String theory and the hidden structures of the universe - Clifford Johnson

Lý thuyết dây và những cấu trúc ẩn của vũ trụ - Clifford Johson

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Translator: Nguyen Cao Reviewer: Lê Anh

So I work on trying to understand

Tôi đang cố gắng để hiểu được

how the universe works at the very basic level,

cách vũ trụ hoạt động ở mức độ rất cơ bản,

the most basic level we can find.

ở mức độ cơ bản nhất có thể.

So, when you try in your everyday life

Tưởng tượng như trong cuộc sống hàng ngày

to try and work out how something works,

khi bạn cố hiểu cách hoạt động của thứ gì

what you're actually doing is you're looking for

điều đó thực chất là

what I call hidden structures.

bạn đang tìm những "cấu trúc ẩn".

For example, you take something like your cell phone,

Ví dụ như điện thoại di động,

your smart phone,

smartphone,

it's a complicated object,

đó là một thiết bị phức tạp,

and you might wonder how it works.

bạn tự hỏi cách chúng hoạt động.

Well, what you can do is go in

Thế thì, điều bạn có thể làm là

and actually take it apart.

tháo rời chúng ra.

You'll void the warranty, but that's OK.

Như vậy thì mất bảo hành, nhưng ổn.

And you'll go in and what you'll find

Bạn làm và biết được

is that it's made of tiny little electronic components.

nó được tạo nên từ những thành phần điện tử rất nhỏ.

And those electronic components are actually moving around

Những thành phần đó thực ra đang chuyển động quanh

a certain kind of particle that we know

một loại hạt mà chúng ta đã biết

that's called the electron,

được gọi là electron,

and that's where the name "electronics" comes from.

cái tên "electronics" cũng từ đó mà ra.

So if you know the actual rules

Vậy nếu bạn biết được cách

of how to put those things together,

mọi thứ kết hợp với nhau,

you can actually make your smart phone

bạn sẽ có thể tự làm ra chiếc smartphone

or you could make various other electronic devices as well.

cũng như nhiều thiết bị điện tử khác.

So, there are people like myself

Nên, có những người giống như tôi

who, actually for a living, try and do this sort of thing

những người gần như cả cuộc đời, cố gắng làm điều này

not just for, say, a cell phone or its components,

tuy nhiên không chỉ đối với điện thoại hay các thành phần của nó,

but asking what, say, your hand is made of,

mà ví dụ như, những thứ làm ra bàn tay bạn,

or the chair you're sitting in,

hoặc cái ghế bạn đang ngồi,

or the planet Earth,

hoặc Trái đất của ta,

the sun,

mặt trời,

the stars,

the entire universe.

các vì sao,

cả vũ trụ.

And so, using various kinds of instruments

Và, bằng cách sử dụng nhiều loại dụng cụ

and observations

quan sát,

and experiments,

và các thí nghiệm,

we've been able to probe deeper and deeper over the years,

sau nhiều năm chúng tôi đã có thể ngày càng đào sâu hơn,

and we now know that the matter that we're made of

và giờ chúng tôi biết được vật chất tạo nên chúng ta

and that we see around us

và những thứ xung quanh

is actually made of tiny little elementary particles.

thực chất được hình thành từ những hạt cơ bản rất nhỏ bé.

And elementary particles interact with each other

Những hạt cơ bản này tương tác với nhau

via the forces of nature,

thông qua các lực tự nhiên,

but we've also discovered

chúng tôi khám phá

that those forces of nature themselves actually operate

rằng những lực tự nhiên đó, về thực chất vận hành

by exchanging elementary particles as well.

bằng cách trao đổi các hạt cơ bản với nhau.

They're actually particles of force that are exchanged

Các hạt của lực thực chất được trao đổi

by the particles of matter.

bằng các hạt vật chất.

And you may have heard this year

Và bạn có thể nghe được rằng,

that there was big news,

đây là tin tức lớn của năm,

a major announcement in this story,

một thông báo quan trọng trong chuyện này,

the Large Hadron Collider, the LHC,

Máy gia tốc hạt lớn (LHC),

a huge experiment in Europe,

một thí nghiệm lớn tại Châu Âu,

has actually uncovered a Higgs boson,

đã thật sự khám phá ra một hạt boson Higgs

and that particle's job is to interact

nhiệm vụ của hạt này là tương tác

with the various elementary particles

với các loại hạt cơ bản khác nhau

and give them the masses that we observe.

và cho ta những khối lượng của vật chất.

