Trong cái bài về động cơ Alcubierre ngày hôm qua, có một bạn đề cập đến một phương thức di chuyển mang tính lý thuyết thuần túy khác, ấy là đục các lỗ giun nối giữa hai điểm xa cách trong không gian. Và vì thường mỗi khi nhắc đến lỗ giun, một thứ nữa cũng rất hay được lôi ra bàn, ấy là các chiều không gian bậc cao, mình lại nhớ đến một clip do một nhà vật lý lý thuyết người Đức tên Sabine Hossenfelder thực hiện, bàn về việc liệu trong vũ trụ có tồn tại chiều bậc cao nào không.
Theo như Hossenfelder giải thích, nếu sử dụng toán học thuần túy (tức mô tả tất cả mọi thứ cấu thành không gian ấy dưới dạng các vectơ), cái vũ trụ này thích mấy chiều cũng được hết. Ví dụ như nếu mô tả một hạt vật chất nhất định dưới dạng vectơ, ta sẽ có thể quy 3 thằng đầu là vị trí vật lý của nó, 3 thằng sau là hướng di chuyển nó, 3 thằng sau đấy là chiều quay quanh 3 trục của nó, và 3 thằng khác nữa để mô tả rung động của nó. Nếu tả mấy tỉ hạt như thế dưới dạng vectơ và tụ hết chúng nó lại, cho tương tác với nhau bằng phương trình, ta về cơ bản đã tự dựng lên một cái vũ trụ toán học với 15 chiều.
Tuy nhiên, cái kiểu không gian toán học như thế hẳn không phải là thứ mọi người quan tâm. Thứ mọi người muốn biết sẽ là liệu cái không gian thực chúng ta đang sống có đang ẩn chứa cái chiều nào ngoài mấy chiều lên xuống, trái phải, trước sau vẫn thấy hay không, và Hossenfelder chủ yếu động đến vấn đề này. Cô điểm lại khá nhiều giả thuyết đã được các nhà khoa học đưa ra xoay quanh sự tồn tại của các chiều không gian này cũng như dạng hình của nó, với tiêu biểu là thuyết Kaluza–Klein (cho rằng ngoài 3 chiều truyền thống và một chiều thời gian, vũ trụ còn một chiều thứ 5 nữa) và thuyết dây (vũ trụ cấu thành từ các “sợi” 1 chiều, “ngó ngoáy” trong 1 chiều thời gian và một đống chiều khác). Cả hai thuyết này về cơ bản đều lý giải rằng các chiều “thừa” đấy cuộn lại thành những hình với kích thước nhỏ tí, thế nên chẳng ai trông thấy hay trải nghiệm được chúng nó.
Tất cả những thứ trên đều chỉ là lý thuyết suông, với rất nhiều vấn đề và giả định chưa được chứng minh, thế nên rốt cuộc việc liệu có chiều nào khác tồn tại ngoài mấy cái chiều ta đã biết hay không vẫn còn là một dấu hỏi lớn. Hossenfelder thậm chí còn đã lôi hẳn lỗ giun ra bàn, chỉ trích cách nó hay được khắc họa. Cụ thể, khi giải thích về lỗ giun, người ta hay vẽ vũ trụ dưới dạng một miếng phẳng được gập cong lại, với một cái “đường hầm” nối tắt giữa hai đầu của miếng phẳng kia. Cái kiểu minh họa không gian này được gọi là embedding diagram, đòi hỏi ta phải tự bịa ra thêm một một cái không gian bao bọc bên ngoài toàn bộ vũ trụ của mình, tức tự tạo ra thêm một chiều nữa để mình có thể đứng trong đó, lùi xa ra và quan sát vũ trụ từ vị trí cao hơn. Điều đấy thường khiến thiên hạ ngộ nhận rằng vũ trụ với 4 cái chiều đã biết của nó quả thực như một cái lõi nằm gọn bên trong một chiều không gian thứ 5 to đùng nào đó khác, trong khi, như đã nói đấy, chưa ai chứng minh được có cái chiều nào khác tồn tại ngoài đời hết. Bản thân cái lỗ giun (cụ thể là cái phần thành đường hầm mà ta gọi là cây cầu Einstein–Rosen) thực ra chỉ là một kết cấu 4 chiều thuần túy, không đòi hỏi phải có cái chiều thứ 5 nào khác tồn tại cả. Nó thậm chí còn chỉ tồn tại trên giấy, dưới dạng một kết quả phương trình khả thi thôi, chứ chưa ai chứng minh rằng nó tồn tại thật trong tự nhiên hết. Anh em có thể đọc thêm ở đây để thấy embedding diagram dễ gây ngộ nhận về chiều đến cỡ nào: https://www.physicsforums.com/threads/embedding-diagrams.362398/
