Nghiên cứu khoa học gây nhức đầu: Sự sống có thể tồn tại trong một Vũ trụ hai chiều

Nghiên cứu khoa học gây nhức đầu: Sự sống có thể tồn tại trong một Vũ trụ hai chiều
13.04.2020 2855

Theo lời mấy nhà Vũ trụ học có tiếng, thì Vũ trụ của chúng ta có 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian. Tại sao cứ phải tin lời họ nhỉ? Nhỡ chẳng may Vũ trụ có hai chiều thời gian và nhiều chiều không gian hơn nữa thì sao?

Những thập kỷ gần đây, các nhà vật lý học cũng đặt câu hỏi tương tự, họ nghiên cứu các đặc tính của Vũ trụ để tìm ra câu trả lời liệu sự sống có thể tồn tại ở một Vũ trụ không giống những gì ta đang có. Họ kết luận: Sự sống không thể tồn tại trong một Vũ trụ có 4 chiều hay có nhiều hơn 1 chiều thời gian.

Vậy nên việc chúng ta đang tồn tại trong Vũ trụ 3+1, 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian, là điều tất yếu.

Nghiên cứu khoa học gây nhức đầu: Sự sống có thể tồn tại trong một Vũ trụ hai chiều - Ảnh 1.

Những vấn đề hóc búa, mang tầm cỡ Vũ trụ này có tên riêng, là “cuộc tranh luận trong thời kỳ con người tồn tại - anthropic argument”. Ý tưởng đằng sau nó là Vũ trụ phải có những đặc tính nhất định để những người quan sát được Vũ trụ có thể sinh sống được.

Thế nhưng những gì vừa nói (3 chiều không gian, 1 chiều thời gian) chỉ là giới hạn trên, vậy với Vũ trụ đơn giản hơn - với 2 chiều không gian, 1 chiều thời gian, Vũ trụ 2+1 - thì sao? Các nhà vật lý học đưa ra giả định hai chiều không gian sẽ không đủ phức tạp để hậu thuẫn sự sống phát triển. Họ cũng nhận định lực hấp dẫn không thể hoạt động trong điều kiện không gian hai chiều, những cấu trúc tương tự nhưng một hệ sao sẽ không thể thành hình.

Nhưng tuyên bố này đúng tới đâu?

Nhờ công trình nghiên cứu của James Scargill đang công tác tại Đại học California, ta đã có bằng chứng đầu tiên về việc một vũ trụ 2+1 có thể hỗ trợ được cả lực hấp dẫn lẫn sự sống phức tạp. Nghiên cứu mới đã khiến nền móng “cuộc tranh luận” rạn nứt, khiến các nhà Vũ trụ học và triết gia phải tìm một lý do khác cho việc: Tại sao Vũ trụ lại có hình dạng hiện tại.

Nghiên cứu khoa học gây nhức đầu: Sự sống có thể tồn tại trong một Vũ trụ hai chiều - Ảnh 2.

Trước hết, hãy biết cái nền móng mới bị rạn nứt là gì đã.

Một trong những câu đố khó giải nhất giới khoa học là lý do tại sao các định luật vật lý cơ bản lại hỗ trợ sự sống một cách hoàn hảo đến vậy. Ví dụ, hằng số giá trị để có một cấu trúc ổn định và hoạt động được tùy ý đến đáng nghi ngờ, khoảng 1/137 nhưng một loạt các nhà vật lý học chỉ ra chỉ cần con số này khác đi đôi chút, nguyên tử hay bất kỳ cấu trúc phức tạp nào đều sẽ không thể hình thành. Trong một Vũ trụ mang quan điểm “lệch lạc” đến vậy, sự sống sẽ không thể hình thành.

Hằng số cấu trúc hoàn thiện, fine-structure constant, hay còn gọi là hằng số Sommerfeld, thường được ký hiệu là α (ký tự alpha), được coi là hằng số vật lý không định hình cho thấy độ mạnh của tương tác điện từ giữa các hạt mang điện cơ bản. Nó mang giá trị số học tương đồng ở mọi hệ thống đơn vị đo lường, giá trị tương đương với 1/137.

