NGUYN TT THNH B3-K47-ĐHKHTN-HN Giới thiệu về lý thuyết Dây
(String theory)
- Version 1 - Mục lục:

I. Tại sao lại là các dây? 2
II. Dây và hoạt động của dây 3
1. Dây là gì? 3
2. Hoạt động của dây 3
3. Các chiều không gian 3
4. Tính đối xứng và phơng pháp mới 4
III. Lý thuyết M và khả năng của nó 5
1. Lý thuyết M 5
2. Lỗ đen theo quan điểm của lý thuyết M 5
3. Vũ trụ thời bigbang 6
IV. Câu hỏi cần giải thích và mở rộng 6
Bảng phụ lục 7

Sau này đã thống thất đợc ba lực: điện từ - mạnh - yếu (dựa trên sắc động học lợng tử QCD
_quantumchromodynamics) ở 10
28
K, 10
15
GeV, 10
-35
s. Nhng vẫn cha thống nhất đợc lực hấp dẫn ơng
ngạnh. Cần có một lý thuyết mới hiện đại hơn, tổng quát hơn. Và thế là lý thuyết dây đã ra đời. Thuyết
dây đã kết hợp đợc TTĐR và CHLT, mô tả đợc toàn bộ thế giới, đặc biệt đã chứng minh đợc bốn lực
cơ bản nhất của tự nhiên (điện từ, mạnh, yếu và hấp dẫn) là có chung một nguồn gốc.

L
Planck
=
3
C
Gh
~ 10
-35
(m)
L
s
=
T
C

h
(cho một dây)
m =

3
C
Th
~ 10
19
(GeV/C
2
)


một siêu hạt bạn có spin kém hạt đã biết 1/2 (selectron(0), snơtrino(0), squark(0), photino(1/2),
gravitino(3/2) )
3. Các chiều không gian.
Con ngời nhận thức đợc phần lớn là nhờ vào trực giác, nhng đôi khi trực giác lại dẫn đến
những sai lầm. Trớc thời Einstein vật lý đợc xây dựng trên 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian tách
biệt. Khi thuyết tơng đối của Einstein ra đời thì không gian, thời gian đợc kết nối gắn
liền với nhau tạo nên một thế giới không-thời gian 4 chiều. Sau đó năm 1919 Kaluza và
sau đợc Klein phát triển đa ra giả thuyết không gian 4 chiều, ngoài 3 chiều đã biết còn
có 1 chiều phụ nữa. Qua đó cũng đã thống nhất đợc lực hấp dẫn và lực điện từ. Khi lý
thuyết dây ra đời, đòi hỏi cần phải có các chiều không gian phụ không chỉ có 1 mà tới 6
hay 7 hoặc nhiều hơn thế nữa. Các dây đợc cuộn lại trong các chiều phụ đó, và nằm
trong các không gian xác định (không gian Calabi-Yau). Chúng có thể chuyển từ không
gian (C-Y) này sang không gian (C-Y) khác nhờ sự xé rách và dịch chuyển.
String in C-Y space
Giới thiệu về lý thuyết dây Page 3 of 7

NGUYN TT THNH B3-K47-ĐHKHTN-HN

Do có các chiều không gian phụ mà đã sinh ra nhiều loại lý thuyết dây:
Lý thuyết loại I : gồm các dây kín và dây hở trong không-thời gian 10 chiều, dao động không
phân biệt hớng.
Lý thuyết loại IIA : gồm các dây kín phân biệt dao động thuận và ngợc chiều kim đồng hồ nên
có 2 hớng spin.
Lý thuyết loại IIB : gồm các dây kín không phân biệt dao động thuận và ngợc chiều kim đồng hồ
nên spin cùng hớng.
Loại IIA khi dao động cùng chiều kim đồng hồ thì giống loại IIB. Nhng khi dao động ngợc
chiều thì giống lý thuyết Bosonic(26 chiều). 16 chiều phụ thêm của dây Bosonic đợc cuộn lại
thành một trong hai dạng hình xuyến đặc biệt, từ đó xuất hiện lý thuyết Heterotic_O(32) và
Heterotic_E(8).
Ngoài 5 lý thuyết trên còn có những lý thuyết dạng khác nh : Siêu hấp dẫn 10 chiều, 11 chiều;

