Tài liệu Tách thời gian ra khỏi không gian

Có phải Newton đã đúng và Einstein đã sai không? Có vẻ như việc phân tách cơ cấu không thời gian và quay trở lại với những quan điểm thế kỉ 19 về thời gian có thể dẫn đến một lí thuyết hấp dẫn lượng tử.




Định làm lu mờ Einstein? Một kì nhật thực đã xác nhận hiện tượng thấu kính hấp dẫn và quan điểm của Einstein về không thời gian. Nhưng một lí thuyết hấp dẫn lượng tử mới hiện đang muốn tách rời thời gian ra khỏi không gian.


Các nhà vật lí đã vật lộn trong nhiều thập kỉ với việc se duyên giữa cơ học lượng tử và thuyết hấp dẫn. Trái lại, các lực khác của tự nhiên đều ngoan ngoãn đi vào khuôn phép. Chẳng hạn, lực điện từ có thể mô tả theo cơ học lượng tử bởi chuyển động của các photon. Tuy nhiên, hãy thử và trình bày lực hấp dẫn giữa hai vật theo graviton lượng tử, bạn sẽ nhanh chóng đi vào bế tắc – câu trả lời là mỗi phép tính đều vô hạn. Nhưng nay Petr Ho Yava, một nhà vật lí tại trường Đại học California, Berkeley, nghĩ rằng ông đã hiểu ra được vấn đề. Tất cả đó là vấn đề thời gian, ông nói.


Đặc biệt hơn, vấn đề là ở cách thức thời gian bị bó buộc với không gian trong lí thuyết Einstein về hấp dẫn: thuyết tương đối rộng. Einstein nổi tiếng đã đánh đổ quan niệm Newton luận rằng thời gian là tuyệt đối – tíc tắc đều đều, tách rời với nền không gian. Thay vào đó, ông cho rằng thời gian là một chiều kích khác, dệt lại với không gian, hình thành nên một cơ cấu linh hoạt bị vật chất làm biến dạng. Chỗ sơ hở là trong cơ học lượng tử, thời gian vẫn giữ tính chất tách biệt Newton luận của nó, mang lại sân khấu trong đó vật chất khiêu vũ nhưng không bao giờ bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của nó. Hai khái niệm này của thời gian không hòa hợp được.


Lời giải, theo Ho Yava, là cắt đi những mối chỉ buộc chặt thời gian với không gian ở những năng lượng rất cao, ví dụ như năng lượng tìm thấy trong vũ trụ sơ khai, nơi sự hấp dẫn lượng tử chi phối. “Tôi đang quay lại với quan điểm của Newton rằng thời gian và không gian không tương đương với nhau”, Ho Yava nói. Ở những năng lượng thấp, thuyết tương đối rộng xuất hiện từ khuôn khổ nền tảng này, và cơ cấu của không thời gian được khâu vá trở lại, ông giải thích.


Ho Yava ví sự xuất hiện này với cách thức một số chất kì lạ biến đổi pha. Chẳng hạn, ở những nhiệt độ thấp, các tính chất của hellium lỏng biến đổi ngoạn mục, trở thành “siêu chảy” có thể chiến thắng sự ma sát. Thật ra, ông đã dung nạp cơ sở toán học của những sự biến đổi pha kì lạ để xây dựng lí thuyết hấp dẫn của mình. Từ trước đến nay, nó dường như đang hoạt động: các vô hạn gây tai họa cho những lí thuyết hấp dẫn lượng tử khác đã bị thuần hóa, và lí thuyết ấy khạc ra một graviton hành xử tốt. Nó dường như phù hợp với các mô phỏng máy tính của sự hấp dẫn lượng tử.