Giới hạn Planck, Pixel của Vũ trụ

 Nói một cách dễ hiểu nhất, Giới hạn Planck chính là "điểm dừng" của vật lý hiện đại.

Trong thế giới của chúng ta, dường như mọi thứ đều có thể chia nhỏ mãi mãi (như cắt một sợi dây thành hai nửa). Nhưng trong cơ học lượng tử, thiên nhiên có một cái "ngưỡng" mà vượt qua đó, mọi khái niệm về không gian, thời gian và thực tại mà chúng ta biết đều trở nên vô nghĩa.

1. Các đơn vị Planck cơ bản

Giới hạn Planck được xác định dựa trên các hằng số vật lý cơ bản (như vận tốc ánh sáng c, hằng số hấp dẫn G, và hằng số Planck h). Có 3 đơn vị quan trọng nhất:

• Chiều dài Planck : Khoảng 1.6 x 10^-35 mét. Đây là "pixel" nhỏ nhất của thực tại. Nếu bạn phóng to một nguyên tử lên bằng cả vũ trụ, thì chiều dài Planck mới chỉ to bằng một... hạt bụi.

• Thời gian Planck : Khoảng 5.4 x 10^-44 giây. Đây là khoảng thời gian để ánh sáng đi hết một chiều dài Planck. Không có sự kiện nào trong vũ trụ có thể xảy ra nhanh hơn khoảng thời gian này.

• Nhiệt độ Planck: Khoảng 1.4 x 10^32 độ K. Đây là nhiệt độ tối đa lý thuyết. Tại mức này, các hạt có năng lượng lớn đến mức chúng tự tạo ra các lỗ đen nhỏ xíu.

2. Tại sao chúng ta không thể đi xa hơn?

Hãy tưởng tượng bạn cố gắng đo một thứ gì đó nhỏ hơn chiều dài Planck:

• Sự sụp đổ của phép đo: Để nhìn thấy thứ gì đó cực nhỏ, bạn cần năng lượng cực lớn. Khi bạn dồn đủ năng lượng vào một vùng nhỏ bằng chiều dài Planck, năng lượng đó sẽ trở nên đậm đặc đến mức tạo thành một lỗ đen, nuốt chửng luôn thứ bạn đang định đo.

• Sự hỗn loạn của không-thời gian: Ở quy mô này, không gian không còn "phẳng" hay liên tục nữa. Nó trở nên hỗn độn, sôi sục như bọt xà phòng (thường được gọi là "Bọt lượng tử"). Lúc này, khái niệm "trước - sau" hay "trái - phải" hoàn toàn biến mất.

3. Ý nghĩa đối với khoa học

Giới hạn Planck là bức tường ngăn cách giữa hai lý thuyết lớn: Thuyết Tương đối Tổng quát (về lực hấp dẫn) và Cơ học Lượng tử (về các hạt nhỏ).

Hiện tại, chưa có công thức toán học nào kết hợp được cả hai ở quy mô này. Nếu chúng ta hiểu được chuyện gì xảy ra ở giới hạn Planck, chúng ta sẽ có "Thuyết vạn vật" (Theory of Everything) để giải thích sự khởi đầu của Vũ trụ ngay tại khoảnh khắc Big Bang.

Tóm lại: Giới hạn Planck giống như độ phân giải thấp nhất của "màn hình" vũ trụ. Bạn không thể soi kỹ hơn các pixel đó vì vật lý sẽ "đứng máy".