Có thể có một thực tại song song đang tồn tại với chúng ta, ngay tại đây và vào lúc này

Chúng ta biết trong một nỗ lực mang tính cách mạng, các nhà khoa học đang muốn thống nhất hai lý thuyết nổi tiếng trong vật lý học lại với nhau. Đó là lý thuyết tương đối rộng, mô tả những vận động của vũ trụ trên quy mô khổng lồ và cơ học lượng tử, mô tả những gì xảy ra dưới góc nhìn của những nguyên tử và hạt hạ nguyên tử.

Lý thuyết thống nhất sau khi xây dựng sẽ được gọi là thuyết hấp dẫn lượng tử. Nó hứa hẹn sẽ cho phép chúng ta giải thích gần như mọi bí ẩn trong vũ trụ, từ sự hiện diện của vật chất tối, dòng chảy của thời gian, các đường hầm nối các thiên hà xuyên qua lỗ giun và thậm chí trả lời câu hỏi: Liệu chúng ta có thể du hành ngược thời gian hoặc sang các đa vũ trụ khác được hay không?

Tuy nhiên, điều đó cũng để nói lên một điều rằng một khi cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng còn chưa được kết hợp, vũ trụ vẫn tồn tại rất nhiều bí ẩn mà con người chưa biết. Ví dụ mới đây, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) cho biết có một điều kỳ lạ gì đó đang xảy ra với vũ trụ của chúng ta. Nó đang khiến các thiên hà giãn nở nhanh hơn so với những gì các nhà khoa học từng tính toán.

Và ở đầu kia, trên quy mô lượng tử, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Maryland còn phát hiện ra một điều thậm chí còn kỳ lạ hơn. Họ thấy một tập hợp điện tích đang hành xử một cách kỳ lạ giữa hai tấm vật liệu graphene xếp chồng lên nhau.

Chúng ta biết graphene là vật liệu mỏng nhất hành tinh, nó chỉ mỏng bằng một lớp nguyên tử carbon nên còn được gọi là vật liệu 2D. Khi các điện tích hành xử dị thường ở giữa hai lớp vật liệu 2D này, các nhà khoa học cho rằng chúng có thể đang tương tác như đang ở hai vũ trụ song song được đặt cạnh nhau.

Các tương tác này có thể được ngoại suy ra vũ trụ 4 chiều của chúng ta (tính thêm cả dòng thời gian). Và nếu vậy, không ngoại trừ khả năng vũ trụ của chúng ta cũng đang tồn tại một thực tại khác song song ngay bên cạnh mình.

Thực tại đó đang xảy ra tại đây, ngay lúc này và chỉ bị che khuất bởi một bức màn vô hình nào đó. Nhưng đôi khi, vẫn có những thực thể đang nhảy qua nhảy lại giữa hai vũ trụ, hai thực tại song song mà chúng ta không hề hay biết.

Một hiện tượng kỳ lạ giữa hai tấm graphene

Nghiên cứu mới được thực hiện bởi tiến sĩ Victor Galitski, một nhà vật lý lý thuyết gốc Nga chuyên nghiên cứu thế giới lượng tử ở Đại học Maryland, Hoa Kỳ. Cùng với nghiên cứu sinh Alireza Parhizkar của mình, Galitski đã thực hiện một thí nghiệm liên quan đến hai tấm graphene.

Các nhà khoa học đặt một tấm graphene cong lên bề mặt của một tấm graphene cong khác, tạo ra một mô hình tương tác và quan sát cách các điện tích di chuyển qua các tấm. Mỗi tấm graphene này là một lớp carbon đơn nguyên tử được sắp xếp theo hình lục giác lặp đi lặp lại.

Chúng tạo thành một mô hình gọi là mẫu moiré. Các mẫu moiré hình thành khi có hai mẫu lặp lại — bất cứ thứ gì từ các hình lục giác của nguyên tử carbon trong graphene đến các lưới của màn hình cửa sổ. Khi chúng chồng chéo lên nhau sẽ tạo thành các lớp xoắn, chồng chéo hoặc kéo giãn nhau.

Do đó, khi hai tấm graphene tạo thành một mẫu moiré, chúng đã tác động đến hành vi của các điện tích, đặc biệt là hành vi của electron. Các điện tích như nhảy nhót giữa hai tấm graphene với nhau.

Và trong một trường hợp đặc biệt được gọi là "graphene góc ma thuật", khi mô hình moiré lặp lại trên một chiều dài khoảng 52 lần so với chiều dài mô hình của các tấm riêng lẻ, mức năng lượng chi phối hành vi của các electron đã giảm xuống một cách nhanh chóng, cho phép các hành vi mới xuất hiện bao gồm cả hiện tượng siêu dẫn.

Galitski và Parhizkar cho rằng hiện tượng vật lý xảy ra trong 2 tấm graphene này có thể được giải thích tương đương với hiện tượng xảy ra trong hai vũ trụ hai chiều (2D), nơi các electron thỉnh thoảng nhảy qua nhảy lại giữa các vũ trụ.

