Making sense of string theory | Brian Greene

Brian Greene nói về lý thuyết dây

Translator: Ngan Nguyen H Reviewer: Thach Thao Nguyen Phuc

In the year 1919,

Vào năm 1919,

a virtually unknown German mathematician, named Theodor Kaluza

một nhà toán học Đức gần như không ai biết tới tên Theodor Kaluza

suggested a very bold and, in some ways, a very bizarre idea.

gợi ra một ý tưởng rất táo bạo và, trong một chừng mực nào đó, vô cùng kỳ quái

He proposed that our universe

Ông cho rằng vũ trụ của chúng ta

might actually have more than the three dimensions

có thể thực ra có nhiều hơn ba chiều

that we are all aware of.

mà chúng ta đã biết.

That is in addition to left, right, back, forth and up, down,

Tức là ngoài trái, phải, trước, và lên, xuống,

Kaluza proposed that there might be additional dimensions of space

Kaluza đề xuất rằng có thể có những chiều khác của không gian

that for some reason we don't yet see.

mà vì một số lý do chúng ta chưa thể thấy chúng.

Now, when someone makes a bold and bizarre idea,

Bây giờ, khi ai đó đưa ra một ý tưởng táo bạo và kỳ quái,

sometimes that's all it is -- bold and bizarre,

đôi khi nó chỉ đơn giản là táo bạo và kỳ quái,

but it has nothing to do with the world around us.

nhưng nó chẳng hề có quan hệ gì đối với thế giới quanh ta.

This particular idea, however --

Ý tưởng này, tuy nhiên --

although we don't yet know whether it's right or wrong,

mặc dù chúng ta chưa biết được liệu nó đúng hay sai,

and at the end I'll discuss experiments which, in the next few years,

và cuối cùng tôi sẽ nói về các thí nghiệm mà, trong vài năm tới,

may tell us whether it's right or wrong --

có thể cho chúng ta biết nó đúng hay sai --

this idea has had a major impact on physics in the last century

ý tưởng này đã ảnh hưởng mạnh mẽ tới vật lý trong thế kỷ trước

and continues to inform a lot of cutting-edge research.

và tiếp tục cho ra đời hàng loạt các nghiên cứu phá cách.

So, I'd like to tell you something about the story of these extra dimensions.

Vì thế tôi muốn kể cho bạn vài điều về câu chuyện về những chiều không gian thêm ấy.

So where do we go?

Vậy chúng ta đi tới đâu đây?

To begin we need a little bit of back story. Go to 1907.

Để bắt đầu chúng ta cần một chút chuyện hậu kỳ. Về năm 1907.

This is a year when Einstein is basking in the glow

Đây là năm mà Einstein tắm mình trong hào quang

of having discovered the special theory of relativity

của việc khám phá ra thuyết tương đối

and decides to take on a new project,

và quyết định theo đuổi một dự án mới --

to try to understand fully the grand, pervasive force of gravity.

cố gắng để hiểu rõ trường lực khổng lồ và rộng khắp của lực hấp dẫn.

And in that moment, there are many people around

Và trong thời điểm đó, có rất nhiều người xung quanh

who thought that that project had already been resolved.

cho rằng dự án đã được giải quyết từ trước đó.

Newton had given the world a theory of gravity in the late 1600s

Newton đã trình bày cho thế giới thuyết về lực hấp dẫn vào cuối thế kỷ 17

that works well, describes the motion of planets,

nó hiệu quả, mô tả được sự chuyển động của các hành tinh,

the motion of the moon and so forth,

chuyển động của mặt trăng và kể cả

the motion of apocryphal of apples falling from trees,

chuyển động giả của quả táo rơi từ trên cây,

hitting people on the head.

trúng đầu người bên dưới.

All of that could be described using Newton's work.

Tất cả đều có thể được mô tả sử dụng thành quả của Newton.

But Einstein realized that Newton had left something out of the story,

Nhưng Einstein nhận ra rằng Newton đã bỏ sót vài điều,

because even Newton had written

bởi vì chính Newton đã viết rằng

that although he understood how to calculate the effect of gravity,

mặc dù ông hiểu cách tính toán tác dụng của lực hấp dẫn,

he'd been unable to figure out how it really works.

ông đã không tìm hiểu được cách thức hoạt động của nó.

How is it that the Sun, 93 million miles away,

Làm thế nào mà Mặt trời, cách xa 93 triệu dặm (~149,67 triệu km),

[that] somehow it affects the motion of the Earth?

lại có thể tác động tới chuyển động trên Trái đất?

How does the Sun reach out across empty inert space and exert influence?

Làm thế nào mà Mặt trời vượt qua khoảng chân không trơ trụi và gây tác động?

And that is a task to which Einstein set himself --

Và đó là nhiệm vụ mà Einstein đặt ra cho bản thân --

to figure out how gravity works.

tìm hiểu cách hoạt động của từ trường.

And let me show you what it is that he found.

Hãy để tôi cho các bạn thấy ông đã tìm thấy điều gì.

