Lời dẫn nhập cho sách Tại sao Lý thuyết dây?

by , under Uncategorized

 

LÝ THUYẾT DÂY

Hay

VỞ HÀI KỊCH THẦN THÁNH CỦA TẠO HÓA?

Nguyễn Xuân Xanh

Nếu chúng ta hiểu lý thuyết dây, chúng ta sẽ biết vũ trụ bắt đầu thế nào. Điều đó sẽ không có ảnh hưởng mấy lên việc chúng ta sống thế nào, nhưng nó quan trọng để hiểu biết chúng ta đến từ đâu, và có thể chờ đợi tìm thấy cái gì khi chúng thám hiểm.

Stephen Hawking

Tôi nghĩ có quá nhiều thứ tốt đẹp đã xảy ra trong lý thuyết dây để nó có thể sai. Người ta không hiểu điều đó lắm, nhưng tôi không tin rằng có một âm mưu vũ trụ lớn nào đã tạo ra công cụ đáng kinh ngạc này mà không có mối liên quan gì đến thế giới thực cả.

Edward Witten

Sách khổ 14x20cm, 518 trang, giấy láng đẹp, giá bìa 140.000 đ

Có lời dẫn nhập đặc biệt của GS Emil Mertinec của Đại học Chicago dành riêng cho bạn đọc Việt Nam.

Ông là một trong bốn thành viên của “Bộ tứ đàn giây Princeton” (string quartet), những người đã có công

thúc đầy cuộc cách mạng siêu dây thứ nhất trong thập niên 1980. Ông là một “nhân chứng lịch sử” của sự ra đời lý thuyết dây.

Lời dẫn nhập của ông do đó có tính lược sử lý thuyết dây trong những giai đoạn hình thành của nó, và có tính khai sáng cao.

Chúng tôi vô cùng cám ơn ông đã dành ưu ái đặc biệt cho độc giả Việt Nam – một cách bất ngờ.

[1]

Thế kỷ 20 đã kết thúc đi vào lịch sử như thời đại của những cuộc cách mạng tri thức lớn chưa từng thấy: thuyết tương đối hẹp, cơ học lượng tử, thuyết trường lượng tử, các hạt cơ bản quark, các lực cơ bản điện, yếu và mạnh, thuyết sắc động học, hạt Higgs, những cái làm nên Mô hình chuẩn; thuyết tương đối rộng, thay thế thuyết hấp dẫn Newton, thống nhất lực hấp dẫn với hình học không-thời gian, giải thích sự tiến hóa của vũ trụ từ Big Bang và các hiện tượng lạ lùng vật lý thiên văn như hiện tượng Lỗ đen. Nhưng khi những câu hỏi sâu được giải trả lời, thì những câu hỏi khác sâu hơn được đặt ra. Làm sao thống nhất thuyết tương đối rộng và thuyết lượng tử? Không gian, thời gian đến từ đâu và là gì ở cấp độ cực kỳ nhỏ, nơi thuyết lượng tử thống trị? Vũ trụ bắt đầu và kết thúc ra sao? Lý thuyết dây là một nỗ lực để hiểu vũ trụ ở cấp độ sâu hơn, một cách toàn diện và thống nhất hơn.

Một tin vui tháng 8, 2018

Tháng 8, 2018 một tin vui đến với Việt Nam: Giải vật lý lý thuyết mang tên nhà vật lý vĩ đại Anh P.A.M. Dirac (của Trung tâm Quốc tế Vật lý lý thuyết Abdus Salam, gọi tắt là ICTP)1 được trao tặng cho ba nhà khoa học thế giới: Đàm Thanh Sơn của Đại học Chicago, Subir Sachdev của Harvard, và Xiao-Gang Wen của MIT, về những đóng góp mới quan trọng để hiểu biết về “các hiện tượng chuyển pha trong các hệ thống nhiều-hạt tương tác mạnh với nhau”. Sau Ngô Bảo Châu, có lẽ đây là tin vui nhất, cũng là một sự chờ đợi đối với nhiều người. Sự công nhận giải Dirac sẽ dọn đường cho các nhà khoa học tiến tới các giải khác danh giá không kém. Một lần nữa, giải Dirac cho Đàm Thanh Sơn chứng minh hùng hồn rằng người Việt Nam không phải là “hạng bét” mà rất xứng đáng bước vào cộng đồng các dân tộc có tiềm năng trí tuệ không nhỏ, do đó đòi hỏi nền kinh tế cũng phải là kinh tế có dấu ấn của trí tuệ. Tin vui cũng giúp giải tỏa bớt những “mặc cảm” yếu đuối và thấp kém đã tích tụ từ lâu. Không có qui luật nào bảo rằng có người trên kẻ dưới, mà chỉ có ta muốn, hay muốn nhìn như thế, và hành xử như thế để tự tụt hậu, như nhà khai sáng Fukuzawa Yukichi từng tuyên bố trong buổi bình minh của đất nước ông 150 năm trước.

Nhưng Đàm Thanh Sơn có liên quan gì đến quyển sách Tại sao lý thuyết dây? của tác giả Joseph Conlon? Thật ra, Sơn đã hợp tác với một số đồng nghiệp để có một công trình nghiên cứu độc đáo có tính ‘khai phá’ được xem là ứng dụng đầu tiên của lý thuyết dây vào một mô hình vật lý thực tiễn. Và kết quả của nó được kiểm tra là phù hợp với thực nghiệm. Công trình này được nhiều nhà vật lý tên tuổi thế giới nhắc tới, như Juan Maldacena (2005), Leonard Susskind (2008), Brian Greene (2011), cũng như Zeeya Merali (2011) hay wikipedia [1]. Nhưng quyển sách của Conlon lần đầu tiên đã dành đến 3 trang để kể sự hợp tác thú vị này. Hơn nữa lý thuyết dây là một ứng viên rất mạnh cho thuyết hấp dẫn lượng tử (quantum gravity), và việc thống nhất các lực của vũ trụ, gồm cả lực hấp dẫn. Đó là những lý do của sự ra đời quyển sách này giới thiệu cộng đồng Việt Nam lý thuyết này trong bối cảnh vật lý hiện đại của thế kỷ 20.

[2]

Cuộc cách mạng toàn ảnh

Năm 1997 đánh dấu một khúc quanh quan trọng cho lý thuyết dây bằng bài báo cáo quan trọng có tính cách mạng của nhà vật lý gốc Argentina, Juan Maldacena, lúc đó ở Đại học Harvard. Ông đưa ra một sự diễn giải tương đương, hay một phép tương ứng, của 2 quá trình vật lý trong 2 thế giới khác nhau, một bên được xem diễn ra tại vùng nội (bulk, interior, gọi là không gian AdS, ‘Anti-de-Sitter), một bên là tại vùng biên (boundary, gọi là không gian CFT, ‘Conformal Field Theory’)2 có ít chiều (thứ nguyên) hơn. Trong một số điều kiện, Maldacena nói, một quá trình vật lý diễn biến trong vùng biên chính là ‘hình chiếu’ của một quá trình tương đương trong vùng nội. Hai không gian đó được gọi là ‘đối ngẫu’ (duality) của nhau. Sử dụng nguyên lý này, thuyết hẫp dẫn lượng tử trong vùng nội là hoàn toàn tương đương với một lý thuyết hạt lượng tử bình thường sống trên vùng biên (Maldacena, 2005). Nguyên lý Maldacena cho phép quy một số độ lớn trong lý thuyết trường về các độ lớn trong không gian của hấp lực.3

Qua sự gặp gỡ với bạn học cũ Andrei Starinets trước đây tại Đại học Nga Lomonosov, Sơn đã nhìn thấy các phương trình quark-gluon trong bối cảnh lý thuyết dây và phép tương đương AdS/CFT. Plasma quark-gluon là một “nồi súp” hạt cơ bản rất nóng được tin là hình thành ngay sau big bang, chỉ tồn tại trong giây lát rồi nguội đi và biến thành các hạt vật chất. Đó là một ngành mới mà Sơn lúc đó đang nghiên cứu.

