Bầu trời chiều ẩn giấu

BTCAD 2019 - biaMời các bạn download (miễn phí) cuốn sách Bầu trời chiều ẩn giấu (bản 2019).

Link để download sách, bản ebook định dạng pdf đọc trên thiết bị di động ở đây, hoặc ở đây.

Còn ở đây (hoặc ở đây) là bản để in (file lớn hơn).

Hoặc download qua drive: bản mobile ở link này, bản print ở link này.

(Các link trên đã updated phiên bản 2019,  gồm 11 chương trong 112 trang.)

Bầu trời chiều ẩn giấu là là một cuốn ebook  gồm 11 chương, gói trong 112 trang sách. Sách viết kiểu diễn nôm về các định luật vật lý quan trọng. Hình thức diễn đạt theo kiểu kể chuyện về hành trình và nỗ lực của con người đi khám phá thế giới tự nhiên. Thế giới tự nhiên ấy bắt đầu từ Big Bang cho đến ngày hôm nay, và ngày mai. Thế giới ấy có cả vũ trụ bao la, và cả những hạt hạ nguyên tử bé tí.

Bốn chương đầu của cuốn sách nói về lịch sử hình thành khoa học tự nhiên và các phát minh quan trọng của vật lý, bắt đầu từ Thales của Hy lạp cổ đại, kết thúc bằng Edward Witten với M-Theory cuối thế kỷ 20. Phần này chỉ có 39 trang.

Chương năm dành riêng cho Hawking, giới thiệu khái niệm lỗ đen vũ trụ. các bộ óc lớn và các phát kiến trong quantum gravity.

Chương sáu chỉ nói về quantum entanglement. Chương bảy chỉ nói về việc các nhà khoa học đi tìm lỗ đen vũ trụ.

Chương tám và chín nói về các con số, và ngôn ngữ nhân tạo.

Hai chương cuối cùng, chương mười và mười một, là về các sáng chế công nghệ để phục vụ cuộc sống và khám phá không gian.

Chương 1: Từ Địa tâm đến Nhật tâm

Chương 2: Từ Tất định đến bất định và hành trình đi tìm sự khởi đầu của vũ trụ

Chương 3: Tiếng vọng từ Sáng Thế

Chương 4: Bầu trời chiều ẩn giấu

Chương 5: Bức xạ của Hawking

Chương 6: Quấn quít lượng tử

Chương 7: Những kẻ săn lỗ đen vũ trụ

Chương 8: Tại sao thứ hai, thứ ba, thứ tư?

Chương 9: Học thêm một ngôn ngữ

Chương 10: Và đây là Elon Musk

Chương 11: Đằng sau bản kế hoạch Sao Hỏa của Elon Musk

Dù cuốn sách này là ebook, nhưng Long Trần Hoàng đã thiết kế để nếu ai thích đọc sách giấy, chỉ cần mang file đến hàng photocopy lớn một chút, là người ta có thể in ra, đóng xén, làm thành sách giấy.

Nếu làm khéo, các bạn sẽ có một cuốn sách nhỏ: chứa cả thế giới trong lòng bàn tay.

Hy vọng  cuốn sách mỏng này sẽ có ích với bạn đọc. Và hy vọng các bạn sẽ thích cuốn sách.

Sách không được biên tập. Bản thảo đi thẳng từ người viết đến người chế bản (Long Trần Hoàng) nên chắc chắn có nhiều khiếm khuyết và sai sót. Mọi sai sót trong sách là của người viết.

Cám ơn Long Trần Hoàng đã làm bìa, bổ sung minh họa, và dàn trang.

Xu béo

(Còn dưới đây là  ba chuyện vui.)

1.

Toán rất khó, cứ 5 người dân thì có tới 6 người dốt toán. Tôi là một ngoại lệ.

2.

Anh không thể tìm ra lời nào để tả được vẻ đẹp của em.

Cám ơn anh.

Nhưng anh có thể làm việc ấy bằng con số: 3/10.

3.

Mày thích bọn con gái mặc xi líp màu gì.

Đừng có hỏi tao những câu ngu dốt ấy.

Thế mày có biết tại sao photon không có khối lượng, mà lại có năng lượng, dù E=mc2.

Ok, trừ màu cháo lòng, màu nào tao cũng thích, được chưa.

4. Lượng tử hóa tình yêu

Đầu tiên, bạn cần đọc đoạn trích từ cuốn sách khoa học phổ thông “Bầu trời chiều ẩn giấu”  để biết qua qua về thuyết lượng tử.

*

Bạn có thể làm tình với một nửa của người con gái:  nửa trên hoặc nửa dưới; nửa trước hoặc nửa phía sau. Thậm chí, bạn có thể làm tình với một cô gái rưỡi.

Nhưng bạn không thể yêu một nửa người phụ nữ. Bạn phải yêu trọn vẹn người phụ nữ ấy. Bạn có thể yêu một, hai, hoặc ba phụ nữ. Nhưng phải yêu trọn vẹn từng người một.

Đó chính là lượng tử hóa tình yêu.

Sau khi lượng tử hóa tình yêu, ta có thể áp dụng nguyên lý bất định Heisenberg: bạn không thể biết chính xác được cùng một lúc cả vị trí và cường độ của tình yêu. Nếu bạn biết bạn đang yêu rất nhiều, có thể bạn sẽ không biết mình đang yêu …ai. Nếu bạn biết mình đang yêu ai, thì bạn sẽ không thể biết mình yêu người ấy nhiều đến bao nhiêu. Cho nên đừng bao giờ hỏi cô gái mình yêu, rằng em yêu anh nhiều bao nhiêu. Hãy để mọi thứ trong tình yêu là bất định.

