Khởi nguồn của vũ trụ: Những vũ trụ tưởng tượng – Phần 2

172

Trong nghiên cứu năm 2017, nhóm tác giải Turok, Feldbrugge và Lehners đã thử thử nghiệm rất nhiều lịch sử mở rộng dẫn tới đặc trưng phổ biến thứ 2. Theo họ, hướng đi tốt nhất là hướng đi có xem xét những giá trị có thật, tuân theo một biến được gọi là “lapse” – khoảng cách cần thiết để đạt đến một đường kính nhất định.

“Laspe” không phải là một khái niệm phổ biến về thời gian, do nó không có yếu tố nguyên nhân, song nhóm tác giả lại khẳng định rằng, nó không cần yếu tố này vì chỉ cần xem xét các giá trị thật có ảnh hưởng vật lý. Và tổng hợp của những vũ trụ theo giá trị thật của lapse lại cho ra kết quả: một giải pháp là một vũ trụ trái hoàn toàn với vũ trụ của chúng ta hiện tại.

Mọi người quá tin tưởng vào trực giác của Stephen,” Turok nói. “Và họ không phải là không có lý – trực giác của Stephen trong lĩnh vực này tốt hơn hầu hết mọi người. Nhưng nó không có nghĩa là anh ấy lúc nào cũng đúng.”

Những vũ trụ tưởng tượng

Jonathan Halliwell, một nhà vật lý học tại Đại học Hoàng gia London, đã nghiên cứu về học thuyết không giới hạn kể từ khi còn là học sinh của Hawking vào những năm 1980. Vào năm 1990, cùng với Hartle, ông đã nghiên cứu về những vấn đề của việc tổng hợp hướng đi, và họ đã đưa ra quan điểm tương tự như Hertog và Hawking rằng, việc tổng hợp không phải là thiết yếu, mà chỉ là một công cụ toán học có thể ứng dụng để đạt lợi thế cao. Sử dụng công cụ này tương tự như việc biểu thị đường đi của một hành tinh xung quanh mặt trời sử dụng toán học qua các góc, thời gian, và các thông số. “Bạn có thể biểu thị các thông số theo nhiều cách, nhưng cách này mang tính vật lý hơn những cách còn lại”, Halliwell khẳng định.

Halliwell và đồng nghiệp lại khẳng định rằng, trong siêu vũ trụ thu nhỏ, những giá trị đi trái với lịch sử hình thành ổn định là không có nghĩa. Cụ thể, cơ chế lượng tử yêu cầu tổng xác suất phải đạt giá trị là 1, hoặc được “bình thường hóa”, trái với kết quả luôn thay đổi của nhóm nghiên cứu của Turok. Như vậy, giả thiết của Turok là vô nghĩa, với quá nhiều giá trị vô cực, và vi phạm định luật lượng tử.

Neil Turok đã thách thức thuyết “không giới hạn” của Hartle và Hawking, đề ra một thuyết cạnh tranh trong mô tả vũ trụ sử dụng lượng tử | Gabriela Secara

Tất nhiên, hướng đi này trong tổng hợp mọi vũ trụ sử dụng các giá trị tưởng tượng với biến lapse. Nhưng ngoại trừ nhóm của Turok, rất ít người đặt vấn đề với thiếu sót này. Bởi lẽ, cơ chế lượng tử vẫn luôn phải ứng dụng các hàm số tưởng tượng, và theo Hartle-Hawking, việc yêu cầu các “lapse” phải có thật là rất vô lý. “Đó là một yêu cầu quá vô lý, và chúng tôi hoàn toàn không đồng ý với quan điểm này”, Hertog bày tỏ.

Theo Hertog, trong những năm sao đó, Hawking rất ít đề cập tới phương trình tổng hợp hướng đi của thuyết không giới hạn, nhiều phần là do sự mơ hồ của cách chọn hướng. Thay vào đó, ông coi điều này là một lời giải cho phương trình thiết yếu về vũ trụ, được đề ra bởi 2 nhà vật lý học John Wheeler và Bryce DeWitt vào những năm 1960. Cụ thể, 2 nhà nghiên cứu này đã đưa ra luận điểm rằng, phương trình sóng của vũ trụ không thể phụ thuộc vào biến thời gian, do ta không có bất kỳ cách thức nào để đo lường đơn vị này. Và như vậy, lượng năng lượng trong vũ trụ, sau khi đã tính các yếu tố gây ra bởi vật thể và trọng lực, sẽ mãi mãi duy trì ở mức 0. Và phương trình sóng không giới hạn sẽ giải đáp được câu hỏi mà Wheeler và DeWitt đã đề ra về siêu vũ trụ thu nhỏ này.

