Chương 377: Ngủ trên vạch xuất phát

“Không chỉ có Princeton.” Chu Trung lôi ra danh sách email trên điện thoại của mình, vuốt vài cái, “Tôi phát hiện ra vào chiều nay khi đang lướt arXiv, chưa kịp nói với mọi người, Viện Max Planck cũng đã lập một nhóm nghiên cứu, trưởng nhóm là Klaus Wagner, chuyên về lý thuyết trường tô pô lượng tử. Còn có cả Laurent Salamanka từ École Normale Supérieure ở Paris nữa, ông ấy là một trong những người đầu tiên truyền bá rộng rãi bài luận của Tiểu Hạ ở Pháp, hôm qua ông ấy cũng đăng trên Twitter rằng đang thành lập một nhóm chuyên biệt, mục tiêu là giải quyết vấn đề khoảng trống khối lượng.”

“Họ hành động nhanh thế à?” Diệp Chẩn nhíu mày.

“Chẳng phải sao.” Nhậm Trường Phong cười khổ, xoay điện thoại lại cho mọi người xem màn hình.

Trên màn hình là một bức thư điện tử, người gửi là James Dupont, nội dung viết bằng giọng điệu trang trọng và kiềm chế rằng nhóm nghiên cứu Princeton đã hoàn thành giai đoạn đầu của việc nghiên cứu tài liệu, sắp bước vào giai đoạn chứng minh phương hướng.

Câu cuối cùng trong thư viết rất lịch sự: “Chúng tôi rất mong chờ được duy trì mối quan hệ học thuật mật thiết với nhóm nghiên cứu Đại học Kyoto, cùng nhau thúc đẩy giải quyết vấn đề quan trọng này.”

Nhưng ai cũng hiểu rằng câu ấy thực sự muốn nói: Chúng tôi đang theo dõi tiến độ của các anh, các anh cũng nên cẩn thận đừng để tụt hậu.

“Rốt cuộc,” Nhậm Trường Phong đặt điện thoại xuống, giọng nói khàn đặc hơn, “đây là một trong bảy vấn đề của giải Thiên niên kỷ. Phía trước có phần thưởng một triệu đô la, phía sau là vị thế học thuật có thể viết nên lịch sử vật lý. Điều gì không khiến cho những bộ óc thông minh nhất thế giới đổ xô vào đây? Hơn nữa, ai giải quyết được vấn đề khoảng trống khối lượng trước, người đó sẽ chiếm lĩnh được điểm chiến lược quan trọng nhất trong toàn bộ chuỗi lý thuyết vật lý từ Mô hình chuẩn đến thuyết hấp dẫn lượng tử. Anh nghĩ có đội nghiên cứu hàng đầu nào lại sẵn lòng nhường vị trí ấy cho người khác? Thời gian còn lại không nhiều rồi.”

Lời ấy vừa dứt, sắc mặt mọi người đều thoáng biến đổi.

Vấn đề tồn tại và khoảng trống khối lượng của Yang-Mills, trong giới học thuật có trọng lượng đến mức nào, mọi người trong phòng đều rõ hơn ai hết.

Thực ra, vấn đề này không hề bí ẩn như tưởng tượng, nói thẳng ra, nó cần giải đáp tại sao quark và gluon luôn bị giam giữ trong hạt nhân nguyên tử, tại sao trong tự nhiên không quan sát thấy quark tự do.

Trong Mô hình chuẩn của vật lý hạt, quark và gluon đều là những đơn vị cơ bản cấu thành proton và neutron, nhưng dù bạn có dồn bao nhiêu năng lượng vào proton, những mảnh vỡ sinh ra luôn là những hadron mới, chẳng bao giờ thấy một quark hay gluon cô lập.

Đó chính là sự giam giữ quark.

Và để hiểu hoặc hoàn toàn nhìn rõ sự giam giữ quark, phải chứng minh rằng trường chuẩn Yang-Mills có một khoảng trống khối lượng dương nghiêm ngặt.

Khoảng trống khối lượng ấy có nghĩa là, trạng thái kích thích thấp nhất của trường chuẩn, tức là hadron nhẹ nhất, có khối lượng tĩnh khác không.

Sự tồn tại của khối lượng ấy trực tiếp dẫn tới phạm vi tác dụng của tương tác mạnh có hạn.

Khác với tương tác điện từ, photon có khối lượng tĩnh bằng không, nên phạm vi tác dụng của lực điện từ là vô hạn, hai điện tích dù cách nhau cả năm ánh sáng vẫn cảm nhận được lực hút nhau.

Nhưng tương tác mạnh thì không như vậy.

Bởi vì hadron nhẹ có khối lượng, sự lan truyền của lực mạnh bị hạn chế, vượt quá khoảng mười mũ trừ mười lăm mét, lực mạnh sẽ nhanh chóng suy giảm, quark bị giam giữ trong phạm vi ấy, nên sự giam giữ quark không phải là một ràng buộc bên ngoài, mà là một kết luận nội tại từ cấu trúc toán học của trường chuẩn Yang-Mills.

Vấn đề nghe có vẻ như một ghi chú phụ trong sách giáo khoa vật lý cơ bản, nhưng phạm vi ảnh hưởng của nó vượt xa khỏi vật lý hạt nhân.

Nếu chứng minh chặt chẽ rằng trường chuẩn Yang-Mills có khoảng trống khối lượng, tức là giải thích từ những nguyên lý đầu tiên bí ẩn giam giữ quark đã làm đau đầu giới vật lý suốt hơn nửa thế kỷ.

Mảnh ghép cuối cùng của Mô hình chuẩn sẽ được đặt vào đúng vị trí.

Đây không chỉ là sự ra đời của một định lý toán học, tất nhiên, chắc chắn nó sẽ được ghi vào tất cả sách giáo khoa toán cao cấp và vật lý lý thuyết trong tương lai.

Nhưng ý nghĩa của nó còn vượt xa hơn thế. Nhìn từ quy mô vĩ đại của sự phát triển nền văn minh nhân loại, việc chứng minh chặt chẽ khoảng trống khối lượng Yang-Mills cũng tương đương với vai trò nền tảng mà Hawking và Penrose đã đóng góp cho thuyết tương đối rộng hồi xưa. Nếu không có định lý kỳ dị, vật lý học về hố đen chỉ là tòa lâu đài trên không, bạn tin rằng hố đen là lời tiên đoán tự nhiên của thuyết tương đối rộng, nhưng bạn không thể chứng minh toán học một cách chặt chẽ rằng vật chất sau khi sụp đổ dưới lực hấp dẫn đến một mức độ nhất định nhất định sẽ hình thành một điểm kỳ dị không-thời gian. Chính nhờ có định lý kỳ dị, toàn bộ tòa lâu đài lý thuyết vật lý hố đen mới có được nền móng vững chắc không thể lay chuyển.

Tương tự, nếu không có chứng minh chặt chẽ về khoảng trống khối lượng, mọi phép tính của sắc động lực học lượng tử sẽ luôn dựa trên một giả thuyết chưa được chứng minh một cách nghiêm ngặt. Giả thuyết này trong suốt nửa thế kỷ qua đã được vô số thí nghiệm xác nhận, mỗi lần đều chính xác đến kinh ngạc, nhưng về mặt toán học, nó vẫn chỉ là một giả thuyết. Khoảng cách giữa giả thuyết và định lý chính là thứ mà các nhà lý thuyết nền tảng muốn vượt qua trong suốt cuộc đời mình.

Nếu vấn đề này được chứng minh một cách chặt chẽ, điều đó có nghĩa là lần đầu tiên nhân loại hiểu một cách triệt để bản chất của tương tác mạnh từ góc độ toán học. Sắc động lực học lượng tử sẽ không còn là một mô hình kinh nghiệm dựa vào khai triển nhiễu loạn và khớp số nữa, mà là một hệ thống toán lý hoàn chỉnh về mặt logic, vững chắc về nền tảng. Ảnh hưởng của nó sẽ lan tỏa như những gợn sóng đến mọi nhánh của vật lý học, thậm chí vượt ra ngoài ranh giới của vật lý.

Từ việc điều khiển plasma trong các thiết bị tổng hợp hạt nhân có kiểm soát sao cho chính xác hơn, đến việc sàng lọc tín hiệu hạt mới trong máy gia tốc hiệu quả hơn, thậm chí đến thiết kế mã sửa lỗi cho máy tính lượng tử tô-pô… những lĩnh vực tưởng chừng chẳng liên quan gì đến nhau, tất cả đều sẽ nhận được những công cụ và góc nhìn mới nhờ vào nền tảng của lý thuyết Yang-Mills được củng cố vững chắc. Bởi vì cuối cùng, lý thuyết trường chuẩn đã thấm nhuần vào mọi ngóc ngách của vật lý lý thuyết đương đại. Từ vật lý hạt đến vật chất ngưng tụ, từ thông tin lượng tử đến vũ trụ học, cấu trúc chuẩn vô khắp nơi. Bạn chạm vào nền tảng của nó ở một nơi, toàn bộ hệ thống sẽ rung chuyển theo.

Đây thực sự là một thành tựu thay đổi sách giáo khoa.

Và giờ đây, con đường ấy đã được Tiểu Tú chỉ ra. Ông ấy đã biến khuôn khổ hòa diệu từ một công cụ toán học thuần túy thành một lưỡi dao sắc bén có thể cắt xuyên không gian cấu hình trường chuẩn, rồi trong buổi giảng về phương trình NS, ông ấy đã thản nhiên nói với mọi người rằng:

"Con dao này cũng có thể dùng để cắt xuyên qua lớp vỏ cứng nhất của lý thuyết Yang-Mills."

Vậy nên tình hình hiện tại là, cột mốc đã dựng lên, phương hướng đã chỉ rõ, giờ chỉ còn là cuộc đua thuần túy. Nếu Đại học Kinh Dĩ cứ giữ chặt nguồn nước gần nhất mà để người khác đến trước múc nước lên, thì thật quá nhục nhã.

Chu Trung rõ ràng cũng nghĩ đến điều này, ông ấy im lặng một lát rồi nói với giọng trầm nặng:

"Trước đây không có phương hướng thì thôi, mọi người đều mò mẫm trong bóng tối, ai đụng phải tường trước thì quay đầu lại. Nhưng giờ Tiểu Tú đã chỉ rõ phương hướng, cái còn lại chỉ là so tài ai chạy nhanh hơn."

"Người ta giờ đã tập hợp đội ngũ lên đường, chiến thư đã gửi đến tận cửa, nếu chúng ta còn đứng ì ở đây, coi như đang ngủ quên trên vạch xuất phát vậy."