So, this exciting picture is analogous

Vì thế, hình ảnh thú vị này giống với

to the one I showed you for the cell phone.

hình ảnh mà tôi nói về chiếc điện thoại

We have the components

Chúng ta có các thành phần

and we have the rules of particle theory,

và chúng ta có các quy luật về hạt,

as it's called,

như cách nó gọi,

by which these all operate

bằng cách đó tất cả kết hợp

and give rise to the various things.

và tạo nên các vật khác nhau.

Now, we actually think that we've only just

Giờ, chúng ta biết rằng chúng ta chỉ mới

scratched the surface of finding this quantum world,

chạm tới bề mặt của việc tìm ra thế giới lượng tử,

the hidden structure of our world.

một cấu trúc ẩn của thế giới chúng ta.

Let me give you three examples

Để tôi kể 3 ví dụ

of the puzzles we're still working on.

của những mảnh ghép mà chúng ta vẫn đang nghiên cứu.

So, what I did is I gathered the particles up

Điều tôi đã làm là tập hợp các hạt lại

into the patterns that they tend to form,

thành mô hình mà chúng có xu hướng hình thành,

but we don't know where those patterns come from.

nhưng ta không biết các mô hình từ đâu mà có.

We know how to describe the particles,

Ta biết cách tả các hạt,

but we don't know where the patterns come from.

ta không biết nguồn gốc các hạt.

When you see patterns in science,

Khi thấy mô hình khoa học,

you look for a hidden structure,

bạn tìm kiếm một cấu trúc ẩn,

so that's one of the things.

và đó là một trong những thứ là

Also, we now know that there's a huge amount

Hiện nay chúng ta biết rằng có một số lượng lớn

more matter out there

vật chất lớn hơn rất nhiều

than just the things that I was just talking about.

so với những thứ mà chúng ta vừa mới nói tới.

That stuff is called dark matter.

Nó được gọi là vật chất tối.

We don't know what it is,

Chúng ta không biết về nó,

and we'd like to be able to get it

và chúng ta muốn lấy chúng

and experiment with it and figure out what it is.

và làm thí nghiệm để biết chúng là cái gì.

And then, the other thing I'd like to talk about

Sau nữa, một thứ khác mà tôi muốn nói đến

is the fact that the force of gravity,

là thực tế là lực hấp dẫn,

perhaps the most familiar force we know,

có lẽ là lực quen thuộc nhất mà chúng ta biết,

when you get down to the quantum level,

khi bạn đi sâu xuống mức độ lượng tử,

it actually doesn't operate

nó thật ra không hoạt động

according to those rules of particle theory.

theo các định luật về lý thuyết hạt.

So, given that gravity is actually about the shape

Từ đó, lực hấp dẫn thật ra là về hình thể

of space and time as Einstein taught us,

không gian và thời gian mà Einstein đã dạy cho chúng ta

we, in working out what the quantum story of gravity is,

Chúng ra đang tìm tòi câu chuyện lượng tử của lực hấp dẫn,

which we call quantum gravity,

cái được gọi là lượng tử hấp dẫn.

we hope to get to groups of questions like,

Ta hy vọng có thể trả lời câu hỏi

are there particles of space and time itself

liệu đó có phải là các hạt không gian và thời gian

and how do they fit together?

làm sao chúng liên kết?

What are the rules?

Quy luật ở đây là gì?

So, this leads us to things

Điều này dẫn ta đến

like studying where it all began,

nghiên cứu về nơi tất cả bắt đầu,

13.7 billion years ago,

13,7 tỷ năm trước,

the Big Bang.

vụ nổ Big Bang.

We know matter and energy

Chúng ta biết vật chất và năng lượng

as we understand it was created,

chúng ta hiểu cách chúng tạo nên

but also, space and time itself.

và cả không gian và thời gian nữa.

So those are the sorts of things

Vậy chúng là những thứ

we study in this quest.

chúng ta truy tìm.

Also, we have things that are around us today,

Chúng ta có những thứ quanh chúng ta ngày nay,

such as black holes,

ví dụ như hố đen,

which are very important clues.

là những đầu mối quan trọng.

They're actually holes in space

Là những cái hố không gian

that we'd like to understand.

mà chúng ta đang muốn tìm hiểu.

Also, the newly discovered dark energy,

Những năng lượng tối mới được tìm ra,

which is the tendency of space

chính là xu hướng của không gian

all through the universe to accelerate its expansion.

trong khắp vũ trụ để tăng tốc quá trình giãn nở.

So scientists are working on these kinds of things,

Những nhà khoa học làm việc với những thứ này,

trying to understand what we think is now the case

cố gắng hiểu ra điều chúng ta nghĩ hiện giờ là trường hợp

that there's not just hidden structures

đây không chỉ là cấu trúc ẩn

of matter and energy,

của vật chất và năng lượng,

but also space and time.

nhưng còn không gian và thời gian.

So the question is, what are the rules?

Vậy câu hỏi đặt ra là: quy luật là gì?

And there are many approaches to this,

Có nhiều hướng tiếp cận nó.

and one of them is one you may have heard of,

Một trong số đó, các bạn có thể được nghe,

called string theory.

gọi là lý thuyết dây.

And so it is one of many approaches

Đây là một trong nhiều hướng tiếp cận,

and we don't know if it's right yet,

chúng ta chưa biết đúng không.

we're not finished developing the theory,

Ta chưa phát triển thuyết này xong,

but it's given us some really exciting, tantalizing hints.

nhưng nó đã cho chúng ta một số gợi ý đầy thú vị.

I'd like to tell you about a few of them.

Tôi muốn kể cho các bạn nghe một vài thứ

So, one of them is simply that you take away

Một trong số đó đơn giản là bạn bỏ đi

the idea of looking for a tiny quantum particle,

ý tưởng tìm kiếm một loại hạt lượng tử nhỏ bé,

you look instead for an extended object,

mà thay vào đó là một vật thể mở rộng

a string, which can vibrate.

một sợi dây, có khả năng dao động.

And it actually gives you some exciting opportunities

Và nó thật sự đem lại cho bạn một số cơ hội lý thú.

because, for example, it would say

Bởi vì, ví dụ, nó có thể cho biết

if we've missed that hidden structure

nếu chúng ta bỏ lỡ cấu trúc ẩn ấy

by not looking closely enough,

bởi vì không nhìn đủ gần,

we wouldn't realize that many different kinds of particles

chúng ra sẽ không nhận ra rằng nhiều loại hạt khác nhau

are just different vibrations of the same string,

chỉ là những rung động khác nhau của cùng một dây,

which is a really exciting possibility

Điều này thật sự là một khả năng thú vị

and a huge simplification.

và một sự đơn giản hóa cực kỳ.

So that's one of the ideas.

Đó là một trong những ý tưởng.

The other thing that's really exciting about string theory

Một điều khác rất thú vị về lý thuyết dây,

is that one of those particles it describes

đó là: một trong những hạt nó mô tả

is actually the missing quantum of gravity

lại là lượng tử hấp dẫn bị thiếu

that we have been trying to understand.

mà chúng ta đang cố gắng để hiểu.

And then the other thing is that strings actually,

Một điều khác nữa là những dây này,

instead of one wanting just to move in the dimensions,

thay vì di chuyển trong

the three space dimensions that we are familiar with,

không gian 3 chiều quen thuộc,

actually seem to want to move in higher dimensions.

có vẻ như lại muốn di chuyển lên những chiều cao hơn.

So we have this idea, then,

Vậy nên, chúng ta có ý tưởng này, rồi thì,

what would it mean for our world,

điều đó có ý nghĩa gì đối với thế giới này

if this were anything to do with our world,

nếu đây là thứ cấu tạo nên thế giới này,

and we don't know that yet?

ta chưa hề biết gì?

Here's a way that our world would arise from that.

Đây là cách mà thế giới chúng ta hình thành.

You would have our world,

Chúng ta có thế giới này,

and then one of the hidden structures

sau đó một trong những cấu trúc ẩn

would be hidden chunks in space time

tạo nên những khối ẩn trong không gian thời gian

that are not visible, those extra dimensions.

những thứ vô hình, những chiều không gian khác.

And then the various particles that we see in the world

Sau đó, nhiều loại hạt khác nhau ta thấy

would come from being vibrations of strings

sẽ được hình thành từ sự rung động của các dây

and those patterns we saw that we can't explain

và những mô hình hữu hình mà không thể giải thích

come from the fact that the strings can probe

hình thành từ thực tế các dây có thể thăm dò

and feel the shape of those internal dimensions.

và cảm nhận hình dáng của những chiều bên trong đó.

So, one of the things, then, is

Vậy, một trong những thứ đó,

can we actually test this?

liệu có thể kiểm tra ko?

This is a lovely idea, but how do we confront this

Đây là một ý tưởng hay, nhưng làm sao đối chất

with real experiments and observations

được bằng thí nghiệm và quan sát thực

because we're doing science here?

vì chúng ta đang làm khoa học ở đây?

And that's the hard thing.

Và đó là một điều khó khăn.

We think that the energy you need

Chúng tôi nghĩ rằng năng lượng bạn cần

to probe the tiny-enough scales

để thăm dò phạm vi đủ nhỏ

to see the strings if they're there,

để nhìn thấy được các dây nếu chúng có

is more than we can hope to get any time soon.

nhiều hơn là chúng ta nghĩ có thể tạo ra trong thời gian sớm.

But what we can do is we can look

Nhưng điều chúng ta có thể làm

for the consequences of those hidden structures,

là tìm kiếm hệ quả của các cấu trúc ẩn.

we can look for how those things show up in physics

Chúng ta có thể tìm hiểu cách chúng hiện diện trong vật lý học,

that we can get access to.

thứ mà chúng ta có thể tiếp cận.

So, that's why we study things like

Đó là sao ta nghiên cứu thứ

dark matter,

vật chất tối,

black holes,

hố đen,

dark energy,

and we also look at remnants of the early universe,

năng lượng tối,

và quan sát tàn dư của vũ trụ sơ khai,

the cosmic microwave background that satellites.

bức xạ nền vũ trụ (Cosmic Microwave Background).

And, importantly, we look for clues

Và, cũng quan trọng, chúng ta tìm kiếm bằng chứng

from the various kinds of particle physics experiments,

từ các thí nghiệm vật lý hạt khác nhau,

like the LHC.

như LHC.

So, one last thing, then,

Điều sau cùng là

is a new thing that's been going on.

một thứ mới mẻ đang tiếp diễn.

String theory may turn out to be useful

Thuyết dây hóa ra có thể có ích

in other areas of physics.

trong lĩnh vực vật lý khác.

There are new kinds of experiments

Hình thức thí nghiệm mới

that start out, say, with our friend the electron,

bắt đầu với các electron,

and actually show that in certain circumstances,

thực sự chỉ ra rằng, trong một số tình huống cụ thể,

the electrons interact in a way

các electron tác động theo cách

that give you completely new,

mang lại cho bạn một kiểu hành vi

weird kinds of behavior.

hoàn toàn mới mẻ và kỳ quặc.

And there are models that show

Có những mô hình chỉ ra rằng

that string theory's actually the best way.

lý thuyết dây thật sự là con đường tốt nhất.

In some circumstances,

Trong một số hoàn cảnh,

using the rules of string theory,

bằng cách sử dụng thuyết dây,

you can actually explain that sort of behavior.

bạn có thể giải thích được kiểu hành vi đó.

So this gives us an exciting possibility,

Nên cho ta một khả năng thú vị.

there's real experiments you can do

Có những thí nghiệm thực bạn có thể làm

with these electrons

với các electron

that will help us shape the rules

sẽ giúp bạn hình thành các quy luật

for what string theory is.

cho lý thuyết dây.

And you might go,

Bạn có thể nói,

"Well, OK, that's going to give us

"Ok, nó sẽ cho chúng ta,

maybe some fancy new kind of electronics

có thể là một vài loại điện tử mới hay ho

that we can make a better cell phone with."

để làm ra chiếc điện thoại tốt hơn."

But, what I'm saying that those rules

Nhưng điều tôi nói những luật này

may actually be the same rules we're looking for

có thể giống với luật ta đang tìm kiếm

to see if string theory can help us

để liệu thuyết dây có giúp

with these bigger questions.

trả lời những câu hỏi lớn hơn không.

So, at the end of the day,

Thế nên, cuối cùng,

the hidden structures of the universe we're looking for,

những cấu trúc ẩn của vũ trụ mà chúng ta tìm kiếm,

may, one day, be right under our noses.

có thể, một ngày, nằm ngay dưới mũi chúng ta.

Thank you.

Cảm ơn.