LƯỢC SỬ THỜI GIAN - Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên Aristotle tin rằng toàn bộ vật chất trong vũ trụ được tạo thành từ bốn yếu tố cơ bản: đất, không khí, nước và lửa. Các yếu tố này được tác động bởi hai lực: lực hấp dẫn có xu hướng làm chìm xuống đối với đất và nước và lực nâng có xu hướng làm nâng lên đối với không khí và lửa. Sự phân chia nội dung của vũ trụ thành vật chất và các lực như thế vẫn còn được dùng cho đến ngày nay. Aristotlecũng tin rằngvật chất là liên tục, tức là người ta có thể phânchia một mẩu vật chất ngày càngnhỏ mà khôngcó một giới hạn nào: người ta không bao giờ đi tới một hạt vật chấtmà khôngthể phân chia được nữa. Tuy nhiên một số ít người HyLạp, chẳng hạn như Democritus,lại chorằngvật chất vốn có dạng hạt và vạn vật đượctạo thànhtừ mộtsố lớn các loại nguyên tử (atom)khác nhau (atomtheo tiếng Hy Lạp cónghĩalà “khôngthể phân chia được nữa”). Cuộc tranh cãi kéo dài hàng thế kỷ mà không bên nào có mộtbằng chứng thực tế nào. Mãi tới năm 1830,John Dalton- nhà vậtlý và hóa họcngười Anh - đã chỉ ra rằng việc các hợp chất hóa họcluôn luôn được hóa hợptheo nhữngtỷ lệ nhất định cóthể được giảithích làdo các nguyên tử đã cụm lại với nhau tạo nên những đơnnguyêngọi là phân tử. Tuy nhiên, cho tới tận nhữngnăm đầu thế kỷ này, cuộc tranh luậngiữa hai trường phái tư tưởng mớingãngũ với phần thắngthuộc về những người theo nguyêntử luận.Einstein là người đã đưa ra được một bằng chứng vật lý quan trọng. Trong một bài báo viết năm 1905,chỉ ít tuần trướcbài báo nổi tiếng về thuyết tương đối hẹp, Einsteinđã chỉ ra rằng cái được gọi làchuyển độngBrown - tức làchuyển độngkhông đềuđặn, ngẫu nhiên củacác hạtbụi lơ lửng trong một chất lỏng - có thể được giải thích như là kết quả của sự vachạm của các nguyên tử chất lỏng với các hạt bụi. Vào thời gian đó cũngđã cónhững nghingờ đốivới giả thuyết cho rằng các nguyên tử là khôngthể phân chia được. Vài năm trước đó, một nghiên cứu sinhcủa trường TrinityCollege, Cambridge, là J.J. Thomsonđã chứngminh được sự tồn tại của một hạt vật chất màônggọi là electron. Đó là một hạt cókhối lượngnhỏ hơn khối lượng của nguyên tử nhẹ nhất khoảng mộtngàn lần. Ông đã dùng mộtdụng cụ khá giống với chiếc đèn hình của một máythu hình hiệnđại: một sợi kimloại nóng đỏ phátra các hạt electronvà bởivì các hạt này mang điệnâm nên cóthể dùng một điện trường để gia tốc của chúng hướng tới một màn phủ photpho. Khi các hạtnày đập vàomàn, chúngsẽ gây ra nhữngchớp sáng. Chẳng baolâu sau, người ta thấy rằng các hạt electron đó bắn ra từ chính bên trongcác nguyên tử và vào năm1911, nhà vật lý người AnhErnestRutherfordcuốicùng đã chứngtỏ được rằng các nguyêntử vật chất có cấu trúc bên trong: chúng tạo bởi một hạtnhân cực kỳ nhỏ mang điện dươngvà các electronquay quanhhạt nhân đó.Ông rút ra điều này từ việc phân tích sự lệch hướng của các hạt alpha - hạtmangđiện dương docác nguyêntử phóngxạ phát ra - khi vachạm vớicác nguyêntử Thoạtđầu người ta nghĩ rằng hạt nhân nguyên tử được tạo bởi electron và một số hạtmangđiệndương gọilà proton(theotiếng HyLạp proton có nghĩa là “đầutiên”, vì ngườita nghĩ rằng nó là đơn nguyên cơ bản tạo nên vật chất). Tuy nhiên, vào năm 1932một đồngnghiệp của Rutherford ở Cambridge là James Chadwick đã pháthiện ra rằng hạt nhân còn chứamột hạt khác gọi là neutron. Đó là hạt có khối lượng gần như protonnhưng không mang điện.Chadwick đã đượctrao giải thưởng Nobel vì phát minhnày và đượcbầu làm hiệutrưởng củatrường Gonville và Caius College, Cambridge(trường màhiện tôi là thành viên của ban giám hiệu). Sau nàyông đã phải từ chức hiệu trưởng vì bất đồng với các thành viên trongban giám hiệu. Sự bất đồng trong trường còn gaygắt hơn khi nhóm các thànhviên lãnh đạo trẻ trở về sauchiến tranh đã bỏ phiếu loạicác thành viên già ra khỏi các chức vụ của nhàtrường mà họ đã giữ quá lâu. Chuyện này xảy ra trướcthời của tôi. Không thể du hành ngược thời gian Sự thôi thúc của cảm giác được yêu lần đầu hoặc để sửa sai quá khứ là một trong số các lý do khiến chúng ta ước mơ đi ngược thời gian. Song, các nhà khoa học tuyên bố đó là chuyện không tưởng. Đã có cả chục viễncảnh du hành về quá khứ đượccác nhà lý thuyết đưa ra, "song hầu hết trongsố chúng, nếu xemxét kỹ, mới chỉ lướt qua rìa của ngànhvật lý mà chúng ta có thể hiểu được. Phần lớn các nhà khoa học cho rằngđa số viễn cảnh đó có thể bị loại trừ", Brian Greene, tác giả cuốn sách bestseller “The Elegant Universe”, chuyên gia về Lý thuyết dây, một nhà vật lý tại Đại học Columbia, cho biết. Chiềuthứ tư - Hành trình đi tìmmáy thời gian - Có thể du hành về quá khứ và tương lai? Trong vật lý, thời gianđược mô tả như một chiều, giốngnhư độ dài,rộngvà độ cao. Khi bạnđi từ nhà mìnhtới cửahàng tạp hoá, bạn đã chuyển động theo một hướng trong không gian,tạo ra sự tịnh tiến trong tấtcả các chiều không gian đó - dài, rộng và cao. Nhưng bạn còn tiếnlên trong cả chiều thời giannữa - chiều thứ tư. "Khônggian và thờigian xoắn lấy nhau dưới dạng một cái khung4 chiều đượcgọi là không-thời gian", Charles Liu,một nhà vật lý thiên văn tại Đại học City,New York,phát biểu. Không-thời gian, Liugiải thích, cóthể được xem như một miếngđệm cao su với4 chiều."Khi một vật có khối lượng- bạn, tôi haymột vậtthể bất kỳ, mộthành tinh hay ngôi sao nàođó - đặt trên miếng đệm 4 chiều đó, nó sẽ khiến miếng đệmvõng xuống. Chỗ võng nàylà hình ảnhbiến dạng của không-thời giancho phù hợp với vật nặng đó. Sự lõm vào của không-thời gian khiến cho vật thể di chuyểntrên một đường cong vàsự cong của không gian là cái mà chúngta gọi làhấp dẫn. Về mặt toánhọc một người có thể tiến lên hoặclùi lại trong 3 chiều khônggian, nhưng thời gian không cóđược đặc tính đahướng tự do này. "Trongkhông-thời gian 4 chiều,bạn chỉ có thể di chuyển về phía trướccủa thời gian, tức là tương lai, Liu nói. Đường hầm quá khứ? Hiện tồn tại mộtsố giả thuyết về việc du hành xuyên thời gian.Giả thuyết đượcxây dựng kỳ côngnhất liên quanđến wormhole - mộtđường hầmlý thuyếtnối giữa hai vùngkhông-thời gian. Hai vùng nàycó thể là haivũ trụ hoàn toàn khác nhau hoặc haiphần củamột