Part 2
Mối liên hệ của Sự sống với các chiều trong không gian..
Khái niệm về không gian có số chiều tổng quát ra đời vào đầu thế kỷ XX là chủ đề vô cùng hấp dẫn đối với các nhà khoa học đương thời. Các nhà toán học thì dương dương tự đắc vì “cuối cùng cũng có một ngành toán học quá đỗi viễn tưởng đến nỗi không thể nào áp dụng vào thực tế được” (nghe có vẻ nghịch lý, nhưng họ luôn muốn toán học càng trừu tượng và xa vời thực tế càng tốt). Nhưng về điểm này thì các nhà toán học xấu số đã lầm: lý thuyết về không gian có số chiều tổng quát của họ đã được áp dụng vào Thuyết M – lý thuyết triển vọng nhất trong công cuộc thống nhất bốn lực cơ bản của Tự nhiên, cũng như sự tìm kiếm “công thức cuối cùng của Vũ trụ”. Trong Thuyết M, vũ trụ tồn tại trong 11 chiều không-thời gian, trong đó 3 chiều không gian và chiều thời gian quen thuộc là “mở”, còn 7 chiều không gian kia bị “cuộn” lại từ sau Vụ nổ lớn.
Các nhà vật lý luôn là những kẻ dở hơi và thích lấn sân. Họ không chỉ tò mò về sự hình thành vũ trụ mà còn có hứng thú với sự sống – một chủ đề dường như thuộc chuyên môn của những nhà sinh học. Sự sống, như chúng ta đã biết, tồn tại trong ba chiều không gian. Từ chú vi khuẩn vô tội nhất đến tên độc tài Hitler, từ chú gà xấu số chờ lên thớt tới những con khủng long khổng lồ đang nhẩn nha gặm cỏ, và tất nhiên, từ bạn tới tôi – tất cả đều là những dạng sống ba chiều. Sự nhàm chán này khiến các nhà vật lý không thể ngồi yên. Họ đặt ra câu hỏi, liệu sự sống có tồn tại trong không gian có số chiều tổng quát hay không. Mượn tới sự trợ giúp của những siêu máy tính để chơi trò Chúa Sáng Thế dạng giả lập, các vị “Chúa” của chúng ta đã thu được nhiều điều thú vị.
Nếu không gian là một chiều thì có lẽ sự sống không thể tồn tại vì vũ trụ quá giản đơn. Thông thường, khi áp dụng thuyết Lượng tử vào vũ trụ một chiều thì các nhà vật lý thấy rằng các hạt đi xuyên qua nhau mà không có tương tác. Vì vậy, các vũ trụ có thể đang tồn tại trong một chiều không thể hỗ trợ sự sống vì các hạt không thể “dính” vào nhau để tạo thành những thực thể đủ phức tạp.
Nếu không gian là hai chiều thì trở ngại của các dạng sống đến ngay từ việc ăn uống để sinh tồn. Hãy tưởng tượng một loài sinh vật phẳng đang sinh sống trên mặt bàn ăn nhà bạn: thức ăn di chuyển từ miệng xuống hậu môn sẽ xẻ chúng làm đôi. Thật khó mà tưởng tượng nổi một cách để những con người có trí tuệ tồn tại dưới dạng phẳng như một sinh vật phức tạp mà không bị xẻ đôi khi đang dùng bữa tối.
Một luận cứ sinh học khác chỉ ra rằng trí tuệ không thể tồn tại trong ít hơn ba chiều. Bộ não của chúng ta bao gồm hàng trăm tỉ tế bào thần kinh kết nối với nhau trong một mạng điện rộng lớn. Nếu vũ trụ là một hoặc hai chiều thì sẽ khó xây dựng các mạng lưới thần kinh phức tạp, đặc biệt khi chúng sẽ đoản mạch nếu đặt chồng lên nhau. Trong các chiều thấp hơn, số lượng các mạch logic phức tạp và các tế bào thần kinh trong một diện tích nhỏ sẽ bị giới hạn. Một mạng lưới chằng chịt bao gồm 100 tỉ tế bào thần kinh, trong đó mỗi tế bào nối với khoảng 10.000 tế bào khác, như não người sẽ khó tồn tại trong số chiều thấp hơn.
Nếu không gian là bốn chiều thì một vấn đề khác nảy sinh: các hành tinh không thể ổn định trong quỹ đạo quay quanh mặt trời. Định luật bình phương nghịch đảo của Newton sẽ được thay thế bằng một định luật lập phương nghịch đảo. Vào năm 1917, Paul Ehrenfest đã suy đoán vật lý ở các chiều khác có thể giống cái gì. Ông đã phân tích phương trình Poisson-Laplace (chi phối chuyển động của các hành tinh cũng như các điện tích trong nguyên tử) và thấy rằng các quỹ đạo không hề ổn định trong bốn chiều không gian hoặc cao hơn. Vì các electron trong nguyên tử cũng như các hành tinh sẽ trải qua va chạm ngẫu nhiên nên các nguyên tử và hệ mặt trời có lẽ không thể tồn tại trong số chiều nhiều hơn ba. Nói tóm lại, ba chiều không gian là đặc thù.
(còn tiếp)
————————-
Hãy xem những siêu máy tính đã làm được gì?
Những hình dưới đây mô tả phép chiếu các “hình lập phương” của không gian có lần lượt 1, 2, 3, 4, 5 chiều lên mặt phẳng hai chiều
-Crystalz-