Anh và các đồng sự đã sử dụng chiều ngược lại: lấy những tính chất đã biết của lỗ đen trong một không-thời gian nội 5 chiều với dây và lực hấp dẫn để suy ra sự vận hành của một hệ thống quark và gluon trong không-thời gian bốn chiều của chúng ta không có dây hay hấp lực (Maldacena, Merali, Wikipedia [1]). Qua đó, “chúng tôi đảo ngược tính toán để đem lại cho chúng tôi một trị số độ nhớt trượt (shear viscosity) của plasma … Một người bạn của tôi trong ngành vật lý hạt nhân đùa rằng báo cáo chúng tôi là công trình đầu tiên hữu ích xuất phát từ lý thuyết dây”, Sơn nói (Merali). Kết quả của họ cho thấy độ nhớt tìm thấy của plasma quark-gluon là xấp xỉ một trị số phổ quát vô cùng nhỏ, tỷ lệ với hằng số Planck.4 Lợi điểm: Các tính toán khó khăn trên vùng biên, nơi tương tác lớn của thuyết sắc động học (QCD), tức lực mạnh, giữa các quark và gluon, được chuyển sang tính toán ở vùng nội nơi tương tác nhỏ (Greene, 271). Ở đây, đối ngẫu (dual) của trường lượng tử nóng trên vùng biên, hay plasma quark-gluon, lại là lỗ đen trong vùng nội. Có thể viết: “Plasma quark-gluon” = Lỗ đen (trong không gian AdS) (ĐTS).

Các dây có kích cỡ 10-34 m  (Courtesy of Terry Anderson và Lance Dixon, Stanford Linear Accelerator Center; trong George Musser)

 

Hai loại dây hở và kín

Độ nhớt, đặc trưng của mỗi loại chất lỏng, là một thông số căn bản của quả cầu lửa quark-gluon. Khi một chất lỏng chảy, như nước, mật rỉ đường, hay plasma quark-gluon, mỗi lớp của chất lỏng tác động một lực kéo lên các lớp chảy phía trên và phía dưới. Lực kéo này được gọi là độ nhớt trượt. Họ tìm thấy độ nhớt của lỗ đen cực kỳ nhỏ. Từ đó suy ra plasma quark và gluon cũng có độ nhớt rất nhỏ. Thực tế nó còn thấp hơn độ nhớt của nước, và cả độ nhớt của helium siêu lỏng, cho nên rất đặc biệt.5

Riêng về bài báo cách mạng của Maldacena, chỉ ba tháng sau ý tưởng của ông đã được lần lượt các tác giả Steven Gubser, Igor Klebanov và Alexander Polyakov, và đặc biệt Edward Witten6, nhà vật lý duy nhất được trao tặng giải Fields, người khổng lồ và ‘thuyền trưởng’ của lý thuyết day, tiếp tục phát triển thành cả một quyển “từ điển” những tính toán chính xác của các mối tương ứng đối ngẫu giữa 2 vũ trụ, giúp thúc đẩy mạnh mẽ ý tưởng của Maldacena. Từ đây, bí mật tại sao lỗ đen của Stephen Hawking lại có nhiệt độ được hiểu. Nhiệt độ là kết quả của các chuyển động va chạm của các hạt (Xem ảnh minh họa dưới đây). Bài của Maldacena chỉ 3 năm sau đạt tới con số 7000 trích dẫn, và đến năm 2015 đạt tới con số 15.000 ([2]), cao nhất trong lãnh vực năng lượng cao, vượt xa bài báo của Steve Weinberg về lực điện-yếu của năm nào.

Minh họa nguyên lý toàn ảnh của Maldacena. Lỗ đen tương ứng với một tập hợp hạt tương tác mạnh với nhau trên bề mặt của không-thời gian, cắt nghĩa hiện tượng nhiệt của lỗ đen. “Một bài học quan trọng người ta có thể rút ra từ tiên đoán toàn ảnh là hấp dẫn lượng tử (quantum gravity), vấn đề đã làm đau đầu một số nhà khoa học giỏi nhất trên hành tinh từ nhiều thâp kỷ, có thể là rất đơn giản nếu nhìn bằng những biến số đúng. Chúng ta hãy hy vọng sẽ nhanh chóng tìm thấy một sự mô tả đơn giản cho big bang!”, Maldacene viết. Trong Maldacena, The Illusion of Gravity. (Courtesy of Scientific American)

Thực nghiệm đã xác nhận kết quả lý thuyết của Sơn và các đồng sự. Năm 2005, RHIC7 tin là đã tìm ra plasma này đầu tiên, plasma mà các nhà vật lý lý thuyết đã tiên đoán tồn tại ngắn ngủi sau big bang và được săn lùng từ nhiều năm. Tại RHIC nó tin rằng đã tồn tại ở nhiệt độ nóng 150.000 lần nhiệt độ của tâm mặt trời, chỉ trong khoảnh khắc 10-23 giây, và rất đặc. Trong trạng thái này, các nhà khoa học của RHIC nhận thấy các quark và gluon tương tác nhau mạnh hơn là người ta chờ đợi, và chảy với một độ nhớt rất nhỏ, nhỏ hơn độ nhớt của nước, giống như một “chất lỏng gần hoàn hảo” hơn là giống khí. Kết quả này phù hợp với kết quả tiên đoán của Sơn và các đồng sự. Kết quả này đi ngược lại kết quả được tiên tính toán bằng phương pháp nhiễu loạn trong thuyết trường lượng tử. Plasma quark-gluon vốn có hằng số tương tác (coupling constant) lớn, đó là lý do khiến phương pháp nhiểu loạn của thuyết trường lượng tử không hiệu quả. “Đây là những kết quả định lượng rất mạnh mẽ, và chúng vẫn còn đứng vững đến hôm nay như là những kết quả tốt nhất đạt được từ một công trình nhằm liên hệ lý thuyết dây với thực nghiệm”, Steven Gubser, một nhà lý thuyết dây ở Đại học Princeton tuyên bố (Merali). Brian Greene, một trong những nhà vật lý dây hàng đầu, bày tỏ sự ngưỡng mộ cao độ đối với kết quả này, gọi nó là “cực kỳ ấn tượng” (Greene, 271), và xem những diễn tiến thế này là những tiến bộ “hào hứng nhất” từ những thập niên qua. Kết quả này xác nhận thứ nhất sự hữu dụng của lý thuyết dây, và thứ hai sự đúng đắn của nguyên lý toàn ảnh AdS/CFT của Maldacena. Phải chăng máy gia tốc RHIC cũng đã tạo ra một lỗ đen, như Maldacena hỏi? Chưa biết. Nhưng nếu có thì lỗ đen cũng chỉ tồn tại trong chớp mắt, và nó chỉ tồn tại trong không gian 5 chiều, khác với không gian của chúng ta. Kết quả này của Sơn và các đồng sự là ứng dụng đầu tiên của lý thuyết dây vào thực tiễn, và xác nhận nguyên lý toàn ảnh của Maldacena. Sau RHIC đến lượt CERN ở Gevena xác nhận các kết quả trên năm 2008 và 2010.

