Lý thuyết mới đề xuất ba chiều thời gian và một chiều không gian

Lý thuyết này lập luận rằng thời gian với ba chiều chứ không phải một chiều duy nhất mà chúng ta trải nghiệm theo một chiều liên tục về phía trước. Và không gian đột sinh trong lý thuyết này chỉ là yếu tố thứ cấp.

“Ba chiều không gian đó là cấu trúc ban đầu của tất cả, giống như tấm toan của một bức họa”, phó giáo sư Gunther Kletetschka tại Viện Địa vật lý UAF giải thích. “Không gian vẫn tồn tại trong ba chiều thời gian đó nhưng nó giống như màu vẽ đặt lên mặt toan hơn là chính tấm toan”.

Những ý tưởng đó khác biệt đáng kể so với thứ vật lý vẫn được chấp nhận từ trước cho đến nay, nghĩa là một chiều thời gian đơn nhất cộng thêm ba chiều không gian cấu tạo nên thực tại. Người ta gọi đó là không thời gian, khái niệm được phát triển từ hơn một thế kỷ, coi không gian và thời gian là một thực thể thống nhất.

Công thức toán học của Kletetschka có tất cả sáu chiều – không gian và thời gian kết hợp – có thể đem các nhà khoa học tiến gần hơn tới một lời giải thích thống nhất cho toàn vũ trụ này.

Vô cùng khó để nắm bắt được các chiều thời gian của tiến trình hướng về phía trước vượt ra ngoài cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Các nhà vật lý lý thuyết đã đề xuất nhiều lý thuyết khác nhau về nó.

Công trình của Kletetschka, được xuất bản trên Reports in Advances of Physical Science, đề xuất một công trình nghiên cứu về một chủ đề bên lề dòng phát triển chính của vật lý.

Ông cho rằng khung toán học của mình cho ba chiều không gian cải thiện đề xuất của những người khác thông qua việc tái tạo một cách có thể kiểm chứng khối lượng những hạt đã biết và những tính chất vật lý khác.

“Những đề xuất thời gian ba chiều trước đây là những cấu trúc toán học nguyên thủy mà không có những kết nối thực nghiệm cụ thể”, ông nói. “Công trình của tôi chuyển đổi khái niệm đó từ một khả thể toán học thú vị thành một lý thuyết có thể kiểm chứng về mặt vật lý với nhiều kênh kiểm tra độc lập”.

Lý thuyết này có thể được sử dụng để dự đoán đặc tính hạt chưa biết và hỗ trợ việc theo đuổi nghiên cứu nguồn gốc của khối lượng – và cuối cùng, giúp giải một trong những câu hỏi lớn nhất của vật lý.

Thời gian 3D là gì?

Thời gian ba chiều là một lý thuyết mà trong đó thời gian, giống như không gian, có vô số chiều độc lập – có thể hình dung cụ thể như ba trục chuyển động thời gian, tương tự như khái niệm của các trục X, Y, Z không gian. 

Hãy tưởng tượng ban đang đi trên một đường thẳng, chuyển động về phía trước và do đó trải nghiệm thời gian như cách chúng ta vẫn biết. Giờ hãy tưởng tượng một con đường khác băng qua con đường thứ nhất theo hướng chuyển vị ngang.

Nếu bạn bước lên con đường chuyển vị ngang và còn nhớ đến khoảnh khắc tương tự của ‘thời gian không đổi”, bạn có thể phát hiện ra những điều có thể sai khác, tuy không quá lớn- có lẽ một phiên bản khác trong cùng ngày. Di chuyển theo con đường thứ hai vuông góc với con đường thứ nhất đó, bạn có thể khám phá ra những kết quả khác biệt trong ngày hôm đó mà không cần phải tiến lên hoặc lùi lại theo thời gian mà chúng ta đã biết.

Sự tồn tại của những kết quả khác biệt là chiều thứ hai của thời gian. Còn chiều thứ ba của thời gian chính là việc chuyển đổi từ một kết quả sang một kết quả khác.

Kletetschka cho biết lý thuyết của mình vượt qua một số vấn đề mà các lý thuyết ba chiều thời gian trước đó đã mắc phải, vốn dựa trên nền tảng của vật lý truyền thống. 

Những lý thuyết trước đó, ví dụ, mô tả nhiều chiều thời gian mà trong đó mối quan hệ nhân quả rất mơ hồ. Lý thuyết của Kletetschka đảm bảo nguyên nhân vẫn đi trước kết quả, ngay cả trong nhiều chiều thời gian, chỉ gói gọn trong một cấu trúc toán học phức tạp hơn.

Trong ba chiều thời gian, chiều thứ hai và thứ ba từng được một số nhà vật lý nghĩ tới, trong đó có nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng Itzhak Bars của trường ĐH Nam California, trở nên rõ ràng hơn, hoặc không gập, tại các cấp độ năng lượng cực đoan như thời điểm vũ trụ sớm hoặc những tương tác hạt năng lượng cao.

Một lý thuyết thống nhất vĩ đại?

Việc theo đuổi lý thuyết ba chiều thời gian được Bars và những nhà vật lý lý thuyết khác tin là sẽ trở thành một con đường dẫn đến câu trả lời của một số câu hỏi vật lý lớn khiến các nhà khoa học đau đầu.

Cách tiếp cận của Kletetschka có thể giúp giải quyết câu hỏi lớn bậc nhất trong số mọi thách thức vật lý còn bỏ ngỏ: sự thống nhất cơ học lượng tử – hành xử của các hạt ơ quy mô nhỏ nhất – và hấp dẫn thành một lý thuyết hấp dẫn lượng tử duy nhất.

Một lý thuyết lượng tử của hấp dẫn có thể dẫn đến, hoặc trở thành, một lý thuyết vĩ đại của vũ trụ – cái gọi là “lý thuyết cho tất cả”. Lý thuyết thống nhất khó nắm bắt này có thể thống nhất bốn lực cơ bản của tự nhiên – điện từ, lực hạt nhân mạnh, lực hạt nhân yếu và hấp dẫn.

Mô hình tiêu chuẩn của vật lý hạt đã thống nhất được ba lực đầu. Hấp dẫn được lý thuyết hấp dẫn của Albert Einstein giải thích.

Hai thứ này không tương thích với nhau, vì vậy các nhà vật lý đang tìm kiếm “lý thuyết của tất cả” để thống nhất chúng. Đi tìm nguồn gốc khối lượng hạt là trung tâm của vấn đề.

Kletetschka tin tưởng lý thuyết của mình về ba chiều không gian có thể giúp làm được điều này. Khung toán học của ông đã tái tạo một cách chính xác các khối lượng hạt đã biết như các electron, muon, và quark cũng như giải thích tại sao các hạt đó lại có khối lượng.

“Con đường đến sự thống nhất có thể đòi hỏi xem xét lại một cách cơ bản chính bản chất của thực tại vật lý”, ông nói. “Lý thuyết này chứng minh được cách xem xét thời gian ba chiều có thể giải quyết được một cách tự động nhiều bài toán vật lý thông qua một khung toán học tương quan duy nhất”.

Thanh Phương dịch từ University of Alaska Fairbanks

Nguồn: https://www.uaf.edu/news/uaf-professors-work-is-a-step-toward-elusive-theory-of-everything.php