Trong những năm cuối đời, Hawking và các đồng sự đã bắt đầu ứng dụng học thuyết 3 chiều, nhằm hiểu sâu hơn về phương trình sóng. Đây là một phương thức trong đó thời gian và không gian được coi như một hình 3 chiều, và đã phá bỏ rất nhiều giới hạn trong vật lý học. Cụ thể, Hawking tìm kiếm một mô tả 3 chiều của vũ trụ mang hình dạng cầu lông – nơi hình học của quá khứ bị ảnh hưởng trực tiếp bởi hiện tại.

Những nghiên cứu này vẫn được tiếp tục kể cả sau khi Hawking qua đời, nhưng với Turok, việc thay đổi trọng tâm này lại giống như phá bỏ mọi quy luật đã được đề ra trước đó. Theo ông, việc bỏ đi phương trình tổng hợp hướng đi lại phá bỏ đi những căn bản của học thuyết không giới hạn ban đầu, và nghiên cứu này đã không còn tuân theo học thuyết Hartle-Hawking nữa. Còn bản thân Hartle lại phản đối ý kiến này.

Trong 1 năm qua, Turok cùng 2 đồng nghiệp là Lathan Boyle và Kieran Finn đã liên tục nghiên cứu một mô hình vũ trụ mới, với rất nhiều điểm tương đồng với học thuyết không giới hạn. Trong đó, thay vì hình thái một quả cầu lông, vũ trụ được mô tả như một chiếc đồng hồ cát, với thời gian chảy theo cả hai chiều. Mô hình này hiện còn chưa đủ phát triển để có thể đưa ra dự đoán, nhưng lại mang những điểm hấp dẫn trong công nhận cân bằng CPT – thể hiện cả vật chất và phản vật chất, trái và phải, cũng như dòng chảy ngược và xuôi của thời gian. Nhưng yếu điểm của phương thức này lại là điểm giao tại một điểm đặc biệt, mà để hiểu được, thì ta lại cần một lý thuyết trọng lực lượng tử mới. Nhóm nghiên cứu đã bắt tay vào phát triển lý thuyết này, nhưng hiện tại vẫn chưa có thành tựu nào đáng nói.

Ngoài ra, một số các nhà khoa học lại đang quan tâm lại tới học thuyết đường hầm – một giả thuyết khác về khởi nguồn vũ trụ từ hư không. Đây là một giả thuyết được đề ra vào những năm 1980, bởi các nhà vũ trụ học Nga-Mỹ, Alexander Vilenkin và Andrei Linda, chỉ khác biệt với học thuyết không giới hạn bởi một giá trị âm, trong đó coi sự hình thành của vũ trụ là một sự kiện “đường hầm” theo cơ chế lượng tử.

Nhiều học thuyết xuất hiện hơn, cũng đồng nghĩa với nhiều câu hỏi, tranh cãi, và lý thuyết hơn, trong đó nổi bật là thuyết đa vũ trụ. Cụ thể, hàm sóng không giới hạn thiên về các vũ trụ rỗng, trong đó yêu cầu có các vật chất và năng lượng để có thể thúc đẩy sự mở rộng và phức tạp của vũ trụ. Về vấn đề này, Hawking đề ra quan điểm rằng, sự phát triển mở rộng của các vũ trụ khả thi, được cho phép bởi hàm sóng, cần được công nhận trong một đa vũ trụ rông hơn, mà trong đó chỉ những vũ trụ đủ phức tạp mới có những sinh vật đủ phát triển để quan sát. (Các tranh cãi mới nhất thường xoay quanh câu hỏi rằng liệu những vũ trụ trên sẽ ổn định hay liên tục biến đổi). Về lợi thế, học thuyết đường hầm tập trung vào vật chất và các vũ trụ nhiều năng lượng, mà không cần sử dụng các luận điểm nhân học – nhưng lại gặp phải vấn đề rằng các vũ trụ khác sẽ có những vấn đề đáng lưu ý khác.

Tuy nhiên, dù những nghiên cứu mới có sáng tạo tới đâu, ta có lẽ sẽ vẫn phải sử dụng một vài lý luận của Hawking từ 38 năm trước. Có lẽ, thay vì từ hư không, vũ trụ vẫn cần một biến động bất thường, và cần một phương trình sóng mới hoàn toàn. Việc nghiên cứu thì sẽ không bao giờ dừng lại. Juan Maldacena, một nhà vật lý lý thuyết tại Viện nghiên cứu Nâng cao tại Princeton, New Jersey, người vốn không tham gia vào tranh luận về khởi nguồn vũ trụ, đã thắc mắc: “Ngoại trừ phương trình sóng, thì ta còn lý thuyết nào về cơ chế lượng tử để nghiên cứu nữa?” Maldacena tin rằng, nghiên cứu về phương trình sóng của vũ trụ là cần thiết, và các nhà nghiên cứu, thay vào đó nên tập trung vào câu hỏi: “Phương trình sóng chúng ta đang tìm thấy có đúng không? Và phương thức tiếp cận nó nên là thế nào?”

Khởi nguồn của vũ trụ: Câu hỏi gây tranh cãi trong giới vũ trụ học – Phần 1

Theo Wired

Tin liên quan: