Hai mặt của đồng xu dao động trên cùng một sợi dây
Albert Einstein chưa bao giờ thành công trong việc tạo ra một lý thuyết thống nhất giải thích toàn bộ thế giới trong một cấu trúc nhất quán. Trong suốt một thế kỷ, các nhà nghiên cứu đã kết hợp ba trong số bốn lực vật lý đã biết vào cái mà họ gọi là Mô hình Chuẩn. Tuy nhiên, vẫn còn một lực thứ tư, lực hấp dẫn, không hoàn toàn phù hợp với bí ẩn này.
Hoặc có thể nó là?
Nhờ những khám phá và kết luận của các nhà vật lý liên kết với Đại học Princeton nổi tiếng của Mỹ, giờ đây đã có một bóng mờ về cơ hội dung hòa các lý thuyết của Einstein với thế giới của các hạt cơ bản, được cai trị bởi cơ học lượng tử.
Mặc dù nó chưa phải là một "lý thuyết về mọi thứ", công việc được thực hiện hơn hai mươi năm trước và vẫn đang được bổ sung, tiết lộ những mô hình toán học đáng kinh ngạc. Thuyết hấp dẫn của Einstein với các lĩnh vực vật lý khác - chủ yếu với các hiện tượng hạ nguyên tử.
Tất cả bắt đầu với dấu chân được tìm thấy vào những năm 90 Igor Klebanov, giáo sư vật lý tại Princeton. Mặc dù trên thực tế chúng ta nên đi sâu hơn nữa, vào những năm 70, khi các nhà khoa học nghiên cứu về các hạt hạ nguyên tử nhỏ nhất được gọi là hạt quark.
Các nhà vật lý nhận thấy điều kỳ lạ là cho dù các proton có va chạm với bao nhiêu năng lượng đi nữa thì các quark cũng không thể thoát ra được—chúng luôn bị mắc kẹt bên trong các proton.
Một trong những người làm việc về vấn đề này là Alexander Polyakovcũng là giáo sư vật lý tại Princeton. Hóa ra các quark được "dán" lại với nhau bởi các hạt mới được đặt tên khen tôi. Trong một thời gian, các nhà nghiên cứu cho rằng gluon có thể tạo thành "sợi dây" liên kết các quark lại với nhau. Polyakov đã thấy mối liên hệ giữa lý thuyết hạt và lý thuyết strunhưng không thể chứng minh điều này bằng bất kỳ bằng chứng nào.
Trong những năm sau đó, các nhà lý thuyết bắt đầu đề xuất rằng các hạt cơ bản thực sự là những mảnh dây dao động nhỏ. Lý thuyết này đã thành công. Lời giải thích trực quan của nó có thể như sau: giống như một sợi dây rung trong đàn vĩ cầm tạo ra nhiều âm thanh khác nhau, các dao động của dây trong vật lý xác định khối lượng và hành vi của một hạt.
Năm 1996, Klebanov cùng với một sinh viên (và sau đó là nghiên cứu sinh tiến sĩ) Steven Gubser và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Amanda Peet, đã sử dụng lý thuyết dây để tính gluon, sau đó so sánh kết quả với lý thuyết dây.
Các thành viên trong nhóm đã rất ngạc nhiên khi cả hai phương pháp đều cho kết quả rất giống nhau. Một năm sau, Klebanov nghiên cứu tốc độ hấp thụ của lỗ đen và thấy rằng lần này chúng hoàn toàn trùng khớp. Một năm sau, nhà vật lý nổi tiếng Juan Maldasena tìm thấy sự tương ứng giữa một dạng hấp dẫn đặc biệt và một lý thuyết mô tả các hạt. Trong những năm tiếp theo, các nhà khoa học khác đã nghiên cứu về nó và phát triển các phương trình toán học.
Không đi sâu vào sự tinh tế của các công thức toán học này, tất cả đều bắt nguồn từ thực tế là tương tác hấp dẫn và hạ nguyên tử của các hạt giống như hai mặt của cùng một đồng xu. Một mặt, nó là phiên bản mở rộng của lực hấp dẫn lấy từ thuyết tương đối rộng của Einstein năm 1915. Mặt khác, nó là một lý thuyết mô tả đại khái hành vi của các hạt hạ nguyên tử và tương tác của chúng.
Công việc của Klebanov được tiếp tục bởi Gubser, người sau này trở thành giáo sư vật lý tại ... Đại học Princeton, tất nhiên, nhưng thật không may, ông đã qua đời cách đây vài tháng. Chính ông đã lập luận trong nhiều năm rằng sự thống nhất vĩ đại của bốn tương tác với lực hấp dẫn, bao gồm cả việc sử dụng lý thuyết dây, có thể đưa vật lý học lên một tầm cao mới.
Tuy nhiên, sự phụ thuộc toán học phải được xác nhận bằng cách nào đó bằng thực nghiệm, và điều này còn tồi tệ hơn nhiều. Cho đến nay không có thử nghiệm để làm điều này.
Xem thêm:
