Khi ai đó đề cập đến "các chiều không gian khác", chúng ta có xu hướng nghĩ về những thứ như vũ trụ song song - các thực tại tồn tại đồng thời với thế giới chúng ta. Tuy nhiên, cách mà chiều không gian đóng vai trò trong trật tự Vũ trụ của chúng ta thực sự khác biệt hoàn toàn với suy nghĩ phổ biến này.
Chiều không gian chỉ đơn giản là các khía cạnh khác nhau của những gì chúng ta cho là thực tại. Chúng ta có thể ngay lập tức nhận thức được 3 chiều không gian quen thuộc hàng ngày - những chiều xác định chiều dài, chiều rộng và chiều sâu của tất cả các đối tượng với các trục x, y và z tương ứng.
Ngoài 3 chiều không gian có thể nhìn thấy này, các nhà khoa học tin rằng có thể còn nhiều hơn nữa. Trên thực tế, Lý thuyết Siêu dây đặt ra rằng vũ trụ tồn tại ở 10 chiều khác nhau. Những khía cạnh khác nhau này sẽ chi phối vũ trụ, các lực cơ bản của tự nhiên và tất cả các hạt cơ bản chứa bên trong.
Chiều đầu tiên mang đến cho ta độ dài (trục x). Nó dùng để mô tả một đối tượng một chiều như đường thẳng. Thêm vào một chiều thứ hai, trục y (hoặc chiều cao), giúp ta có được đối tượng hình dạng 2 chiều (như hình vuông).
Nếu thêm chiều thứ ba liên quan đến độ sâu (trục z), ta có thể mô tả tất cả các đối tượng gây cảm giác về diện tích và mặt cắt ngang. Ví dụ hoàn hảo là một khối lập phương, tồn tại trong ba chiều và có chiều dài, chiều rộng, chiều sâu và khối lượng. Ngoài 3 chiều này, 7 chiều còn lại chúng ta không nhìn thấy, nhưng vẫn có ảnh hưởng trực tiếp đến vũ trụ và thực tại mà chúng ta nhận biết được.
Các nhà khoa học tin rằng chiều thứ tư là thời gian, chi phối các thuộc tính của tất cả các vật chất. Cùng với 3 chiều không gian, vị trí của các vật thể trong vũ trụ theo thời gian sẽ được xác định. Các chiều còn lại với các thuộc tính sâu sắc hơn và việc giải thích sự tương tác của chúng với các chiều khác trở nên đặc biệt khó khăn đối với các nhà vật lý.
-
- Vũ trụ khai triển theo thời gian, bắt đầu với Vụ nổ lớn. Theo Lý thuyết Dây, Vũ trụ chỉ là một trong nhiều thế giới có thể xảy ra. (Ảnh: NASA)
Theo Lý thuyết siêu dây, chiều thứ năm và thứ sáu là nơi phát sinh khái niệm về thế giới có thể xảy ra (possible world). Nếu chúng ta có thể nhìn xuyên qua chiều thứ năm, chúng ta sẽ thấy một thế giới cho phép chúng ta đo lường sự tương đồng và khác biệt giữa thế giới của chúng ta và các thế giới khác.
Trong chiều thứ sáu, chúng ta sẽ thấy một mặt phẳng của các thế giới, nơi chúng ta có thể so sánh và định vị tất cả các vũ trụ bắt đầu với cùng điều kiện ban đầu như thế giới này (tức là Vụ nổ lớn). Về lý thuyết, nếu bạn có thể làm chủ chiều thứ năm và thứ sáu, bạn có thể du hành ngược thời gian hoặc đi đến những tương lai khác nhau.
Trong chiều thứ bảy, bạn sẽ tiến nhập vào các thế giới có thể bắt đầu với các điều kiện ban đầu khác nhau. Trong khi ở chiều thứ năm và thứ sáu, các điều kiện ban đầu là như nhau và các hành động tiếp theo là khác nhau. Chiều thứ tám một lần nữa cho chúng ta một mặt phẳng của các lịch sử vũ trụ có thể xảy ra, mỗi lịch sử này bắt đầu với các điều kiện ban đầu khác nhau và phân nhánh ra vô hạn (đó là lý do tại sao chúng được gọi là vô cực).
Trong chiều thứ chín, chúng ta có thể so sánh tất cả các lịch sử vũ trụ có thể xảy ra, bắt đầu với tất cả các định luật vật lý và điều kiện ban đầu khác nhau. Trong chiều thứ mười cũng là chiều cuối cùng, chúng ta đạt đến điểm mà mọi thứ mà con người có thể tưởng tượng ra. Vượt ngoài chiều thứ mười, mọi thứ sẽ nằm ngoài trí tưởng tượng của con người, tạo thành giới hạn tự nhiên của những gì chúng ta có thể hình dung về chiều không gian.
Sự tồn tại của sáu chiều không gian phụ mà chúng ta không thể nhận biết được là cần thiết cho Lý thuyết Dây để thống nhất các lực trong tự nhiên. Việc chúng ta chỉ có thể cảm nhận được bốn chiều không gian có thể được giải thích theo một trong hai cơ chế: hoặc 6 chiều không gian phụ được “cuộn lại” (compact hóa) ở quy mô rất nhỏ, hoặc nếu không thì thế giới của chúng ta là một đa tạp con (mặt) 3 chiều tương ứng với một màng mà tất cả các hạt đã biết bên cạnh trọng lực sẽ bị hạn chế trong đó (hay còn gọi là lý thuyết màng).
-
- Sự tồn tại của các chiều không gian phụ được giải thích bằng đa tạp Calabi-Yau, trong đó tất cả các thuộc tính bên trong của các hạt cơ bản được ẩn đi. (Ảnh: A Hanson)
Nếu các 6 chiều không gian phụ cuộn lại, thì chúng phải ở dạng đa tạp Calabi-Yau. Mặc dù các giác quan của chúng ta không thể nhận thức được các chiều không gian phụ, nhưng chúng có thể đã chi phối sự hình thành của vũ trụ tại thời điểm đầu. Hiện tại, các nhà khoa học tin rằng việc sử dụng kính viễn vọng để phát hiện ánh sáng từ vũ trụ sơ khai (tức là hàng tỷ năm trước), họ có thể thấy sự tồn tại của các chiều không gian này thông qua sự ảnh hưởng của nó đến sự tiến hóa của vũ trụ.
Lý thuyết dây là một thuyết hấp dẫn lượng tử, được xây dựng với mục đích thống nhất tất cả các hạt cơ bản cùng các lực cơ bản của tự nhiên, ngay cả lực hấp dẫn. Các nhà vật lý lý thuyết hiện đại đặt rất nhiều hy vọng vào lý thuyết này vì nó có thể giải quyết được những câu hỏi như tính đối xứng của tự nhiên, hiệu ứng lượng tử tại các lỗ đen (black hole), cũng như tại các điểm kỳ dị, sự tồn tại và phá vỡ siêu đối xứng...
Lý thuyết dây đồng thời cũng mở ra những tia sáng mới cho cơ học lượng tử, không gian và thời gian. Trong lý thuyết dây, tất cả các lực và các hạt được miêu tả theo một lối hình học phong nhã, như ước mơ của Einstein về việc thiết lập vạn vật từ khung hình học của không-thời gian.
Văn Thiện
Theo universetoday
