Một chuyến du hành đầy trí tuệ qua các vũ trụ, được dẫn dắt tài tình bởi "thuyền trưởng" Michio Kaku và độc giả có dịp chiêm ngưỡng vẻ đẹp kỳ vĩ của vũ trụ kể từ vụ nổ lớn, vượt qua những hố đen, lỗ sâu, bước vào các thế giới lượng tử từ muôn màu kỳ lạ nằm ngay trước mũi chúng ta, vốn dĩ tồn tại song song trên một màng bên ngoài không - thời gian bốn chiều, ngắm nhìn thực tại vật chất quen thuộc hoà quyện với thế giới của những điều kỳ diệu như năng lượng và vật chất tối, sự nảy chồi của các vũ trụ, những chiều không gian bí ẩn và sự biến ảo của các dây rung siêu nhỏ...

Dẫn chuyện lôi cuốn, kết hợp tường minh, sống động một lượng thông tin đồ sộ để khai mở những giới hạn tột cùng của trí  tưởng tượng, Kaku thực sự xứng đáng là " nhà truyền giáo" vĩ đại đã mang thế giới vật lý lý thuyết tới quảng đại quần chúng.

***

– Chuyến du hành qua các chiều không gian và tương lai của vũ trụ –

Tác giả: Michio Kaku

——

Vũ trụ khởi đầu như thế nào? Chúng ta vẫn thường nghe rằng vũ trụ đã khởi đầu bằng một vụ nổ cực kì mãnh liệt được gọi là “vụ nổ lớn” (big bang), đã làm bắn các ngôi sao và thiên hà ra phía ngoài trong không gian. Vậy liệu có tồn tại nhiều vũ trụ khác ngoài vũ trụ của chúng ta (đa vũ trụ) hay không? Để trả lời câu hỏi này có lẽ ta cần đến sự trợ giúp của ngành vũ trụ học.

--------

Vũ trụ học nghiên cứu vũ trụ như một khối tổng thể, bao gồm sự ra đời của nó và có lẽ cả số phận cuối cùng của nó. Không có gì đáng ngạc nhiên là nó đã trải qua nhiều biến đổi trong sự phát triển chậm chạp và gian truân của mình. Thành tựu lớn nhất mà ngành vũ trụ học đạt được đó là việc xây dựng thành công thuyết “Vụ nổ lớn” - Big Bang.

Cuộc cách mạng đầu tiên trong vũ trụ học gắn liền với sự phát minh ra kính viễn vọng vào thế kỷ 17. Với sự trợ giúp của kính viễn vọng, Galileo Galilei, tiếp bước các nhà thiên văn lớn đã mở cánh cửa trời cao cho những khám phá khoa học nghiêm túc. Đỉnh cao thành tựu trong giai đoạn đầu tiên này của vũ trụ học là công trình của Isaac Newton, với các định luật cơ bản chi phối sự chuyển động của các thiên thể.

Cuộc cách mạng thứ hai trong vũ trụ học đã được khởi đầu bằng việc phát minh và xây dựng các kính viễn vọng đồ sộ trong thế kỷ 20. Trong giai đoạn này đã giải thích hợp lý về nguồn gốc của vũ trụ, rằng vũ trụ đã khởi đầu bằng một vụ nổ cực kỳ mãnh liệt được gọi là “vụ nổ lớn” (big bang).

Cuộc cách mạng thứ ba đang diễn ra hiện nay. Nó đã được mở ra bằng một bộ các công cụ mới với công nghệ cao như vệ tinh không gian, thiết bị laser, thiết bị dò sóng hấp dẫn, kính viễn vọng tia X và siêu máy tính tốc độ cao. Bây giờ chúng ta còn có các dữ liệu có căn cứ nhất về bản chất của vũ trụ, bao gồm cả tuổi của nó, thành phần của nó, và có lẽ thậm chí tương lai và kết cục của nó.

Cuốn sách “Các thế giới song song” viết về cuộc cách mạng thứ ba này, giáo sư vật lý lý thuyết người Mỹ gốc Nhật Bản Michio Kaku sẽ đưa bạn du hành qua sáng thế, các chiều không gian bậc cao và tương lai của vũ trụ.