Sommerfeld-Muenchen

Đại ý của “cuộc tranh luận trong thời kỳ con người tồn tại” là nếu hằng số Sommerfeld mang một giá trị nào đó khác, sẽ không sinh vật nào có thể hình thành để mà quan sát Vũ trụ. Đó chính là lý do tại sao ta lại đo được giá trị đó!

Thập niên 90, nhà vật lý học Max Tegmark luận ra một cuộc tranh luận tương tự về số lượng chiều không gian có trong Vũ trụ này. Ông đưa ra ý kiến rằng nếu Vũ trụ tồn tại nhiều hơn một chiều thời gian, các quy luật Vật lý sẽ thiếu đi những yếu tố cần thiết để người quan sát đưa ra dự đoán. Tức là khoa học sẽ không thể tồn tại, khi không ai có thể đưa ra dự đoán về các hiện tượng để dựa vào đó nghiên cứu theo phương pháp loại suy, có thể suy rộng ra là sự sống cũng chẳng tồn tại được.

Nhưng với một Vũ trụ chứa tới 4 chiều thời gian, nó lại có những đặc tính riêng. Trong Vũ trụ này, các định luật của Newton về chuyển động sẽ cực kỳ nhạy, thay đổi ngay cả khi gặp những xáo trộn nhỏ nhất. Một trong những hậu quả: Vũ trụ không thể có đường bay quỹ đạo ổn định, từ đó không thể có cấu trúc của hệ sao hay những cấu trúc tương tự.

Tegmark nói: “Trong không gian có nhiều hơn 3 chiều, không tồn tại nguyên tử truyền thống và những cấu trúc quỹ đạo ổn định”.

Nghiên cứu khoa học gây nhức đầu: Sự sống có thể tồn tại trong một Vũ trụ hai chiều - Ảnh 5.

Max Tegmark

Dựa theo những gì đã luận ra, thì sự sống không thể tồn tại trong một Vũ trụ có nhiều chiều không gian hơn Vũ trụ ta đang sống. Nhưng khi xét tới Vũ trụ có ít chiều không gian hơn, không ai có thể phủ nhận việc sự sống có thể tồn tại.

Có người nêu lên tầm quan trọng của lực hấp dẫn: khi không gian chỉ có 2 chiều, lực hấp dẫn không thể tồn tại, thì cũng sẽ chẳng có sự sống.

Nhưng James Scargill lại có quan điểm khác. Trong bài nghiên cứu mới, Scargill cho thấy trong một trường hấp dẫn đơn giản, vô hướng có thể tồn tại với chỉ hai chiều không gian, mô hình mới vẫn có cả những quỹ đạo bay ổn định và một nền Vũ trụ học hoạt động được.

Nhưng kết quả đáng chú ý trong nghiên cứu của Scargill là đây: yếu tố phức tạp hoàn toàn có thể hiện diện trong Vũ trụ 2+1. Bằng góc nhìn của mạng neural, Scargill tiếp cận vấn đề bằng một cách chưa từng thấy trước đây. Scargill chỉ ra yếu tố phức tạo của một mạng neural sinh học có thể tồn tại, dựa trên những thuộc tính mà hệ thống 2D sản sinh ra được dễ dàng.

Vũ trụ hai chiều sẽ có thuộc tính “thế giới nhỏ bé”, là một cấu trúc kết nối cho phép mọi thứ qua lại trong mạng lưới phức tạp chỉ với vài bước. Một trong những thuộc tính khác là mạng neural hoạt động được trong chế độ chuyển giao giữa trạng thái hoạt động cường độ cao và thấp. Theo những quan sát ban đầu, chỉ những mạng lưới được hình thành từ những mạng lưới nhỏ hơn.

Câu hỏi Scargill đặt ra: liệu một mạng 2D có thể chứa cả ba yếu tố vừa nêu, thuộc tính “thế giới nhỏ bé”, hoạt động trong chế độ đặc biệt, hình thành bởi những mạng lưới nhỏ hơn.

Nghiên cứu khoa học gây nhức đầu: Sự sống có thể tồn tại trong một Vũ trụ hai chiều - Ảnh 6.

Thoạt đầu, trông mọi thứ có vẻ bất khả thi trong mô hình 2D, với những điểm nốt gắn kết lại thành một mạng lưới hai chiều nhàm chán. Thế nhưng Scargill vẫn tìm được cách thể hiện mạng lưới 3D có thể hỗ trợ được sự tồn tại của ba thuộc tính trên.

Kết quả này rất đáng chú ý, cho thấy mạng 2D có thể hỗ trợ những yếu tố phức tạp. Hiển nhiên, đây không phải bằng chứng “đinh đóng cột” cho việc Vũ trụ 2+1 có thể hỗ trợ sự sống. Bản thân Scargill cũng khẳng định cần nhiều nghiên cứu hơn để khẳng định Vũ trụ hai chiều có khả năng hỗ trợ những yếu tố phức tạp, ví dụ như cơ thể sinh vật sống.

Nhưng đây vẫn là bằng chứng cho thấy không thể khẳng định Vũ trụ 2+1 không thể hỗ trợ sự sống. Những người tuyên bố ngược lại sẽ phải có một nghiên cứu khác bác bỏ những phát hiện mới, hoặc phải chấp nhận sự thật thôi.


Theo: Sưu tầm

Tin chọn lọc khác
Sự ra đời của Hệ Mặt Trời
14.11.2023 1759
Mọi thứ trong Hệ Mặt Trời - Mặt Trời, các hành tinh, các mặt trăng, và các vật thể nhỏ hơn - đều được sinh ra trong một đám mây lớn, xoay tròn. Câu chuyện đã bắt đầu vào khoảng năm tỷ năm trước, với một đám mây được hình thành từ bụi và khí hydro. Cuối cùng, Mặt Trời của chúng ta hình thành ở trung tâm đám mây, nơi có mật độ dày đặc hơn và nóng hơn. Phần còn lại của đám mây tạo thành một đĩa xoáy gọi là tinh vân mặt trời.
Sao Thổ và Vành Đai Sao Thổ: Bí ẩn Trong Hệ Mặt Trời
06.11.2023 2052
Sao Thổ, còn được gọi là Sao Mộc, là một trong những hành tinh trong hệ Mặt Trời. Nó nằm ở vị trí thứ tư từ Mặt Trời và là hành tinh gần nhất với Trái Đất. Sao Thổ có một loạt các đặc điểm thú vị, và một trong những đặc điểm nổi bật là Vành Đai Sao Thổ.
Trái Đất theo góc nhìn từ “Bách khoa toàn thư không gian”
04.11.2023 2103
Trong Vũ Trụ mênh mông, Trái Đất chỉ là một chấm nhỏ. Trái Đất là ngôi nhà của chúng ta, và nó dường như rất to lớn. Việc bay sang bờ bên kia của Trái Đất mất cả một ngày, còn để căng buồm chu du khắp thế gian cũng tốn đến hàng tuần.
Hiện tại robot đã phát triển đến đâu?
24.09.2023 2580
Sự phát triển của robot thông minh hiện nay đang là một trong những vấn đề đang đc rất nhiều sự quan tâm.
Mặt trăng liệu có thay đổi?
23.09.2023 2850
Du hành lên Mặt Trăng, chuyến bay không gian riêng hay Hệ Mặt Trời rộng lớn hơn đều là những điều có thể xảy ra trong không gian vào năm 2023.
Sự thật thú vị: Bạn có thể nhảy cao đến mức nào trên các hành tinh khác nhau?
20.03.2021 8998
Trọng lực là thứ giữ cho đôi chân của bạn vững chắc trên mặt đất. Đó là lý do tại sao một người bình thường chỉ có thể nhảy thẳng lên cao tới 1,5 feet (~0.5m). Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta phải sống trên một hành tinh khác - ví dụ: sao Kim hay sao Thổ? Hãy cùng tìm hiểu những khó khăn mà chúng ta phải chịu đựng ở đó. Bạn có thể nhảy cao đến mức nào trên các hành tinh khác? 
Khám phá sao Mộc – Hành tinh lớn nhất hệ mặt trời
19.03.2021 9160
Sao Mộc có tên tiếng Anh là Jupiter, được đặt theo tên của một vị thần cổ đại. Nó có một khối lượng cực kì lớn, từ trường mạnh và nhiều mặt trăng hơn bất kì hành tinh nào khác trong đại gia đình của chúng ta. Hãy cùng tìm hiểu về hành tinh đặc biệt này nhé!
Câu chuyện về Trái đất – Hành tinh hoàn hảo của chúng ta
18.03.2021 10262
Kể từ năm 1970, số lượng động vật hoang dã trên trái đất đã giảm tới 70%. Một nửa diện tích rừng nhiệt đới của thế giới đã mất đi và thập kỷ vừa rồi được ghi nhận là thập kỷ nóng nhất trong lịch sử. Tất cả những hậu quả đó đều xuất phát từ tác động của con người đối với thiên nhiên.
Khám phá bí ẩn khoa học vũ trụ: Trái Đất cách siêu hố đen 25.800 năm ánh sáng
01.12.2020 2774
Bản đồ mới của các nhà thiên văn Nhật Bản cho thấy trung tâm dải Ngân Hà, nơi có hố đen siêu khối lượng, chỉ cách Trái Đất 25.800 năm ánh sáng, ngắn hơn khoảng cách 27.700 năm ánh sáng mà Liên đoàn Thiên văn Quốc tế (IAU) chấp nhận năm 1985, Đài thiên văn Quốc gia Nhật Bản (NAOJ) hôm 26/11 thông báo. 
Công bố từ NASA: Phát hiện có ít nhất 300 triệu hành tinh “có thể sống được”
14.11.2020 2076
Từ năm 2009 đến 2018, kính viễn vọng không gian Kepler đã khám phá những vùng xa của thiên hà để tìm kiếm các ngoại hành tinh. Đặc biệt là các hành tinh dựa đá, có kích thước bằng Trái đất quay quanh một ngôi sao giống như Mặt trời và quỹ đạo gần như nhau.
Có thể bạn chưa biết: Có tới 36 nền văn minh ngoài vũ trụ
04.11.2020 3672
Bằng cách sử dụng nguyên tắc “Copernic Sinh học”, các nhà khoa học đã xác định rằng có khả năng có ít nhất 36 nền văn minh đang hoạt động và giao tiếp trên khắp dải Ngân Hà của chúng ta.
Những sự thật thú vị về Hệ mặt trời của chúng ta
02.11.2020 3910
Chúng ta đang sống trong kỷ nguyên rực rỡ nhất của khoa học khám phá vũ trụ. Rất nhiều điều huyền bí, diệu kỳ đang diễn ra ngay trong chính vũ trụ của chúng ta. Hệ mặt trời xưa cũ của chúng ta thực sự là một nơi khá kì quái với tất cả hiện tượng không thuộc thế giới này mà con người vẫn chưa thể giải thích được. Có tin đồn rằng một hành tinh khổng lồ chưa được khám phá đang ẩn náu sau Sao Hải Vương, Núi lửa trên Sao Diêm Vương phun ra băng và một hẻm núi khổng lồ trên Sao Hoả có thể chứa toàn bộ Hoa Kỳ và hầu hết thành phố Cleveland.
Thuyết vũ trụ song song không chỉ là khoa học viễn tưởng
02.11.2020 4630
Có phải chúng ta đang sống trong một “đa vũ trụ” do các vô số các vũ trụ song song tạo thành? Giả thuyết này nghe giống như một khái niệm trong phim khoa học viễn tưởng, tuy nhiên, từ lâu nó vẫn được nhìn nhận là có khả năng về mặt khoa học.
Giới thiên văn học lo lắng: dàn vệ tinh của SpaceX có thể làm hỏng cả bầu trời đêm
13.04.2020 2483
<p>SpaceX của Elon Musk đã phóng thành công 60 vệ tinh thuộc Starlink, dự án cung cấp mạng Internet tốc độ cao toàn cầu bằng một mạng lưới vệ tinh quỹ đạo. Lợi ích chưa thấy đâu, vì vẫn phải đợi xem toàn bộ 60 thiết bị có hoạt động trơn tru không, thì đã thấy có lời phàn nàn về tác hại của Starlink:</p> <p>Các nhà thiên văn học lo ngại khi chưa rõ Starlink sẽ ảnh hưởng thế nào tới hoạt động quan sát vũ trụ của con người.</p>
Nghiên cứu khoa học gây nhức đầu: Sự sống có thể tồn tại trong một Vũ trụ hai chiều
13.04.2020 2856
