Kiến thức Phổ thông

Lý thuyết dây: Khái niệm cơ bản, các biến thể và tương lai

Lý thuyết dây là một lý thuyết toán học cố gắng giải thích một số hiện tượng mà hiện tại không thể giải thích được theo mô hình chuẩn của vật lý lượng tử.

Khái niệm cơ bản của lý thuyết dây

Về cốt lõi, lý thuyết dây sử dụng mô hình chuỗi một chiều thay cho các hạt vật lý lượng tử. Các chuỗi này, kích thước của chiều dài Planck (tức là 10-35 m) dao động ở các tần số cộng hưởng cụ thể. (Lưu ý: Một số phiên bản gần đây của lý thuyết dây đã dự đoán rằng các chuỗi có thể có chiều dài dài hơn, kích thước lên tới gần một milimet, điều đó có nghĩa là chúng ở trong vương quốc mà các thí nghiệm có thể phát hiện ra chúng.) lý thuyết dự đoán nhiều hơn bốn chiều (10 hoặc 11 trong các biến thể phổ biến nhất, mặc dù trên phiên bản yêu cầu 26 kích thước), nhưng các kích thước bổ sung được “cuộn tròn” trong chiều dài Planck.

Ngoài các chuỗi, lý thuyết dây còn chứa một loại đối tượng cơ bản khác gọi là brane, có thể có nhiều chiều hơn. Trong một số “kịch bản branewworld”, vũ trụ của chúng ta thực sự bị “mắc kẹt” bên trong lớp vỏ 3 chiều (được gọi là 3-brane). Lý thuyết dây ban đầu được phát triển vào những năm 1970 trong nỗ lực giải thích một số mâu thuẫn với hành vi năng lượng của hadron và các hạt vật lý cơ bản khác.

Như với phần lớn vật lý lượng tử, toán học áp dụng cho lý thuyết dây không thể được giải quyết duy nhất. Các nhà vật lý phải áp dụng lý thuyết nhiễu loạn để có được một loạt các giải pháp gần đúng. Các giải pháp như vậy, tất nhiên, bao gồm các giả định có thể đúng hoặc không đúng. Hy vọng thúc đẩy đằng sau công việc này là nó sẽ dẫn đến một “lý thuyết về mọi thứ”, bao gồm một giải pháp cho vấn đề hấp dẫn lượng tử, để dung hòa vật lý lượng tử với thuyết tương đối rộng, do đó dung hòa các lực cơ bản của vật lý.

Các biến thể của lý thuyết dây

Lý thuyết dây đầu tiên, chỉ tập trung vào boson. Biến thể này của lý thuyết dây (viết tắt của “lý thuyết chuỗi siêu đối xứng”) kết hợp các fermion và siêu đối xứng. Có năm lý thuyết siêu dây độc lập:

  • Loại 1
  • Loại IIA
  • Loại IIB
  • Loại HO
  • Loại HE

Lý thuyết M: Một lý thuyết siêu dây, được đề xuất vào năm 1995, cố gắng hợp nhất các mô hình Loại I, Loại IIA, Loại IIB, Loại HO và Loại HE là các biến thể của cùng một mô hình vật lý cơ bản.

Một kết quả của nghiên cứu về lý thuyết dây là nhận ra rằng có rất nhiều lý thuyết khả thi có thể được xây dựng, khiến một số người đặt câu hỏi liệu phương pháp này có thực sự phát triển “lý thuyết về mọi thứ” mà nhiều nhà nghiên cứu ban đầu hy vọng hay không. Thay vào đó, nhiều nhà nghiên cứu đã chấp nhận một quan điểm rằng họ đang mô tả một khung cảnh lý thuyết chuỗi rộng lớn của các cấu trúc lý thuyết có thể, nhiều trong số đó không thực sự mô tả vũ trụ của chúng ta.

Nghiên cứu về lý thuyết dây

Hiện tại, lý thuyết dây đã không thực hiện thành công bất kỳ dự đoán nào cũng không được giải thích thông qua một lý thuyết thay thế. Nó không được chứng minh cụ thể cũng không làm sai lệch, mặc dù nó có các tính năng toán học mang lại sức hấp dẫn lớn cho nhiều nhà vật lý.

Một số thử nghiệm được đề xuất có thể có khả năng hiển thị “hiệu ứng chuỗi”. Năng lượng cần thiết cho nhiều thí nghiệm như vậy hiện không thể có được, mặc dù một số trong khả năng trong tương lai gần, chẳng hạn như các quan sát có thể có từ các lỗ đen. Chỉ có thời gian mới có thể nói liệu lý thuyết dây có thể chiếm vị trí thống trị trong khoa học hay không, ngoài việc truyền cảm hứng cho nhiều nhà vật lý.

Chủ đề xuất hiện trong bài viết
Back to top button
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker