Chấn động quan điểm 'Thuyết tương đối rộng của Enstein không chính xác'

Mọi thứ trong vũ trụ đều có lực hấp dẫn – và chúng ta cũng cảm nhận được nó. Thuyết tương đối rộng của Albert Einstein đã rất thành công trong việc mô tả lực hấp dẫn của các ngôi sao và hành tinh, nhưng nó dường như không áp dụng hoàn hảo trên mọi quy mô.

Thuyết lượng tử dự đoán rằng không gian trống (hay chân không), chứa đầy năng lượng. Tuy nhiên, theo Einstein, năng lượng chân không có lực đẩy, chúng đẩy không gian trống ra xa nhau.

Điều thú vị là vào năm 1998, người ta đã phát hiện ra rằng sự giãn nở của vũ trụ trên thực tế đang tăng tốc (một phát hiện được trao giải Nobel vật lý năm 2011). Tuy nhiên, lượng năng lượng chân không, hay năng lượng tối như người ta vẫn gọi, được coi là cần thiết tồn tại để giải thích tại sao độ lớn gia tốc nhỏ hơn nhiều bậc so với những gì mà thuyết lượng tử dự đoán.

Do đó, câu hỏi lớn đặt ra về hằng số vũ trụ cũ là liệu năng lượng chân không có thực sự tác dụng lực hấp dẫn và thay đổi sự giãn nở của vũ trụ hay không. Nếu có, thì tại sao lực hấp dẫn của nó yếu hơn nhiều so với dự đoán? Nếu chân không hoàn toàn không có lực hấp dẫn, thì điều gì gây ra gia tốc vũ trụ?

Những giả định về vật chất tối được đưa vào lý thuyết vũ trụ tiêu chuẩn của các nhà khoa học và đã thành công đáng kể trong việc phù hợp với tất cả các dữ liệu được thu thập bởi các nhà vũ trụ học trong 20 năm qua.

Mô hình vật chất tối lạnh (LCDM) lambda cho thấy có 70% năng lượng tối, 25% vật chất tối và 5% vật chất thông thường trong vũ trụ. Như vậy hầu hết vũ trụ được tạo thành từ các lực và vật chất tối. Đây cũng là điều khiến nhiều nhà vật lý tự hỏi liệu thuyết hấp dẫn của Einstein có cần sửa đổi để mô tả toàn bộ vũ trụ hay không.

Một bước ngoặt mới đã xuất hiện cách đây vài năm khi rõ ràng là các cách khác nhau để đo tốc độ giãn nở của vũ trụ, được gọi là hằng số Hubble, đưa ra các câu trả lời khác nhau. Nhiều ý tưởng lý thuyết đã được đề xuất về cách sửa đổi LCDM để giải thích lực căng của Hubble. Trong số đó có các lý thuyết trọng lực thay thế. (tức là cần sửa đổi thuyết của Enstein)

Một nhóm các nhà vũ trụ đưa các định luật cơ bản của thuyết tương đối rộng vào thử nghiệm. Họ cũng khám phá xem liệu việc sửa đổi lý thuyết của Einstein có thể giúp giải quyết một số vấn đề mở của vũ trụ học hay không.

Các nhà nghiên cứu sử dụng một phương pháp thống kê được gọi là suy luận Bayes, họ đã tái tạo lại lực hấp dẫn của vũ trụ thông qua lịch sử vũ trụ trong một mô hình máy tính dựa trên ba tham số: sự giãn nở của vũ trụ, tác động của lực hấp dẫn lên ánh sáng và tác động của lực hấp dẫn lên vật chất. Họ sau đó so sánh mô phỏng này với dự đoán của mô hình LCDM (mô hình của Einstein).

Kết quả thú vị là thực tế không hoàn toàn trùng khớp với dự đoán của Einstein. Điều này có nghĩa là vẫn có khả năng lực hấp dẫn hoạt động khác khi xét trên quy mô lớn và thuyết tương đối rộng của Enstein có thể sẽ cần phải được điều chỉnh.

Mời quý độc giả xem video: Trung Quốc phát trực tuyến lớp học đầu tiên từ vũ trụ | VTV24.

Mai Quỳnh (theo The Conversation)