C:\Users\HP\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCacheContent.Word\quark-gluon plasma.jpg

Minh họa thí nghiệm trong RHIC. Các hạt nhân nguyên tử của vàng đập vào nhau với tốc độ cực kỳ cao, tạo ra một nhiệt độ có thể lên tới gấp 200.000 lần nhiệt độ tâm mặt trời, giúp phá vỡ ‘nhà tù hồng ngoại’ kiên cố proton và neutron để các hạt quark và gluon thoát ra tạo thành plasma quark-gluon (QGP) nở ra trong giây lát trước khi nguội xuống, co lại và biến thành các hạt năng lượng cao có thể quan sát được trong máy dò. Điều lạ lùng là theo nguyên lý toàn ảnh, đối ngẫu của QGP là một lỗ đen nhưng không phải trong không gian bốn chiều chúng ta sống, mà trong một không-thời gian cong năm chiều. (Ảnh minh họa trong Steven S. Gubser, The Little Book of String Theory, 145)

Các kết quả lý thuyết của Sơn & đồng sự, cũng như thực nghiệm, là niềm cảm hứng cho một ‘đạo quân’ các nhà khoa học lý thuyết dây lẫn các ngành vật lý thực nghiệm như vật lý vật ngưng tụ (condensed-matter physics), trong đó có Subir Sachdev ở Harvard, người cùng được trao huân chương Dirac cùng với Đàm Thanh Sơn và Xiao-Gang Wen trong đợt vừa qua. Ông áp dụng ý tưởng của Maldacena cho hai công trình, trong đó có một chung với Sơn và hai đồng nghiệp Christopher P. Herzog, Pavel Kovtun của ông.

[3]

Vương quốc của dây, hay là “vở hài kịch thần thánh”?

Trở lại lý thuyết dây, là đề tài của quyển sách Tại sao lý thuyết dây?. Để có cảm giác lý thuyết đó là gì, mẫu chuyện khoa học giả tưởng rất dễ thương dưới đây có lẽ minh họa tốt nhất thế giới đầy bí ẩn của nó. Bạn sẽ có thêm những hình dung phong phú mà bình thường bạn không có. Và ngay cả bạn có thể rời khỏi vũ trụ bạn để đi dạo chơi hay quan sát nó. Nếu nhà thơ Dante Alighieri của thế kỷ 14 sống lại, chắc ông cũng sẽ thích thú với chuyến du độc đáo hành này. Ông sẽ nhìn thấy vở kịch sáng thế thần thánh của Chúa ở tận cùng cấu trúc nhỏ nhất của vũ trụ, khác với vở hài kịch đầy đau khổ của con người.8

Một ngày nọ, một robot dẫn một người bạn của nó làm một chuyến du hành vũ trụ.

Bạn đã thấy mọi thứ có thể thấy rồi.

Bạn đã thấy các thăng giáng lương tử (quantum fluctuations) của các trường lượng tử, và làm quen với vật chất cùng ánh sáng.

Bạn đã từng thấy các vì sao phát nổ để tạo ra các thế giới mới, các sao lùn trắng, lỗ đen, những thứ bạn cũng thấy, đến lượt chúng bốc hơi, gợi ý về một sự tồn tại của một lý thuyết đến nay chưa được biết về hấp dẫn lượng tử (quantum gravity).

‘Giờ đến lúc thám hiểm thêm’, chú robot nói với người bạn.

Và tức khắc, họ bắt đầu thu mình nhỏ lại.

Bạn thấy các hạt chạy ngang. Ánh sáng xẹt qua. Bạn thấy các thăng giáng chân không của tất cả các loại trường đã biết. Và bạn tiếp tục thu nhỏ. Bạn đang đứng ở thang đại-thống nhất (grand-unification scale), nơi tất cả 3 loại trường lượng tử (của 3 lực) được tin là hoạt động giống như một thứ. Bạn thu nhỏ tiếp. Dưới kia, trước tiên, bạn không không thấy gì cả. Nhưng rồi bạn sẽ thấy.

Trước mặt bạn, có cái gì kia. Một sợi dây. Một sợi dây được làm bằng không gì cả. Ngay cả bằng không gian và thời gian cũng không. Khi bạn ngắm nó, bạn có cảm giác vật thể bạn thấy này đang cọ quậy sẽ thay thế cả hai khái niệm này.

Bạn đã chưa đạt tới thang Planck, và bạn sẽ không thể. Trong thế giới lý thuyết mà bạn đang bước vào, thang Planck không tồn tại như bạn có thể đã nghĩ. Nhưng điều đó không có nghĩa rằng những gì bạn thấy đến nay là sai. Nó có nghĩa rằng, dưới kia, không có khái niệm (concept) nào bạn đã sử dụng có thể tin được. Ngoại trừ khái niệm lượng tử. Nhưng được áp dụng vào dây, hơn là vào hạt.

Những gì đang cọ quậy trước mặt bạn có thể là những phần tử cơ bản nhất của vũ trụ, Đó là các dây lượng tử.

Sự tồn tại của chúng có thể được sử dụng để giải thích tất cả mọi thứ mà bạn đã thấy từ trước, bao gồm cả lực hấp dẫn. Bao gồm cả sự tồn tại của vũ trụ chúng ta.

Dây lượng tử trước mặt bạn đang rung − một cách lượng tử. Bạn thật sự không thể xác định chúng đâu, nhưng bạn có thể nói chúng tồn tại, mặc dù tất cả những gì liên quan đến dây là đang chuyển động rất rất nhanh.

Rất đẹp, rung với năng lượng vui vẻ của nó, và bạn cảm thấy bị cuốn hút. Không cản bạn được nữa, bạn tiến về phía trước, và muốn gảy nó như gảy một dây đàn guita.

Mặc dù dây được làm bằng không gì cả, nhưng bạn thấy nhiều sự rung chồng chất lên nhau, như các hòa âm trên một dụng cụ âm nhạc. Sóng đứng lớn nhất, trên một guita thật, cho ra nốt chính, trong khi những sóng khác cho ra những hòa âm cao. Như bạn thấy dây ở đây, nó giống như ảnh mờ của một sợi dây guita …. nhưng không phải dây guita. Một dây được làm bằng không gì cả, một dây căn bản, nếu bạn muốn, có thể lắc lư. Chúng ta nhớ rằng khi có chữ ‘lượng tử’ đứng trước một danh từ của tiếng mẹ đẻ, nó là dấu hiệu rằng không có gì giống như cái chúng ta tưởng cả. Ở đây, ‘một dây lượng tử’ không phải là dây gì cả. Sự rung đầu tiên ở đây không sinh ra một nốt nhạc, mà là ánh sáng. Một hạt của ánh sáng – hạt chuyên chở lực điện từ.

Tất cả các hạt lượng tử mà bạn đã gặp trước đó, tất cả các hạt đã làm nên thân thể bạn và tất cả vật chất trong vũ trụ, có thể là những sự rung của những dây mở như thế. …

⁕⁕⁕

Có điều gì đó thu hút bản thân bạn. Bạn quay đầu − bây giờ còn nhỏ hơn nhỏ tí hon − về phía một dây khác, một thứ lạ. Nó không giống như dây đàn guita nữa, mà giống một vòng kín (closed loop). Nó cũng rung − cũng lại một cách lượng tử. Cái rung đầu tiên không tương ứng với ánh sáng nữa, mà với một graviton − một hạt truyền lực hấp dẫn. Đó chính là hấp dẫn, được lượng tử hóa. Vòng này, sợi dây kín này, tự nó, kể cho bạn biết rằng bạn đang du hành trong khu vực thuyết lượng tử của lực hấp dẫn. Đặt một sợi dây kín như thế bất cứ nơi đâu bạn có thể nghĩ ra, các sự rung của nó sẽ có chính xác các tác dụng như lực hấp dẫn. Và bạn không thấy cái vô cực nào lãng vãng nữa. Những cái vô cực đã từng quấy nhiễu hấp dẫn lượng tử giờ đây biến mất. Tốt quá. Bởi vì bạn đã loại bỏ được khái niệm sự vật ở đâu trong không gian và thời gian. Với những hạt giống như dấu chấm trong một không-thời gian nhẵn, rất dễ dàng quan niệm một chỗ mà chúng có thể chạm nhau. Lý thuyết trường lượng tử, mặc dù tính chất lạ thường tiềm tàng trong bản thân nó, cũng nói rằng khi hai hạt tương tác nhau, thì chúng cũng thực hiện tương tác tại một vị trí nào đó trong không gian và thời gian. Với dây, điều đó không còn ý nghĩa nữa. Với dây, hạt những sự rung của dây. Dây rung chính là hạt. Suốt chiều dài và thới gian của chúng. Chúng truyền đi. Khi chúng tương tác, không cần tại vị trí chính xác, hay thời gian chính xác nào. Nó xảy ra dọc theo cả sợi dây. Không có cái gọi là ‘vô cùng’ nhỏ nữa. Và điều đó đã loại bỏ tất cả những cái vô cực mà bạn gặp trước đó.

Vòng này, cái vòng kín, có hấp lực trong nó, cho nên nó là hấp dẫn. Và bạn có ánh sáng phát ra từ các dây mở. Gộp lại, chúng do đó trở thành một lý thuyết thống nhất hấp dẫn và thuyết điện từ … Dây lượng tử vì vậy còn là cái gì hơn là thuyết hấp dẫn lượng tử. Một thuyết hấp dẫn lượng tử ‘chỉ thuần túy’ liên quan đến hấp dẫn, theo một cách lượng tử, và nó không quan tâm đến các trường khác. Các dây mà bạn đang nhìn ở đây lại quan tâm.

Vậy thì với các trường khác thì sao? Có thể nào những sợi dây này cũng là thuyết của mọi thứ, một thuyết thống nhất hấp dẫn và tất cả các trường chúng ta biết chăng? Để làm việc đó, chúng cũng sẽ phải giải thích được vật chất.

Vật chất ở đâu? Bạn không thấy đâu cả. Vậy thì tại sao các sợi dây này lại đặc biệt như thế? Đâu là sự kỳ lạ trong sự tồn tại của chúng? Tại sao các nhà lý thuyết lại bị chúng lôi cuốn đến thế?

‘Chúng ta hãy đi tiếp’, robot nói, và cả hai bắt đầu thu nhỏ tiếp dưới kia và thêm nữa.

Sợi dây hở bây giờ trở nên lớn đồ sộ đối với bạn. Nếu quan sát kỹ, bạn bắt đầu thấy rằng có cái gì trong đó nhiều hơn lúc mắt bạn thấy nó đầu tiên. Điều bạn đang làm không một con người nào khác bằng vật chất có thể làm được. Nhưng giờ đây, bạn có thể. Hãy nhớ lại rằng: muốn đi xa hơn những gì được biết thì một cái gì đó phải bị từ bỏ đi. Và cái bạn đang phải từ bỏ đó là tính đặc biệt của vũ trụ bạn, một vũ trụ bạn đã có thể nghĩ là độc nhất vô nhị. Nhưng không phải thế.

⁕⁕⁕

Để đi từ Newton đến Einstein, bạn phải từ bỏ ý tưởng vũ trụ là tĩnh, rằng nó luôn luôn là một, rằng hấp dẫn là một lực. Bạn phải đưa ra khái niệm không-thời gian với ba chiều của không gian và một chiều của thời gian, bốn thứ quyện vào nhau thành một thực thể duy nhất bị biến dạng xung quanh năng lượng và vật chất. Để đi từ Newton đến vật lý lượng tử, bạn phải từ bỏ ý tưởng hạt giống như chấm điểm. Bạn phải đưa ra khái niệm sóng và trường, và tính bất định và nhiều câu chuyện khác. Bây giờ để đi khỏi các thuyết hấp dẫn và trường lượng tử, bạn phải biến tất cả mọi thứ căn bản đã biết thành thuyết dây hở và kín.

Nhưng điều đó dễ dàng. Điều bạn cũng phải từ bỏ ở đây là ý tưởng rằng thực tại được làm chỉ bằng bốn chiều. Dây không thể sống trong bốn chiều. Chúng cần nhiều không gian hơn. Chúng sống trong vũ trụ mười chiều.

Khi bạn tiếp cận dây với chú robot, bạn bắt đầu thấy rằng trên mỗi điểm của cái bạn nghĩ là chứa trong vũ trụ chúng ta, còn có sáu chiều nữa của không gian làm thành thế giới riêng của chúng. Chính từ những chiều bổ sung này (extra dimensions) xuất phát tất cả vật chất cấu tạo nên chúng ta.

Nếu bạn nỗ lực hình dung bốn chiều, hoặc mười chiều, bạn không phải lo. Tất cả những gì bạn cần biết là sáu chiều bổ sung mở rộng theo các hướng khác nhau thông thường từ trái-phải, trên-dưới, trước-sau của thế giới ba chiều chúng ta, và chúng là quá nhỏ bé để trong đời sống thực chúng ta có thể cảm nhận được sự tồn tại, hay để bạn du hành vào đó được. Nhưng robot và bạn đã thu nhỏ lại nhiều như có thể.

Chúng trông giống gì?

Vâng, thật không thể tả được. Chúng có quá nhiều! Có rất nhiều cách để đan xen với nhau các chiều bổ sung và nhận được một dây… Nhiều cách để gói các chiều bổ sung xung quanh chúng, mỗi cách gói khác nhau cho một vũ trụ khác cho thực tại. Các nhà vật lý lý thuyết đã tiên đoán con số các khả năng có được, và thấy có đến 10500 10 lũy thừa 500, nghĩa là con số 1 đầu theo sau là 500 số không. Tất cả chúng đều có tiềm năng trở thành một vũ trụ, mặc dù không nhất thiết giống vũ trụ chúng ta.

Một con số kinh khủng. Vũ trụ mà bạn và tôi sinh ra có thể là một trong những cái đó. Hay nhiều cái có thể giống cái của chúng ta. Không ai biết cả. Rất có thể rằng tất cả những khả năng đó đã xảy ra tại một giai đoạn nào đó, nội trong các bong bóng được tạo ra bởi lạm phát vĩnh hằng bạn đã từng nghe, nhưng chỉ có một số ít có thể tạo ra một vũ trụ trong đó các định luật của tự nhiên tương thích với sự sống như chúng ta biết. Để bạn tồn tại, và hiện thực, như một con người, một nhóm đặc biệt các hình dạng có chiều bổ sung phải được sàn lọc, nếu không thì các định luật của tự nhiên sẽ không cho phép chúng ta tồn tại. Sự sàn lọc diễn ra thế nào? Cũng không ai biết, ngoại trừ một điều rằng chúng đã được chọn lọc, để cho bạn tồn tại ở đây, trong vũ trụ chúng ta. Luận cứ như thế được gọi là nguyên lý theo con người. Nó nói rằng từ vô số những dạng mà các chiều bổ sung có thể lấy, chỉ những dạng tương thích với sự tồn tại của con người mới được cứu xét để chúng ta có mặt ở đây, hoặc chúng ta không có mặt để nói chuyện hôm nay về chúng. Đó là một ý tưởng đẹp. Và nó trở nên tốt hơn. Thay vì tất cả chúng là bé tí, một hay nhiều hơn của những chiều bổ sung này có thể khổng lồ.

‘Hãy đến với tôi’, robot nói, vẫy tay với cái ống cung cấp hạt cho bạn để theo. ‘Chúng ta có thể chẳng bao giờ thấy lại điều này.’

Và sự việc ngoại hạng nhất diễn ra.

Tự bao giờ, bạn được dạy rằng, không thể nào ngắm nhìn vũ trụ từ phía ngoài của nó. Nói về viềng, biên giới của nó là vô nghĩa. Vũ trụ là tất cả, theo định nghĩa, và là điều vô nghĩa nếu tìm cách và hình dung hình dáng của nó ra sao nhìn từ trên hay từ dưới. Và rồi, di chuyển dọc theo một hướng không phải trên xuống, hay từ trái sang phải, không phải lên phía trước, hay lui về phía sau, robot kéo bạn ra khỏi nó. Và viềng của nó, dường như là có thật. Nhưng nó không nằm trong các chiều mà giác quan bình thường của bạn có thể quan niệm.

Bạn đã ra khỏi nó.

Bạn thấy tất cả nó.

Cả vũ trụ của bạn.

Từ một chiều khác. Và bạn thấy các dây mở, các ‘dây buộc giày’ mà các sự rung của chúng tạo ra ánh sáng, giờ đây rung theo nhiều cách khác nhau, tùy theo các chiều che khuất mà chúng mở rộng vào. Và bạn cũng thấy tất cả đầu dây mở này dính vào vũ trụ của bạn, vũ trụ bạn vừa rời khỏi, trong khi các dây kín, những cái rung như lực hấp dẫn, những thứ này tự do dạo chơi, để ra khỏi vũ trụ…

Và khi trở nên ý thức cái gì đó sau lưng, bạn quay lại, và há hốc miệng vì kinh ngạc.

Có một vũ trụ khác.

Nó song song với cái của chúng ta, của bạn. Và bạn thấy các dây kín di chuyển từ vũ trụ này đến vũ trụ khác, chứng minh rằng chúng có thể thông tin nhau qua lực hấp dẫn. Những cái này là loại thứ tư của các vũ trụ song song, cái ấn tượng nhất trong tất cả các loại của chúng. Những cái đó được gọi là branes, giống như membrane, màng tế bào, mà không có chữ ‘mem’, để có nghĩa rằng chúng hơn là một tờ giấy, hơn các vật thể hai chiều. Cái mà bạn thấy là một brane như thế, một vũ trụ khác, và có nhiều cái như thế. Và chúng cũng có nhiều chiều khác nhau nữa. Và chúng có thể biến thành lẫn nhau, và vận hành giống như các dây, khi các nhà vật lý toán nghiên cứu chúng muốn thay đổi cách thức mà chúng tương tác. Chúng có thể là những thực thể riêng lẻ, hay chúng có thể là những dạng khác nhau của cùng một thực tại, một thực tại được nhìn từ nhiều góc nhìn khác nhau. Và tất cả những cái này có thể là một mặt của một thực tại lớn hơn nữa, ‘thực tại’ có thể hiểu theo cách nào đó ở đây. Và một vài nhà khoa học, dẫn đầu bởi nhà vật lý lý thuyết sáng chói Argentina Juan Maldacena, chứng minh thêm rằng tất cả những thứ này có thể được hiểu không cần lực hấp dẫn, như thể mỗi một vũ trụ ở đây có thể được mô tả bởi những gì xảy ra ở trên một vùng biên đâu đó….

Chân lý được hiểu rồi. Bạn đang ở ngoài vũ trụ.

Và có những vũ trụ khác xung quanh, khắp nơi, với nhiều chiều khác nhau. Và có nhiều chiều tí hon ở đó các dây gói lại nhau, bên trong và xung quanh các vũ trụ đó, làm cho chúng rung thành vật chất và ánh sáng nhưng bị cấm rời khỏi brane chúng, vũ trụ chúng, vũ trụ chúng ta. Các đầu dây của chúng được tự do di chuyển nội trong các chiều mà bạn đã được sinh ra, nhưng chúng không được phép rời khỏi các chiều này.

Từ chỗ đứng của bạn, như bạn nhìn thấy các vòng dây kín di chuyển từ brane này sang brane khác, bạn nhận ra rằng một năng lượng nào đó có thể rời khỏi vũ trụ bạn. Ngay cả bạn có thể thấy cái mà bạn tin có thể là một lỗ đen nối liền các brane gần nhau bằng một ống dẫn của không-thời gian bị biến dạng, với lực hấp dẫn từ một brane này hút các brane khác, và bất giác bạn tự hỏi có thể nào, tình cờ hay sao, có những người khác sống trong những brane kia không… Có thể nào các lỗ đen là đường dẫn giữa thế giới bạn và thế giới họ không? Có thể rằng kỳ dị mà bạn không thể đạt tới lại mở ra một thực tại khác? Có thể sự sinh nở brane của chúng ta, của không-thời gian chúng ta, có mối liên hệ với những sự va chạm với các brane khác đã tồn tại từ trước đó chăng? Có thể vật chất đen, năng lượng đen, được cắt nghĩa bởi sự tồn tại của các brane không?

Hãy quay sự chăm chú của bạn trở về vũ trụ mà bạn vừa rời bỏ. Thình lình có cái gì đó đã diễn ra cho dòng chảy thời gian, và bạn thấy các bong bóng của những vũ trụ lạm phát mới trồi lên khắp nơi trong vũ trụ bạn, nội trong brane bạn, truyền đi nội trong thế giới bạn như những hạt dầu trong thế giới của bạn trên bề mặt của một cái ao.

‘Chúng ta nên quay về đi!’ bạn la lên.

Nhưng bạn đang một mình mà.

Robot không thấy đâu nữa cả.

Và bạn nhảy vào brane cạnh đó, hy vọng đó là cái brane mà từ đó bạn đã ra đi.

Và bạn bắt đầu lớn lại.

Các brane khác lại trở thành vô hình, và các dây có thể làm nên thực tại bạn cũng biến mất từ xa.

Các quark và gluon giờ đây ở cạnh bạn. Và bây giờ có các proton, rồi đến các electron và các nguyên tử. Các phân tử. Bụi. Cát. Biển.

Bạn mở mắt ra.