---------

Chuyến du hành đầy trí tuệ này được dẫn dắt bởi “thuyền trưởng” Michio Kaku cùng giọng văn hóm hỉnh, nhẹ nhàng, giúp độc giả có dịp chiêm ngưỡng vẻ đẹp kỳ vĩ của vũ trụ kể từ vụ nổ lớn, vượt qua những hố đen, lỗ sâu, bước vào các thế giới lượng tử muôn màu kỳ lạ nằm ngay trước mũi chúng ta, vốn dĩ tồn tại song song trên một màng bên ngoài không-thời gian bốn chiều, ngắm nhìn thực tại vật chất quen thuộc hòa quyện với thế giới của những điều diệu kỳ như năng lượng và vật chất tối, sự nảy chồi của các vũ trụ, những chiều không gian bí ấn và sự biến ảo của các dây rung siêu nhỏ…

“Các thế giới song song” là một cuốn sách rất đặc biệt, bởi lẽ nó là một cuốn sách khoa học dành cho mọi độc giả, Michio Kaku không chỉ là một nhà vật lý lý thuyết mà còn là một cây bút phổ biến khoa học xuất sắc, ông đã viết về lịch sử ngành vũ trụ học cùng hai trụ cột của nó là thuyết tương đối và vật lý lượng tử. Xuyên suốt 12 chương chia làm 3 phần chính:

*Phần một: VŨ TRỤ

Ngay chương đầu tiên của cuốn sách, tác giả đã đưa cho bạn đọc một giải đáp mở cho mọi vấn đề chúng ta tò mò xuất phát từ thế giới không gian bao la rộng lớn: liên tục có những vụ trụ mới “nảy mầm” ra từ những vũ trụ khác, giống như liên tục có Sáng thế trong một Niết bàn vô tận. Những bức ảnh sơ sinh của vũ trụ từ được cung cấp bởi vệ tinh WMAP. Vệ tinh này hoàn thành việc quan sát toàn bộ bầu trời lần đầu tiên trong tháng 4 năm 2002. Sáu tháng sau, việc quan sát toàn bộ bầu trời lần thứ hai đã thực hiện. Hiện nay, vệ tinh WMAP đã cho chúng ta bản đồ chi tiết và toàn diện nhất từ trước đến nay.

*Phần hai: ĐA VŨ TRỤ

“Bên trong mọi lỗ đen đang suy sụp có thể chứa các mầm giống của một vũ trụ dãn nở mới.” – Martin Rees

Phần này tác giả đề cập đến các cổng đa chiều và du hành trong thời gian, các vũ trụ lượng tử song song và thuyết M (thuyết dây). Thuyết dây có lẽ có lịch sử kì quái nhất trong biên niên sử vật lý. Nó được phát hiện hoàn toàn ngẫu nhiên, nhằm áp dụng cho một vấn đề sai, đã bị quên lãng, và đột nhiên hồi sinh như một thuyết vạn vật.

*Phần ba: ĐÀO THOÁT VÀO SIÊU KHÔNG GIAN

Quan điểm hiện nay được phần lớn các nhà vật lý duy trì, cụ thể là Mặt Trời với tất cả các hành tinh theo thời gian sẽ dần dần trở nên quá lạnh lẽo đối với sự sống, tất yếu phải chịu sự tuyệt diệt. Trong khoảng 5 tỷ năm tới, Mặt Trời sẽ nguội dần và nở ra nhiều lần kích thước hiện tại. Trong tương lai xa, lực hấp dẫn từ các ngôi sao băng qua sẽ từ từ tước mất các hành tinh của Mặt Trời. Một số sẽ bị hủy diệt, số khác sẽ tách ra đi vào không gian liên sao. Cuối cùng, trong một quá trình hàng chục tỷ năm, có thể Mặt Trời sẽ không còn một thiên thể ban đầu nào quay quanh nó.

Thật may mắn, chúng ta vẫn còn nhiều thời gian để thu thập “năng lượng” cho một chuyến hành trình, và cũng có các lựa chọn khác. Câu hỏi đặt ra là: “Các định luật vật lý có cho phép chúng ta đào thoát vào một vũ trụ song song hay không?”

Gấp lại trang cuối, chuyến du hành kết thúc, hình bóng của nhiều nhà vật lý lỗi lạc vẫn còn đọng lại trong tâm trí độc giả, điển hình là Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger hay Stephen Hawking… Với sự tràn ngập các dữ liệu mới mà chúng ta đang thu nhận ngày nay cùng các công cụ mới, tân tiến qua từng ngày (thiết bị dò sóng hấp dẫn, máy quét,…), các nhà vật lý cảm thấy rằng chúng ta đang tiến vào giai đoạn có thể coi là thời kì hoàng kim của vũ trụ học. Đọc “Các thế giới song song” chính là bạn đang bước vào cuộc hành trình ảo diệu để khám phá nguồn gốc của bản thân chúng ta và số phận của vũ trụ.

*******

Thank you for reading!

Review & Photo by @Thu Hồng Hoàng.

***

LỜI NÓI ĐẦU

Vũ trụ học nghiên cứu vũ trụ như một khối tổng thể, bao gồm sự ra đời của nó và có lẽ cả số phận cuối cùng của nó. Không có gì đáng ngạc nhiên là nó đã trải qua nhiều biến đổi trong sự phát triển chậm chạp và gian truân của mình, một sự phát triển thường bị giáo điều và mê tín dị đoan che phủ.

Cuộc cách mạng đầu tiên trong vũ trụ học gắn liền với sự phát minh ra kính viễn vọng vào thế kỷ 17. Với sự trợ giúp của kính viễn vọng, Galileo Galilei, tiếp bước các nhà thiên văn lớn như Nicolaus Copernicus và Johannes Kepler, lần đầu tiên đã mở cánh cửa trời cao cho những khám phá khoa học nghiêm túc. Đỉnh cao thành tựu trong giai đoạn đầu tiên này của vũ trụ học là công trình của Isaac Newton, với các định luật cơ bản chi phối sự chuyển động của các thiên thể. Giờ đây các quy của các thiên thể không còn được gán cho các thế lực tà thuật và thần bí, mà tuân theo các lực có thể tính toán được và có thể tái lập được.

Cuộc cách mạng thứ hai trong vũ trụ học đã được khởi đầu bằng việc phát minh và xây dựng các kính viễn vọng đồ sộ trong thế kỷ 20, chẳng hạn như kính viễn vọng trên núi Wilson có một chiếc gương phản chiếu rất lớn với đường kính 2,5 m. Trong thập niên 1920, nhà thiên văn Edwin Hubble đã sử dụng kính viễn vọng khổng lồ này để lật đổ hàng thế kỷ giáo điều từng tuyên bố rằng vũ trụ là tĩnh tại và vĩnh cửu, bằng cách chứng minh rằng các thiên hà trên bầu trời đang rời xa Trái Đất với vận tốc khủng khiếp - điều đó có nghĩa là vũ trụ đang dãn nở. Điều này đã xác nhận các kết quả của thuyết tương đối rộng của Einstein, trong đó cấu trúc của không-thời gian, tưởng như là phẳng và tuyến tính, lại là động và cong. Điều này đã đưa ra giải thích hợp lý đầu tiên về nguồn gốc của vũ trụ, rằng vũ trụ đã khởi đầu bằng một vụ nổ cực kỳ mãnh liệt được gọi là “vụ nổ lớn” (big bang), đã làm bắn các ngôi sao và thiên hà ra phía ngoài trong không gian. Với công trình tiên phong của George Gamow và các cộng sự của ông về thuyết vụ nổ lớn và Fred Hoyle về nguồn gốc của các nguyên tố, những bộ khung nền tảng phác thảo nên sự tiến hóa của vũ trụ đã được xây dựng.

Cuộc cách mạng thứ ba đang diễn ra hiện nay (2004 - năm xuất bản cuốn sách Các thế giới song song). Nó chỉ mới khoảng năm năm tuổi. Nó đã được mở ra bằng một bộ các công cụ mới với công nghệ cao, như vệ tinh không gian, thiết bị laser, thiết bị dò sóng hấp dẫn, kính viễn vọng tia X và siêu máy tính tốc độ cao. Bây giờ chúng ta còn có các dữ liệu có căn cứ nhất về bản chất của vũ trụ, bao gồm cả tuổi của nó, thành phần của nó, và có lẽ thậm chí cả tương lai và kết cục của nó.

Các nhà thiên văn hiện nay cho rằng vũ trụ đang dãn nở theo phương thức tản ra xa, đang tăng tốc vô hạn định và đang trở nên ngày càng lạnh lẽo hơn theo thời gian. Nếu điều này tiếp tục, chúng ta phải đối mặt với một viễn cảnh của một “vụ đóng băng lớn”, khi ấy vũ trụ rơi vào tăm tối và giá lạnh, và toàn bộ sự sống có trí tuệ sẽ biến mất.

Cuốn sách này viết về cuộc cách mạng lớn thứ ba này. Nó khác với hai cuốn sách trước đó của tôi về vật lý, Beyond Einstein (Vượt lên trên Einstein) và Hyperspace (Siêu không gian), đã giúp giới thiệu với công chúng những khái niệm mới về các chiều bậc cao và thuyết siêu dây. Trong Các thế giới song song, thay vì tập trung vào không-thời gian, tôi tập trung vào các phát triển mang tính cách mạng trong vũ trụ học đang diễn ra trong vài năm gần đây, dựa trên bằng chứng mới từ các phòng thí nghiệm trên thế giới và các phạm vi không gian xa nhất vườn tới được, cùng với những đột phá mới trong vật lý lý thuyết. Ý định của tôi là độc giả có thể đọc và nắm bắt nó mà không cần bất kỳ sự làm quen trước đó nào với vật lý hay vũ trụ học.

Trong phần một của cuốn sách, tôi tập trung vào việc nghiên cứu vũ trụ, tổng kết các tiến bộ đã thực hiện trong giai đoạn đầu của vũ trụ học, mà đỉnh cao là một thuyết được gọi là “vũ trụ lạm phát”, là thuyết tới nay cung cấp cho chúng ta hiểu biết rõ ràng và tiên tiến nhất của thuyết vụ nổ lớn. Trong phần hai, tôi đặc biệt tập trung vào thuyết đa vũ trụ đang nổi lên, theo đó một thế giới được tạo thành từ nhiều vũ trụ, trong đó vũ trụ của chúng ta chỉ là một trong số đó, và thảo luận về khả năng có những lỗ giun, các độ cong của không gian và thời gian, và các chiều bậc cao có thể kết nối chúng như thế nào, Thuyết siêu dây và thuyết M đã cho chúng ta những bước tiến quan trọng đầu tiên vượt xa thuyết ban đầu của Einstein; chúng đưa ra bằng chứng thêm nữa rằng vũ trụ của chúng ta có thể chỉ là một trong số rất nhiều vũ trụ. Cuối cùng, trong phần ba, tôi thảo luận về vụ đóng băng lớn và điều mà hiện nay các nhà khoa học coi như là sự kết thúc của vũ trụ của chúng ta. Tôi cũng đưa ra một thảo luận nghiêm túc, mặc dù chỉ có tính chất suy đoán, về việc một nền văn minh tiên tiến trong tương lai xa xăm có thể sử dụng các định luật vật lý để rời bỏ vũ trụ của chúng ta sau hàng nghìn tỉ năm nữa và tiến vào một vũ trụ khác, hiếu khách hơn để bắt đầu quá trình tái sinh, hoặc để đi ngược trở lại thời gian khi vũ trụ từng ấm áp hơn như thế nào.

Với sự tràn ngập các dữ liệu mới mà chúng ta đang thu nhận ngày nay, với các công cụ mới như các vệ tinh không gian có thể quét qua bầu trời, các thiết bị dò sóng hấp dẫn mới và với các cỗ máy đập vỡ nguyên tử mới có kích thước cỡ một thành phố sắp sửa hoàn thành, các nhà vật lý cảm thấy rằng chúng ta đang tiến vào giai đoạn có thể coi là thời kỳ hoàng kim của vũ trụ học. Nói tóm lại, đó là thời gian tuyệt vời để vừa là một nhà vật lý vừa là một nhà du hành trong cuộc truy tìm này để hiểu rõ nguồn gốc của chúng ta và số phận của vũ trụ.

***

LỜI CẢM ƠN

Tôi muốn gửi lời cảm ơn tới các nhà khoa học sau, những người đã rất lịch thiệp khi bớt chút thời gian của họ để trả lời phỏng vấn. Các nhận xét, quan sát và các ý tưởng của họ đã làm phong phú rất nhiều cho cuốn sách này và tăng thêm độ sâu cùng trọng tâm cho nó:

• Steven Weinberg, người đoạt giải Nobel, Đại học Texas tại Austin

• Murray Gell-Mann, người đoạt giải Nobel, Viện Santa Fe và Học viện Công nghệ California

• Leon Lederman, người đoạt giải Nobel, Học viện Công nghệ Illinois

• Joseph Rotblat, người đoạt giải Nobel, Bệnh viện St. Bartholomew (đã nghỉ hưu)

• Walter Gilbert, người đoạt giải Nobel, Đại học Harvard Henry Kendall, người đoạt giải Nobel, Học viện Công nghệ Massachusetts (đã mất)

• Alan Guth, nhà vật lý, Học viện Công nghệ Massachusetts

• Tôn ông Martin Rees, nhà thiên văn Hoàng gia Vương quốc Anh, Đại học Cambridge

• Freeman Dyson, nhà vật lý, Viện Nghiên cứu cao cấp, Đại học Princeton

• John Schwarz, nhà vật lý, Học viện Công nghệ California

• Lisa Randall, nhà vật lý, Đại học Harvard

• J. Richard Gott III, nhà vật lý, Đại học Princeton

• Neil de Grasse Tyson, nhà thiên văn, Đại học Princeton và Cung thiên văn Hayden

