Các vũ trụ song song

0
61
Bạn đang xem: Các vũ trụ song song Tại Lawyerbloc

Từ VLOS

Liệu có một alter ego (một cái tôi khác) tồn tại đồng thời với bản thân ta? Các mô hình vũ trụ hiện đại chứng tỏ rằng mỗi tất cả chúng ta có vẻ có một “bản sao” sống trên một thiên hà cách xa ta khoảng O 1028 m. Khoảng cách đó quá xa song không vì vậy mà làm cho cái bóng đó (doppelgonger) trở nên kém hiện thực. Điều cam đoan này có vẻ suy từ lý thuyết xác suất & từ giả định rằng vũ trụ là vô hạn & vật chất phân bố đều xét ở kích cỡ vĩ mô (những giả định đó lại là những điều mà người ta đang xem xét được). Trong một không gian vô hạn, mọi điều tưởng chừng như chẳng thể đều trở thành có vẻ. Hiện tại tất cả chúng ta chỉ xem xét được một vùng gọi là thể tích Hubble có kích cỡ T 10 26 m. Ta có vẻ chẳng lúc nào thấy được cái tôi khác đó. & cái tôi khác đó cũng có một thể tích Hubble riêng, một vũ trụ riêng. Mỗi vũ trụ là một phần nhỏ của “đa vũ trụ – multiverse”.

Các nhà khoa học nhận định có 4 mức vũ trụ đồng thời. Vấn đề ở đây không phải là đa vũ trụ tồn tại hay không mà là có bao nhiêu mức của đa vũ trụ.

Mức I: Ngoài chân mây vũ trụ của tất cả chúng ta

[

sửa

]

Những vũ trụ của các alter ego đã nói trước đó cấu thành mức I của đa vũ trụ (xem góc trái trên của hình 1). Thử minh chứng rằng các alter ego có vẻ tồn tại dựa trên giả định là vũ trụ vô hạn & vật chất phân bố đều ở kích cỡ vĩ mô.

Hãy hình dung chẳng hạn một vũ trụ 2 chiều, trong đó có 4 hạt A, B, C, D, một vũ trụ như thế có 24 = 16 cách sắp đặt (arrangement) Am Bn Cl Ds (m , n, l, s = 1,2) cho vật chất. Nếu có hơn 16 vũ trụ thì có các cách sắp đặt phải lặp lại & tất cả chúng ta có những vũ trụ đồng thời khác với những alter ego. So với vũ trụ của tất cả chúng ta thì tình huống cũng tương tự. Trong vũ trụ của tất cả chúng ta có chừng 10118 hạt căn bản vậy có 2 mũ (10118) hay viết một cách khác 2exp (10118) cách sắp đặt vật chất. Như vậy vũ trụ sẽ lặp lại ở ngoài khoảng cách cỡ chừng 2exp (10118)m – 10exp(10118)m & ở đó các alter ego sẽ có một thể tích Hubble khác cũng giống như thể tích Hubble của tất cả chúng ta.

Những thực thể trong các vũ trụ đồng thời mức I chịu những quy luật vật lý giống nhau song những điều kiện ban đầu có vẻ khác.

Mức II: Những bong bóng (bubble) khác sau lạm phát

[

sửa

]

Những vũ trụ cấu thành đa vũ trụ mức II được tiên đoán nhờ lý thuyết lạm phát hỗn độn vĩnh cửu (chaotic eternal inflation). Cụm từ hỗn độn vĩnh cửu có nghĩa rằng không gian xét ở kích thước vĩ mô luôn co giãn, song một số vùng lại dừng co giãn & làm thành những bong bóng hay bọt (bubble) giống như những bọt khí tạo dựng trong các ổ bánh mì. Đa vũ trụ mức II phong phú hơn đối với mức I. Tiến trình lạm phát hỗn độn có vẻ gây nên những phá vỡ đối xứng khác nhau trong các bọt đó: một số có vẻ là 4 chiều, một số có vẻ chứa 2 họ quark thay vì 3 như trong vũ trụ của tất cả chúng ta, một số có vẻ có những hằng số cuốn hút to hơn đối với vũ trụ của tất cả chúng ta.

Theo một sáng tạo do Richard C. Tolman đề ra năm 1930, Paul J. Steinhardt (Đại học Princeton) & Neil Turok (Đại học Cambridge) nghĩ rằng đa vũ trụ mức II có vẻ là một màng (brane) đồng thời với màng của tất cả chúng ta (theo lý thuyết siêu dây, vũ trụ của tất cả chúng ta cư trú trong một màng 3 chiều). Đa vũ trụ mức I nằm trong một bọt (bubble), bên cạnh đó còn nhiều bọt khác, tập hợp các bọt đó làm thành đa vũ trụ mức II (xem góc trái dưới của hình 1).

Theo một quan niệm khác của Lee Smolin (Viện Perimeter, o­ntario) đa vũ trụ mức II có vẻ nẩy mầm từ những lỗ đen thay vì từ vật lý các màng. Trước Big Bang, vũ trụ đắm chìm trong một hiện trạng kỳ dị với những dao động hỗn độn, điều này dẫn theo những công cuộc co cuốn hút, lý do tạo dựng những lỗ đen. Sau chân mây lỗ đen, các graviton (lượng tử của trường cuốn hút) tương tác với các dilaton (lượng tử của trường lực co giãn) làm phát sinh những vũ trụ mới với những số chiều có vẻ khác số chiều của vũ trụ tất cả chúng ta. Trong những vũ trụ đó người ta có vẻ tìm ra những dạng lạ (exotic) của vật chất & biết đâu tồn tại cả những dạng sống khó hình dung nổi.

So với đa vũ trụ mức II, các nhà vật lý không có khả năng xác nhận các hằng số vật lý từ những nguyên lý ban đầu.

Mức III: Các toàn cầu lượng tử

[

sửa

]

Đa vũ trụ mức Iandamp;II là những toàn cầu nằm cách xa nhau ngoài cả miền quan trắc của thiên văn, song đa vũ trụ mức III lại nằm quanh quẩn gần tất cả chúng ta. Sự tồn tại của đa vũ trụ này khởi đầu từ cách diễn đoán nổi tiếng song cũng chứa đầy những yếu tố thách thức của cơ học lượng tử: tính xác suất của các công cuộc lượng tử làm phát sinh nhiều phiên bản của vũ trụ, mỗi phiên bản là một sản phẩm khả dĩ của công cuộc.

Như tất cả chúng ta biết, trong cơ học lượng tử, đối tượng trọng yếu là hàm sóng miêu tả hiện trạng của hệ. Hàm sóng biến thiên theo thời gian theo một cung cách mà các nhà vật lý lý thuyết gọi bằng từ “unitarity” (bảo toàn thông tin), do vậy hàm sóng triển khai một phép quay trong một không gian trừu tượng có vô hạn chiều gọi là không gian Hilbert.

Hàm sóng dẫn theo những những tình huống khó hiểu về mặt trực giác, như tình huống con mèo của Schrodinger vừa ở hiện trạng sống vừa ở hiện trạng chết theo nguyên lý chồng chất. Đến năm 1920 người ta mang ra luận thuyết: hàm sóng sẽ co (collapse) vềmột hiện trạng cổ kính khi tiến hành một phép xem xét.

Năm 1957, Hugh Everett (Đại học Princeton) đã chứng tỏ rằng định đề về công cuộc co (collapse) là không thiết yếu. Cơ học lượng tử tự thân nó không chứa một tranh chấp nào. Một thực tại cổ kính sẽ là hiện trạng chồng chất của nhiều thực tại cổ kính khác & việc phân chia (splitting) hiện trạng chồng chất đó sẽ gắn liền với những xác suất (thích hợp với xác suất trong phép collapse). Sự chồng chất các toàn cầu cổ kính đó cấu thành đa vũ trụ mức III (xem góc phải dưới của hình 1 & hình 2). Cơ học lượng tử tiên đoán một số lớn các vũ trụ đồng thời.

Hãy tưởng tượng một con súc sắc 6 mặt. Khi tất cả chúng ta ném nó xuống, nó sẽ trình kiến một mặt nào đó. Cơ học lượng tử cam đoan rằng con súc sắc sẽ trình kiến cùng một lúc 6 mặt. Một phương pháp để khắc phục tranh chấp này là con súc sắc trình kiến những mặt khác nhau trong những vũ trụ khác nhau. Trong một vũ trụ nó trình kiến mặt 1, trong một vũ trụ khác nó trình kiến mặt 2, &… Nằm trong một vũ trụ, tất cả chúng ta chỉ thu được một mặt của thực tại lượng tử đó.

không dừng lại ở đó các vũ trụ đồng thời mức III lại cho tất cả chúng ta một cách đoán nhận thời gian vốn dĩ là một định nghĩa huyền bí trong vật lý. So với một nhà sinh học thì đấy là công cuộc lão hóa, so với nhà tâm lý học thì đó là công cuộc lớn mạnh trong ý thức của mỗi đối tượng. Jean Giono nói về thời gian: đó là điều đã đi ngang qua khi không có điều gì đã đi ngang qua cả.

