điên của năng lượng và động lượng (hay vận tốc) cũng xảy ra thường
xuyên trong Vũ trụ ở những khoảng cách và những khoảng thời gian
vi mô
. Thậm chí trong vùng không gian trống rỗng chẳng hạn, nguyên lý
bất định cũng nói rằng năng lượng và động lượng đều bất định: chúng
thăng giáng giữa các giá trị biên càng xa nhau khi kích thước của hộp càng
nhỏ dần. Điều đó tựa như vùng không gian trống rỗng bên trong hộp là một
“con nợ kinh niên”, nó thường xuyên “vay” từ Vũ trụ rồi sau đó lại “trả
lại”. Nhưng trong một vùng trống của không gian thì cái gì tham gia vào
những cuộc trao đổi đó? Tất cả. Thực sự là tất cả. Nhưng năng lượng (và cả
động lượng nữa) là đồng tiền trao đổi cuối cùng. Công thứ E = mc
2
nói với
chúng ta rằng năng lượng có thể biến thành vật chất và ngược lại. Như vậy,
nếu những thăng giáng năng lượng là đủ lớn, thì nó tức thời có thể sinh ra,
chẳng hạn, một electron cùng với người bạn phản vật chất của nó là hạt
positron, thậm chí nếu vùng không gian đó ban đầu là trống rỗng! Vì năng
lượng này cần phải trả lại nhanh, nên sau khoảnh khắc hai hạt này sẽ hủy
nhau để hoàn trả năng lượng mà chúng vay để sinh thành. Và điều này cũng
đúng đối với tất cả các dạng khác mà năng lượng và động lượng có thể có,
chẳng hạn như các cặp hạt khác được sinh ra rồi hủy nhau, những dao động
điên cuồng của các trường sóng điện từ, những thăng giáng của trường lực
mạnh và yếu... Như vậy, sự bất định lượng tử cho chúng ta biết rằng, ở
thang vi mô Vũ trụ là một vũ đài lúc nhúc, náo nhiệt và hỗn loạn. Như
Feynman đã có lần nói đùa: “Sinh và hủy, sinh và hủy... phí biết bao là thời
gian!”. Vì vay và trả lấy trung bình sẽ triệt tiêu lẫn nhau, nên vùng không
gian trống rỗng nhìn bề ngoài vẫn yên tĩnh và phẳng lặng khi người ta
không quan sát với độ chính xác vi mô. Tuy nhiên, nguyên lý bất định phát
lộ cho thấy rằng sự trung bình hóa vĩ mô đã làm che lấp đi những hoạt động
vi mô rất phong phú và náo nhiệt
. Và như chúng ta sẽ thấy ngay dưới
đây,
chính sự náo nhiệt này đã là trở ngại cho sự sáp nhập thuyết
tương đối rộng với cơ học lượng tử
.
Trong trường hợp bạn vẫn còn băn khoăn về chuyện làm sao mà lại có
thể xảy ra một điều gì đó ở trong một vùng không gian trống rỗng, thì điều