Theo lời mấy nhà Vũ trụ học có tiếng, thì Vũ trụ của chúng ta có 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian. Tại sao cứ phải tin lời họ nhỉ? Nhỡ chẳng may Vũ trụ có hai chiều thời gian và nhiều chiều không gian hơn nữa thì sao?
10 năm qua, ngành khoa học vũ trụ đã có những thành tựu gì?
15.01.2021 4643
Chỉ còn một thời gian ngắn nữa thôi là chúng ta chính thức bước sang một thập niên mới. Và có lẽ, trong những giờ phút cuối cùng của năm cũ này, chúng ta hãy cùng nhìn lại những thành tựu nổi bật nhất của ngành khoa học vũ trụ trong giai đoạn 2010 - 2019, để xem chúng ta đã tiến xa hơn đến đâu trong việc khám phá vũ trụ bao la rộng lớn ngoài kia.
Làm thế nào các nhà khoa học ở Trái Đất lại có thể liên lạc, gửi và nhận tín hiệu từ vũ trụ?
13.04.2020 3026
Có bao giờ bạn tự hỏi làm cách nào các nhà khoa học ở Trái Đất có thể liên lạc, nhận và gửi tín hiệu đến vũ trụ. Cùng khám phá bí mật đó trong bài viết sau đây.
7 bí ẩn về vũ trụ mà các nhà khoa học chưa giải thích được
13.04.2020 3056
Trước giờ khoảng cách vũ trụ xa nhất mà loài người có thể đặt chân lên được mới chỉ là Mặt Trăng, và cũng chỉ có duy nhất 1 trong 4 tàu con thoi mà chúng ta phóng lên, tàu Voyager 1, có thể đi xa khỏi quỹ đạo Mặt Trời. Những gì chúng ta biết được về vũ trụ xa thẳm kia đều là những mảnh thông tin ghép lại từ những vật thể rơi tự do và qua quan sát kính thiên văn. Một vài bí ẩn thu hút sự chú ý có tính chất rùng rợn như hiện tượng mặt người trên sao Hỏa (thực chất là bóng của ngọn núi nhìn từ xa) hay vệ tinh hiệp sĩ đen “UFO” (thực chất là mảnh vụn của vệ tinh) đều đã được khai phá.
Những bí ẩn về vũ trụ mà khoa học không thể giải thích
26.01.2021 7915
Những bí ẩn về vũ trụ mà khoa học không thể giải thích.Tại sao vũ trụ đang giãn nở ngày càng nhanh? Liệu có tồn tại những vũ trụ khác bên ngoài vũ trụ chúng ta? Điều gì xảy ra nếu các hố đen thực sự là những lối vào của thế giới khác? … Đó là một vài trong vô số bí ẩn của vũ trụ mà khoa học cho đến nay vẫn không thể giải đạp.
Robot NASA chụp ảnh selfie trên sao Hỏa
13.04.2020 2699
Bức ảnh toàn cảnh 360 độ ghi lại khoảnh khắc robot Curiosity đứng trơ trọi giữa sườn đồi khô cằn của hành tinh đỏ.
Kính viễn vọng không gian thấy gì vào sinh nhật bạn?
13.04.2020 2467
Nhân kỷ niệm 30 năm hoạt động của kính viễn vọng Hubble, NASA tổ chức một sự kiện cho phép mọi người chiêm ngưỡng ảnh chụp vũ trụ theo ngày sinh.
Phát hiện thiên thạch chứa hợp kim siêu dẫn
13.04.2020
Lần đầu tiên, các nhà khoa học tìm thấy vật liệu siêu dẫn - chất dẫn điện không có điện trở - đến từ môi trường bên ngoài Trái Đất.
Dải Ngân Hà có thể rộng 1,9 triệu năm ánh sáng
13.04.2020 2624
Nhờ tìm ra rìa dải Ngân Hà, các nhà khoa học có thể tính toán chính xác hơn khối lượng của nó và số lượng thiên hà nhỏ bao quanh.
Công bố ảnh chụp Mặt Trời chi tiết 'chưa từng có'
13.04.2020 2650
Bức ảnh được chụp bởi các nhà khoa học Anh và NASA cho thấy bầu khí quyển của Mặt Trời phức tạp hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.
Tin xem nhiều
Tin mới nhất