Nguồn gốc & tiến hóa của vũ trụ !

[Tontu]

Tặng Nhạchoaloiviet và các bác

Gửi Nhachoa bài khoa học này để suy gẫm nhé. Lẽ ra định gửi vào phòng của Nhạc, nhưng tìm không ra. Thôi thì tạo topic mới gửi tặng cho Nhạc và các bác cùng xem cho vui.

Mô hình Big bang tiêu chuẩn


http://nothingoutofnothing.files.wordpress.com/2010/05/bigbang.jpg

Mô hình Big Bang (vụ nổ lớn) cho rằng vũ trụ khởi thuỷ bằng một vụ nổ khoảng 15 tỷ năm trước. Tại vụ nổ, kích thước vũ trụ được xem là bằng không nên mật độ năng lượng và nhiệt độ vô cùng lớn. Sau vụ nổ, vũ trụ giãn nở và nguội dần, cho phép hình thành các cấu trúc như ta đã thấy ngày nay.

Ít nhất có ba cơ sở lý luận và thực tiễn dẫn tới mô hình. Thật thú vị khi biết chính một nhà văn là người đầu tiên cho rằng vũ trụ phải có điểm khởi đầu. Nghịch lý Olbers (1823) cho rằng nếu vũ trụ vô tận trong không – thời gian thì nó phải có nhiều sao đến mức khi nhìn nên bầu trời, tia mắt ta bao giờ cũng gặp một ngôi sao. Và ta sẽ thấy bầu trời luôn sáng rực như mặt trời, ngay cả vào ban đêm. Nhưng thực tế bầu trời ban đêm lại tối đen. Trong bài thơ văn xuôi dài Eureku năm 1848, Edgar Poe cho rằng, đó là do các ngôi sao không đủ thời gian để chiếu sáng toàn vũ trụ. Và bầu trời đêm tối đen chứng tỏ vũ trụ không tồn tại mãi mãi. Không chỉ đứng vững trước thử thách của thời gian mà giả thuyết còn đóng vai trò quyết định trong việc hình thành lý thuyết Big Bang.

Cơ sở lý luận thứ hai là thuyết tương đối tổng quát, cho rằng không – thời gian là các đại lượng động lực, phụ thuộc vật chất đồng thời chi phối vật chất (lưu ý quan niệm của Engels, cho rằng không – thời gian là hình thức tồn tại của vật chất). Điều đó dẫn tới việc không – thời gian và do đó vũ trụ có thể có khởi đầu và kết thúc, một ý tưởng ban đầu chính Einstein cũng tìm cách chống lại.

Cơ sở thực tiễn của mô hình là phát hiện vũ trụ giãn nở của Hubble những năm 1920. Vũ trụ hiện đang giãn nở và các thiên hà ngày càng xa nhau chứng tỏ trong quá khứ chúng gần nhau, khi vũ trụ có kích thước nhỏ hơn. Suy diễn ngược thời gian mãi sẽ đi đến thời điểm khai sinh, khi toàn vũ trụ tập trung tại một điểm, nơi có mật độ năng lượng, nhiệt độ và độ cong không thời gian vô hạn. Và một vụ bùng nổ sẽ khiễn vũ trụ sinh thành.

Tuy nhiên mật độ vật chất hay lực hấp dẫn quá lớn có thể khiến vũ trụ co lại ngay khi vừa giãn nở. Cùng với những nguyên nhân khác mà Alan Guth giả định sự giãn nở lạm phát, cho phép vũ trụ tăng kích thước 1030 lần chỉ trong khoảnh khắc (từ thời điểm 10-35 đến thời điểm 10-32 giây sau vụ nổ). Vượt qua cái ranh giới thành bại tế vi đó, vũ trụ đắc thắng giãn nở và tạo ra mọi thứ, kể cả bản thân chúng ta.

Đó là mô hình vũ trụ nóng giãn nở lạm phát tiêu chuẩn. Năm 1991 khi viễn kính Hubble trên vệ tinh Cobe đo được phông bức xạ tàn dư từ nổ quá khứ đúng như tiên đoán, mô hình Big Bang được thừa nhận rộng rãi.

Những vấn đề bỏ ngỏ

Big Bang là mô hình tốt nhất hiện nay, nhưng tất nhiên nó vẫn còn nhiều vấn đề, bao gồm điểm kì dị và sự khởi đầu tối hậu. Vật lý luôn tránh các điểm kì dị, nơi một đại lượng nào đó đạt giá trị vô cùng – điều chỉ có trong thế giới toán học trừu tượng. Big Bang chính là điểm kì dị như vậy và đó là điều cần tránh. Rồi Big Bang sinh ra vũ trụ, vậy cái gì sinh Big Bang? Không lạ khi nhà thờ rất hoan nghênh mô hình, vì xem Big Bang là hiện thân của đấng sáng tạo.

Một cách tránh vấn đề kì dị là lý thuyết dây của vật lý hạt (cơ bản). Lý thuyết dây xem cấu tử cơ bản nhất của vũ trụ không phải là hạt (như điện tử, quark...) mà là dây hay siêu dây với 10 chiều. Có đến 5 lý thuyết dây và đến 1995 người ta thấy rằng chúng chỉ là phiên bản của một lý thuyết nền tảng hơn là lý thuyết màng 11 chiều. Các kiểu dao động khác nhau của màng được thể hiện thành các hạt cơ bản mà ta thấy. Quan điểm cũ xem hạt cơ bản là chất điểm không kích thước nên dẫn tới điểm kì dị, còn màng thì không vì chúng có kích thước xác định, dù rất nhỏ.

Bài toán khởi đầu tối hậu thì phức tạp hơn. Một cách giải quyết vấn đề là khảo sát sự kết thúc. Vũ trụ giãn nở mãi mãi hay dần co lại trong một vụ co lớn (Big Crunch)? Nếu vũ trụ đủ vật chất, lực hấp dẫn sẽ thắng dần sự giãn nở và vũ trụ sẽ co về điểm kì dị chung cục. Và vụ nổ tạo nên chúng ta có thể là kết quả của vụ co trước. Đó là mô hình vũ trụ luân hồi của Wheeler, với các chu trình co giãn nối thành vòng tròn như triết lý nhà Phật, một phương thức để tránh sự khởi đầu tối hậu.

Đáng tiếc Big Cruch không phải là đối xứng gương hoàn hảo của Big Bang. Khi vũ trụ co, các Photon sẽ nhận thêm năng lượng do trường hấp dẫn mạnh. Và vũ trụ khi kết thúc sẽ nóng hơn lúc khởi đầu. Kết quả là vụ nổ càng về sau càng mạnh hơn. Điều đó chứng tỏ vũ trụ vẫn cần một điểm khởi đầu tối hậu, giống như mô hình chỉ có một Big Bang vậy. Nhà thơ vẫn chưa mất đi nỗi hào hứng.

Cuộc cách mạng cuối thiên niên kỷ

Quan niệm luân hồi hàm ý vũ trụ đủ vật chất để có thể co lại. Nhưng quan niệm đó bị bác bỏ năm 1998. Việc quan sát các sao siêu mới đã dẫn tới một kết luận mang tính cách mạng: vũ trụ đang giãn nở ngày càng nhanh. Đó là tin không vui vì mô hình luân hồi được ưu thích hơn, nơi vũ trụ và sự sống có thể sinh diệt không ngừng nghỉ.

Tại sao vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh? Câu trả lời khá đơn giản: vì thiếu lượng vật chất cần thiết. Quan trọng hơn, dường như vũ trụ chứa một dạng năng lượng đặc biệt có tác dụng phản hấp dẫn.

Vài chục năm trước các nhà thiên văn xem vũ trụ chỉ chứa vật chất sáng thông thường. Khi thấy tốc độ quay của các thiên hà quá nhanh, người ta giả định loại chất tối nhiều gấp 10 lần chất sáng (để lực hấp dẫn đủ bù với lực ly tâm do thiên hà quay, nều không thiên hà sẽ tan rã). Chất tối được chia thành hai loại: Loại thường (như sao lùn nâu, lỗ đen...) và loại lạ (như neutrino có khối lượng, các hạt giả thuyết axion hay Wimp...). Nay cần thêm vào loại vật chất hay năng lượng mới, gọi là năng lượng tối, chiếm tới hai phần ba khối lượng vũ trụ.

Bản chất năng lượng tối với áp lực âm (để tạo phản hấp dẫn) có lẽ là thách thức lâu dài đối với vật lý và vũ trụ học.

Đầu tiên là năng lượng chân không. Chân không vật lý không phải là cõi hư vô, mà chứa đầy các hạt – phản hạt ảo, sinh diệt không ngừng do nguyên lý bất định Heisenberg. Theo đó, không thể xác định chính xác đồng thời giá trị các cặp đại lượng vật lý liên hợp (như vị trí và tốc độ, giá trị và độ biến thiên của một trường vật lý...). Nên năng lượng chân không phải khác không, vì nếu bằng không thì độ biến thiên cũng bằng không; có nghĩa hai đại lượng được xác định chính xác đồng thời, điều mà nguyên lý bất định cấm. Đó là do sinh hạt và phản hạt ảo. Chẳng hạn trong 1cm3 trước mắt ta, luôn có 1030 điện tử ảo! Chúng gây hiệu ứng đó đếm được, như hiệu ứng Casimir. Tính toán thấy chúng tạo mật độ năng lượng lớn gấp 10120 lần các dạng vật chất khác, một con số khiến giới vật lý choáng váng!

Ứng cử viên thứ hai là thành phần thứ năm (chơi chữ theo Aristotle, người xem bốn yếu tố nước, lửa, không khí và đất tao nên vũ trụ). Đơn giản nhất là một trường lượng tử thay đổi rất chậm theo thời gian, cơ chế giải thích giai đoạn giãn nở lạm phát. Khả năng khác đến từ vật lý các chiều dư kỳ ảo, tức dây 10 chiều hay màng 11 chiều nói ở trên. Trong lý thuyết này, vật chất thông thường nằm trên các màng ba chiều. Các màng này nằm sát nhau trong chiều thứ 11. Ánh sáng đi theo các màng ba chiều đến mắt ta phải mất hàng tỷ năm, trong khi tác động hấp dẫn (hay phản hấp dẫn) thì đến ngay theo chiều dư, tạo giá trị ước lượng vô cùng lớn như vừa nói. Tuy nhiên, những khó khăn toán học khiến việc đưa ra một mô hình hoàn chỉnh là bất khả chỉ trước mắt mà còn có thể trong tương lai.

Mô hình màng va chạm

Nhằm giải quyết hai vấn đề kì dị và khởi đầu tối hậu, cuối 2001 các nhà khoa học Steinhardt, Turok, Khoury, Ovrut và Seiberg đề xuất mô hình màng va chạm, xem Big Bang không phải là khởi đầu của không–thời gian, mà là điểm chuyển tiếp giữa pha đang giãn nở và pha co lại trước đó. Đây chính là mô hình luân hồi, nhưng có ưu điểm hơn các mô hình luân hồi khác.

Mô hình giả định vũ trụ của chúng ta là một màng ba chiều trôi trong không gian bốn chiều. Một màng khác – một vũ trụ song song – nằm ngay bên cạnh ở khoảng cách vi mô trong chiều thứ tự. Vũ trụ này gần hơn cả làn da, những ta không thể thấy hay chạm được vào nó. Các màng này hành động giống như nối với nhau bằng lò xo: kéo lại khi các màng xa nhau và đẩy ra khi chúng lại gần, khiến các màng dao động ra xa rồi đến gần. Chúng tuần tự va chạm chính là Big Bang. Năng lượng Big Bang nguyên thuỷ là năng lượng va chạm; còn các thăng giá mật độ (thấy rõ trên phông bức xạ hoá thạch do vệ tinh Cobe đo được năm 1991 và là hạt giống phát triển thành các thiên hà sau này) là các vết nhăn của màng. Trong quá trình dao động và va chạm, các màng vẫn có thể tự co giãn.

So với mô hình lạm phát tiêu chuẩn, mô hình này co ưu điểm là không cần năng lượng tối để giải thích sự giãn nở ngày càng tăng của vũ trụ. Đơn giản đó là năng lượng “lò xo”. Theo Turok, ưu điểm khác là kì dị chỉ xuất hiện trong chiều thứ tư (khi hai màng va chạm thì khoảng cách bằng không), khả năng nhẹ nhất trong số các kì dị. Và do vẫn tiếp tục giãn nở trước và sau va chạm, các Photon sẽ không thu thêm năng lượng, nên Big Crunch không nóng hơn Big Bang, cho phép loại bỏ sự khởi đầu tối hậu, một chủ đề thần học ưa thích.

Tất nhiên mô hình cũng để lại nhiều vấn đề. Đầu tiên, kì dị nhẹ nhất thì vẫn là kì dị. Tiếp nữa, không rõ các thăng giáng nhỏ hay các vết nhăn của màng tái xuất hiện thế nào sau va chạm. Theo Linde, một người xây dựng mô hình lạm phát, điều đó giống như ném một cái ghế vào lỗ đen và hy vọng nó sẽ tái sinh. Rồi bản chất lực lò xo cũng là bài toán nan giải. Tuy nhiên nhiều nhà thiên văn hoan nghênh mô hình, vì như lời nhà lý thuyết dây nổi tiếng Veneziano ở Cern, chúng ta dễ chấp nhận ý tưởng Big Bang là kết quả của một cái gì đó hơn là nguyên nhân của mọi thứ.

“Tà thuyết” Monday

Các mô hình trên đều vướng phải bài toán năng lượng tối. Vì thế từ 1983, Mordehai Milgrom (israel) đề xuất Mond, tức động lực Newton biến đổi (Modified Newtonian Dynamics). Ông cho rằng định luật hai Newton F=ma sẽ biến thành F=ma2 ở các gia tốc thấp, cỡ 10-10 m/s2. Có nghĩa là chỉ cần một lực nhở hơn hay ít vật chất hơn để gia tốc các thiên hà. Và bài toán chất tối hay năng lượng tối sẽ mặc nhiên được loại trừ.

Ban đầu giới thiên văn bác bỏ Mond. Nhưng những thành công trong việc giải thích sự hình thành và tiến hoá của thiên hà (các phép đo mới đây phù hợp với tiên đoán của Milgrom nhiều năm trước) thuyết phục được một số nhà khoa học. Tuy nhiên họ không nghĩ động lực Newton sai, mà xem đó là một bổ chính có ý nghĩa thực hành, khi gọi nó là MIFF, tức công thức làm khớp Milgrom (Milgrom Fitting Formula).

Vũ trụ hữu hạn hay vô hạn?

Hãy xét nguyên lý Mach, cho rằng quán tính của vật là do nó tương tác với toàn vũ trụ. Có thể hiểu rõ hơn qua việc xét lực ly tâm trên một thùng nước. Khi quay nước trong thùng, mặt nước sẽ lõm xuống: ta nói nó chịu tác dụng của lực ly tâm. Đó là do nước quay so với thùng đứng yên? Hoàn toàn không, vì khi quay cả thùng và nước với cùng tốc độ, mặt nước vẫn lõm xuống. Mach cho rằng, mặt nước lõm vì “biết” nó đang quay đối với toàn vũ trụ. Nói cách khác, quán tính là do tương tác của toàn vũ trụ lên vật. Vì thế vũ trụ phải hữu hạn. Nếu vũ trụ vô hạn thì quán tính sẽ lớn vô hạn: Mọi vật không thể thay đổi trạng thái chuyển động, một điều trái với thực tế.

Nhưng đó chỉ là đơn vũ trụ (universe) của chúng ta. Nhiều người giả định các vũ trụ song song hay đa vũ trụ (munltiverse), mỗi vũ trụ có hệ qui luật riêng. Hãy nhớ lại các màng va chạm, không chỉ hai mà có thể nhiều hơn. Hoặc hình dung trò thổi bong bóng xà phòng, mỗi bong bóng là một đơn vũ trụ. Các bong bóng có thể nối với nhau bằng các lỗ sâu đục (wormhole). Theo thuyết tương đối tổng quát, chúng là đường tắt nối các vùng không thời gian trong một bong bóng, thậm chí nối các bong bóng vũ trụ với nhau. Chúng cho phép năng lượng phun trào giữa các bong bóng. Có thể hình dung một sự phun trào như thế chính là Big Bang đã sinh ra vũ trụ mà ta đang sống.

Như vậy có thể chúng ta đang sống trong một đơn vũ trụ hữu hạn. Đơn vũ trụ này là một trong vô vàn các màng hay bong bóng của một đa vũ trụ vô hạn. Ai cũng có thể hài lòng, dù thích vũ trụ vô hạn hay hữu hạn.

Giả thuyết này giúp loại bỏ đấng sáng tạo tối cao. Trong tác phẩm nổi danh Giai điệu bí ẩn (đã dịch ra tiếng Việt), Trịnh Xuân Thuận đặt niềm tin vào đấng sáng thế và cho rằng ông muốn đặt niềm tin vào hy vọng chứ không phải tuyệt vọng. Theo ông, tìm được một bong bóng thích hợp cho sự sống giữa vô tận các bong bóng là việc bất khả, cũng như xem sự sống chỉ là sự biến ngẫu nhiên không thoả mãn được lòng tự tôn của con người. Thiển nghĩ vấn đề có khi ngược lại. Nếu con người do một đấng tối thượng tạo ra thì chúng ta chỉ là những con rối. Khi đó sẽ không có ý chí tự do chủ đề ưu thích của Bergson; cũng không có sự lựa chọn một trong những khả năng khác nhau, như một cách tự quyết định số phận – đặc trưng cơ bản của tính người. Còn nếu chúng ta xuất hiện như sự kết hợp vi diệu giữa cái ngẫu nhiên và cái tất nhiên chúng ta cần sống xứng đáng với tất cả những khó khăn của sự sinh thành. Và điều đó có thể có ý nghĩa nhân văn.

Đa vũ trụ sinh ra như thế nào?

Như trên đã nói, từng đơn vũ trụ là hữu hạn nhưng đa vũ trụ có thể vô hạn. Điều đó chúng tỏ nó chứa một năng lượng vô hạn, điều vô nghĩa về mặt vật lý? Rất may không phải như vậy.

Tính bật định lượng tử cho phép các cặp hạt – phản hạt ảo, hay các “bọt” năng lượng xuất hiện từ chân không, miễn là chúng ta sẽ biến mất sau thời gian tồn tại ngắn ngủi. Bọt càng ít năng lượng thì tồn tại càng lâu. Vì năng lượng trường hấp dẫn là âm, còn năng lượng chứa trong vật chất là dương, nên nếu đa vũ trụ là phẳng (dù đơn vũ trụ có thể cong), hai dạng năng lượng đó triệt tiêu nhau và năng lượng đa vũ trụ chính xác bằng không. Khi đó các qui tắc lượng tử cho phép nó tồn tại mãi mãi. Nói cách khác, chính tình hình bất định là nguyên nhân khiến vũ trụ có thể xuất hiện từ hư vô, một ý tưởng độc đáo đến mức khi nghe Gamow kể tại Princeton những năm 1940, Einstein đã đứng sững giữa đường khiến hai người suýt bị xe đâm chết.

Ta có thể đặt câu hỏi, vậy hư vô từ đâu xuất hiện? có lẽ đó là câu hỏi không hợp lý. Thoả đáng hơn là đặt câu hỏi, tại sao có tình bất định để vũ trụ có thể sinh thành? Và liệu có những câu hỏi nền tảng hơn nữa hay không?

Cuối cùng xin nhấn mạnh sự thống nhất giữa vi mô và vĩ mô. Chính nhờ đi đến tận cùng bản chất vi mô mà khoa học có thể hiểu hành tung vũ trụ. Những ý kiến cho rằng qui giản luận (re-ductionism), một cách tiếp cận dựa trên phép phân tích để ngày càng đi sâu vào cấu trúc vi mô của thế giới, đã mất hết khả năng nhận thức là không có cơ sở. Trong cuốn Các giấc mơ về lý thuyết cuối cùng, 1992, Steven Weinberg, nhà vật lý đoạt giải Nobel vì công lao thống nhất các tương tác yếu và điện tử, đã dành hẳn hai chương để phê phán các nhà triết học và bênh vực cho qui giản luận cùng phép phân tích.


-Sưu tầm-

[ChienKhuD]

Hình to quá bác Tôn ơi. Resize nhỏ tí để dễ đọc nhé. Mạng nhà tôi hơi chậm chờ nó load lâu quá.

[nhachoaloiviet]

Cảm ơn bác Tontu nhiều lắm hihi. Em vẫn theo dõi những videos và sách của mấy giáo sư như Michiko Kaku, Jim Al-khalili hay anh chàng điển trai Brian Cox và đặc biệt là Stephen Hawking. Càng xem càng có cảm giác hơi choáng. Hóa ra thực tại vô cùng kỳ bí, không đơn giản như chúng ta từng nghĩ.Nhưng cũng không hề hứa hẹn gì về một đấng sáng tạo như Chúa Trời. Và rõ ràng là vũ trụ tạo ra ý thức từ cát bụi vô tri để rồi ý thức đó tự tìm hiểu về vũ trụ , hay nói cách khác, vũ trụ đang tự nhận thức về chính nó.

Michiko Kaku có nói 1 giả thuyết : nếu vụ nổ Big Bang xảy ra 1 lần này, ko thể loại trừ khả năng 1 vụ B.B khác cũng xảy ra ở 1 nơi nào đó . Hoặc sẽ có 1 vụ B.B sẽ xảy ra sau khi vũ trụ của chúng ta tan biến. Brian Cox đã nói về tuổi thọ của vũ trụ, họ đã tính được khoảng thời gian mà toàn bộ vật chất trong vũ trụ sẽ bay hơi. Có điều khoảng thời gian đó là không thể tưởng tượng nổi. Nó lâu hơn tuổi của vũ trụ ( 13,7 tỉ năm) vô số lần...

Nhưng dù lâu đến đâu, rồi cũng sẽ có lúc nó phải chết. Có lẽ chúng ta sẽ gặp nhau tại vụ B.B tiếp theo, bởi vì không có lý do gì để 1 điều chỉ xảy ra 1 lần duy nhất.

Những người tin vào Chúa trời có ký lẽ rất thuyết phục : không có điều gì xảy ra mà ko có nguyên nhân.Ví như nếu trong ví bạn ko có xu nào, nếu bạn để đó mãi mãi thì nó vẫn không có xu nào. Nếu muốn trong ví có tiền, ai đó phải bỏ tiền vào đó. Vũ trụ cũng vậy, phải có gì tạo ra nó, bằng một quyền năng vô biên nào đó.

Stephen hawking làm nhà thờ không vui khi ông khẳng định ko có GOD. Vật chất có thể tự nhiên sinh ra bằng cách vay mượn. Ví như trên 1 mặt đất bằng phẳng, chúng ta muốn đắp 1 cái ụ đất, chúng ta có thể đào đất và lấy đất đắp 1 cái ụ. Khi cái ụ hình thành, cũng là lúc cạnh nó là 1 cái hố. Ông ví như vũ trụ chúng ta là cái ụ, chúng ta vay mượn vật chất từ cái hố, và cái hố là phản vật chất. Các nhà khoa học đã tạo ra được phản electron trong phòng thí nghiệm. Khi phản vật chất gặp vật chất, chúng sẽ dắt tay nhau biến vào hư vô.

Nhiều khi tìm hiểu về khoa học vật lý thiên văn và lượng tử, em có cảm giác như đó là triết học, hơn cả khoa học.

[Tontu]

Các bác xem thêm bài giải thích này để biết thêm về Big Bang.

Trên bầu trời tất cả đều chuyển động và không có cái gì là cố định cả. Thiên văn học đã khám phá ra bí mật chuyển động của các ngôi sao bằng cách dùng một hiện tượng gọi là hiệu ứng Doppler: Khi một vật sáng chuyển động, ánh sáng do nó phát ra sẽ thay đổi màu sắc; nếu nó chuyển động ra xa chúng ta thì màu ánh sáng của nó sẽ dịch chuyển về phía đỏ, còn nếu nó tiến lại gần chúng ta, thì màu ánh sáng của nó sẽ dịch về phía màu xanh. Chuyển động làm biến dạng âm thanh cũng diễn ra theo cách tương tự. Cũng có thể bạn đã từng nhận thấy điều đó khi quan sát một xe lửa đi qua sân ga. Khi con tài chạy vào sân ga, tiếng còi của nó nghe gắt hơn là khi nó lao ra khỏi sân ga. Do vậy, bằng cách đo sự thay đổi về màu sắc ánh sáng của một thiên thể mà nhà thiên văn có thể đo được vận tốc chuyển động tới gần hay ra xa của thiên thể đó.

Ông chắc cũng biết chính Trái Đất của chúng ta cũng tham gia vào vũ điệu cuồng loạn của Vũ trụ chứ? Vào chính thời điểm mà chúng ta ngồi nói chuyện với nhau đây, Trái đất đưa chúng ta chuyển động ngang qua không gian trên hành trình quay hàng năm xung quanh Mặt trời của nó với vận tốc 30km/s. Đến lượt mình, Mặt trời lại kéo Trái Đất cùng quay theo một vòng tròn xung quanh Ngân Hà với vận tốc 230km/s và chính Ngân Hà cũng lại quay xung quanh thiên hà Andromede - thiên hà sinh đôi với nó - với vận tốc 90km/s. Và vẫn chưa hết. Cụm thiên hà địa phương (tức là một tập hợp gồm một chục thiên hà trong đó có thiên hà Andromede và Ngân Hà của chúng ta) lại quay với vận tốc 600km/s quanh đám thiên hà Vierge (tức một tập hợp gồm hàng ngàn thiên hà) và siêu đám thiên hà Hydre và Centaure (tức một cụm các đám thiên hà). Và vũ điệu ấy cứ tiếp diễn mãi...

Rồi chính bản thân đám thiên hà Vierge và siêu đám thiên hà Hydre và Centaure lại quay quanh một tập hợp lớn hơn nữa các thiên hà mà do thiếu thông tin các nhà thiên văn gọi tập hợp đó là “Nhân Hút lớn”

Nhưng nếu như vậy thì một ngày nào đó sao Bắc Đẩu không còn chỉ cho chúng ta phương Bắc nữa?

Chắc chắn sẽ là như thế bởi vì sao Bắc Đẩu cũng như Mặt Trời của chúng ta và tất cả các ngôi sao khác trong đĩa của dải Ngân Hà đều quay quanh tâm của nó với vận tốc 230km/s. Nhưng ông đừng có lo, bởi vì phải mất hàng triệu năm nữa sao Bắc Đẩu mới chệch ra khỏi trục quay của Trái Đất.

Khi nói về thời gian Vũ trụ, người ta tính bằng hàng triệu năm, thậm chí hàng tỷ năm. Mặc dù chuyển động của các thiên thể rất cuồng nhiệt, nhưng bầu trời đối với chúng ta dường như vẫn bất động không thay đổi, bởi vì sự dịch chuyển của các thiên thể là rất nhỏ nên có khi cả đời người thậm chí hàng trăm năm cũng chưa cảm nhận thấy. Sự phát hiện ra chuyển động ấy là một trong những điểm mới vĩ đại về thiên văn học của thế kỷ này.

Thế mà tính bất động và không thay đổi của bầu trời theo Aristote đã từng bị đả phá. Tuy nhiên, vào những năm 1950 - 1960 người ta đã nói nhiều về Trạng thái dừng là mô hình của Vũ trụ không thay đổi và vĩnh cửu.

Thậm chí mô hình này đã gặt hái được không ít thành công. Nhưng để hiểu tốt hơn mô hình này, trước hết ta hãy nói về Big Bang, lý thuyết mà trên thực tế đã được mọi người ngày hôm nay chấp nhận và đã làm phát sinh một cuộc cách mạng khác: Vũ trụ có một lịch sử, nó có quá khứ, hiện tại và tương lai.

Giai đoạn mới này của Vũ trụ học đã được bắt đầu bằng một phát minh có tính chất rất cơ bản của Hubble vào năm 1929: Vũ trụ đang giãn nở! Khi quan sát bầu trời nhờ kính thiên văn đường kính 2,5m đặt trên núi Wilson, Hubble nhận thấy rằng đa số các thiên hà đều chạy ra xa dải Ngân Hà của chúng ta cứ như ở đó đang có nạn dịch hạch vậy và sự chạy trốn đó không phải diễn ra một cách tùy tiện: các thiên hà ở càng xa thì chạy trốn càng nhanh. Vấn đề còn là đánh giá tốc độ của chúng bằng cách đo sự dịch về phía đỏ của ánh sáng do chúng phát ra theo hiệu ứng Doppler mà tôi vừa mới nói ở trên.

Nhưng cũng còn cần phải đo cả khoảng cách tới các thiên hà nữa và để làm điều đó Hubble đã dùng các ngôi sao đặc biệt có tên là sao Cepheus. Trong các thiên hà, những ngôi sao này đóng vai trò là các ngọn hải đăng Vũ trụ: nhà thiên văn xác định khoảng cách tới các thiên hà dựa vào độ ánh sáng của các sao Cepheus có trong đó. Sau khi đã đo được vận tốc chạy trốn và khoảng cách của các thiên hà, Hubble đã phát minh ra định luật nổi tiếng sau này mang tên ông: khoảng cách tới các thiên hà tỷ lệ thuận với tốc độ của chúng. Vì thời gian cần thiết để một thiên hà từ điểm xuất phát tới vị trí hiện nay của nó nhận được bằng cách chia khoảng cách cho vận tốc của nó, nên tính tỷ lệ thuận này nói lên rằng hệ số tỷ lệ là như nhau đối với mọi thiên hà, nghĩa là các thiên hà đều mất một khoảng thời gian như nhau để tới được vị trí hiện thời của chúng.

Bây giờ hãy giả thử ta đang xem cuốn phim về lịch sử Vũ trụ nhưng quay theo chiều ngược lại cho tới tận hình ảnh đầu tiên, khi đó ta sẽ thấy rằng các thiên hà chạy lại gặp nhau ở cùng một thời điểm và tại cùng một điểm. Từ đó nảy ra ý tưởng về vụ nổ nguyên thủy, tức là vụ nổ lớn nổi tiếng (Big Bang), vụ nổ đã dẫn tới sự giãn nở của Vũ trụ. Và một khi Vũ trụ đã có điểm bắt đầu thì nó không còn là vĩnh cửu nữa.

Nhưng hãy lưu ý rằng việc phát hiện ra các thiên hà chạy ra xa dải Ngân Hà của chúng ta không hề có nghĩa chúng ta ở trung tâm của Vũ trụ. Thực tế, các thiên hà chạy ra xa nhau và Vũ trụ thực sự không có một tâm nào cả.

Nhưng nếu vậy thì tại sao lý thuyết Big Bang lại không được mọi người chấp nhận ngay từ năm 1929?

Vì nhiều nguyên nhân. Trước hết, nhà khoa học cũng như đa số mọi người, đều không thích thay đổi những thói quen của mình. Hơn nữa, chấp nhận một lý thuyết nói về sự sáng thế, về điểm khởi đầu sẽ đặt ra vấn đề về Đấng sáng tạo tối thượng và đó là điều hết sức phiền phức.

Mặt khác, khi Hubble xác định được tuổi của Vũ trụ bằng cách chia khoảng cách tới các thiên hà cho vận tốc của chúng, ông nhận được con số chỉ là 2 tỷ năm. Một Vũ trụ quá trẻ như vậy đặt ra một vấn đề cần phải xem xét, bởi vì ngay từ năm 1930, bằng cách đo các nguyên tố phóng xạ trong vỏ Trái Đất các nhà địa chất đã biết rằng Trái Đất có tuổi cỡ 4,6 tỷ năm. Vậy thì làm sao có thể xảy ra chuyện Vũ trụ vốn có trước vạn vật lại trẻ hơn Trái Đất được? Thực tế những tính toán của Hubble thiếu chính xác do ông còn ít hiểu biết về tính chất của các sao xêpheit. Do vậy những khoảng cách mà ông xác định được nhỏ hơn so với thực tế và từ đó mà xác định tuổi của Vũ trụ khoảng 15 tỷ năm và không còn chuyện Trái Đất lại già hơn Vũ trụ nữa.

Vì tất cả những lý do đó mà vào năm 1948, ba nhà vật lý thiên văn người Anh là Fred Hoyle, Thomas Gold và Hermann Bondi đã đưa ra lý thuyết Trạng thái dừng, tức là lý thuyết về một Vũ trụ không thay đổi, một Vũ trụ như nhau tại mọi thời điểm. Vũ trụ này là vĩnh viễn. Nó không có điểm bắt đầu cũng không có điểm kết thúc. Vào năm 1915, trong thuyết tương đối rộng của mình, Einstein đã thừa nhận rằng Vũ trụ là như nhau tại mọi điểm trong không gian (tức Vũ trụ là đồng nhất) và như nhau theo mọi hướng (tức Vũ trụ là đẳng hướng). Thế thì tại sao lại không thể thừa nhận Vũ trụ là như nhau tại mọi thời điểm.

Nhưng Hoyle, Gold và Bondi đã phải đối mặt với một vấn đề hắc búa: làm thế nào có thể dung hòa ý tưởng về một Vũ trụ bất biến theo thời gian với sự giãn nở của Vũ trụ đã được Hubble phát hiện? Nếu các thiên hà ngày càng chuyển động ra xa nhau, tức ngày càng có nhiều khoảng không gian trống rỗng được tạo ra giữa các thiên hà, thì Vũ trụ không thể mãi mãi là như nhau được. Để lấp những khoảng trống do sự giãn nở tạo ra, ba nhà thiên văn Anh đã đề xuất ý tưởng về sự liên tục tạo ra vật chất. Ông có thể bảo tôi rằng ý tưởng đó là sai bét, vì ông chưa bao giờ từng thấy vật chất đột nhiên được tạo ra ở bất cứ một góc phố nào. Nhưng tỷ lệ đòi hỏi sự tạo ra vật chất như vậy là cực kỳ nhỏ: chỉ cần mỗi năm thêm một nguyên tử hiđrô vào một thể tích bằng thể tích của một khu phố ở Paris là đã đủ bù lấp những khoảng trống tạo ra do sự giãn nở của Vũ trụ. Với một tỷ lệ như vậy thì những dụng cụ tinh xảo nhất hiện nay cũng không thể phát hiện ra được. Như vậy để tránh việc tạo ra những lượng vật chất lớn, ba nhà thiên văn đã phải viện đến một dãy vô hạn những sáng tạo nhỏ...

Cái gì đã khiến người ta nghi vấn và xem xét lại tất cả những lập luận đó?

Đây lại là một câu chuyện khác. Nó bắt đầu vào năm 1946 cùng với nhà vật lý thiên tài gốc Nga, di cư sang Mỹ có tên là George Gamow. Ông đánh giá rất cao lý thuyết Big Bang và ông tự nhủ mình nếu quả thật có sự giãn nở xuất phát từ cùng một điểm duy nhất, thì khi đảo ngược lại dòng chảy của các sự kiện, toàn bộ vật chất của Vũ trụ bị nén lại ở điểm xuất phát phải rất đặc và rất nóng. Theo lôgic thì cái bóng đèn này, hay theo cách gọi của mục sư Lemaître “cái nguyên tử nguyên thủy” này sẽ phải bức xạ và toàn bộ Vũ trụ đẳng hướng và đồng nhất theo các tiên đề của Einstein hiện vẫn còn tắm mình trong bức xạ đó.

Nhưng để tới được Ngân Hà của chúng ta - thiên hà bị sự giãn nở của Vũ trụ cuốn đi - bức xạ này cần phải tốn một công và do đó sẽ bị lạnh đi. Gamow thậm chí còn tính được nhiệt độ mà bức xạ hóa thạch (còn gọi là bức xạ nền - ND) đó hiện phải có cỡ 5K (OK = -2730C).Kết quả tính của Gamow thật đáng nể vì nhiệt độ chính xác đo được rất lâu sau đó là 2,7K. Bài báo của Gamow được công bố năm 1948 nhưng rất tiếc nó nhanh chóng bị rơi vào quên lãng. Về mặt tâm lý, các nhà khoa học khi đó còn chưa sẵn sàng để chấp nhận lý thuyết Big Bang.

Vấn đề này lại đột ngột xuất hiện trở lại vào năm 1965 một cách hoàn toàn tình cờ. Hai nhà thiên văn vô tuyến Mỹ làm việc tại các phòng thí nghiệm của hãng điên thoại Bell là Arno Penzias và Robert Wilson, vào thời điểm mà không ai ngờ tới, đã phát hiện ra bức xạ nền của Vũ trụ. Bức xạ này tràn ngập khắp nơi trong Vũ trụ, nó đồng nhất và đẳng hướng đồng thời có nhiệt độ là 3K (tức -2700C) gần bằng con số tiên đoán của Gamow! Lý thuyết Big Bang lại được củng cố thêm còn Penzas và Wilson đã được trao giải thưởng Nobel về phát minh của mình.

Thật là kỳ khi nghĩ rằng người ta lại có thể nhận được giải Nobel một cách tình cờ. Nói một cách chính xác thì lúc đó họ đang nghiên cứu về vấn đề gì?

Lúc đó họ đang lắp đặt một kính thiên văn cực kỳ hiệu năng có nhiệm vụ nhận các tín hiệu từ vệ tinh Telstar - vệ tinh viễn thông đầu tiên. Nhưng họ bị một cái gì đó bất ngờ gây nhiễu động: dù quay dụng cụ về hướng nào họ cũng thu được một bức xạ bí ẩn dường như có mặt ở khắp nơi! Bức xạ này có thể là gì đây? Hoàn toàn mù tịt, họ bèn bỏ công sức để tìm hiểu. Vì phòng thí nghiệm của họ ở New Jersey, nên ban đầu họ nghĩ rằng nguyên nhân có thể là các đài phát thanh ở New York cách họ chừng vài trăm kilômét. Giả thuyết này đã nhanh chóng bị bác bỏ vì bức xạ đó không chỉ tới từ hướng New York.

Giả thuyết thứ hai còn khôi hài hơn: liệu thủ phạm ở đây có phải là hai con chim bồ câu đã chọn kính thiên văn làm tổ? Người ta đã đuổi hai con chim đi và quét tước sạch sẽ phân chim nhưng rồi lại...cực kỳ thất vọng, vì bức xạ đâu vẫn còn đấy.

Penzas và Wilson đã khảo sát cả ngàn lẻ một các khả năng khác nữa, nhưng vẫn vô ích. Họ đã bắt đầu cạn hết ý tưởng thì một chớp sáng chợt lóe lên khi Penzas nói chuyện điện thoại với một đồng nghiệp ở MIT. Ông bạn có kể về hội nghị do James Peebles - một giáo sư ở Princeton - tổ chức mà ông ta vừa tham dự. Cùng với một giáo sư ở Princeton là Robert Dicke, Peebles vừa mới phát hiện lại ý tưởng của Gamow: nếu Vũ trụ xuất phát từ một vụ nổ lớn (Big Bang), từ một trạng thái cực đặc và nóng thì ngày hôm nay phải có một bức xạ hóa thạch đồng nhất và đẳng hướng.

Vậy là Penzas và Wilson đã phát hiện ra đống tro tàn của ngọn lửa sáng thế mà không có chủ ý trước. Nhưng điều ngạc nhiên nhất trong câu chuyện này, đó là êkip ở Princeton chỉ ở cách phòng thí nghiệm của hãng Bell khoảng một trăm cây số cũng đã nghĩ tới bức xạ hóa thạch, mặc dù không hề biết tới bài báo của Gamow, và vào thời gian đó gần như đã lắp đặt xong một kính thiên văn vô tuyến để tìm kiếm bức xạ đó.