Bạn đang nằm trên bãi biển trống trải của bạn.

Chính xác là điểm nơi mà bạn đã khởi động cuộc hành trình.

Các vì sao đang chiếu sáng.

Một ngọn gió nhẹ thổi đưa hương của những loài hoa lạ đến bạn.

Các bạn đang ở xung quanh.

Họ mỉm cười.

‘Anh ấy đã tỉnh dậy’, một người nói. ‘Hãy rót cho anh ấy một ly!’

Anh ngồi dậy, và thấy lẫn lộn.

Ly đã được mang tới.

Bạn véo vào mình. Thấy đau.

Bạn hớp một ngụm.

Bạn nhìn chầm vào biển, vào cây, và sao.

Các hình dạng.

Các hình dạng đang xuất hiện trên kia trên bầu trời. Những khuôn mặt.

Newton. Maxwell. Einstein. Planck. Schrödinger. Dirac. Feynman. Hawking. ‘t Hooft. Weinberg. Maldacena. Witten.

Và vô số những khuôn mặt khác.

Tất cả mỉm cười. Tất cả đang nhìn về bạn.

Bạn muốn nói với họ, nhưng họ đã quay lưng đi, để ngắm nhìn vẻ uy nghi của thế giới ngoài kia.

Và rồi họ biến mất vào các vì sao.

Và các vì sao cũng biến mất. Rồi đến biển.

Bạn chớp mắt.

Bạn đang ở nhà, trên chiếc sofa của bạn.

Cửa sổ của bạn đang mở.

Bạn ngồi dậy. Bạn nhìn quanh.

Cà phê của bạn vẫn còn đó, cái bàn.

Bạn tự nhéo lần nữa. Thấy vẫn đau.

Bạn uống một ngụm để đầu óc tỉnh lại.

Cà phê và căn phòng bạn đã đạt tới nhiệt độ cân bằng.

Bạn phun ra hớp cà phê lạnh.

‘Tôi … tôi vẫn bình thường,’ bạn nói lớn lên, và duỗi ra để lấy cái điện thoại gọi bà ngoại bạn để xác tín.

Và bạn lại nháy mắt.

Cuộc du hành trong thế giới dây kỳ bí có lẽ còn ngoạn mục hơn cuộc phiêu lưu kỳ thú của cậu bé Nils Holgersson bị hóa kiếp thành một chú tí hon tại Lapland một thế kỷ trước và có khả năng hiểu ngôn ngữ của thế giới động vật. Đoạn trích lại là của tác giả Christophe Galfard trong The Universe in your hand. Ông là cựu học trò của Stephen Hawking và từng nghiên cứu về nghịch lý thông tin lỗ đen. Người ta hy vọng rằng sẽ có một ngày cỗ máy LHC ở CERN sẽ tìm được chứng cứ của các chiều bổ sung này. Nếu lý thuyết dây là đúng để mô tả thực tại, thì nó sẽ để lại những dấu vết nào đó trong tấm thảm vũ trụ con người hy vọng sẽ tìm thấy một ngày.

[4]

Trở lại thực tại. Thống nhất hóa luôn luôn là niềm cảm hứng của các nhà khoa học, vật lý cũng như toán học. Bên cạnh cuộc thống nhất lực hấp dẫn và cơ học lượng tử còn đang tìm, còn có một sự thống nhất đang diễn ra trong toán học – đó là chương trình Langlands được ông khởi xướng năm 1967 khi ông kết nối thành công lý thuyết các nhóm Galois và giải tích điều hòa, lãnh vực tưởng chừng hoàn toàn đứng xa, nhằm bắc cầu nối liền những hòn đảo toán học riêng lẻ.

Có phải lý thuyết dây chung cuộc mô tả được thế giới chúng ta đang sống hay không, điều đó còn phải chờ. “Lý thuyết dây là một sự huyền bí. Những người thực hành nó (trong đó có tôi) thú nhận rằng họ không hiểu nó. Nhưng hết tính toán này đến tính toán khác sản xuất ra những kết quả liên kết và đẹp đẽ một cách ngạc nhiên. Người ta cảm nhận làm sao mà không nghiên cứu lý thuyết dây cho được? Các chân lý sâu thẳm như thế làm sao không kết nối với thực tại được?” như nhà lý thuyết dây Steven Gubser, giáo sư vật lý tại Đại học Princeton, viết trong quyển sách của ông. Chúng ta đang sống trong một thời đại rất phấn khích, như Juan Maldacena phát biểu trong bài phỏng vấn năm 2013. Ngoải những tiến bộ trong vũ trụ học, “chúng ta đang thám hiểm các tính chất của lý thuyết dây như một lý thuyết của hấp dẫn lượng tử (quantum gravity). Có nhiều phép đối ngẫu (dualities) và các mối quan hệ giữa chúng với nhau. Những phép đối ngẫu này hé lộ một mối liên hệ giữa các thuyết trường lượng tử, hấp dẫn lượng tử và lý thuyết dây. Có một loại thống nhất trong vật lý lý thuyết. Tôi nghĩ những phép đối ngẫu này tỏ ra là vô cùng hữu dụng trong sự hiểu biết các khía cạnh của thuyết trường lượng tử và hấp dẫn lượng tử. Nhà vật lý hấp dẫn lượng tử có thể sử dụng thuyết trường để hiểu những đặc tính của lỗ đen. Nhà vật lý vật ngưng tụ có thể xem xét cùng phép đối ngẫu và sử dụng lỗ đen để hiểu các tính chất của hệ thống hạt tương tác mạnh” (Maldacena, phỏng vấn 2013).

[5]

Lý thuyết dây là nơi hợp lưu ngạc nhiên của vật lý và toán học. Toán học và vật lý có những sự hẹn hò kỳ lạ, thường kích thích và hỗ trợ cho nhau. Einstein sử dụng hình học Riemann được phát triển nửa thế kỷ trước. Ông đã diễn tả ấn tượng của mình như sau: “Làm sao mà toán học, một sản phẩm của tư duy con người độc lập với thí nghiệm, lại thích hợp một cách đáng ngưỡng mộ như thế vào các đối tượng của thực tại?” Còn với thuyết trường lượng tử chuẩn (gauge theory) của Yang và Mills, thuyết mở rộng của thuyết điện trường của Maxwell, được đặt trên các nhóm SU, hay tổng quát hơn các nhóm Lie không giao hoán (non-abelien), để ứng dụng cho các lực điện-yếu và lực mạnh trong mô hình chuẩn, thì hai ông đã sử dụng một công cụ toán học đã được phát triển nhiều thập nhiên trước. Yang phát biểu:

Đó không chỉ là niềm vui. Có cái gì lớn hơn, sâu thẵm hơn nữa: Cuối cùng cái gì có thể huyền diệu hơn, truyền cảm hứng kính sợ hơn là sự phát hiện cấu trúc của thế giới vật lý được gắn liền mật thiết với các khái niệm toán học đã được phát triển từ những tư duy có nguồn gốc trong logic và vẻ đẹp của hình thức? (Frenkel, 301)

Eugene Wigner, một nhà vật lý Mỹ gốc Hungari giải Nobel của thế kỷ 20, gọi “tính hiệu quả của toán học trong các khoa học tự nhiên là phi lý (không hiểu nổi)”.

