Lý thuyết về mọi thứ (nếu có) sẽ giải thích mọi thứ trong vũ trụ, từ các hạt lượng tử đến các thiên hà xoắn ốc.
(Ảnh: © Shutterstock)
Một lý thuyết về mọi thứ (TOE) là một khung giả thuyết giải thích tất cả các hiện tượng vật lý đã biết trong vũ trụ. Các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm một mô hình như vậy kể từ khi phát triển cơ học lượng tử và của Albert Einstein thuyết tương đối vào đầu thế kỷ 20.
Mỗi trụ cột của vật lý hiện đại này mô tả khu vực nghiên cứu tương ứng của nó - những thứ rất nhỏ và lớn nhất trong vũ trụ - với độ chính xác đáng kinh ngạc, nhưng cả hai cơ lượng tử và thuyết tương đối thất bại khi áp dụng cho đối tượng của nhau. Cho đến nay, một lý thuyết bao quát về mọi thứ đã lảng tránh các nhà khoa học, và một số người tin rằng mục tiêu cuối cùng là không thực tế.
Nỗ lực dũng cảm của Einstein
Einstein bắt đầu tìm kiếm một lý thuyết thống nhất vào những năm 1920, theo Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ (APS). Ông chưa bao giờ chấp nhận hoàn toàn những nghịch lý kỳ lạ của cơ học lượng tử và ông tin rằng toán học mô tả điện từ và Trọng lực, hai lực lượng duy nhất được biết vào thời điểm đó, có thể được kết hợp thành một khung duy nhất.
"Tôi muốn biết làm thế nào Thiên Chúa tạo ra thế giới này," Einstein nói với một sinh viên vật lý trẻ tên là Esther Salaman vào năm 1925. "Tôi không quan tâm đến hiện tượng này hay hiện tượng đó, trong phổ của yếu tố này hay yếu tố đó. Tôi muốn biết suy nghĩ của Ngài; phần còn lại chỉ là chi tiết."
Nhưng nhiệm vụ của Einstein đã chứng minh sự tinh túy trong suốt cuộc đời của ông. "Hầu hết những đứa con trí thức của tôi kết thúc rất trẻ trong nghĩa địa của những hy vọng thất vọng", ông viết trong một lá thư vào năm 1938. Tuy nhiên, ông đã không từ bỏ, và trong khi chết, ông yêu cầu có những ghi chú mới nhất về lý thuyết tất cả mọi thứ mang đến cho anh ta, theo APS.
Những ứng viên tiềm năng
Trong giữa thế kỷ 20, các nhà vật lý đã phát triển Mô hình Chuẩn, được gọi là "lý thuyết về hầu hết mọi thứ. "Nó mô tả các tương tác của tất cả các hạt hạ nguyên tử đã biết và ba trong bốn lực cơ bản: lực điện từ và lực hạt nhân mạnh và yếu, nhưng không phải là lực hấp dẫn.
Một mô hình cũng bao gồm trọng lực sẽ được gọi là trọng lực lượng tử học thuyết. Một số nhà nghiên cứu tin rằng lý thuyết dây là một khung như vậy và phù hợp với dự luật cho một lý thuyết về mọi thứ. Lý thuyết dây đặt ra rằng các hạt thực sự là các thực thể một chiều, giống như chuỗi rung động trong một thực tế 11 chiều. Các rung động xác định các thuộc tính của các hạt khác nhau, chẳng hạn như khối lượng và điện tích của chúng.
Hoặc, có lẽ nó không tồn tại
Nhưng các nhà khoa học khác coi ý tưởng về lý thuyết dây là một ngõ cụt trí tuệ. Peter Woit, một nhà vật lý lý thuyết tại Đại học Columbia, đã nhiều lần mắng các đồng nghiệp của mình vì theo đuổi những gì anh ta coi là một giấc mơ tưởng tượng.
"Vấn đề cơ bản với nghiên cứu thống nhất lý thuyết dây không phải là tiến độ đã chậm trong 30 năm qua,"Woit đã viết trên blog của mình, "nhưng điều đó là tiêu cực, với mọi thứ học được cho thấy rõ hơn tại sao ý tưởng không hoạt động."
Trong cuốn sách bán chạy nhất của mình "Lược sử thời gian" (Bantam Books, 1988), nhà vật lý Stephen Hawking đã thảo luận về mong muốn của mình để giúp tạo ra một lý thuyết về mọi thứ (cũng là tiêu đề của bộ phim tiểu sử năm 2014 của anh ấy). Nhưng học giả nổi tiếng đã thay đổi suy nghĩ của mình sau này trong cuộc sống; ông nghĩ rằng một lý thuyết như vậy sẽ nằm ngoài tầm với mãi mãi bởi vì những mô tả của con người về thực tế luôn không đầy đủ, theo một bài giảng năm 2002 có sẵn trên một trang web dành riêng cho các nhà vật lý quá cố.
Thực tế này không làm anh buồn mà thay vào đó là cho anh hy vọng. "Bây giờ tôi rất vui vì việc tìm kiếm sự hiểu biết của chúng tôi sẽ không bao giờ kết thúc và chúng tôi sẽ luôn có thách thức về khám phá mới," Hawking nói. "Không có nó, chúng tôi sẽ đình trệ."
Tài nguyên bổ sung:
- Coi đây nè giải thích về GUT và TOE (lý thuyết thống nhất lớn và lý thuyết về mọi thứ), từ Fermilab.
- Dưới đây là cách nhà vật lý lý thuyết Michio Kaku giải thích lý thuyết về mọi thứ cho Big Think.
- Đồng hồ đeo tay "Tại sao lý thuyết chuỗi là sai, "Từ Giờ không gian của PBS.
