Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 65)

Lực hấp dẫn lượng tử vòng

Một giải pháp khả dĩ cho bài toán lực hấp dẫn lượng tử là chính không gian bị lượng tử hóa. Các nhà vật lí Lee Smolin và Theodore đề xuất ý tưởng này vào năm 1986, hình dung không gian là được hình thành bởi vô số ‘vòng’ lượng tử đan xen, mỗi vòng không lớn hơn kích cỡ nhỏ nhất có thể đo được trên lí thuyết (cái gọi là ‘độ dài Planck’, 1,6.10^-35 mét). Nếu các vòng như thế tồn tại, thì nó có nghĩa là không gian có dạng hạt ở cấp độ lượng tử. Các mạng lưới vòng đan xen được gọi là ‘mạng spin’, còn ‘bọt spin’ mô tả cách mạng spin biến đổi theo thời gian do các trường hấp dẫn biến thiên.

Một ưu điểm của lí thuyết ‘lực hấp dẫn lượng tử vòng’ (LQG – loop quantum gravity) này là nó không đòi hỏi về vị trí chính xác. Các vòng có thể di chuyển lòng vòng do sự uốn cong của không gian mà không làm thay đổi cách chúng phản ứng với lực hấp dẫn. Tuy nhiên, LQG vẫn là một lí thuyết đang trong quá trình xây dựng, và nó chẳng đưa ra dự đoán nào về graviton, một hạt được xem là thiết yếu đối với một lí thuyết trường lượng tử về lực hấp dẫn.

Lực hấp dẫn lượng tử vòng

Lí thuyết dây

Là một đối thủ nổi tiếng với lực hấp dẫn lượng tử vòng, lí thuyết dây thừa nhận rằng toàn bộ vật chất được làm bằng những sợi dây tí hon đang dao động không dài hơn độ dài Planck. Các dây này dao động ở những tần số khác nhau, mang lại đa dạng ‘nốt’, ví von như trong âm nhạc. Mỗi nốt biểu hiện các số lượng tử của một hạt, sinh ra toàn bộ các hạt trong Mô hình Chuẩn. Lí thuyết dây miêu tả tương tác giữa các hạt bằng các dây tách nhau ra và nhập trở lại. Hơn nữa, nó phụ thuộc vào sự tồn tại của graviton và các phép toán sẽ không hoạt động nếu không có nó. Thêm thực tế nữa là toán học của lí thuyết dây không làm phát sinh các vô hạn toán học bất tiện, và nó là ứng viên cho một lí thuyết cực kì thu hút về mọi thứ.

Tuy nhiên, mặc dù một số khám phá đã được bàn cãi để chứng thực cho nó, song lí thuyết dây vẫn là không thể kiểm tra được. Toán học của nó có thể mô tả thực tại chuẩn xác, nhưng cho đến nay chẳng có cách nào xác nhận thực nghiệm các hạt thật ra có phải là các dây đang dao động hay không.

Lí thuyết dây