Giả thiết vũ trụ được cấu tạo bởi các dây nhỏ xíu

Cuốn sách này nói về cuộc truy tìm lý thuyết tối hậu và về tất cả những ngóc ngách bí hiểm của cái, mà không nghi ngờ gì nữa, là những chương lạ lùng nhất trong lịch sử vật lý. Chúng tôi sẽ tổng quan lại tất cả cuộc cách mạng trước đó, những cuộc cách mạng đã mang lại cho chúng ta những kỳ quan công nghệ, bắt đầu từ cuộc cách mạng Newton, rồi đến sự làm chủ lực điện từ, sự phát triển của thuyết tương đối và lý thuyết lượng tử, và tới lý thuyết dây ngày hôm nay. Và chúng tôi cũng sẽ giải thích lý thuyết này bằng cách nào có thể khám phá những bí ẩn sâu kín nhất của không gian và thời gian.

Tuy nhiên vẫn còn nhiều trở ngại. Với toàn bộ sự hứng khởi do lý thuyết dây tạo ra, các nhà phê bình săm soi vạch trần những khiếm khuyết của nó. Và sau tất cả những tâng bốc và cuồng nhiệt, sự tiến bộ của lý thuyết này đã chững lại.

Vấn đề rõ ràng nhất là, mặc dù báo chí tâng bốc ca ngợi vẻ đẹp và tính phức tạp của lý thuyết này, chúng ta không hề có bằng chứng vững chắc có thể kiểm chứng được. Một lần, người ta đã hy vọng rằng máy LHC (Large Hadron Collider) ở ngoại ô Geneva, Thụy Sĩ, máy gia tốc lớn nhất trong lịch sử, có thể tìm ra bằng chứng cụ thể cho lý thuyết tối hậu, nhưng cái bằng chứng ấy vẫn còn lảng tránh chúng ta. LHC đã tìm ra boson Higgs (hay hạt của Chúa), nhưng cái hạt đó chỉ là một mảnh ghép nhỏ nhoi còn thiếu của lý thuyết tối hậu.

Mặc dù có nhiều đề xuất đầy tham vọng đã được đưa ra cho máy gia tốc mạnh hơn tiếp sau LHC, nhưng hoàn toàn không có gì đảm bảo rằng những chiếc máy đắt tiền ấy sẽ tìm ra một cái gì đó. Không ai biết chắc chắn ở năng lượng nào thì chúng ta sẽ tìm thấy các hạt hạ nguyên tử mới khả dĩ kiểm chứng được lý thuyết.

Nhưng có lẽ sự phê phán quan trọng nhất đối với lý thuyết dây là nó tiên đoán tồn tại đa vũ trụ. Einstein từng nói rằng vấn đề then chốt là: Thượng đế có lựa chọn khi tạo ra vũ trụ hay không? Vũ trụ có là duy nhất không?

Bản thân lý thuyết dây là duy nhất, nhưng nó có thể có vô số nghiệm. Các nhà vật lý gọi đó là vấn đề “cảnh quan” (landscape) - một thực tế là vũ trụ của chúng ta có thể chỉ là một nghiệm trong một đại dương các nghiệm khác cũng hợp thức không kém.

Nếu vũ trụ chúng ta là một trong số nhiều khả năng ấy, thì vũ trụ nào là của chúng ta? Tại sao chúng ta lại sống trong cái vũ trụ thế này chứ không phải một vũ trụ nào khác? Sau nữa, cái gì là sức mạnh tiên đoán của lý thuyết dây? Nó có phải là lý thuyết của vạn vật hay chỉ là lý thuyết của cái gì đó thôi?

Vũ trụ bao la ẩn chứa nhiều bí mật. Ảnh: BBC.

Tôi thừa nhận rằng tôi có tham gia trong nghiên cứu đó. Tôi đã làm việc về lý thuyết dây từ năm 1968, ngay khi nó xuất hiện một cách ngẫu nhiên, không báo trước, và hoàn toàn bất ngờ. Tôi đã chứng kiến sự tiến triển ngoạn mục của nó, lý thuyết phát triển từ một công thức duy nhất thành một lĩnh vực với số lượng bài báo nghiên cứu cỡ một thư viện. Ngày nay, lý thuyết dây là cơ sở của nhiều nghiên cứu đang được thực hiện ở các phòng thí nghiệm hàng đầu thế giới. Cuốn sách này hy vọng sẽ mang lại cho các bạn một sự phân tích khách quan công bằng đối với các đột phá của lý thuyết dây và những hạn chế của nó.

Cuốn sách cũng sẽ giải thích tại sao cuộc truy tìm này thu hút trí tưởng tượng của nhiều nhà khoa học hàng đầu thế giới, và tại sao lý thuyết dây đã phát sinh nhiều đam mê và tranh cãi đến như thế.

Michio Kakau/NXB Trẻ