9 bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại khiến các nhà khoa học đau đầu (Phần 1)

Vật lý hiện đại nghiên cứu các hiện tượng trong tự nhiên ở cấp vi mô và vĩ mô dựa trên nền tảng của hai lý thuyết cơ học lượng tử và thuyết tương đối.

Kiến thức vật lý về vũ trụ vô cùng rộng lớn. Mỗi khám phá vật lý mới lại mở ra các câu hỏi sâu hơn, lớn hơn về vật lý.

Dưới đây là 9 bí ẩn lớn nhất của vật lý hiện đại mà các nhà khoa học đang cố gắng để giải đáp.

Thành phần vật chất cấu tạo vũ trụ. (Ảnh: NASA.)

1. Năng lượng tối

Dựa trên các tính toán lý thuyết, các nhà khoa học tin rằng nếu vũ trụ chỉ tồn tại vật chất thường, lực hấp dẫn sẽ hút mọi thứ vào với nhau. Nhưng các quan sát hiện nay cho thấy vũ trụ đang tiếp tục mở rộng ngày càng nhanh. Điều này khiến các nhà khoa học không thể không đặt ra giả thuyết về năng lượng tối, nó có tác dụng ngược với hấp dẫn, đẩy mọi thứ ra xa nhau.

Dựa theo tốc độ mở rộng vũ trụ quan sát được, các nhà khoa học tin rằng năng lượng tối phải chiếm khoảng hơn 70% vũ trụ. Nhưng không ai biết tìm ra nó bằng cách nào. Gần đây, những nhà nghiên cứu giỏi nhất trên thế giới mới chỉ làm hẹp được phạm vi tìm kiếm năng lượng tối.

2. Vật chất tối

Các nhà khoa học đã có những bằng chứng rõ ràng cho thấy khoảng 84,5% vật chất trong vũ trụ không hấp thụ hoặc phát ra ánh sáng, chúng được gọi là vật chất tối. Cho tới lúc này chưa ai có thể quan sát trực tiếp hoặc phát hiện bằng các biện pháp gián tiếp được vật chất tối.

Các nhà khoa học chỉ có thể phát hiện sự tồn tại và các tính chất của vật chất tối thông qua các hiệu ứng hấp dẫn của nó lên vật chất thông thường, bức xạ và cấu trúc của vũ trụ. Loại vật chất bí ẩn này được cho là được tạo nên bởi các "hạt nặng tương tác yếu", WIMPs, bao phủ bên ngoài dải Ngân Hà.

Các máy dò tìm hạt này đã được chế tạo và đặt tại một số nơi trên thế giới nhưng chưa có kết quả. Theo một nghiên cứu gần đây của một nhóm các nhà thiên văn học thì vật chất tối có thể tạo thành các sợi rất dài chạy khắp vũ trụ thậm chí các sợi này cũng có thể tỏa ra từ Trái Đất như các sợi tóc.

3. Chiều của thời gian

Thời gian được cho là luôn chuyển động về phía trước, do một tính chất của vũ trụ có tên là entropy. Entropy là mức độ bất trật tự của vũ trụ và luôn tăng. Khi entropy đã tăng, quá trình không thể đảo ngược.

Đây đơn giản chỉ là vấn đề logic. Trong vũ trụ luôn có nhiều các hạt sắp xếp bất trật tự hơn các hạt sắp xếp trật tự. Khi có thay đổi, các hạt có xu hướng rơi vào trạng thái hỗn loạn hơn. Nhưng tại sao entropy trong quá khứ lại quá thấp như vậy? Hay, tại sao ban đầu vũ trụ lại ở trạng thái rất trật tự, khi một lượng năng lượng khổng lồ được nén bên trong một không gian nhỏ hẹp?

Đa vũ trụ quilted multiverse. (Ảnh: Shutterstock.)

4. Các vũ trụ song song

Từ các dữ liệu thiên văn thu được, các nhà khoa cho rằng vũ trụ có khả năng "phẳng" hơn là cong. Và nếu đúng như vậy thì vũ trụ là vô tận và vùng mà chúng ta nhìn thấy chỉ là một phần nhỏ của một đa vũ trụ quilted multiverse.

(Ảnh: Thespiritscience.net.)

Theo cơ học lượng tử, trong mỗi vùng vũ trụ chỉ có một số lượng nhất định các cấu hình hạt khả thi (10 mũ 10 mũ 122 khả năng). Do vậy, với một số lượng vô hạn các vũ trụ "con", sự sắp xếp của các hạt phải lặp lại vô số lần. Nghĩa là có vô số các vũ trụ song song từ các vũ trụ song song là bản sao của nhau, các vũ trụ chỉ khác nhau ở 1 vị trí hạt, 2 vị trí hạt... cho tới các vụ trụ song song khác nhau hoàn toàn.

Nếu giả thuyết này là đúng, thì liệu có cách nào để phát hiện ra sự hiện diện của các vũ trụ song song không?

• 10 sự thật thú vị về hố đen trong vũ trụ (Phần 1)
• 10 sự thật thú vị về hố đen trong vũ trụ (Phần 2)