So Einstein found

Einstein tìm ra

that the medium that transmits gravity is space itself.

rằng trung gian trung chuyển lực hấp dẫn chính là không gian.

The idea goes like this:

Ý tưởng là thế này:

imagine space is a substrate of all there is.

Hãy tưởng tượng không gian là giá đỡ của vạn vật.

Einstein said space is nice and flat, if there's no matter present.

Einstein cho rằng không gian phẳng mịn, nếu không có vật chất hiện hữu.

But if there is matter in the environment, such as the Sun,

Nhưng nếu có vật chất trong môi trường, ví dụ như Mặt trời,

it causes the fabric of space to warp, to curve.

nó khiến các sợi không gian oằn xuống và uốn cong.

And that communicates the force of gravity.

Và sự uốn khúc này truyền lực hấp dẫn.

Even the Earth warps space around it.

Ngay cả Trái đất cũng làm cong không gian quanh no.

Now look at the Moon.

Bây giờ xét tới mặt trăng.

The Moon is kept in orbit, according to these ideas,

Mặt trăng được giữ trong quỹ đạo, theo các ý tưởng này thì,

because it rolls along a valley in the curved environment

bởi vì nó lăn trong một máng trong môi trường cong

that the Sun and the Moon and the Earth can all create by virtue of their presence.

mà Mặt trời, mặt trăng, và trái đất đều có thể tự tạo bởi chính sự tồn tại của chúng.

We go to a full-frame view of this.

Chúng ta đi đến một cái nhìn toàn cảnh cho vấn đề này.

The Earth itself is kept in orbit

Trái đất giữ được quỹ đạo

because it rolls along a valley in the environment that's curved

bởi nó lăn trong một máng trong môi trường cong

because of the Sun's presence.

tạo bởi sự tồn tại của mặt trời.

That is this new idea about how gravity actually works.

Đây là quan niệm mới về cách hoạt động của lực hấp dẫn.

Now, this idea was tested in 1919 through astronomical observations.

Bây giờ, quan niệm này được kiểm chứng vào năm 1919 qua các quan sát thiên văn

It really works. It describes the data.

Nó thực sự hiệu dụng. Nó mô tả được các số liệu.

And this gained Einstein prominence around the world.

Và điều này khiến cho tên tuổi Einstein được biết đến trên toàn thế giới.

And that is what got Kaluza thinking.

Và nó khiến cho Kaluza suy nghĩ.

He, like Einstein, was in search of what we call a unified theory.

Ông, cũng như Einstein, đã tìm kiếm thứ chúng ta gọi là "Thuyết đồng nhất"

That's one theory

Đó là một giả thuyết

that might be able to describe all of nature's forces from one set of ideas,

mà có thể diễn tả toàn bộ các lực tự nhiên từ một nhóm quan điểm,

one set of principles, one master equation, if you will.

một nhóm nguyên lý, một phương trình tổng thể, nếu có thể.

So Kaluza said to himself,

Vì thế Kaluza tự nói với mình,

Einstein has been able to describe gravity

Einstein đã thành công trong việc mô tả lực hấp dẫn

in terms of warps and curves in space --

qua sự uốn khúc của không gian --

in fact, space and time, to be more precise.

thực ra là, không gian và thời gian, nói một cách chính xác.

Maybe I can play the same game with the other known force,

Có thể tôi cũng dùng được cách này với các lực khác đã biết,

which was, at that time, known as the electromagnetic force --

điều mà, ở thời kỳ này, được biết đến là lực điện từ --

we know of others today, but at that time

ngày nay chúng ta biết về các lực khác, nhưng vào thời đó

that was the only other one people were thinking about.

đó là lực khác duy nhất mà người ta nghĩ tới.

You know, the force responsible for electricity

Bạn biết đấy, lực gây ra điện năng

and magnetic attraction and so forth.

và sự hút từ, v.v...

So Kaluza says, maybe I can play the same game

Vì thế Kaluza nói rằng, tôi cũng có thể dùng được cách này

and describe electromagnetic force in terms of warps and curves.

và diễn tả lực điện từ dưới dạng sự uốn khúc.

That raised a question: warps and curves in what?

Câu hỏi ở đây là: sự uốn khúc của cái gì?

Einstein had already used up space and time,

Einstein đã sử dụng không gian và thời gian,

warps and curves, to describe gravity.

sự uốn khúc, để diễn giải lực hấp dẫn.

There didn't seem to be anything else to warp or curve.

Có vẻ như chẳng còn thứ gì có thế gấp khúc hoặc uốn cong nữa.

So Kaluza said, well, maybe there are more dimensions of space.

Vì thế Kaluza cho rằng, ừ, có thể có nhiều chiều không gian.

He said, if I want to describe one more force,

Ông nói, nếu tôi muốn diễn giải một lực khác,

maybe I need one more dimension.

có thể tôi cần thêm một chiều không gian khác.

So he imagined that the world had four dimensions of space, not three,

Vì thế ông tưởng tượng rằng có 4 chiều không gian, không phải ba,

and imagined that electromagnetism was warps and curves

và tưởng tượng rằng điện từ trường cũng uốn khúc

in that fourth dimension. Now here's the thing:

trong chiều không gian thứ tư ấy. Bây giờ đây là vấn đề:

when he wrote down the equations describing warps and curves

khi ông viết ra những phương trình diễn tả các đường uốn khúc

in a universe with four space dimensions, not three,

trong một vũ trụ có bốn chiều không gian, chứ không phải ba,

he found the old equations that Einstein had already derived in three dimensions --

ông tìm thấy chính những phương trình mà Einstein đã tìm ra trước đó trong không gian ba chiều --

those were for gravity --

những phương trình cho lực hấp dẫn --

but he found one more equation because of the one more dimension.

nhưng ông cũng tìm thấy một phương trình khác liên hệ với chiều không gian mới này.

And when he looked at that equation,

Và khi ông nhìn vào phương trình ấy.

it was none other than the equation

Nó không khác gì so với phương trình

that scientists had long known to describe the electromagnetic force.

mà các nhà khoa học đã biết để diễn tả lực điện từ trường.

Amazing -- it just popped out.

Tuyệt diệu -- nó đã bật ra.

He was so excited by this realization

Ông vô cùng hào hứng với nhận định này

that he ran around his house screaming, "Victory!" --

đến nỗi ông chạy quanh nhà hò hét, "Chiến thắng!" --

that he had found the unified theory.

ông đã tìm ra Đồng nhất thuyết.

Now clearly, Kaluza was a man who took theory very seriously.

Bây giờ rõ ràng rằng, Kaluza là người rất coi trọng lý thuyết.

He, in fact --

Ông, thực ra rằng --

there is a story that when he wanted to learn how to swim,

có câu chuyện rằng khi ông muốn học bơi,

he read a book, a treatise on swimming --

ông đọc một cuốn sách, một luận thuyết về bơi --

(Laughter)

(Tiếng cười)

-- then dove into the ocean.

-- rồi lao ra biển.

This is a man who would risk his life on theory.

Đây là người đàn ông sẵn sàng mạo hiểm vì lý thuyết.

Now, but for those of us who are a little bit more practically minded,

Bây giờ, cho chúng ta những người thực tế hơn một chút,

two questions immediately arise from his observation.

hai câu hỏi lập tức bật ra từ quan sát của ông.

Number one: if there are more dimensions in space, where are they?

Câu thứ nhất: nếu có nhiều chiều không gian khác, chúng ở đâu?

We don't seem to see them.

Chúng ta dường như chẳng thấy được chúng.

And number two: does this theory really work in detail,

Và câu thứ hai: lý thuyết này có còn đúng,

when you try to apply it to the world around us?

khi áp dụng vào cuộc sống thực tiễn?

Now, the first question was answered in 1926

Câu hỏi đầu tiên được giải đáp vào năm 1926

by a fellow named Oskar Klein.

bởi Oskar Klein.

He suggested that dimensions might come in two varieties --

Ông gợi ý rằng các chiều không gian có thể có hai biến thể --

there might be big, easy-to-see dimensions,

có thể có những chiều không gian lớn, dễ thấy,

but there might also be tiny, curled-up dimensions,

nhưng cũng có những chiều không gian siêu nhỏ uốn khúc,

curled up so small, even though they're all around us,

uốn khúc nhỏ tới mức dù chúng có ở quanh ta,

that we don't see them.

ta cũng không thấy được.

Let me show you that one visually.

Để tôi chỉ cho bạn thấy một thứ.

So, imagine you're looking at something

Hãy tưởng tượng bạn đang nhìn một vật

like a cable supporting a traffic light.

như cáp điện của đèn giao thông chẳng hạn.

It's in Manhattan. You're in Central Park -- it's kind of irrelevant --

Nó ở Manhattan. Bạn ở Central Park -- hơi không liên quan --

but the cable looks one-dimensional from a distant viewpoint,

nhưng dây cáp trông như một chiều từ một điểm quan sát phía xa,

but you and I all know that it does have some thickness.

nhưng bạn và tôi đều biết rằng nó có độ dày.

It's very hard to see it, though, from far away.

Rất khó để thấy được nó từ đằng xa.

But if we zoom in and take the perspective of, say,

Nhưng nếu chúng ta phóng lớn lên và chọn góc nhìn của, giả dụ,

a little ant walking around --

một chú kiến nhỏ bò qua lại --

little ants are so small that they can access all of the dimensions --

những con kiến quá nhỏ bé chúng có thể chạm tới mọi chiều không gian --

the long dimension,

chiều dài,

but also this clockwise, counter-clockwise direction.

và cả chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ.

And I hope you appreciate this.

Và tôi hy vọng rằng bạn trân trọng điều này.

It took so long to get these ants to do this.

Rất mất thời gian để bắt lũ kiến làm việc đó.

(Laughter)

(Tiếng cười)

But this illustrates the fact that dimensions can be of two sorts:

Nhưng nó cho thấy sự thực rằng chiều không gian có thể gồm hai dạng:

big and small. And the idea that maybe the big dimensions around us

to và nhỏ. Và quan niệm rằng có thể những chiều không gian lớn quanh ta

are the ones that we can easily see,

là những chiều chúng ta dễ thấy,

but there might be additional dimensions curled up,

nhưng cũng có thể có những chiều không gian uốn khúc,

sort of like the circular part of that cable,

gần như phần cong của sợi dây cáp,

so small that they have so far remained invisible.

quá nhỏ nên tới giờ chúng vẫn không thể được quan sát.

Let me show you what that would look like.

Để tôi cho bạn thấy nó sẽ trông như thế nào.

So, if we take a look, say, at space itself --

Vậy nếu chúng ta nhìn vào, giả dụ, chính không gian --

I can only show, of course, two dimensions on a screen.

Tôi chỉ có thể chỉ ra được, tất nhiên, hai chiều trên một màn hình.

Some of you guys will fix that one day,

Một trong số các bạn sẽ sửa chữa điều này trong tương lai,

but anything that's not flat on a screen is a new dimension,

nhưng bất kể thứ gì không phẳng trên một màn hình là một chiều không gian mới,

goes smaller, smaller, smaller,

nhỏ dần, nhỏ dần, nhỏ dần,

and way down in the microscopic depths of space itself,

và nhỏ tới mức siêu vi của không gian --

this is the idea,

đây là ý tưởng:

you could have additional curled up dimensions --

có thể có những chiều không gian phụ uốn khúc khác.

here is a little shape of a circle -- so small that we don't see them.

Đây là một hình tròn nhỏ -- nhỏ tới mức ta không thấy được chúng.

But if you were a little ultra microscopic ant walking around,

Nhưng nếu bạn là một con kiến siêu nhỏ bò loanh quanh,

you could walk in the big dimensions that we all know about --

bạn có thể đi trên những chiều không gian lớn mà chúng ta đều biết --

that's like the grid part --

như các đường kẻ ô kia --

but you could also access the tiny curled-up dimension

nhưng bạn cũng có thể chạm tới chiều không gian uốn khúc siêu nhỏ

that's so small that we can't see it with the naked eye

nhỏ tới mức chúng ta chẳng thể nhìn thấy bằng mắt thường

or even with any of our most refined equipment.

hoặc với bất kỳ quang cụ chuyên dụng bậc nhất nào.

But deeply tucked into the fabric of space itself,

Nhưng chìm sâu trong cấu trúc không gian,

the idea is there could be more dimensions, as we see there.

quan niệm cho rằng có thể có nhiều chiều không gian khác, như chúng ta thấy ở đây.

Now that's an explanation

Đó là một lời giải thích

about how the universe could have more dimensions than the ones that we see.

về việc vũ trụ có thể có nhiều chiều hơn là những chiều ta thấy được.

But what about the second question that I asked:

Nhưng còn về câu hỏi thứ hai mà tôi đã đưa ra:

does the theory actually work

Liệu lý thuyết này còn đúng

when you try to apply it to the real world?

khi áp dụng vào thực tiễn?

Well, it turns out that Einstein and Kaluza and many others

Vâng, hóa ra là Einstein và Kaluza và nhiều người khác

worked on trying to refine this framework

đã cố gắng làm sáng tỏ công trình khuôn mẫu này

and apply it to the physics of the universe

và ứng dụng nó vào vật lý vũ trụ

as was understood at the time, and, in detail, it didn't work.

như được hiểu tại thời đó, và chính xác thì nó không hiệu quả.

In detail, for instance,

Ví dụ như,

they couldn't get the mass of the electron

họ không thể tính toán đúng được khối lượng của electron

to work out correctly in this theory.

theo như giả thuyết này.

So many people worked on it, but by the '40s, certainly by the '50s,

Rất nhiều người đã nghiên cứu nó, nhưng tới thập niên 40, và chính xác là thập niên 50

this strange but very compelling idea

quan niệm lạ lùng nhưng rất hấp dẫn này

of how to unify the laws of physics had gone away.

về việc hợp nhất các quy luật vật lý đã không còn được chú ý tới.

Until something wonderful happened in our age.

Cho tới khi những điều tuyệt vời xảy ra trong thời đại của chúng ta.

In our era, a new approach to unify the laws of physics

Trong kỷ nguyên của chúng ta, một cách tiếp cận mới để thống nhất các quy luật vật lý

is being pursued by physicists such as myself,

được theo đuổi bởi các nhà vật lý như tôi,

many others around the world,

và rất nhiều người khác trên thế giới,

it's called superstring theory, as you were indicating.

Lý Thuyết Siêu Dây, như các bạn thường gọi.

And the wonderful thing is that superstring theory

Và điều tuyệt vời là lý thuyết siêu dây

has nothing to do at first sight with this idea of extra dimensions,

ban đầu hầu như không liên quan đến ý tưởng về các chiều không gian khác,

but when we study superstring theory,

nhưng khi chúng tôi nghiên cứu lý thuyết dây,

we find that it resurrects the idea in a sparkling, new form.

chúng tôi nhận thấy rằng nó làm sống lại quan niệm đó qua một dạng hoàn toàn mới.

So, let me just tell you how that goes.

Để tôi giải thích cách thức cho các bạn.

Superstring theory -- what is it?

Lý thuyết siêu dây -- nó là gì vậy?

Well, it's a theory that tries to answer the question:

Nó là một lý thuyết tập trung trả lời câu hỏi:

what are the basic, fundamental, indivisible, uncuttable constituents

đâu là những phần tử căn bản không còn phân tách ra được

making up everything in the world around us?

tạo ra thế giới vật chất?

The idea is like this.

Quan niệm đó là như thế này:

So, imagine we look at a familiar object, just a candle in a holder,

Hãy tưởng tượng chúng ta quan sát những vật thông thường, như ngọn nến trong giá cắm,

and imagine that we want to figure out what it is made of.

và tưởng tượng là chúng ta muốn biết nó làm từ gì.

So we go on a journey deep inside the object and examine the constituents.

Vì thế chúng ta đi sâu vào bên trong và khám phá các phần tử.

So deep inside -- we all know, you go sufficiently far down, you have atoms.

sâu vào bên trong -- chúng ta đều biện nếu vào đủ sâu chúng ta sẽ thấy các nguyên tử.

We also all know that atoms are not the end of the story.

Chúng ta đều biết rằng các hạt nguyên tử không phải là điểm cuối cùng.

They have little electrons that swarm around a central nucleus

Chúng có những đám mây electron di chuyển xung quanh hạt nhân trung tâm

with neutrons and protons.

gồm các neutron và proton.

Even the neutrons and protons have smaller particles inside of them known as quarks.

Thậm chí các neutron và proton lại chứa những hạt nhỏ hơn chúng ở bên trong gọi là hạt quark

That is where conventional ideas stop.

Đó là điểm cuối các quan niệm thường gặp.

Here is the new idea of string theory.

Đây là quan điểm mới của lý thuyết dây.

Deep inside any of these particles, there is something else.

Sâu bên trong các hạt phân tử, còn có những thứ khác.

This something else is this dancing filament of energy.

Thứ khác này nhảy nhót trong các sợi năng lượng.

It looks like a vibrating string --

Nó trông như một sợi dây dao động --

that's where the idea, string theory comes from.

đó là nơi bắt nguồn của lý thuyết dây.

And just like the vibrating strings that you just saw in a cello

Cũng giống như các sợi dây mà bạn nhìn thấy trên chiếc đàn cello

can vibrate in different patterns,

có thể rung theo các hình thức khác nhau,

these can also vibrate in different patterns.

các dây năng lượng này cũng dao động theo các hình thức khác nhau.

They don't produce different musical notes.

Chúng không tạo ra các nốt nhạc khác nhau.

Rather, they produce the different particles making up the world around us.

Tuy nhiên chúng tạo ra các phân tử khác nhau cấu thành nên thế giới vật chất.

So if these ideas are correct,

Vì thế nếu những quan niệm này đúng,

this is what the ultra-microscopic landscape of the universe looks like.

đây là khung cảnh siêu vi của vũ trụ.

It's built up of a huge number

Nó được xây dựng bởi một số lượng lớn

of these little tiny filaments of vibrating energy,

các sợi năng lượng dao động siêu nhỏ,

vibrating in different frequencies.

dao động với các tần số khác nhau.

The different frequencies produce the different particles.

Những tần số khác nhau này tạo ra các phân tử khác nhau.

The different particles are responsible

Các phân tử khác nhau này chịu trách nhiệm

for all the richness in the world around us.

làm nên cuộc sống giàu màu sắc quanh ta.

And there you see unification,

Và đó bạn thấy được sự đồng nhất,

because matter particles, electrons and quarks,

bởi vì những phân tử vật chất, electron và quark,

radiation particles, photons, gravitons, are all built up from one entity.

phân tử phóng xạ, photon, graviton, đều được tạo nên từ một thực thể.

So matter and the forces of nature all are put together

Vì thế vật chất và các lực tự nhiên đặt cạnh nhau

under the rubric of vibrating strings.

trong luận đề về các dây dao động.

And that's what we mean by a unified theory.

Và đó là điều mà chúng tôi muốn nói khi nhắc tới Đồng nhất thuyết.

Now here is the catch.

Đây là phần thu hút.

When you study the mathematics of string theory,

Khi bạn nghiên cứu về toán ứng dụng trong lý thuyết dây,

you find that it doesn't work

bạn nhận ra rằng nó không hiệu quả

in a universe that just has three dimensions of space.

trong một vũ trụ chỉ có ba chiều không gian.

It doesn't work in a universe with four dimensions of space, nor five, nor six.

Nó cũng không hiệu quả trong một vũ trụ có bốn, năm, hoặc sáu chiều.

Finally, you can study the equations, and show that it works

Cuối cùng, bạn có thể nghiên cứu các phương trình, cho thấy rằng nó đúng

only in a universe that has 10 dimensions of space

chỉ khi đặt trong không gian 10 chiều.

and one dimension of time.

và một chiều thời gian.

It leads us right back to this idea of Kaluza and Klein --

Nó đưa chúng ta về với quan điểm của Kaluza và Klein --

that our world, when appropriately described,

và thế giới của chúng ta, khi được mô tả chính xác,

has more dimensions than the ones that we see.

có nhiều chiều hơn những chiều ta thấy.

Now you might think about that and say, well,

Và bạn có thể nghĩ về nó và nói rằng

OK, you know, if you have extra dimensions, and they're really tightly curled up,

OK, bạn biết đấy, nếu bạn có các chiều không gian khác, và chúng uốn khúc lại vô cùng nhỏ,

yeah, perhaps we won't see them, if they're small enough.

ừ, có lẽ chúng ta không thấy chúng nếu chúng đủ nhỏ.

But if there's a little tiny civilization of green people walking around down there,

Nhưng nếu có một nền văn minh siêu nhỏ của lũ người xanh lè sống ở đó,

and you make them small enough, and we won't see them either. That is true.

và nếu họ đủ nhỏ và chúng ta không thể thấy họ, thì cũng đúng thôi.

One of the other predictions of string theory --

Một trong những giả thuyết khác của lý thuyết dây --

no, that's not one of the other predictions of string theory.

không, đó không phải một trong những giả thuyết khác của lý thuyết dây.

(Laughter)

(Tiếng cười)

But it raises the question:

Nhưng nó kéo theo một câu hỏi:

are we just trying to hide away these extra dimensions,

có phải chúng ta đang cố giấu đi cac chiều không gian khác đó,

or do they tell us something about the world?

hoặc chúng đang nói với chúng ta điều gì đó về thế giới?

In the remaining time, I'd like to tell you two features of them.

Trong khoảng thời gian còn lại, tôi muốn kể với bạn hai điều.

First is, many of us believe that these extra dimensions

Điều đầu tiên, rất nhiều người trong chúng ta tin rằng những chiều không gian khác

hold the answer to what perhaps is the deepest question

chứa đựng câu trả lời cho câu hỏi có lẽ là sâu sắc nhất

in theoretical physics, theoretical science.

của vật lý lý thuyết và khoa học lý thuyết.

And that question is this: when we look around the world,

Và câu hỏi đó là: khi chúng ta nhìn vào thế giới vật chất,

as scientists have done for the last hundred years,

như các nhà khoa học đã làm hàng trăm năm qua,

there appear to be about 20 numbers that really describe our universe.

có khoảng 20 hằng số mô tả vũ trụ.

These are numbers like the mass of the particles,

Ví như khối lượng phân tử,

like electrons and quarks, the strength of gravity,

như electron và quark, độ lớn lực hấp dẫn,

the strength of the electromagnetic force --

độ lớn của lực điện từ --

a list of about 20 numbers

một danh sách gồm khoảng 20 con số

that have been measured with incredible precision,

được đo đạc với độ chính xác đến kinh ngạc,

but nobody has an explanation

nhưng không ai có lời giải thích

for why the numbers have the particular values that they do.

được tại sao những con số đó lại có giá trị như vậy.

Now, does string theory offer an answer?

Vậy, liệu lý thuyết dây có cho câu trả lời?

Not yet.

Chưa đâu.

But we believe the answer for why those numbers have the values they do

Nhưng chúng tôi tin rằng câu trả lời cho câu hỏi về giá trị của những con số

may rely on the form of the extra dimensions.

có thể dựa trên dạng của những chiều không gian thêm này.

And the wonderful thing is, if those numbers

Và điều tuyệt vời là, nếu những con số này

had any other values than the known ones,

có giá trị sai khác so với các số liệu sẵn có,

the universe, as we know it, wouldn't exist.

vũ trụ mà chúng ta biết sẽ chẳng hề tồn tại.

This is a deep question.

Đây là một câu hỏi chuyên sâu.

Why are those numbers so finely tuned

Tại sao những con số đó lại vừa vặn đủ

to allow stars to shine and planets to form,

để các ngôi sao phát sáng và các hành tinh được hình thành,

when we recognize that if you fiddle with those numbers --

khi chúng ta nhận ta nếu các bạn làm lộn xộn các con số này --

if I had 20 dials up here

nếu tôi cho hiện lên 20 con số này

and I let you come up and fiddle with those numbers,

rồi cho các bạn làm lộn xộn chúng,

almost any fiddling makes the universe disappear.

thì bất cứ thay đổi nhỏ nào cũng khiến vũ trụ biến mất.

So can we explain those 20 numbers?

Vậy liệu chúng ta có thể giải thích 20 con số đó?

And string theory suggests that those 20 numbers

Và lý thuyết dây gợi ý rằng 20 con số đó

have to do with the extra dimensions.

liên quan tới các chiều không gian khác.

Let me show you how.

Để tôi chỉ cho bạn.

So when we talk about the extra dimensions in string theory,

Khi chúng ta nói về các chiều không gian khác nhau trong lý thuyết dây,

it's not one extra dimension,

nó không chỉ là một chiều không gian khác,

as in the older ideas of Kaluza and Klein.

như trong quan điểm cũ của Kaluza và Klein.

This is what string theory says about the extra dimensions.

Đây là những gì lý thuyết dây nói về các chiều không gian khác.

They have a very rich, intertwined geometry.

Chúng gồm những dạng hình học đan xen dày đặc.

This is an example of something known as a Calabi-Yau shape --

Đây là ví dụ về mô phỏng Calabi - Yau --

name isn't all that important.

cái tên không quá quan trọng.

But, as you can see,

Nhưng như bạn có thể thấy,

the extra dimensions fold in on themselves

các chiều không gian thêm tự gấp lại

and intertwine in a very interesting shape, interesting structure.

và uốn vào nhau theo một cấu trúc hết sức thú vị.

And the idea is that if this is what the extra dimensions look like,

Và ý tưởng cho rằng nếu các chiều không gian khác trông như thế này,

then the microscopic landscape of our universe all around us

thì khung cảnh siêu vi của thế giới vật chất

would look like this on the tiniest of scales.

sẽ trông như thế này trên thang đo nhỏ nhất.

When you swing your hand,

Khi bạn vung tay,

you'd be moving around these extra dimensions over and over again,

bạn sẽ di chuyển qua lại các chiều không gian này liên tục,

but they're so small that we wouldn't know it.

Nhưng chúng quá nhỏ nên chúng ta không thể biết.

So what is the physical implication, though, relevant to those 20 numbers?

Vậy đâu là ẩn ý vật lý, liên quan tới 20 con số này?

Consider this. If you look at the instrument, a French horn,

Cân nhắc điều này. Nếu các bạn nhìn vào nhạc cụ, một cái kèn Pháp,

notice that the vibrations of the airstreams

lưu ý rằng sự dao động của các dòng không khí

are affected by the shape of the instrument.

bị ảnh hưởng bởi hình dáng của nhạc cụ.

Now in string theory,

Trong lý thuyết dây,

all the numbers are reflections of the way strings can vibrate.

các con số là thể hiện cách mà các dây dao động.

So just as those airstreams

Vậy cũng như những luồng khí đó

are affected by the twists and turns in the instrument,

bị ảnh hưởng vởi sự xoắn vặn của nhạc cụ,

strings themselves will be affected

các sợi dây sẽ bị ảnh hưởng

by the vibrational patterns in the geometry within which they are moving.

bởi các mẫu dao động hình học.

So let me bring some strings into the story.

Để tôi nối lại vài sợi dây trong câu chuyện.

And if you watch these little fellows vibrating around --

Và nếu bạn quan sát những dây nhỏ này dao động --

they'll be there in a second -- right there,

chúng sẽ ở đó sau 1 giây nữa -- ngay kia,

notice that they way they vibrate is affected

chú ý rằng cách chúng dao động bị ảnh hưởng

by the geometry of the extra dimensions.

bởi dạng hình học của những chiều không gian này.

So, if we knew exactly what the extra dimensions look like --

Vì thế nếu chúng ta biết chính xác các chiều không gian trông như thế nào --

we don't yet, but if we did --

chúng ta chưa biết, nhưng nếu ta biết --

we should be able to calculate the allowed notes,

chúng ta có thể tính toán được các nốt có thể chơi được,

the allowed vibrational patterns.

hay các dang thù hình dao động.

And if we could calculate the allowed vibrational patterns,

Và nếu chúng ta có thể tính toán các thù hình dao động tồn tại,

we should be able to calculate those 20 numbers.

chúng ta có thể tính được 20 con số kia.

And if the answer that we get from our calculations

Và nếu câu trả lời thu được từ các phép tính

agrees with the values of those numbers

trùng khớp với giá trị của các con số đó

that have been determined

đã được định trước

through detailed and precise experimentation,

qua các thỉ nghiệm tỉ mỉ, chính xác,

this in many ways would be the first fundamental explanation

trong nhiều trường hợp đó có thể là giải thích cơ sở

for why the structure of the universe is the way it is.

về cấu trúc của vũ trụ.

Now, the second issue that I want to finish up with is:

Vấn đề thứ hai mà tôi muốn giải quyết đó là:

how might we test for these extra dimensions more directly?

làm thế nào để kiểm chứng về các chiều không gian này một cách trực tiếp hơn?

Is this just an interesting mathematical structure

Liệu đây chỉ là một cấu trúc toán học thú vị

that might be able to explain

có thể giải thích

some previously unexplained features of the world,

một vài chi tiết chưa giải thích được của thế giới,

or can we actually test for these extra dimensions?

hay chúng ta có thể thực chất kiểm chứng những chiều không gian này?

And we think -- and this is, I think, very exciting --

Và chúng tôi nghĩ -- và nó, tôi nghĩ, rất thú vị --

that in the next five years or so we may be able to test

rằng trong năm năm tới chúng ta sẽ có thế kiểm chứng

for the existence of these extra dimensions.

sự tồn tại của những chiều không gian này.

Here's how it goes. In CERN, Geneva, Switzerland,

Đây là lý do. Tại CERN, Geneva, Thụy Sỹ,

a machine is being built called the Large Hadron Collider.

một chiếc máy đang được xây dựng, gọi là Large Hadron Collider. (máy va chạm hạt cơ bản)

It's a machine that will send particles around a tunnel,

Đó là một chiêc máy phóng các phân tử qua một đường thông,

opposite directions, near the speed of light.

theo hai hướng ngược nhau, với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.

Every so often those particles will be aimed at each other,

Hầu như là các hạt phân tử sẽ được ngắm về phía nhau,

so there's a head-on collision.

nên sẽ có một vụ va chạm trực diện.

The hope is that if the collision has enough energy,

Hy vọng là nếu vụ va chạm tạo đủ năng lượng,

it may eject some of the debris from the collision

nó có thể phóng ra một vài mảnh vụn

from our dimensions, forcing it to enter into the other dimensions.

từ các chiều không gian của chúng ta, đẩy chúng vào các chiều không gian khác.

How would we know it?

Làm thế nào để chúng ta biết được điều đó?

Well, we'll measure the amount of energy after the collision,

À, chúng tôi sẽ đo lượng năng lượng sau va chạm,

compare it to the amount of energy before,

rồi so sánh nó với lượng năng lượng ban đầu,

and if there's less energy after the collision than before,

và nếu có ít năng lượng hơn sau vụ va chạm,

this will be evidence that the energy has drifted away.

nó có thể là bằng chứng cho thấy năng lượng bị cuốn đi.

And if it drifts away in the right pattern that we can calculate,

Và nếu nó bị cuốn đi theo thù hình mà ta tính toán được,

this will be evidence that the extra dimensions are there.

nó sẽ cho thấy rằng các chiều không gian khác là có tồn tại.

Let me show you that idea visually.

Để tôi cho các bạn xem ý tưởng đó.

So, imagine we have a certain kind of particle called a graviton --

Vậy hãy tưởng tượng chúng ta có một loại hạt gọi là graviton --

that's the kind of debris we expect to be ejected out,

đó là loại mảnh vụn mà chúng ta hy vọng sẽ phóng ra

if the extra dimensions are real.

nếu các chiều không gian khác có thật.

But here's how the experiment will go.

Nhưng đây là cách tiến hành thí nghiệm.

You take these particles. You slam them together.

Bạn chọn các phân tử này. Bạn phóng chúng vào nhau.

You slam them together, and if we are right,

Bạn phóng chúng vào nhau, và nếu chúng ta đúng,

some of the energy of that collision

một phần năng lượng của sự va chạm

will go into debris that flies off into these extra dimensions.

sẽ biến thành mảnh vụn và bay vào các chiều không gian khác.

So this is the kind of experiment

Vậy đây là loại thí nghiệm

that we'll be looking at in the next five, seven to 10 years or so.

chúng ta sẽ cân nhắc trong 5, 7, 10 năm tới.

And if this experiment bears fruit,

Và nếu thì nghiệm này có kết quả,

if we see that kind of particle ejected

nếu chúng ta nhận thấy loại phân tử bị phóng ra

by noticing that there's less energy in our dimensions

bằng cách chú ý vào lượng năng lượng bị hụt trong các chiều không gian của chúng ta

than when we began,

so với lúc chúng ta bắt đầu,

this will show that the extra dimensions are real.

nó sẽ cho thấy các chiều không gian khác là có thật.

And to me this is a really remarkable story,

Và đối với tôi đây là một chuyện rất đáng kể,

and a remarkable opportunity. Going back to Newton with absolute space --

và một cơ hội đáng chú ý. Trở về thời Newton với không gian tuyệt đối --

didn't provide anything but an arena, a stage

không cung cấp gì ngoài một đấu trường, một sân khấu

in which the events of the universe take place.

trong đó các sự kiện của vũ trụ xảy ra.

Einstein comes along and says,

Einstein đến và nói

well, space and time can warp and curve -- that's what gravity is.

à, không gian và thời gian có thể uốn khúc, đó là lực hấp dẫn.

And now string theory comes along and says,

Và bây giờ lý thuyết dây xuất hiện và nói,

yes, gravity, quantum mechanics, electromagnetism,

ừ, lực hấp dẫn, cơ học lượng tử, điện từ trường --

all together in one package,

tất cả trong một.

but only if the universe has more dimensions than the ones that we see.

nhưng nếu vũ trụ có nhiều chiều không gian hơn những thứ chúng ta thấy.

And this is an experiment that may test for them in our lifetime.

Và đây là một thí nghiệm có thể kiểm chứng chúng trong thời của mình.

Amazing possibility.

Khả năng đáng kinh ngạc.

Thank you very much.

Cảm ơn các bạn rất nhiều.

(Applause)

(Vỗ tay)