vũ trụ. Vật chất có thể điquamột trong hai miệng hầm để tới điểm đến ở phía bên kia. "Wormhole là tương lai, wormholelàquá khứ", MichioKaku, tác giả cuốn "Hyperspace" và "Parallel Worlds", vàlà nhàvật lý tạiĐại học City, NewYork, nhậnđịnh."Nhưng chúngta phải hếtsức cẩn thận. Lượng khí đốtcần thiếtđể vận hành một chiếcmáy thời gian vượtxa nhữnggì chúng ta có thể thu thập với công nghệ hiện nay". Để tạo ramột cái lỗ trên tấmmàng không-thời gian, Kakugiải thích, cần năng lượng của một ngôi sao hoặc năng lượngâm, một thực thể kỳ lạ có năng lượng nhỏ hơnkhông. Dây vũ trụ Một giả thuyết quenthuộc khác cho nhữngngười thích duhành ngượcthời gian liên quanđến cái gọilà cosmic string(dây vũ trụ) - tức là cácống năng lượng hẹp trải dọc theo toàn bộ chiều dài của vũ trụ nở rộng.Những vùng cực hẹp này, còn sót lại từ thời nguyênthuỷ, được dự đoán là chứamột lượng vật chất cực lớn và nhờ đó có thể uốn cong không-thời gian xungquanh chúng. Các dây vũ trụ hoặc là vôtận hoặc uốn lại thànhvòng, không có điểm kết, J.Richard Gott, tácgiả cuốn “TimeTravel in Einstein's Universe” và lànhà thiên văn tại Đại học Princeton, nhận định. Sự tiếp xúccủa hai dây như thế song songvới nhau - Gottnói - sẽ uốn cong không- thời gian cực mạnhvà trong tình huống đặc biệt nào đó có thể khiến choviệc du hành thời gian trên lý thuyết là khả thi. Nhưng:"đó là dự án mà chỉ một nền văn minhsiêu hạngmới có thể làm nổi", Gott nói. "Nónằm ngoài khả năng của chúng ta. Chúng ta là một nền văn minh thậm chí còn chưakiểm soát được nănglượng của chính tráiđất". Không thể bây giờ Về mặt toánhọc, bạn chắc chắc cóthể nóirằng thứ gì đó đang đi ngược về quá khứ, Liu nói."Nhưng sẽ làkhôngphải là tôi vàbạn". "Đừng hyvọng một nhà phát minh trẻ tuổi nào đó họp báo vào ngày mai rằng anh hay chị ấyđã phát minh ramột chiếc máy thời gian. Bởi nó cần một côngnghệ tiến bộ hơn nhiều bất cứ thứ gìchúng ta có thể tập hợp",Kaku nói. Hiện tại, phần duynhất của du lịch trongkhông gian 4 chiều là chúngta đang tiến về tương lai với mỗi giây trôi qua. Vìthế với những người muốn nhìn trái đất sau 1 triệunăm nữa, các nhà khoa họcđã có tin tốt lành. "Chế tạo một phi thuyền. Bay với vận tốc gần vận tốc ánhsáng trong một thời gian dài - điều tôi có thể tính được. Rồi trở lại trái đất và khi bạn bướcra khỏi phi thuyền, bạn sẽ già đi khoảng1 năm trong khitrái đất đã trải qua mộttriệu năm. Bằng cách ấy, bạnđã đi tới tương lai củanó", Greene nói. . LƯỢC SỬ THỜI GIAN - Các hạt cơ bản và các lực trong tự nhiên Aristotle tin rằng toàn bộ vật chất trong vũ trụ được tạo thành từ bốn yếu tố cơ bản: đất, không khí, nước và lửa. Các yếu tố này được. bởi hai lực: lực hấp dẫn có xu hướng làm chìm xuống đối với đất và nước và lực nâng có xu hướng làm nâng lên đối với không khí và lửa. Sự phân chia nội dung của vũ trụ thành vật chất và các lực như. thấy rằng các hạt electron đó bắn ra từ chính bên trongcác nguyên tử và vào năm1911, nhà vật lý người AnhErnestRutherfordcuốicùng đã chứngtỏ được rằng các nguyêntử vật chất có cấu trúc bên trong: