Brian Greene
Giai điệu giây và bản giao hưởng vũ trụ
Phần III - Bản giao hưởng vũ trụ
Chương 8 - Các chiều ẩn giấu(4)
Vậy là bằng cách thêm vào một chiều phụ, Kaluza đã thống nhất được
lý thuyết hấp dẫn với lý thuyết điện từ của Maxwell...
Sự thống nhất trong các chiều cao hơn
Mặc dù ý tưởng được Kaluza đề xuất năm 1919 cho rằng vũ trụ chúng ta có
thể có số chiều không gian nhiều hơn ba chiều quen thuộc, mà chúng ta
trực tiếp nhìn thấy được, đã là một khả năng rất thú vị, nhưng còn một điều
khác nữa làm cho nó trở nên hấp dẫn hơn. Einstein đã xây dựng thuyết
tương đối rộng trong khuôn khổ của một vũ trụ có ba chiều không gian và
một chiều thời gian. Tuy nhiên, hình thức luận toán học trong lý thuyết của
ông có thể mở rộng một cách khá dễ dàng cho một vũ trụ chứa cả các chiều
phụ. Với một giả thuyết khá "khiêm tốn" về một chiều không gian phụ,
Kaluza đã tiến hành phân tích về mặt toán học và dẫn ra được các phương
trình mới.
Kaluza đã tìm thấy rằng, các phương trình liên quan tới ba chiều không
gian quen thuộc thì về cơ bản vẫn giống như các phương trình của Einstein.
Tuy nhiên, do có đưa thêm vào một chiều không gian nữa, nên không có gì
đáng ngạc nhiên là, Kaluza còn tìm được những phương trình khác mà
trước kia chưa có trong lý thuyết của Einstein. Sau khi nghiên cứu những
phương trình mới xuất hiện thêm này, Kaluza hiểu ra rằng đã xảy ra một
điều gì đó thật lạ lùng. Những phương trình đó không gì khác chính là các
phương trình mà Maxwell đã viết từ những năm 1880 để mô tả lực điện từ!
Vậy là bằng cách thêm vào một chiều phụ, Kaluza đã thống nhất được
lý thuyết hấp dẫn với lý thuyết điện từ của Maxwell.
Trước công trình của Kaluza, lực hấp dẫn và lực điện từ được xem là hai
lực không có quan hệ gì với nhau và cũng không có gì mách bảo rằng giữa
chúng có một mối quan hệ nào đó. Nhờ có tinh thần sáng tạo táo bạo để
hình dung được vũ trụ chúng ta còn có một chiều phụ, Kaluza cho rằng