Ta còn thấy thuyết loại I ở liên kết mạnh tơng ứng với thuyết Heterotic_O ở liên kết yếu.
Lý thuyết IIB là tự đối ngẫu.
Lý thuyết siêu hấp dẫn 10 chiều có 4 loại : ba trong số này gần đúng nh hạt điểm năng lợng
thấp ở lý thuyết loại IIA, IIB và Heterotic_E. Loại thứ t gần đúng ở năng lợng thấp của dây
loại I và Heterotic_O.
Siêu hấp dẫn 11 chiều là gần đúng năng lợng thấp của thuyết IIA ở liên kết mạnh, khi đó nó
phình ra nh chiếc xăm. Và nó cũng là một dạng của thuyết Heterotic_E ở liên kết mạnh, khi
đó nó đợc trải ra nh màng 2 chiều với chiều rộng bị chi phối bởi hằng số liên kết.
Trạng thái BPS (Bogomolnyi - Prasat - Sommerfield) : các cấu hình trong lý thuyết siêu đối
xứng có các tính chất đợc xác định chính xác bằng cách chỉ dựa vào đối xứng.
Nhờ có các trạng thái siêu đối xứng mà ta có thể hiểu đợc một số khía cạnh phi nhiễu loạn trong
thuyết dây, đây là một công cụ hữu hiệu để nghiên cứu thuyết dây.
(nhiễu loạn chỉ dùng đợc khi hằng số liên kết <1 )
Giới thiệu về lý thuyết dây Page 4 of 7

NGUYN TT THNH B3-K47-ĐHKHTN-HN

III. Lý thuyết M và khả năng của nó
1. Lý thuyết M
M : membrane, mysterious, mum, matrix Nó đợc xem nh sự tổng hợp của 5 lý thuyết dây
và lý thuyết siêu đối xứng 11 chiều. Các dây đợc coi là các P_brane : P=0 nh 1 điểm, P=1 nh 1 dây,
P=2 nh 1 màng Các P_brane đợc sinh ra bình đẳng.
Nhờ có các kỹ thuật sau cuộc cách mạng siêu dây lần thứ hai năm 1995 mà hình ảnh lý thuyết M
ngày càng hiện rõ hơn. Qua đó ta có thể hiểu đợc các khía cạnh vật lý của lý thuyết.
Thuyết M là thuyết có khả năng thống nhất các vật chất và các lực trong tự nhiên, nó là lý thuyết
của tất cả.
2. Lỗ đen theo quan điểm của lý thuyết M
Lỗ đen đợc coi nh là sự giao nhau của các P_brane. Khi một brane bao quanh một mặt cầu ở
trong các chiều bị cuộn lại nó nhìn giống nh một lỗ đen trong các chiều rộng lớn. Thể tích của mặt cầu tỉ
lệ với khối lợng. Khi không gian Calabi-Yau trải qua sự dịch chuyển conifold xé rách không gian, lỗ đen
Thông tin có thể mất đi, hay
xuất hiện trở lại từ hố đen. Giới thiệu về lý thuyết dây Page 5 of 7

NGUYN TT THNH B3-K47-ĐHKHTN-HN

3. Vũ trụ thời bigbang
Cách đây chừng

t =1H
o
= 1Mps75km.s
-1
~ 15 (tỉ năm) H
0
: hằng số Hubble
(hiện nay biết đợc ở 13.7 tỉ năm)

T
Planck
~ 10
32
K

Vậy trớc bigbang là gì ? liệu có thế giới đa vũ trụ không ?

Do tính đối xứng, đối ngẫu mà vũ trụ ở kích thớc R và thời gian
t cũng giống nh vũ trụ ở kích
thớc 1/R và thời gian
-t .
IV.Câu hỏi cần giải thích và mở rộng
Liệu lý thuyết dây/ thuyết M có giải thích đợc tại sao tự nhiên lại thế, hay Thợng đế vốn
sinh ra vậy ?
Các chiều cuộn lại, không gian xé rách thì liệu các hằng số còn nguyên giá trị ? (thông tin
truyền đi > C, định luật có còn đợc bảo toàn )
Cơ học lợng tử cần đợc xây dựng lại (mang tính hình học hơn).

Cho tới bây giờ, năm 2004 và các năm tiếp theo lý thuyết dây/thuyết M vẫn đang trong giai đoạn
phát triển. Hầu hết các nhà khoa học hàng đầu thế giới nh: Michael Green, John Schwraz, Edward


, Z
0
Hấp dẫn 10
-38

Graviton Hạt Điện tích Spin Năng lợng nghỉ
Gluon 0 1 0
Photon 0 1 0
W
e
1 82 GeV
Z 0 1 92 GeV
Graviton 0 2 0 Kí
hiệu
Điện
tích
Tích
yếu
Tích mạnh Spin Khối
lợng(kg)
Số
brion
Số lạ