• Paul Davies, nhà vật lý, Đại học Adelaide

• Ken Croswell, nhà thiên văn, Đại học California, Berkeley

• Don Goldsmith, nhà thiên văn, Đại học California, Berkeley

• Brian Greene, nhà vật lý, Đại học Columbia

• Cumrun Vafa, nhà vật lý, Đại học Harvard

• Stuart Samuel, nhà vật lý, Đại học California, Berkeley

• Carl Sagan, nhà thiên văn, Đại học Cornell (đã mất)

• Daniel Greenberger, nhà vật lý, Trường Đại học thành phố New York (City College of New York)

• V. P. Nair, nhà vật lý, Trường Đại học thành phố New York

• Robert P. Kirshner, nhà thiên văn, Đại học Harvard

• Peter D. Ward, nhà địa chất, Đại học Washington

• John Barrow, nhà thiên văn, Đại học Sussex

• Marcia Bartusiak, nhà báo khoa học, Học viện Công nghệ Massachusetts

. John Casti, nhà vật lý, Viện Santa Fe Timothy Ferris, nhà báo khoa học

• Michael Lemonick, nhà văn khoa học, tạp chí Time

• Fulvio Melia, nhà thiên văn, Đại học Arizona

• John Horgan, nhà báo khoa học

• Richard Muller, nhà vật lý, Đại học California, Berkeley • Lawrence Krauss, nhà vật lý, Đại học Khu bảo tồn Miền Tây Case

• Ted Taylor, nhà thiết kế bom nguyên tử Philip Morrison, nhà vật lý, Học viện Công nghệ Massachusetts

• Hans Moraves, nhà khoa học máy tính, Đại học Carnegie Mellon

• Rodney Brooks, nhà khoa học máy tính Phòng thí nghiệm trí tuệ nhân tạo, Học viện Công nghệ Massachusetts

• Donna Shirley, nhà vật lý thiên văn, Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực

• Dan Wertheimer, nhà thiên văn, SETI@home, Đại học California, Berkeley

• Paul Hoffman, nhà báo khoa học, tạp chí Discover

• Francis Everitt, nhà vật lý, Tàu thăm dò hấp dẫn B (Gravity Probe B), Đại học Ttanford

• Sidney Perkowitz, nhà vật lý, Đại học Emory

Tôi cũng muốn cảm ơn các nhà khoa học sau đây vì những thảo luận thú vị về vật lý trong những năm qua đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong việc làm sâu sắc thêm nội dung của cuốn sách này:

• T. D. Lee, người đoạt giải Nobel, Đại học Columbia

• Sheldon Glashow, người đoạt giải Nobel, Đại học Harvard

• Richard Feynman, người đoạt giải Nobel, Học viện Công nghệ California (đã mất)

• Edward Witten, nhà vật lý, Viện Nghiên cứu cao cấp, Đại học Princeton

• Joseph Lykken, nhà vật lý, Phòng thí nghiệm Fermi

• David Gross, nhà vật lý, Viện Kavli, Santa Barbara

• Frank Wilczek, nhà vật lý, Đại học California, Santa Barbara

• Paul Townsend, nhà vật lý, Đại học Cambridge

• Peter Van Nieuwenhuizen, nhà vật lý, Đại học bang

New York, Stony Brook

• Miguel Virasoro, nhà vật lý, Đại học Rome

Bunji Sakita, nhà vật lý, Trường Đại học thành phố New York (đã mất)

• Ashok Das, nhà vật lý, Đại học Rochester

• Robert Marshak, nhà vật lý, Trường Đại học thành phố New York (đã mất)

• Frank Tipler, nhà vật lý, Đại học Tulane

• Edward Tryon, nhà vật lý, Trường Đại học Hunter College

• Mitchell Begelman, nhà thiên văn, Đại học Colorado

Tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn tới Ken Croswell về vô số các bình luận đối với cuốn sách này.

Tôi cũng muốn cảm ơn biên tập viên của tôi, Roger Scholl, người đã biên tập xuất sắc hai cuốn sách của tôi. Sự sắc sảo của ông đã nâng tầm hai cuốn sách này rất nhiều, và những góp ý của ông đã luôn luôn giúp cho nội dung và cách thức trình bày các cuốn sách của tôi thèm sáng tỏ và sâu sắc. Cuối cùng, tôi cùng muôn cảm ơn đại diện của tôi, Stuart Krichevsky, người đã luôn đồng hành với những cuốn sách của tôi trong suốt những tháng năm này.

Mời các bạn đón đọc Các Thế Giới Song Song của tác giả Michio Kaku & Vương Ngân Hà (dịch).