Toán học cần có những sự bay cao lên bầu trời trừu tượng mới đủ sức nhìn xa và soi sáng lại các vấn đề đang được tìm kiếm dưới đất. Lời giải của Định lý cuối cùng của Fermat là thí dụ9. Thế giới trừu tượng kia, với những quan niệm và ý tưởng toán học thường được gọi là thế giới Plato, thoát khỏi thế giới thực tại. Roger Penrose trong quyển sách The Road to Reality (Con đường đến Thực tại) cho rằng những mệnh đề toán học “chính xác là những cái đúng một cách khách quan. Nói rằng một mệnh đề toán học có tính tồn tại Plato là nói rằng nó đúng trong một nghĩa khách quan.” Tương tự như thế là các khái niệm toán học. Kurt Gödel, nhà logic học vĩ đại nhất của thế kỷ 20, người nối nghiệp Aristote, cũng có cùng ý kiến. Theo ông, các côn-xép (concepts, ý tưởng chủ đạo) toán học “làm thành một thực tại khách quan tự chúng, chúng ta không thể tạo ra hay thay đổi, mà chỉ có lĩnh hội và mô tả. Nói cách khác, “toán học mô tả một thực tại không-duy cảm, nó tồn tại độc lập đối với hành động và thiên hướng tinh thần của con người, và chỉ được lĩnh hội, và có lẽ lĩnh hội rất không đầy đủ bởi tinh thần con người.” (Frenkel, 234)10

[6]

Năm 2016, năm ra mắt, Tại sao lý thuyết dây? lọt vào vòng chung kết của 10 quyển sách được tạp chí Physics World tuyển chọn, và cuối cùng được vinh danh là “Quyển sách của năm 2016”. Sách đón nhận nhiều lời khen xứng đáng của nhiều nhà khoa học, nghiên cứu tên tuổi như Marcus du Sautoy, Pedro Ferreira, và đặc biệt của Juan Maldacena, như một sự bảo đảm, nhưng đọc nó sẽ thấy thuyết phục và say mê hơn. Lời khen sau đây, trong rất nhiều lời khen khác, của Fernando Quevedo, Giám đốc ICTP, Trieste, Ý, Giáo sư vật lý lý thuyết Đại học Cambridge, Anh, có thể xem như tóm tắt những điểm chính:

Đây có lẽ là một tập hợp các luận cứ giải thích thuyết phục nhất tại sao lý thuyết dây có sức hấp dẫn như thế đối với nhiều thế hệ các nhà vật lý lý thuyết của nhiều thập niên qua mặc dù còn thiếu chứng cứ thực nghiệm. Nó được viết không phải chỉ bằng sự đam mê của một người tham gia, khối lượng tri thức rộng và một tinh thần tươi trẻ của một giáo sư Oxford trẻ tuổi thành công, mà với một nỗ lực được hiểu bởi những người đam mê khoa học đại chúng, những sinh viên trẻ với một mối quan tâm đến khoa học, các nhà nghiên cứu trong những ngành khác, hay bởi công chúng. […] Bên cạnh một sự trình bày dẫn nhập tuyệt vời vào lý thuyết dây, quyển sách còn là một sự trình bày thống nhất của những phát triển mới nhất và những vấn đề còn để mở trong vật lý cơ bản, bao gồm sự quan trọng của các viên gạch xây dựng của tự nhiên, bao gồm cả sự khám phá hạt Higgs, cho đến những phát triển mới nhất trong vật lý thiên văn, vũ trụ học của giai đoạn ban sơ, và vật lý lỗ đen, cũng như những vấn đề dường như không liên quan như khoa học vật liệu, và siêu dẫn. Nó đề cập đến các phê phán chuẩn đối với lý thuyết dây, và cung cấp những giải đáp chân thành và sâu sắc trong khi nhìn nhận những điểm yếu và thách thức đối với thuyết dây. Thêm vào đó, nó nhấn mạnh sự thật rằng lý thuyết dây không chỉ là một lý thuyết của lực hấp dẫn ở cấp vi mô mà còn là lý thuyết tham vọng nhất từng được nghĩ ra để bao gồm tất cả các hạt và các tương tác một cách nhất quán, và đáng để được nghiên cứu bởi những đầu óc tò mò thích khám phá nhất.”11

Tác giả Conlon kêu gọi hãy “nghĩ lớn” và dài hơi với những chứng cứ từ lịch sử, đối lập lại những đòi hỏi có tính “mì ăn liền” của thời đại. Khoa học là một cuộc chinh phục không nói trước được khi nào đến đích, và cũng không bao dừng bước, bi quan hay tự mãn. Hãy nghĩ đến Democritus, người đã táo bạo đưa ra ý tưởng chủ đạo: thế giới được cấu tạo bằng các nguyên tử. Mãi đến 2.500 năm sau thế giới mới xác minh được lời tiên tri bằng Mô hình chuẩn, kết thúc một thiên sử thi lâu dài và hào hùng của nhân loại. Hạt Higgs cũng phải đợi 50 năm mới thấy ánh sáng mặt trời. Hình học Riemann phải đợi 50 năm mới có người chứng minh đó là không gian chúng ta sống. Sóng hấp dẫn của Einstein cũng phải đợi 100 năm mới hiện ra là chân lý. Như một ẩn dụ Conlon đưa ra, một doanh nhân muốn giàu có trong một cuộc đổ xô đi tìm vàng, nếu khôn ngoan thì không phải chỉ lo tìm những cục quặng trước mắt, mà phải lo sản xuất ra thật nhiều cái xẻng, cái chảo đãi vàng. Những côn-xếp, công cụ tính toán, nhận thức toán học sâu, và ứng dụng vào các phần khác của vật lý, đó chính là những cái xẻng và chảo đãi.

Chúng ta vẫn là những đứa trẻ đứng bên bờ đại dương của những điều chưa biết mà ta muốn biết, nói như Newton. Hay nói như Stephen Hawking: “Chúng ta chỉ là một chủng loài đã phát triển của các chú khỉ sống trên một hành tinh thứ yếu của một vì sao rất trung bình. Nhưng chúng ta có thể hiểu được vũ trụ. Điều đó làm cho chúng ta thành một cái gì rất đặc biệt.” Bị khuyết tật, nhưng ông vẫn luôn luôn lạc quan và giữ vững niềm tin vào năng lực lý tính con người.

Tại sao lý thuyết dây? có lẽ là quyển sách đầu tiên về lý thuyết dây ờ Việt Nam. Tôi hết sức cám ơn nhà xuất bản Trẻ, đặc biệt cô Thu Nhi đã có sự nhạy bén xuất bản quyển sách này cho đọc giả đại chúng, kịp lúc Đàm Thanh Sơn nhận được giải thưởng Dirac danh giá, niềm vinh dự cho tất cả người Việt Nam.

Trước khi kết thúc, tôi xin chia sẻ những lời bộc bạch của Đàm Thanh Sơn trong blog của anh liên quan đến công việc và mong ước của anh nhân anh được trao giải Dirac của ICTP:

Tôi cũng muốn chia sẻ đôi chút về công việc của mình. Thời gian sắp tới, cùng với đồng nghiệp và học trò, tôi sẽ tiếp tục tiến hành nghiên cứu các hiện tượng lượng tử trong các hệ nhiều hạt, đặc biệt là các hệ tương tác mạnh. Bài toán về tương tác mạnh trong vật lý nhiều hạt là một bài toán khó và quan trọng đối với nhiều lĩnh vực, trong đó có vật lý hạt nhân và khoa học vật liệu. Rất nhiều khả năng là những phương pháp ta dùng hiện nay, bao gồm những phương pháp đối ngẫu mà tôi tham gia phát triển, sẽ chỉ là một phần nhỏ của những công cụ người ta sử dụng trong tương lai.