Đây là hiện tượng thường xảy ra trong khoa học và luôn luôn khiến cho tôi phải ngạc nhiên: các nhà nghiên cứu ở những nơi cách xa nhau trên hành tinh, làm việc độc lập với nhau mà lại phát minh ra cùng một thứ và gần như ở cùng một thời gian. Điều này rất giống với hiện tượng về tính “đồng bộ” mà Carl Gustav Jung (nhà phân tâm học nổi tiếng người Đức) đã nói tới. Nhưng thay vì phải viện tới các phương tiện giao tiếp bằng ngoại cảm, tôi thiên về ý nghĩ cho rằng tính đồng bộ này có được là do những ý tưởng được gieo từ rất lâu trước đó và đã đồng thời chín mùi.

Nhưng trước khi phát hiện ra bức xạ hóa thạch đã có ai đặt vấn đề xem xét lại mô hình Trạng thái dừng một cách nghiêm túc đâu? Những con tàu thăm dò Vũ trụ đầu tiên cũng không thể khẳng định được có hay không có sự sinh ra từ chân không các proton nổi tiếng - chỗ dựa của lý thuyết này - kia mà?

Lý thuyết Trạng thái dừng bắt đầu bị đưa ra xem xét lại vào đầu những năm 1960, nhưng không phải do các con tàu thăm dò Vũ trụ, bởi vì tỷ lệ sinh các proton cần thiết nhỏ tới mức không có một dụng cụ nào có thể phát hiện nổi. Trái lại, một số các quan sát thiên văn đã bắt đầu làm nghiêng ngả tòa nhà của lý thuyết này, đặc biệt là sự phát hiện được các quasar vào năm 1963. Sự dịch cực mạnh về phía đỏ của ánh sáng do các thiên thể này phát ra có nghĩa là chúng chạy trốn rất nhanh ra xa dải Ngân Hà của chúng ta. Vì chạy ra xa nhanh, tức là ở rất xa (theo hệ thức khoảng cách/vận tốc được phát minh bởi Hubble), nên các quasar ở tít tắp biên giới của Vũ trụ. Hơn nữa, nhìn càng xa tức là nhìn được càng sớm hơn, nên thực chất chúng ta quan sát chúng vào thời kỳ mà Vũ trụ còn rất trẻ. Để giả thuyết về Trạng thái dừng còn có ý nghĩa, người ta cần phải tìm thấy số quasar hiện nay phải bằng số quasar trong quá khứ. Nhưng hoàn toàn không thấy như vậy; vào thời điểm hiện nay có rất ít các quasar và điều này có nghĩa là đã có sự tiến hóa và thay đổi.

Những quan sát khác cũng khẳng định thực tế đó. Ví dụ, sự thống kê số các thiên hà vô tuyến - tức các thiên hà phát phần lớn năng lượng của chúng dưới dạng các sóng vô tuyến - chỉ ra rằng các thiên hà này trong quá khứ đông hơn rất nhiều. Như vậy, chính các thiên hà này cũng đã tiến hóa. Nhưng phát súng ân huệ làm chết hẳn lý thuyết Trạng thái dừng, đó là sự phát hiện ra bức xạ hóa thạch: Trạng tháu dừng không thể nào dung hòa được vơi sự tồn tại của bức xạ đó, bởi vì trong lý thuyết này Vũ trụ không hề trải qua pha cực nóng và đặc. Mà không có ngọn lửa sáng thế đó thì làm sao có thể có đống tro tàn còn lại? Không có vụ nổ nguyên thủy (Big Bang) thì làm sao có tiếng dội cho tới ngày nay? Sự phát hiện ra bức xạ hóa thạch cuối cùng đã tập hợp được đa số của cộng đồng các nhà khoa học xung quanh lý thuyết Big Bang.

Bức xạ hóa thạch và sự giãn nở của Vũ trụ đã tạo nên hai hòn đó tảng của lý thuyết Big Bang. Vậy thì ngoài lý thuyết Trạng thái dừng ra còn có những lý thuyết Vũ trụ nào khác đối địch với lý thuyết Big Bang không?

Có, chẳng hạn như lý thuyết ánh sáng “mệt mỏi” trong đó Vũ trụ là tĩnh, tức là không có chuyển động giãn nở. Sự dịch về phía đỏ của ánh sáng do các thiên hà phát ra được giải thích không phải do chuyển động chạy trốn ra xa mà là do sự “mệt mỏi” được tích tụ bởi các photon trong suốt cuộc hành trình dài dằng dặc của chúng giữa các thiên hà và giữa các ngôi sao. Tuy nhiên, lý thuyết này có không ít điểm yếu. Trước hết, không tồn tại một cơ chế vật lý đã biết nào có thể gây ra sự mệt mỏi đó, nhưng trước hết là lý thuyết này không có được một cách giải thích tự nhiên sự tồn tại của bức xạ hóa thạch.

Tôi cũng cần nhắc lại rằng một Vũ trụ học vật chất - phản vật chất cũng đã được Hannes Alfven, một nhà vật lý thiên văn được giải thưởng Nobel người Thụy Điển, đề xuất. Theo ông ta, thì cần phải tồn tại một sự đối xứng tuyệt đối giữa vật chất và phản - vật chất.

Xin ông giải thích giúp phản - vật chất là gì?

Phản - vật chất có các tính chất giống như vật chất trừ điều là điện tích của nó có dấu ngược lại (tất nhiên đây chỉ là nói về đại thể - ND). Trong Vũ trụ vật chất và phản - vật chất, có bao nhiêu tôi và ông thì cũng có bất nhiêu phản - tôi và phản - ông. Theo kịch bản của Alfven thì Vũ trụ bắt đầu sự tồn tại của mình dưới dạng một siêu thiên hà khổng lồ trong đó vật chất và phản - vật chất có số lượng hoàn toàn như nhau. Dưới tác dụng của lực hấp dẫn của chính mình, siêu thiên hà này co lại và khi mật độ ở vùng trung tâm của nó trở nên khá lớn, vật chất và phản - vật chất sẽ hủy nhau giải phóng năng lượng lớn dưới dạng ánh sáng. Bức xạ đó đã làm đảo ngược chiều hướng co lại của vật chất và phản - vật chất còn lại và biến nó thành chuyển động giãn nở.

Tại sao Vũ trụ học vật chất và phản - vật chất đã không giành được thắng lợi khi đối mặt với lý thuyết Big - Bang?

Lý thuyết này đã nhanh chóng bị chôn vùi trong nghĩa địa các lý thuyết chết vì nó không tương thích được với một số quan sát. Trước hết, chúng ta sống trong một Vũ trụ gần như chỉ được tạo thành từ vật chất trong đó có rất ít phản - vật chất. Chúng ta biết chắc chắn điều này nhờ những thông tin do các tia Vũ trụ mang tới, đó là những luồng gió tạo bởi các hạt tích điện được giải phóng ra trong cơn hấp hối bùng nổ của các ngôi sao nặng. Chúng tới Trái Đất chúng ta từ biên giới của dải Ngân Hà và thực tế chỉ chứa vật chất (mà cụ thể là các proton và electron). Nếu có các phản - sao và phản - thiên hà với số lượng như các sao và các thiên hà thì các tia Vũ trụ cần phải chứa các phản - proton và phản - electron (còn gọi là positron) với số lượng ngang ngửa với proton và electron. Nhưng các phản hạt này vẫn biệt vô âm tín.

Trong lý thuyết Big Bang, cũng có một số lượng lớn phản - vật chất trong những phần giây đầu tiên của Vũ trụ, nhưng nhà vật lý Xô viết Andrei Sakharov đã phát hiện vào năm 1967 rằng tự nhiên không phải là vô tư, công bằng đối với vật chất và phản - vật chất, mà thực tế nó hơi thiên vị đối với vật chất. Cụ thể là ở lúc bắt đầu của Vũ trụ, cứ 1 tỷ phản - quark xuất hiện từ chân không lại có 1 tỷ lẻ một hạt quark cùng xuất hiện. Sau đó, vào thời điểm một phần triệu giây đầu tiên sau Big Bang, khi Vũ trụ đã lạnh đi đủ để cho phép cứ ba hạt quark kết hợp lại tạo thành proton và neutron và các phản - quark kết hợp lại tạo thành các phản hạt tương ứng, đa số các hạt và phản hạt sẽ hủy nhau để trở thành ánh sáng. Nhưng sự dôi nhỏ của các quark so với các phản - quark dẫn đến hậu quả là sẽ tạo ra các proton, chỉ còn lại 1 hạt vật chất, một tỷ lệ đúng như người ta đã quan sát thấy ngày hôm nay. Nếu số hạt và số phản - hạt hoàn toàn như nhau, thì các ngôi sao, các thiên hà, con người, cây trái và hoa lá sẽ không tồn tại và cả ông và tôi cũng sẽ không có mặt ở đây để nói về chuyện này.

