Giả thuyết mới gây tranh cãi về lực hấp dẫn

Được đề xuất lần đầu năm 2010, giả thuyết mới cho rằng lực hấp dẫn có thể phát sinh và tác động khác so với những gì mà Einstein đã tiên đoán. Một nghiên cứu độc lập của hơn 30.000 thiên hà đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên cho giả thuyết này.

Giả thuyết này được gọi là "Thuyết lực hấp dẫn của Verlinde", được đặt theo tên nhà vật lý đề xuất nó, Erik Verlinde từ Đại học Amsterdam. Nếu có thể tiếp tục đúng với các thử nghiệm sắp tới, nó hoàn toàn có thể sửa lại toàn bộ một thế kỷ lý thuyết của vật lý.

Giả thuyết mới cũng có thể là một phần đáp án của câu đố sẽ đưa chúng ta gần hơn đến một trong những giả thuyết của vật lý hiện đại, thuyết Holy Grails – phiên bản dài hơn của thuyết vạn vật, rằng hòa trộn các hiệu ứng quan sát được của vật lý cổ điển với sự kỳ lạ của thế giới vi mô trong cơ học lượng tử.

Vẫn còn nhiều vấn đề chưa giải thích được về lực hấp dẫn, nhiều lý thuyết không thể áp dụng được cho tất cả mọi thứ trong vũ trụ, nhưng chúng ta vẫn chấp nhận nó là đúng. Nổi bật nhất, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng, có lực hấp dẫn nhiều hơn trong vũ trụ, đặc biệt là trong thiên hà; Rằng lực hấp dẫn đã được tạo nên bởi tất cả những gì chúng ta quan sát được.

Sự không thống nhất này đã được giải thích bằng cách giả định sự hiện diện của vật chất tối – một lực bí ẩn trong vũ trụ mà chúng ta không thể nhìn thấy trong khi nó tạo nên những phần còn lại khác lực hấp dẫn.

Thiên hà Sculptor trong chòm sao Sculptor, một trong số 33.000 thiên hà được các nhà nghiên cứu thực hiện thử nghiệm. (Ảnh: NASA).

Nhưng bất chấp nhiều thập kỷ tìm kiếm và nhiều ứng viên hàng đầu cho cái gọi là vật chất tối, các nhà nghiên cứu vẫn chưa tiến thêm được bước nào trong việc thực sự phát hiện được dạng vật chất vô hình này.

Mặt khác, cách tiếp cận của Verlinde cho rằng chúng ta không cần vật chất tối trong mọi hoàn cảnh, mà hãy suy nghĩ thêm về lực hấp dẫn.

Ông cho biết, lực hấp dẫn không phải một lực cơ bản của tự nhiên, nó là một hiện tượng – như nhiệt độ là hiện tượng được phát sinh từ sự chuyển động của các hạt vi mô. Nói cách khác, lực hấp dẫn là tác dụng phụ, không phải là nguyên nhân của những gì đang xảy ra trong vũ trụ.

Trong 6 năm qua, giả thuyết này vẫn chưa được thử nghiệm tính xác thực. Nhưng mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Leiden ở Hà Lan, đã thử nghiệm đầu tiên và có được một số bằng chứng cho thấy nó có thể đúng.

Quan sát sự phân bố của vật chất trong số 33.000 thiên hà, nhóm nghiên cứu được dẫn đầu bởi Margot Brouwer, cho biết rằng những gì họ quan sát có thể giải thích được mà không cần sử dụng vật chất tối, nếu sử dụng giả thuyết của Verlinde.

Bài thử nghiệm này liên quan đến một nghiên cứu được gọi là thấu kính hấp dẫn – hiện tượng lực hấp dẫn của một thiên hà nằm gần Trái Đất hơn bẻ cong ánh sáng của một thiên hà ở xa hơn. Đây cũng là một cách để đo đạc lượng vật chất tối trong các thiên hà.

Nhóm nghiên cứu cũng cho rằng, nếu họ chỉ sử dụng giả thuyết của Verlinde, kết quả hoàn toàn đúng và có nghĩa mà không cần thêm vào số lượng của vật chất tối. So sánh kết quả với những dự đoán của Einstein trong thuyết tương đối, nhóm nghiên cứu cho biết, cả hai giả thuyết này đều phù hợp với nhau.

Nhưng họ cũng nhận thấy rằng, dự đoán của Verlinde hợp với kết quả quan sát hơn mà không cần phải sử dụng thêm bất cứ thông số nào khác, trong khi nhiều giả thuyết khác cần phải tinh chỉnh quan sát để phù hợp với lý thuyết. Sự hiện diện của vật chất tối cần phải cộng thêm 4 thông số vào công thức.

Đây chỉ là một thử nghiệm đầu tiên và còn rất sớm của giả thuyết Verlinde. Sẽ còn mất rất nhiều thời gian hơn nữa để thay thế hoàn toàn một thế kỷ của sự chấp nhận những lý thuyết vật lý cũ, bao gồm cả vật chất tối.