Về lâu dài, tôi muốn tìm tòi học hỏi về các lĩnh vực khác nhau của vật lý và khoa học nói chung, không nhất thiết liên quan trực tiếp đến những đề tài hiện nay tôi đang nghiên cứu.

Và cuối cùng, không thể không nhắc đến mối quan tâm lớn của tôi là sự phát triển của ngành Vật lý Việt Nam. Tôi đang cùng đồng nghiệp trong và ngoài nước bàn bạc, tìm cách cải thiện ngành vật lý Việt Nam hiện nay. Chúng ta có tiềm năng, và tôi tin rằng tương lai của ngành vật lý ở Việt Nam sẽ rất xán lạn nếu chúng ta có một chính sách đúng đắn nhằm thu hút được những tài năng trẻ và tạo điều kiện cho họ phát triển tài năng của mình. Tôi rất mong có được sự ủng hộ thiết thực từ phía nhà nước để sớm ra được một chính sách như vậy.

Đàm Thanh Sơn

Anh là một người tâm huyết với khoa học và đất nước, có tầm học rộng và khiêm tốn. Trong tinh thần góp sức xây đắp một văn hóa vật lý, khoa học và toán học để đánh thức các tài năng của đất nước, tôi xin giới thiệu nồng nhiệt quyển sách Tại sao lý thuyết dây của Joseph Colon đến bạn đọc gần xa.

Tháng 9, 2018

Tham khảo

1. String theory trong wikipedia (hiện trạng tháng 9, 2018):

https://en.wikipedia.org/wiki/String_theory#Branes

2. AdS/CFT correspondence:

https://ipfs.io/ipfs/QmXoypizjW3WknFiJnKLwHCnL72vedxjQkDDP1mXWo6uco/wiki/AdS_CFT_correspondence.html

3. Roger Penrose, The Road to Reality. The complete guide to the laws of the universe. Jonathan Cape, 2004.

4. Juan Maldacena, The Illusion of Gravity. Scientific American, November, 2005.

5. Dam Thanh Son, Liquid universe hints at strings. Physics World 18, No. 6, 23 (2005)

6. Zeeya Merali, Collaborative physicics: String theory finds a bench mate. Nature 478, 302-304 (2011)

7. Michael B. Green, Superstring theory. Trong Gordon Fraser, The new physics for the twenty-first century. Cambridge University Press, 2006.

8. Brian Greene, The Hidden Reality. Parallel universes and the deep laws of the cosmos. Alfred A. Knopf, 2011.

9. Leonard Susskind, The black hole war. My battle with Stephen Hawking to make the world safe for quantum mechanics. Little Brown and Company, 2008.

10. George Musser, The complete Idiot’s guide to String theory. Alpha Books, 2008.

11. Steven S. Gubser, The Little Book of String Theory. Princeton University Press, 2010.

12. Interview with Juan Maldacena 2013, https://ep-news.web.cern.ch/JMalda_code7501 (Xem bản tiếng Việt sắp tới với tiêu đề Phỏng vấn Juan Maldacena trong https://rosetta.vn/nguyenxuanxanh/)

13. Edward Frenkel, Love and Math. The Heart of Hidden Reality. Basic Books, 2014.

14. Christophe Galfard, The Universe in your hand. A journey through space, time and beyond. Pan Books, 2015.

15. Phạm Xuân Yêm, https://www.diendan.org/khoa-hoc-ky-thuat/mot-quy-luat-pho-quat-trong-vat-ly

16. Joseph Silk, On the Shores of the Unknown. A short history of the Universe. Cambridge University Press, 2005.

Chú thích
1. Còn có Huy chương Dirac thứ hai của Đại học New South Wales, Sydney, Úc, kết hợp với Viện vật lý Úc.
2. Xem trong sách, mục 8.2, hay xem thêm Wikipedia [1] hoặc Brian Greene, chương 9, ​String theory and Holography trở đi.
3. Xem lịch sử sâu hơn của phép tương ứng AdS/CFT trong [2] với những đóng góp của ‘t Hooft và Susskind.
4. Năm 2001 Sơn và Policastro và Starinets tính độ nhớt của plasma trong lý thuyết Yang-Mills siêu đối xứng tối đa.
Năm 2003, Sơn, Kovtun và Starinets đưa ra tỷ trọng độ nhớt và entropy trong các lý thuyết ứng dụng nguyên lý toàn ảnh, và năm 2005 chứng minh cho một lớp rộng các thuyết trường lượng tử tương tác mạnh rằng tỷ lệ độ nhớt đó với entropy, ​η​/s có một giới hạn dưới chính xác là ​ℏ​⁄4π​kB ​(​ℏ = ​h​/2π với ​h là hằng số Planck; ​k​B là hằng số Boltzmann). Rất nhỏ. Hằng số này có tính phổ quát. Đến nay, chưa có kết quả nào khác tốt hơn. Tác giả cảm ơn thông tin riêng của GS Đàm Thanh Sơn. Xem thêm Phạm Xuân Yêm.
5. Susskind [2008], 431
6. Các bài báo đó lần lượt là

Maldacena (27 November 1997)
https://arxiv.org/abs/hep-th/9711200

Gubser, Klebanov, Polyakov (16 February 1998)
https://arxiv.org/abs/hep-th/9802109

Witten (20 February 1998)
https://arxiv.org/abs/hep-th/9802150

(Cám ơn thông tin của Đàm Thanh Sơn)

Ngoài ra, Witten là người kích hoạt cuộc ​cách mạng siêu dây thứ hai ​năm 1995 và thống nhất năm loại lý thuyết dây thành “Thuyết-M”. M có thể là Magic, ma thuật, Mystery, huyền bí, hay Membrance, màng.
7. Phòng thí nghiệm Brookhaven có lịch sử rất nổi tiếng. Nó đã mang lại nhiều giải Nobel vật lý: Chen Ning Yang và Tsung-Dao Lee (1957) về sự vi phạm đối xứng gương; Samuel C. C. Ting (1976) về hạt quark duyên J/Psi trong Mô hình chuẩn; James Cronin và Val Logsdon Fitch (1980) về vi phạm đối xứng CP; Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger (1988) về khám phá hạt muon neutrino; và Raymond Davis, Jr. (2002) về khám phá giao động neutrino. Riêng máy gia tốc RHIC đi vào hoạt động từ năm 2000, và là máy gia tốc lớn thứ hai sau máy Large Hadron Collider của CERN, cỗ máy đã tìm ra hạt boson Higgs năm 2012. Điều đó cho thấy kết quả thực nghiệm của công trình của Sơn và đồng sự là hết sức uy tín.
8. Xem thêm lời dẫn nhập ​Lược sử lý thuyết dây​ của GS Emil Martinec trong sách.
9. Xem ​Định lý cuối cùng của Fermat​ của Lê Quang Ánh, nxb Tổng hợp TP, 2018.
10. Xem ​Dẫn nhập​ của tác giả trong ​Định lý cuối cùng của Fermat​ như trên
11. Xem thêm trong sách cũng như trên mạng amazon.