8 bí ẩn vật lý học chưa thể giải thích (1)

Ngày nay, không nhà vật lý học nào dám tuyên bố rằng kiến thức của họ về vật lý vũ trụ đã hoàn thiện. Thêm vào đó, mỗi khám phá mới trong vật lý dường như đều mở ra những câu hỏi lớn hơn, khó giải quyết hơn. Trang LiveScience đăng tải bài viết về 8 bí ẩn vật lý chưa thể giải thích.

1. Năng lượng tối là gì?

Tuy trọng lực làm chất liệu của vũ trụ (là không gian-thời gian) co lại, nhưng theo quan sát, vũ trụ của chúng ta lại không ngừng phình to ra. Để giải thích hiện tượng này, các nhà vật lý thiên văn học đặt ra giả thuyết có một đối tượng vô hình chống lại trọng lực làm giãn nở vũ trụ và gọi nó là “năng lượng tối”.

Năng lượng này là một phần trong không gian, tạo ra “áp lực âm”, được thể hiện bởi hằng số vũ trụ học. Khi vũ trụ phình to, nhiều không gian được tạo ra đồng nghĩa với việc càng có nhiều năng lượng tối. Theo như quan sát về tỉ lệ giãn nở, các nhà khoa học đã phát hiện rằng tổng lượng năng lượng tối chiếm tới 70% trong vũ trụ. Tuy nhiên, không ai biết làm sao để phát hiện ra nó.

2. Vật chất tối là gì

Rõ ràng là, khoảng 84% vật chất trong vũ trụ không hấp thụ hay phát ra ánh sáng. Đúng như tên gọi của nó, vật chất tối không thể được nhìn thấy trực tiếp và cũng chưa từng được phát hiện gián tiếp. Tuy nhiên, vật chất tối vẫn tồn tại và đặc tính của nó được suy ra từ lực hút của nó lên cấu trúc của vũ trụ, hạt phóng xạ và cácvật chất nhìn thấy được.

Người ta cho rằng vật chất tối bao phủ vùng ngoài của các dải ngân hà, có thể bao gồm “các hạt đồ sộ tương tác yếu với nhau” (WIMP). Người ta đã chế ra rất nhiều máy dò nhằm phát hiện hạt WIMP nhưng chưa thu được kết quả gì.

3. Tính một chiều của thời gian là do đâu?

Thời gian trôi về phía trước là nhờ một đặc tính của vũ trụ có tên “entropy” – hiểu nôm na là mức độ hỗn loạn. Entropy là một đại lượng luôn tăng, vì vậy, một khi sự lộn xộn đã diễn ra, không có cách nào đảo ngược nó. Đây chính là một vấn đề logic: các hạt trong tự nhiên được sắp xếp một cách hỗn loạn thay vì theo trật tự, và khi mọi thứ thay đổi, chúng có xu hướng bị xáo trộn.

Nhưng câu hỏi then chốt ở đây là tại sao trong quá khứ mức độ entropy lại thấp? Tức là: Tại sao ở thuở ban đầu, khi có một lượng năng lượng khổng lồ chen chúc nhau trong không gian nhỏ hẹp thì vũ trụ lại theo trật tự?

4. Có hay không các vũ trụ song song?

Các dữ liệu con người đã có về vật lý thiên thể cho thấy không gian-thời gian có tính phẳng, và vì thế nó sẽ tiếp diễn mãi mãi. Nếu vậy, “vũ trụ” mà chúng ta đang sống chỉ là một phần rất nhỏ trong một “siêu vũ trụ” vô cùng rộng lớn, gồm các "mẩu vũ trụ" xếp cạnh nhau.

Đồng thời, nguyên lý của cơ học lượng tử cho rằng trong mỗi “mẩu” vũ trụ này, chỉ có một số lượng hạt cấu thành nhất định (10^10^122 các kết hợp khác nhau). Vì thế, với một số lượng các mẩu nhất định, sự sắp xếp các hạt trong đó bị buộc phải lặp lại – trong một thời gian vô định.

Điều này nghĩa là sẽ có rất rất nhiều các vũ trụ song song, tồn tại những “mẩu vũ trụ” giống hệt vũ trụ của chúng ta (ở đó cũng có một người giống y hệt bạn, với xuất thân, gia đình, bạn bè giống hệt) cũng như các mẩu chỉ khác biệt về vị trí của một, hai hạt, hay các vũ trụ khác chúng ta hoàn toàn.

Điều mà vật lý học chưa giải thích được là giả thuyết lạ lùng này có đúng hay không - nếu sai thì ở đâu, và nếu đúng thì làm sao ta có thể phát hiện sự tồn tại của những thế giới song song ấy?

Lam Lan