Điều quan trọng nhất, tình yêu được diễn đạt bằng hàm sóng cực kỳ trừu tượng. Hàm sóng ấy chỉ xuất hiện trong tâm tưởng. Đừng để ai biết sự tồn tại của sóng tình yêu. Bởi ngay khi sóng ấy bị quan sát, nó sẽ sụp đổ. Nếu bạn  yêu ai, hãy giữ nó thật kín, đừng để tình yêu của mình bị quan sát và trở nên giống như con mèo của Schrödinger, một tình yêu vừa đang sống lại vừa đang chết.

(Nếu bạn là phụ nữ, hãy tự mình đổi nam thành nữ nữ thành nam trong đoạn văn trên. Hoặc giữ nguyên nếu bạn yêu những người cùng giới tính.)

5. Vài ví dụ để tưởng tượng.

  1. Thuyết tương đối hẹp rất là khó hiểu. Bạn có thể bỏ ra năm phút xem nó khó hiểu thế nào. Giả sử không gian chỉ có một chiều. Hệ tọa độ (descartes) sẽ chỉ có một trục, là một đường thẳng. Con kiến sống trong không gian này chỉ bò đi bò lại trên đường thẳng này mà thôi. Nếu không gian có thêm một chiều nữa, hệ tọa độ sẽ có thêm một trục nữa, là một đường thẳng vuông góc với trục kia. Lúc này ta có một mặt phẳng, như tờ giấy, con kiến tha hồ bò ngang dọc trên mặt phẳng ấy. Nếu không gian có thêm một chiều nữa, là ba chiều, thì trục tọa độ thứ ba sẽ vuông góc với cả hai trục con lại. Lúc này hệ tọa độ đại khái như cái góc tường nhà, ba trục vuông với nhau. Con kiến cần có thêm cánh như con ong, để bay khắp cái không gian ba chiều (là căn phòng ấy). Trong thuyết tương đối, chiều thứ 4 là thời gian được thêm vào, trục tọa độ  thời gian sẽ phải vuông góc (trực giao) với cả ba trục tọa độ kia. Bạn thử tưởng tượng bốn đường thẳng trực giao với nhau như vậy mà xem, rất khó đấy.
  2. Lỗ Đen (Black Hole). Thường thì “lỗ” gợi ra một cái lỗ trên mặt phẳng hai chiều, mà ta có thể chui từ chiều thứ ba (vuông góc với mặt giấy). qua lỗ ấy được, ví dụ như lỗ thủng trên một bức tường, hay lỗ thủng trên tờ giấy. Nhưng với lỗ đen, lỗ này có tới ba chiều, ta có thể chui vào từ chiều nào cũng được.
  3. Từ rất sớm, quãng năm 1916, trước khi Cơ học lượng tử của Heisenberg và Schrodinger xuất hiện, Eisntein có viết rằng spacetime và physical field chỉ là một physical entity, và ở scale (nhỏ tới mức) nào đó, chúng sẽ phải có các tính chất của lượng tử (quantum properties). Lev Landau, năm 1931, áp dụng Nguyên lý bất định của Heisenberg vào trường điện từ. Ý tưởng là: không thể đo được trường điện từ ở kích thước tùy ý nhỏ đến mấy cũng được. Năm 1937, Bohr và Rosenfeld chứng minh được là Landau sai. Tuy nhiên năm 1936, một người bạn của Landau là Matvei Bronstein, áp dụng ý tưởng này vào trường hấp dẫn. Ta không thể xác định chính xác đường cùng lúc cả vị trí và vận tốc của một hạt điểm. Nếu ta xác định chính xác cực kỳ vị trí của  một hạt điểm, tức là trong một sát na ấy, ta phải “nhốt” hạt ấy  vào một điểm cực nhỏ. Thì đồng thời phải chấp nhận vận tốc lúc ấy của hạt cực lớn. Vận tốc cực lớn, tức là động lượng cực lớn. Động lượng cực lớn tức là năng lượng cực lớn. (Đây là lý do máy gia tốc hạt LHC ở CERN cần rất nhiều năng lượng để đi tìm, tức là định vị các hạt). Năng lượng cực lớn, theo công thức của Einstein, thì khối lượng cực lớn. Khối lượng cực lớn trong không gian cực nhỏ, cái hạt điểm ấy lập tức biến thành lỗ đen (black hole). Bài báo này của Matvei đã đặt nền tảng cho quantum gravity. Rất tiếc, không lâu sau đó, năm 1937 Matvei bị Stalin bắt và tử hình trong đợt Đại Thanh Trừng. Lúc này anh mới 32 tuổi. Một hệ quả của quantum gravity, đó là không gian không còn là một thực thể vật lý có tính liên tục nữa, nó bị gián đoạn. Không gian không còn “vô cùng trơn tru” có thể chia diện tích và thể tích nhỏ xuống bao nhiêu cũng được (chia nhỏ vô cùng tận). Thay vào đó, chỉ chia được đến kích cỡ Planck. Diện tích và thể tích cũng được lượng tử hóa. Không gian hình thành bởi các hạt không gian vô cùng nhỏ kết hợp lại. Các “hạt không gian” này là các thể tích nhỏ nhất, không còn thể chia cắt nhỏ thêm được nữa. Ở kích cỡ hạt không gian, thời gian cũng không còn tồn tại. Đây là lý do các nhà vật lý LQG hiện đại cho rằng không gian là “ảo”, và có vẻ như họ đang đi đúng đường. Đề tài này để lúc nào rảnh sẽ viết tiếp.