9 bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại

Theo Live Science, "Vật lý không còn gì mới để khám phá nữa. Chỉ còn 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, không nhà vật lý nào dám nói rằng kiến thức vật lý về vũ trụ đã gần hoàn chỉnh. Mỗi khám phá vật lý mới dường như mở ra các câu hỏi ngày càng sâu hơn, lớn hơn về vật lý.

Thành phần vật chất cấu tạo vũ trụ. Ảnh: NASA

Năng 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.

Vật chất tối có thể là các sợi dài, tỏa ra từ Trái Đất. Ảnh: NASA/JPL-Caltech

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 dài chạy khắp vũ trụ. Các sợi này cũng có thể tỏa ra từ Trái Đất như các sợi tóc.

Chiều của thời gian

Thời gian đươc cho là luôn chuyển động về phía trước, do một tính chất của vũ trụ có tên là entropy. Nó được định nghĩa là mức độ bất trật tự của vũ trụ, luôn tăng. Khi entropy đã tăng, quá trình không thể đảo ngược.

Đây đơn giản chỉ là vấn đề logic. Luôn có nhiều các hạt sắp xếp bất trật tự hơn là trật tự. Khi có thay đổi, nó có 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? Nói 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 không gian nhỏ hẹp?

Đa vũ trụ quilted multiverse. Ảnh: Shutterstock

Các vũ trụ song song

Các dữ liệu thiên văn cho thấy một vũ trụ "phẳng" hơn là cong và vì thế nên nó là vô 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 có một số lượng nhất định các cấu hình hạt khả thi trong mỗi vùng vũ trụ (10 mũ 10 mũ 122 khả năng). Do đó, với một số lượng vô hạn các vũ trụ "con", sự sắp xếp của các hạt phải lặp lại vô số lần. Điều này nghĩa là có vô số các vũ trụ song song. Sẽ có các vũ trụ song song là bản sao giống hệt nhau, các vũ trụ chỉ khác nhau ở 1 vị trí hạt, 2 vị trí hạt… và khác nhau hoàn toàn.

Nếu điều này là đúng, có cách nào để phát hiện ra sự hiện diện của các vũ trụ song song không?

Xem tiếp >>

Nguyễn Thành Minh