vật chất tối, đúng như tên gọi của nó, không thể nhìn thấy trực tiếp, cũng chưa được phát hiện bằng các biện pháp gián tiếp.. Sự tồn tại và các tính chất của vật chất tối chỉ được su[r]
Trang 29 bí ẩn lớn nhất
THeo Live ScieNce, "vậT Lý kHơNg cịN gì mới Để kHám pHá Nữa cHỉ cịN Tìm cácH Để Đo LườNg cHíNH xác HơN", NHà vậT Lý Người aNH Lord keLviN Đã pHáT Biểu NHư THế vào Năm 1900
Tuy NHiêN, Ba THập kỷ Sau, THuyếT TươNg Đối của eiNSTeiN Đã Tạo ra mộT cuộc cácH mạNg TroNg vậT Lý Ngày Nay, kHơNg NHà vậT Lý Nào dám Nĩi rằNg kiếN THức vậT Lý về vũ Trụ Đã gầN HồN cHỉNH mỗi kHám pHá vậT Lý mới dườNg NHư mở ra các câu Hỏi Ngày càNg Sâu HơN, LớN HơN về vậT Lý
NguyễN THàNH miNH
Khoa học & Phát triển
Trang 3NăNg LượNg Tối
Theo tính toán lý thuyết, chỉ với vật
chất thường trong vũ trụ, lực hấp dẫn
sẽ hút mọi thứ vào với nhau Nhưng các
quan sát cho thấy vũ trụ đang tiếp tục
mở rộng ngày càng nhanh không thể
giải thích hiện tượng này nếu không
có giả thuyết về năng lượng tối, có tác
dụng ngược với hấp dẫn, đẩy mọi thứ
ra xa nhau
dựa theo tốc độ mở rộng vũ trụ quan
sát được, các nhà khoa học cho rằng
năng lượng tối phải tạo nên khoảng hơn
70% vũ trụ Tuy nhiên không ai biết tìm
ra nó bằng cách nào Những nhà nghiên
cứu giỏi nhất trong những năm gần đây
mới chỉ làm hẹp được phạm vi tìm kiếm
năng lượng tối Đây là chủ đề của một
nghiên cứu công bố vào tháng 8/2015
vậT cHấT Tối
có những bằng chứng rõ ràng cho thấy khoảng 84% vật chất trong vũ trụ không hấp thụ hoặc phát ra ánh sáng
vật chất tối, đúng như tên gọi của nó, không thể nhìn thấy trực tiếp, cũng chưa được phát hiện bằng các biện pháp gián tiếp
Sự tồn tại và các tính chất của vật chất tối chỉ được suy ra từ các hiệu ứng hấp dẫn của nó lên vật chất thông thường, bức xạ và cấu trúc của vũ trụ Thứ vật chất bí ẩn này được cho là bao phủ bên ngoài Ngân Hà, và được tạo nên bởi các
"hạt nặng tương tác yếu" – Wimps
Trên khắp thế giới có một số nơi đặt máy
dò tìm các hạt này nhưng chưa có kết quả một nghiên cứu gần đây cho rằng vật chất tối có thể tạo thành các sợi rất
Trang 4Khoa học & Phát triển
Khoa học & Phát triển
dài chạy khắp vũ trụ các sợi này cũng
cĩ thể tỏa ra từ Trái Đất như các sợi tĩc
cHiều của THời giaN Thời gian đươc cho là luơn chuyển động về phía trước, do một tính chất của vũ trụ cĩ tên là entropy Nĩ được định nghĩa là mức độ bất trật tự của vũ trụ, luơn tăng khi entropy đã tăng, quá trình khơng thể đảo ngược
Đây đơn giản chỉ là vấn đề logic
Luơn cĩ nhiều các hạt sắp xếp bất trật tự hơn là trật tự khi cĩ thay đổi, nĩ cĩ xu hướng rơi vào trạng thái hỗn loạn hơn
Nhưng vấn đề ở đây, là tại sao entropy trong quá khứ lại quá thấp như vậy? Nĩi cách khác, tại sao ban đầu vũ trụ lại ở trạng thái rất trật tự, khi một lượng năng lượng khổng lồ được nén bên trong một khơng gian nhỏ hẹp?
các vũ Trụ SoNg SoNg
các dữ liệu thiên văn cho thấy một
vũ trụ "phẳng" hơn là cong và vì thế nên nĩ là vơ tận Nếu đúng như vậy, vùng mà chúng ta nhìn thấy, "vũ trụ của chúng ta" chỉ là một phần nhỏ của một
đa vũ trụ quilted multiverse
Đồng thời, theo cơ học lượng tử, chỉ
cĩ một số lượng nhất định các cấu hình hạt khả thi trong mỗi vùng vũ trụ (10
mũ 10 mũ 122 khả năng) do đĩ, với một số lượng vơ hạn các vũ trụ "con",
sự sắp xếp của các hạt phải lặp lại vơ số lần Điều này nghĩa là cĩ vơ số các vũ trụ song song Sẽ cĩ các vũ trụ song song
là bản sao giống hệt nhau, hoặc khác nhau ở 1 vị trí hạt, 2 vị trí hạt… và khác nhau hồn tồn
Nếu điều này là đúng, cĩ cách nào để phát hiện ra sự hiện diện của các vũ trụ song song khơng?