Để cố cứu vớt ý tưởng về sự đối xứng tuyệt đối giữa vật chất và phản - vật chất và để không dựng nên một Vũ trụ khô cằn, Alfven đã thừa nhận có sự ngăn cách không gian giữa hai dạng đó của vật chất, nhờ đó mà không xảy ra sự hủy nhau giữa chúng. Tất nhiên, nếu các thiên hà và phản - thiên hà mỗi thứ cứ ở nguyên chỗ của mình và không bao giờ gặp nhau thì chúng sẽ không thể hủy nhau được. Nhưng, như tôi đã từng nói với ông, những tia Vũ trụ đã khẳng định rằng các phản - thiên hà là không tồn tại. Hơn nữa, vật lý các hạt sơ cấp nói với chúng ta rằng tự nhiên có sự thiên vị đối với vật chất với tỷ lệ một phần tỷ so với phản - vật chất và toàn bộ ý tưởng về sự đối xứng tuyệt đối giữa vật chất và phản – vật chất là sai lầm. Và cuối cùng, vẫn lại là bằng chứng tai ác: Vũ trụ học này không giải thích được một cách tự nhiên sự tồn tại của bức xạ hóa thạch

Còn có những cuộc tấn công nào khác chống lại lý thuyết Big Bang không?

Không trực tiếp chống lại chính Big Bang, mà chống lại cột trụ lý thuyết của nó, đó là thuyết tương đối rộng của Einstein. Một trong những tiền đề cơ bản của thuyết này là không có gì có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng. Nhưng có một phát hiện bất ngờ đã làm cho nhiều nhà khoa học phải thốt lên ngạc nhiên: trong một số thiên hà vô tuyến, những chuyển động được mệnh danh là siêu ánh sáng dường như đã vượt quá 300.000km/s. May thay, đó chỉ là báo động giả, hiện tượng này chẳng qua chỉ là hiệu ứng của ảo ảnh quang học mà người ta có thể dễ dàng giải thích bằng những vận tốc nhỏ hơn vận tốc ánh sáng.

Thuyết tương đối rộng cũng dựa trên giả thuyết về tính không đổi của hằng số hấp dẫn, nó không biến thiên trong không gian cũng như trong thời gian. Nhà vật lý người Anh Paul Dirac đã đưa ra một lý thuyết theo đó lực hấp dẫn trở nên yếu dần theo thời gian. Chỉ cần quan sát chuyển động của các hành tinh là đủ thấy rằng không có chuyện như vậy, bởi vì nếu lực hấp dẫn giữ cho các hành tinh ở trên quỹ đạo của chúng xung quanh Mặt Trời bị yếu đi thì chúng sẽ ngày càng đi ra xa dần Mặt Trời, nhưng thực tế đã không phải như vậy.

Vậy thì phải chăng ngày hôm nay lý thuyết Big Bang đã được xác nhận là lý thuyết cuối cùng?

Trong khoa học không bao giờ có cái gì là cuối cùng cả. Một quan sát mới có thể lúc này hoặc lúc khác sẽ đòi hỏi phải xét lại lý thuyết đó. Toàn bộ lý thuyết cần phải dựa trên các quan sát và sự phù hợp của lý thuyết với các phép đo và quan sát sẽ quyết định lý thuyết đó có dùng được hay không.Nếu không thế, thì sẽ quá dễ dàng nói những chuyện nhảm nhí! Vũ trụ học hiện đại khác với Vũ trụ học cổ đại bởi vì nó không chỉ dựa trên các giải thích siêu hình mà còn dựa trên các quan sát thiên văn. Lý thuyết Big Bang sở dĩ cho tới nay đã tập hợp được đại đa số các nhà khoa học bởi vì nó giải thích được những quan sát rất khác nhau như chuyển động ra xa nhau của các thiên hà, sự tồn tại bức xạ hóa thạch của Vũ trụ và thành phần hóa học của các ngôi sao và thiên hà. Đó là một lý thuyết được phú cho sức khỏe tráng kiện có khả năng chống chọi được rất nhiều cuộc công kích và cho tới tận khi chuyển sang một cấp độ mới thì nó vẫn còn là sự mô tả vũ trụ tốt nhất.

Năm 1989, một vệ tinh có tên là COBE (Cosmic Background Explore – vệ tinh khám phá bức xạ nền của Vũ trụ) đã được đưa lên quỹ đạo để nghiên cứu bức xạ hóa thạch. Những quan sát của COBE chỉ có thể hiểu được nếu như trong quá khứ của mình Vũ trụ đã cực nóng và đặc. Và chỉ có lý thuyết Big Bang mới giải thích được trạng thái đó một cách tự nhiên. Khi tiến hành lập bản đồ bức xạ hóa thạch theo tất cả các hướng trên bầu trời. Thực vậy, bức xạ hóa thạch – tức lượng nhiệt còn lại từ ngọn lửa Sáng thế, có niên đại vào thời kỳ mà Vũ trụ mới được 300.000 năm tuổi. Thậm chí với những kính thiên văn mạnh nhất, chúng ta cũng không bao giờ mon men tới được thời kỳ trước 300.000 năm sau Big Bang, bởi lẽ Vũ trụ trẻ khi đó còn hoàn toàn không trong suốt. Vũ trụ lúc đó nhung nhúc những electron tự do, chúng ngăn cản việc truyền ánh sáng. Chỉ tới năm thứ 300.000 thì các electron mới mất tự do vì chúng liên kết với các proton để trở thành nguyên tử hiđrô. Một khi đã bị cầm tù như vậy, các lectron không còn cản trở ánh sáng lưu thông trong Vũ trụ nữa. Vũ trụ trở nên trong suốt và các kính thiên văn của chúng ta mới có thể truy nhập vào được. Hình ảnh của Vũ trụ vào năm 300.000 sau Big Bang hé mở ra một sự kiện cực kỳ đáng lưu ý: bức xạ hóa thạch không hoàn toàn đồng nhất (tức là không như nhau tại mọi điểm trong không gian) và không đẳng hướng (tức là không như nhau theo mọi hướng), mà lại có những thăng giáng nhỏ về nhiệt độ, cỡ một phần trăm triệu độ. Các nhà vật lý thiên văn nghĩ rằng những điểm bất thường đó chính là những hạt giống thiên hà mà sau này sẽ nảy mầm và cho ra đời các thiên hà, các ngôi sao, các hành tinh và chính con người.

Phát hiện này của COBE về các hạt giống thiên hà đã tạo ra một chiến thắng ròn rã nữa của lý thuyết Big Bang. Không có những điểm bất thường này, sẽ không thể có các cấu trúc trong Vũ trụ và chúng ta cũng sẽ không có mặt ở đây để nói về nó. Nếu một ngày nào đó lý thuyết Big Bang được thay thế bởi một lý thuyết tinh xảo hơn, thì lý thuyết mới này cũng sẽ phải gộp vào trong nó những thành công của lý thuyết Big Bang theo cách hệt như lý thuyết Einstein đã gộp vào trong nó những thành công của lý thuyết Newton.

Mới đây trên báo chí xuất hiện các tít rất giật gân thông báo về cái chết của lý thuyết Big Bang. Nhưng hoàn toàn không phải như vậy. Tất nhiên vẫn còn có những điểm mà lý thuyết này chưa giải thích được, chẳng hạn như sự hình thành các thiên hà và tấm thảm Vũ trụ vĩ đại do chúng dệt nên, nhưng những khiếm khuyết đó còn xa mới lật đổ được lý thuyết này. Bởi vì làm như thế cũng chẳng khác gì đòi hỏi phải xét lại lý thuyết về sự hình thành Trái Đất vì người ta không tiên đoán được chính xác thời tiết.