Và vụ thừa nhận nhầm một chiều mới không phải là ngộ nhận duy nhất mà cái embedding diagram của lỗ giun đấy tạo ra. Một trong những sai lầm phổ thông khác là thiên hạ hay nghĩ vũ trụ thực chất như một tờ giấy phẳng, và cái lỗ giun đã sử dụng một sức mạnh thần kỳ nào đó “uốn” cả cái tờ giấy đấy oằn cong lại, kéo cho hai điểm thuộc kết cấu không gian thời gian dính sát sịt vào với nhau. Kể cả nếu có bỏ qua việc điều này lại đồng nghĩa với việc công nhận ngầm sự tồn tại của một cái chiều thứ 5, thứ bao lấy vũ trụ để nó có chỗ mà uốn, đó vẫn là một hiểu lầm nghiêm trọng về bản chất của lỗ giun và vũ trụ. Trong cái tranh đó, ta phải hiểu là bản thân vũ trụ ngay từ đầu đã có hình uốn éo như thế sẵn rồi, và cái lỗ giun kia chỉ đơn thuần là một cái ống thông nối giữa hai thằng đấy thôi. Giải thích hẳn ra thì lằng nhằng lắm, thế nên anh em có thể đọc thêm về nó ở đây để biết rõ hơn về bản chất của lỗ giun: https://en.wikipedia.org/wiki/Wormhole
Như anh em có thể thấy đấy, vật lý thực sự lằng nhằng ngoài sức tưởng tượng, theo đúng nghĩa đen luôn. Chúng ta cực khó tưởng tượng ra nổi một cách trọn vẹn các khái niệm của nó, nhất là nếu không phải dân nghiên cứu chuyên sâu. Ta chẳng khác nào những công dân của xứ 2D trong cuốn Flatland của Edwin Abbott, không thể hình dung nổi sự tồn tại của một thế giới 3D, bởi nó quá xa vời với các trải nghiệm của mình, và tất cả những gì ta có thể hiểu về một khối cầu là nó là một hình tròn lúc to lúc nhỏ. Những phương thức giải thích trực quan như embedding diagram là công cụ cực hấp dẫn đối với đám thường dân chúng ta, bởi vì nó chấp nhận tích hợp/loại bỏ một số thứ đi để ta có thể hình dung được đại khái về những khái niệm như vậy. Khổ một chỗ là nếu không có kèm một loạt chú thích và giải thích bổ trợ, những yếu tố thừa/thiếu sẽ vô tình làm chúng ta hình thành những quan niệm méo mó về các khái niệm ấy.
Chính bởi thế mà anh em rất nên cẩn thận với việc “học” khoa học qua các tác phẩm Sci Fi, nơi các tác giả chỉ cần làm mọi thứ trở nên dễ nuốt chứ không quá quan trọng tính chính xác. Xét cho cùng, tại sao lại phải đóng mở ngoặc đủ kiểu về phương trình trường, hình học vũ trụ, thuyết tương đối rộng, và cả đống hầm bà lằng khác, trong khi lấy tờ giấy ra gập lại như Event Horizon, Interstellar, Doreamon làm là đủ để thiên hạ đỡ hạch hỏi rồi? Các tác phẩm Sci Fi không cần chúng ta hiểu đúng về cơ chế cho phép con tàu tele được từ đầu này sang đầu kia của dải ngân hà, mà chỉ cần chúng ta chấp nhận rằng con tàu có thể tele khắp nơi thôi để còn chuyển sang chém về tình yêu là kim chỉ nam hay thứ gì đó tương tự.
Thế nên tốt nhất đừng tin tưởng cái khoa học của Sci Fi quá, ngay cả với những thằng thuộc mảng Hard Sci Fi. Cùng lắm chỉ nên coi đấy như nơi lấy từ khóa, sau đó đi tra cứu và tìm hiểu thêm. Và ngay bản thân các thông tin tra cứu được cũng nên được đối chiếu thêm với những nguồn khác, bởi vì biết đâu thứ vừa tra được chỉ là mấy lời giải thích lơ ngơ về một thứ bản thân cũng chẳng nắm rõ của một thằng tốt nghiệp với con 3,4 Lý (hoặc Hóa, hoặc cả hai 🐧 ).
***
Bài gốc được đăng trong group Hội thích truyện Sci Fi trên Facebook. Cùng ghé chơi group để thảo luận về bài viết hoặc đọc thêm các bài tương tự, bạn nhé.
↓