh hiệu Một trong các nhà vật lý lý thuyết có triển vọng nhất ở độ tuổi của mình trong danh sách Who’s Next in 2006
Lisa Randall (người Mỹ, sinh năm 1962) được trời ban cho cả hai đặc ân: vừa cực kỳ xinh đẹp lại vừa cực kỳ thông minh, từng được tạp chí thời trang danh tiếng nhất thế giới Vogue bình chọn là GS - Người đẹp
Khi còn là học sinh trung học, cô bé Randall từng đoạt giải nhất nhiều cuộc thi, như Tìm kiếm nhân tài khoa học của National Westinghouse, giải Nhà nghiên cứu trẻ của Quỹ Khoa học Nhà nước Mới 25 tuổi, cô đã giành được học vị tiến sĩ tại ĐH Harvard, sau đó làm trợ giáo, PGS rồi GS Trường MIT Thời gian 1998-2001
bà là GS của cả hai trường ĐH MIT và Princeton; từ 2001 là GS ĐH Harvard Lisa Randall là phụ nữ đầu tiên được giảng dạy môn vật lý tại ĐH Princeton, nhà nữ vật
lý lý thuyết đầu tiên của cả MIT và Harvard, đều là những cơ sở giảng dạy nghiên cứu nổi tiếng toàn cầu
Lisa Randall từng được nhận rất nhiều danh hiệu và giải thưởng, sau đây chỉ xin kể một số: giải thưởng của Trường ĐH Rome La Sapienza (Ý, 2003); giải
Klopsted Award của Hội Giáo viên Vật lý Mỹ (2006), giải Julius Lilienfeld của Hội Vật lý Mỹ (2007); danh hiệu Thần tượng khoa học năm 2005 do tạp chí Seed bình chọn
Tháng 8-2007, Lisa Randall đã có các buổi thuyết trình tại Trường ĐH Tokyo, với nội dung chủ yếu là giới thiệu về giả thuyết do bà mới đề xuất: Trên Trái đất có thể tồn tại Không gian chiều thứ 5
Trong một lần làm thí nghiệm về hạt cơ bản, Lisa Randall bất ngờ phát hiện thấy có những hạt bỗng dưng biến mất – điều này mâu thuẫn lớn với Thuyết
Tương đối nghĩa rộng của Einstein Bà mạnh dạn giả thiết: Các hạt này có thể do bay vào Không gian chiều thứ 5 cho nên mới bỗng dưng biến mất tăm như thế Randall nói: “Tôi cho rằng trên Trái đất có tồn tại không gian chiều thứ 5 Nếu giả thiết này là đúng thì thực ra các không gian khác không ở xa chúng ta, thậm chí có
Trang 5thể nói chúng ở cách ta trong gang tấc Chỉ có điều chúng ẩn giấu rất khéo cho nên
ta không nhìn thấy mà thôi.”
Giả thuyết có tính cách mạng của Randall sẽ có dịp được chứng minh bằng thực nghiệm vào năm 2008, khi Trung tâm Nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) hoàn tất việc xây dựng Máy gia tốc và chạm hạt mạnh cỡ lớn (Large Hadron
Collider) Đây là một công trình ngầm quy mô vĩ đại đang được xây dựng khẩn trương dưới độ sâu 100 m tại vùng biên giới Thụy Sĩ-Pháp, một nỗ lực tập thể của
6 quốc gia, với chi phí 8 tỉ USD, bắt đầu xây dựng từ 20 năm trước đây
Thực nghiệm chứng minh giả thuyết của Randall sẽ có thể tiến hành theo cách sau: tăng dần vận tốc của 2 chùm proton chuyển động trong đường hầm dài
27 km hình vòng tròn tới vận tốc ánh sáng, rồi cho chúng va chạm ngược chiều nhau với tần suất mỗi giây 800 triệu lần, qua đó giải thoát ra vô số các hạt nhỏ hơn proton – bằng cách này có thể tái dựng lại vụ nổ lớn (BigBang) hình thành vũ trụ Nếu khi ấy mà xảy ra hiện tượng một số hạt nào đó biến mất thì có thể chứng minh chúng đã bay vào Không gian chiều thứ 5 con người không nhìn thấy
Nếu giả thuyết của GS - Người đẹp Lisa Randall được chứng minh là đúng thì điều đó còn có nghĩa là trong một tương lai không xa, nhân loại có thể mở toang cánh cửa của một thế giới nhiều chiều và vô số điều bí ẩn trên Trái đất cũng sẽ được giải mã Chưa ai có thể đoán trước được lý thuyết mới của Randall sẽ mở ra cho khoa học vật lý những chân trời mới như thế nào