Mọi người thường xem thời gian như gắn liền với mọi biến thiên. Tại một thời điểm vật chất nằm trong hiện trạng này, tại thời điểm sau trong một hiện trạng khác. Nếu sử dụng định nghĩa đa vũ trụ thì tất cả chúng ta có một cách đoán nhận khác. Nếu các vũ trụ đồng thời chứa mọi cách sắp đặt (cấu hình) của vật chất thì thời gian chỉ là một công thức trình bày các hiện trạng đó thành một chuỗi.

Sự tồn tại vũ trụ đồng thời mức III gắn liền với nguyên lý unitarity (nguyên lý bảo toàn thông tin). Trước đó người ta đã đặt thắc mắc: liệu khi lỗ đen cất cánh hơi thì thông tin có còn tồn tại hay không? Những tìm hiểu gần đây đã dẫn theo nguyên lý toàn ảnh (holographic): lý thuyết lượng tử cuốn hút ở vùng trong của không gian anti-de Sitter (AdS) là hoàn toàn tương đương với lý thuyết lượng tử (CFT) của các hạt nằm trên vùng mặt biên. Người ta còn gọi nguyên lý này là mối tương quan AdS/CFT

Mức IV: Những cấu tạo toán học khác

[

sửa

]

Nếu tất cả chúng ta xét đến khả năng tồn tại những quy luật vật lý khác, tất cả chúng ta sẽ nhận được những vũ trụ đồng thời thuộc mức IV. Tại sao không có những vũ trụ trong đó chỉ có những định luật cổ kính ngự trị mà vắng mặt hoàn toàn các định luật lượng tử, trong đó thời gian lớn mạnh gián đoạn như trong các laptop mà không là liên tục?

Những sáng tạo như vậy không phải là những sáng tạo hoàn toàn điên rồ, mà phản ánh một mối tương quan giữa suy luận trừu tượng toán học với thực tại xem xét được. Những cấu tạo toán học, như những con số, những vectơ, những hình học đều miêu tả thực tại một cách sát thực (verisimilitude). Năm 1959, nhà vật lý Eugene P.Wigner đã phát biểu: “Sự hữu dụng to lớn của toán học trong các khoa học tự nhiên là tạo nên những vùng biên với sự huyền bí”.

Tất cả chúng ta có vẻ kể đến quan niệm của hai nhà triết học: Plato & Aristote.
Theo Aristote thì thực tại vật lý là căn bản còn ngôn ngữ toán học chỉ là một phương tiện miêu tả gần đúng thực tại. Ngược lại Plato thì nghĩ rằng các cấu tạo toán học mới là thực tại căn bản. Những nhà vật lý hiện đại lại có xu hướng thiên về hệ mẫu (paradigme) Plato, họ nghĩ rằng sở dĩ toán học có vẻ miêu tả thực tại đẹp như thế chỉ vì thực tại vật lý có bản chất toán học! Như thế cuối cùng mọi bài toán vật lý về thực chất là những bài toán toán học (xem góc phải trên của hình 1).

Một cấu tạo toán học là một thực thể trừu tượng tồn tại ngoài không thời gian.

Có lẽ tự hỏi tại sao tất cả chúng ta phải nghĩ đến nhiều vũ trụ đồng thời như vậy? Tất cả chúng ta đã gặp tình huống sau: thỉnh thoảng xét toàn diện một tổng thể lại đơn giản hơn xét phiến diện một yếu tố riêng lẻ. Mọi người đều biết rằng thuật toán để tạo nên một dãy số lại đơn giản hơn nhiều đối với thuật toán tạo nên một con số riêng lẻ. Một lý thuyết chứa đa vũ trụ sẽ là đẹp đẽ hơn, phổ quát hơn, đơn giản hơn & đúng đắn hơn. Khi phủ nhận đa vũ trụ tất cả chúng ta phải cầu kỳ hóa lý thuyết, phải mang vào nhiều giả định, nhiều định đề. Chẳng hạn nhờ các vũ trụ đồng thời ở mức III mà cơ học lượng tử có vẻ dễ hiểu hơn, không cần đến định đề co (collapse) nói ở phần vũ trụ đồng thời mức III.

Nói một cách khác: hoặc sử dụng giả thuyết nhiều vũ trụ hoặc phải sử dụng nhiều lời để mang ra những giả định, những định đề (many worlds or many words – đa vũ trụ hoặc đa từ ngữ)!

Có vẻ tất cả chúng ta phải chấp thuận những điều kỳ dị như đa vũ trụ để nắm được hết nét đẹp & cái hợp lý của thực tại vật lý.

Author

[

sửa

]

  • Max Tegmark
  • Cao Chi biên dịch (Theo Báo chí Tia Sáng)

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Khoa học vũ trụ
XEM THÊM  Sức mạnh "tối thượng" của tên lửa Triều Tiên vừa thử nghiệm