vậT cHấT và pHảN vậT cHấT
Khoa học & Phát triển
Trang 5câu hỏi tại sao lại có quá nhiều vật
chất so với các phản vật chất – mang
điện tích và spin trái ngược, chính xác
phải là tại sao mọi thứ lại tồn tại? Nếu vũ
trụ có sự cân bằng đối xứng giữa hai loại,
ở thời điểm Big Bang, một lượng bằng
nhau của vật chất và phản vật chất phải
được sinh ra
Nhưng nếu điều đó xảy ra, chúng sẽ
nhanh chóng triệt tiêu lẫn nhau: proton
triệt tiêu phản proton, electron triệt tiêu
phản electron (positron)… cuối cùng,
vũ trụ sẽ không có vật chất, chỉ còn lại
các photon ánh sáng
vì một vài lý do nào đó, có nhiều vật chất không bị triệt tiêu và vũ trụ hình thành như ngày nay Bí ẩn này vẫn chưa
có lời giải một thí nghiệm chi tiết nhất vào tháng 8/2015 đã đi tới kết luận vật chất và phản vật chất giống như hình ảnh phản chiếu qua gương của nhau, càng không thể lý giải được tại sao vật chất trong vũ trụ lại phổ biến hơn rất nhiều
kếT THúc của vũ Trụ
kết thúc của vũ trụ phụ thuộc vào một yếu tố không rõ giá trị: Ω, thước
đo mật độ vật chất và năng lượng của
cả vũ trụ Nếu Ω lớn hơn 1, không thời gian sẽ "đóng" giống như bề mặt một quả cầu khổng lồ Nếu không có năng lượng tối, vũ trụ sẽ ngừng mở rộng, bắt đầu thu nhỏ lại và sụp đổ Sự kiện này được gọi là "vụ co lớn – Big crunch", quá trình khởi đầu cho một vụ nổ lớn – Big Bang khác Nếu vũ trụ là kín nhưng năng lượng tối tồn tại, quả cầu vũ trụ sẽ
mở rộng mãi mãi
Trang 6Ngược lại, nếu Ω nhỏ hơn 1, dạng hình học của khơng gian sẽ "mở" như
bề mặt của một cái yên ngựa Trong trường hợp này, vũ trụ sẽ kết thúc bằng một "vụ đĩng băng lớn – Big Freeze", hậu quả của "vụ xé lớn - Big rip": đầu tiên, gia tốc vùng ngồi vũ trụ sẽ "xé"
các thiên hà và các ngơi sao ra, để lại vật chất lạnh lẽo Tiếp theo, gia tốc vẫn tiếp tục tăng mạnh tới mức thắng được các lực liên kết giữ các nguyên tử với nhau, tất cả đều bị phân rã
Nếu Ω bằng 1, vũ trụ sẽ phẳng, mở
rộng như một mặt phẳng về mọi hướng
Nếu khơng cĩ năng lượng tối, nĩ sẽ mở rộng với tốc độ giảm dần, cuối cùng là dừng lại Nếu cĩ năng lượng tối, vũ trụ phẳng sẽ mở rộng và cuối cùng trải qua
"vụ xé lớn"
Tĩm lại, dù cĩ thế nào thì vũ trụ cũng đang chết dần Đây là kết luận từ tiểu luận của nhà vật lý thiên văn paul Sutter vào tháng 12/2015
Nhưng làm thế nào và tại sao tiến hành đo đạc lại làm hàm sĩng sụp đổ,
tạo ra một thực tế cụ thể mà ta quan sát? Đây được gọi là vấn đề đo lường,
cĩ vẻ huyền bí, nhưng hiểu biết của con người về bản chất của hiện thực cĩ thể
là chìa khĩa cho câu trả lời
THuyếT dây cĩ ĐúNg kHơNg? khi các nhà vật lý cho rằng tất cả các hạt cơ bản thực chất là các vịng một chiều, hoặc "dây", mỗi dây dao động ở một tần số khác nhau, vật lý trở nên dễ hiểu hơn nhiều
Thuyết dây cho phép giải quyết mâu thuẫn giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối tổng quát, và cĩ thể thống nhất 4 lực cơ bản của tự nhiên (hấp dẫn, điện từ, tương tác mạnh, tương tác yếu) làm một
Tuy nhiên, vấn đề là thuyết dây chỉ đúng nếu khơng gian cĩ 10 hoặc 11 chiều: 3 chiều khơng gian rộng, 6 hoặc
7 chiều khơng gian hẹp và 1 chiều thời gian các chiều khơng gian hẹp – giống như các dây dao động, cĩ kích thước khoảng một phần tỷ của một phần nghìn tỷ kích thước của một hạt nhân nguyên tử khơng cĩ cách nào phát hiện một thứ nhỏ như vậy nên khơng thể dùng thực nghiệm để chứng thực hay bác bỏ thuyết dây
cĩ TrậT Tự TroNg HỗN LoạN kHơNg?
các nhà vật lý khơng thể giải chính xác hệ phương trình mơ tả biểu hiện của các chất lỏng, từ nước tới khơng khí
và cả các chất lỏng, khí khác Thực tế là khơng ai biết liệu cĩ nghiệm chung cho cái gọi là các phương trình Navier-Stokes hay khơng Nếu cĩ, thì nĩ cĩ mơ tả được biểu hiện của chất lỏng ở bất cứ đâu, hay bao hàm được cả các "điểm kỳ dị" khơng?
kết quả là, tính hỗn loạn của tự nhiên chưa được hiểu tường tận các nhà tốn học và vật lý tự hỏi, thời tiết chỉ là khĩ nắm bắt hay thực sự khơng thể nắm bắt,
dự đốn? các nhiễu loạn là vượt qua khả năng mơ tả của tốn học, hay tất
cả sẽ được giải đáp nếu sử dụng đúng phương pháp tính tốn?
Khoa học & Phát triển