Vậy có thường xảy ra chuyện một lý thuyết phải xem xét lại vì một phát minh mới không?

Khá thường xuyên và hơn nữa còn là điều may mắn vì có như thể khoa học mới phát triển được. Sự tác động qua lại giữa lý thuyết và quan sát trực tiếp là một động lực, nhất là đối với thiên văn học, một khoa học dựa nhiều nhất vào sự quan sát. Quan sát gợi ý ra một lý thuyết và lý thuyết này được củng cố nhờ những quan sát mới khẳng định tính đúng đắn của nó. Trái lại, nếu một phát minh bác bỏ lý thuyết, thì cần phải sửa đổi lại lý thuyết hoặc thay nó bằng một lý thuyết khác.

[Tontu]

Điều họ giải thích cũng chỉ là khía cạnh "vật chất", nhưng hoàn toàn mù tịt về khía cạch "vô hình" của Big Bang. Chính cái "vô hình" đó mới nuôi dưỡng cái "hữu hình" đó.

Theo thuyết tương đối của Enstein mà suy rộng thì tất cả mọi vật chất đều có sự can thiệp của thời gian cả. Nếu giả sử tôi remove thời gian ra khỏi vật chất ấy thì cái sự hiện hữu của vật chất đó có còn tồn tại hay không?

Nhà bác học Enstein cũng đã nói như sau: "Phàm con người khi chưa chứng minh được điều gì thì bảo ngay điều đó phản với tự nhiên, phản với khoa học. Nhưng thực sự con người còn rất mù mờ từ sự sống cho tới sự chết." Ông còn nói là "I don't think the God play dices with us". Như vậy ông cũng đồng ý rằng ở trên đầu chúng ta chắc chắn phải có 1 đấng nào đó. Điều này tùy theo niềm tin của mỗi tôn giáo mà có cách gọi khác nhau. Nhưng tụ trung là chính năng lực "siêu hình" đó đã tạo ra con rối (big bang) đó.

Tôi tin điều đó là đúng, vì nếu giá trị của tôn giáo trở nên thừa thãi, thì chẳng có lẽ gì "đạo pháp" được tồn tại suốt mấy ngàn năm nay. Đạo pháp không những không bị mai mọt, mà còn phát triển mạnh nữa là khác. Như vậy ta có thể thấy rằng chân lý nằm ở "đạo pháp" chứ không nằm ở "con rối". Hay nói một cách khác là con rối chỉ là sản phẩm được tạo ra từ "đạo pháp" mà thôi. Con rối (big bang) đó tạo ra không phải để ngắm cho vui mắt, mà để kích thích khả năng tư duy của con người phát triển và tiến bộ. Ấy mới là điều mà "đạo pháp" mong muốn. Có thế con người mới tiến bộ được. Nếu giả sử vạn vật chỉ đơn giản 1 + 1 = 2 thì con người sẻ trở nên lười biếng, đầu óc sẽ kém phát triển. Ấy cũng là một bài học để giáo hóa con người mà không cần dùng lời.

Vậy thì những giá trị thiêng liêng (niềm tin của mọi tôn giáo) chính là kim chỉ nam, chính là đường và là sự thật, và cũng là chân lý để soi sáng tâm linh của nhân loại thoát khỏi cái màng u minh mà tìm về miền đạo lớn vậy.

[RONGDA]

Bạn hiền Tontu à, bạn hiền khái niệm hỏng về vật chất rồi, nên bạn hiền sẽ rất khó đặt ra câu hỏi đúng.

Ở đây không bàn về độ thuyết phục của các thuyết, kể cả tâm linh, tôi chỉ tham gia thảo luận về sự khởi nguồn, nếu phải chọn giữa vật chất tự có và đấng tạo hóa tự có, tôi đã chọn vật chất, vì tôi không tin đấng quyền năng với trí tuệ uyên bác lại tạo ra thêm 1 cái vòng lẩn quẩn (thế gian) như thú vui tiêu khiển của ngài.

Tôi có chia sẽ quá trình nhận thức này của tôi đã vài lần, nhưng vì nó trừu tượng hay vì lý do nào đó mà nó không dễ hiểu.

Chúc anh em vui!

[Tontu]

RongDa hiểu sai ý tôi. Nếu muốn hiểu được khởi nguồn thì phải tìm hiểu cái căn nguyên của nó mà có. Ai tạo ra cái hữu hình đó? Đó là 1 câu hỏi không dễ trả lời. Vì thế khi đào sâu về nó, thì phải tìm hiểu cả những khía cạnh có liên hệ tới nó thì mới được. Nếu chỉ biết có cái hình vật chất thì còn thiếu nhiều lắm. Tôi hoàn toàn đồng ý quan điểm của Einstein (phải biết kết hợp cả khoa học + tôn giáo) thì mới mong sáng tỏ được. Mất một trong hai thì đều khập khiễng cả.

Việc tin hay không nó tùy theo kiến thức, nhận thức, và niềm tin của mỗi tôn giáo. Con người chỉ cố gắng giải thích nó, nhưng lời của con người và nhận thức của con người vốn hữu hạn, không thể biết được cái khôn cùng của tạo hóa, vì thế sự hiểu biết của con người vốn không phải là chân lý.

Các nhà Khoa học vốn có 2 trường phái: một nhóm theo khoa học thực nghiệm thuần túy (chỉ tin những gì có thể cân đo đong đếm), 1 nhóm kết hợp cả hai (khoa học + tín ngưỡng). Bên nào cũng cho mình đúng cả. Nhóm chủ nghĩa vô thần thì miễn bàn.

Nhân vì Nhachoaloiviet bàn qua hiện tượng Bigbang có liên hệ tới những khía cạch sâu kín nên mình bàn qua 1 tí cho vui.

Bigbang không phải là thú vui vô nghĩa, đó không phải là trò tiêu khiển của đấng sáng tạo, mà nó là 1 bài học để con người tự tìm hiểu và khám phá lấy. Mọi cái trên đời xảy ra đều có nguyên nhân của nó cả. Tại ta không đủ trí tuệ nên chưa hiểu biết được nó mà thôi.

[RONGDA]

Đồng ý vì sao bạn hiền không đi thẳng vào vấn đề khởi nguồn.

Bạn hiền lại thêm 1 khái niệm hỏng về chủ nghĩa vô thần và quan niệm chết là hết để ám chỉ vật chất, trong khi nó hoàn toàn không phải là vật chất.

Chúc bạn hiền vui!

[Tontu]

Sở dĩ tôi nói đến chủ nghĩa vô thần vì chúng bác bỏ mọi khía cạnh siêu nhiên. Bạn nên nhớ rằng Big Bang cũng là tập hợp của năng lượng (vô hình, gồm cả những giá trị siêu nhiên) + vật chất (matters). Nó không phải chỉ có vật chất không thôi đâu.

RongDa hiểu sai ý của tôi nói. Ý tôi muốn nói rằng chủ nghĩa vô thần vốn không tin vào những giá trị siêu nhiên (một góc cạnh sâu kín của Big Bang theo quan điểm tôn giáo) nên tôi miễn bàn về chủ nghĩa vô thần là vậy. Chứ không phải vật chất hay không vật chất. RongDa đừng lẫn lộn.

Chúng ta dừng ở đây được rồi. Chúc bạn 1 ngày vui.

[RONGDA]

Làm gì có chủ nghĩa vô thần bạn hiền, chắc không ai rãnh để đi làm cái việc đó.

Thật ra không nên cực đoan kẻ lớn khi ở ngã ba đường có người đi đường khác, tin như thế nào là tùy mỗi người, không nên xúc xỉa họ bạn hiền hiểu không.

Đồng ý với bạn hiền dừng ở đây nhé, cảm ơn bạn hiền đã chia sẽ.

Chúc bạn hiền vui vẻ!

[ChienKhuD]

Thì thôi Đạo bất đồng thì bất tương vi mưu (hay bất tương di ngôn). Cứ tùy duyên mà theo đuổi quan điểm của mình miễn đừng quá gay gắt là được. Mục thư giãn mà...hì hì.