Câu hỏi lúc này là liệu hiện tượng tương tự có xảy ra với vũ trụ 4 chiều của chúng ta hay không?

Có thể có một thực tại song song đang tồn tại với chúng ta

"Chúng tôi nghĩ rằng đây là một ý tưởng thú vị và đầy tham vọng", tiến sĩ Galitski cho biết. Theo một nghĩa nào đó, nếu điều đó là đúng, nó sẽ giải thích được một loạt các đặc điểm cơ bản của vũ trụ chúng ta, như tình trạng lạm phát khi có các hạt của vũ trụ khác nhảy sang vũ trụ của chúng ta.

Để chứng minh điều này, tiến sĩ Galitski đã xây dựng một mô hình toán học khái quát hóa trường hợp của hai tấm graphene (vũ trụ 2D) lên các vũ trụ nhiều chiều hơn, bao gồm cả không gian 4 chiều của chúng ta.

Mục tiêu của ông là xem liệu một mẫu moiré có thể xuất hiện ở đó hay không? Và liệu có khả năng có một vũ trụ đang xếp chồng lên chúng ta hay không?

Parhizkar nói: "Chúng tôi đã thảo luận về việc liệu chúng ta có thể quan sát vật lý moiré khi hai vũ trụ thực kết hợp thành một hay không. Nếu bạn muốn tìm kiếm điều gì đó phía sau câu hỏi này, đầu tiên bạn phải biết quy mô chiều dài của mỗi vũ trụ".

Đây sẽ là một vấn đề, bởi trên quy mô nguyên tử của graphene, thang đo bạn chọn cho chúng là các khoảng chia 1 phần 10 tỷ mét. Nhưng thang đo đó sẽ trở nên vô dụng nếu bạn muốn đo các khoảng cách mà mình nhìn thấy, ví dụ như chiều dài một sân bóng đá.

Nó sẽ càng trở nên vô dụng hơn khi tính toán đến quy mô của vũ trụ, của các thiên hà. Thang đo cũng sẽ quyết định đến độ chính xác của các phương trình toán học.

Do đó, Galitski và Parhizkar đã quyết định chọn chiều dài Planck, thứ xác định chiều dài nhỏ nhất phù hợp với vật lý lượng tử. Độ dài Planck cũng có liên quan trực tiếp đến một hằng số — được gọi là hằng số vũ trụ — có trong các phương trình trường của thuyết tương đối rộng của Einstein.

Thang đo Plank sẽ là cầu nối tốt nhất cho hai mô hình toán học mà Galitski xây dựng. Nhờ có nó, họ đã lập được một phương trình mô tả cả hiệu ứng tương đối và hiệu ứng lượng tử. Nó cho thấy ảnh hưởng của các dao động lượng tử trong khoảng chân không rộng lớn sẽ ảnh hưởng đến các hành vi trên quy mô vũ trụ.

Galitski và Parhizkar gọi mô hình toán học này là "lực hấp dẫn moiré", và nó đã tạo ra một kịch bản trong đó hai vũ trụ song song cùng tồn tại theo thuyết tương đối rộng của Einstein được đặt ngay cạnh nhau và tạo ra các tương tác với nhau.

Giống như hai tấm graphene trong thí nghiệm ban đầu, nhưng thứ tiến sĩ Galitski đang làm việc ở đây là xem xét các hằng số và độ dài vũ trụ trong mỗi vũ trụ song song mà ông tạo ra trên lý thuyết.

Galitski nhận thấy nếu hai thế giới này tương tác với các hằng số vũ trụ lớn, chúng có thể ghi đè hành vi của vũ trụ này sang vũ trụ khác bằng cách ghi đè hằng số của vũ trụ mình sang cho vũ trụ kia.

Phát triển lý thuyết này, Galitski và Parhizkar đã bắt đầu xây dựng một lý thuyết mới gọi là thuyết hai thế giới. Trong đó, họ giải thích sự tồn tại của một "trường lưỡng cư", khi hai thế giới tồn tại song song mà mỗi thế giới đều là một thế giới hoàn chỉnh theo tiêu chuẩn của chúng ta. Chúng đều có vật chất, các trường năng lượng và nguyên tắc vật lý của riêng mình.

Sự tồn tại của "trường lưỡng cư" cho phép các nhà khoa học giải thích một số hiện tượng, ví dụ như sự tồn tại của ánh sáng trong thời kỳ sơ khai sau vụ nổ Big Bang. Vì vậy, Galitski đang đặt cược vào giả thuyết của mình.

Trong tương lai, ông sẽ tiến hành thêm các thí nghiệm để xác minh nó. Và biết đâu đấy, khi điều đó là sự thật, bạn có thể sẽ tìm thấy một phiên bản khác của mình, đang ở ngay tại đây, bên cạnh mình.

Mọi thứ đều có thể xảy ra nếu thực sự có hai vũ trụ đang tồn tại như một mẫu moiré, và khi lớp phủ vô hình ngăn cách chúng được dỡ bỏ, chúng ta sẽ có thể nhìn thấy một bản thân khác của mình.

Tham khảo Futurism, Joint Quantum Institute