Ba phút đầu tiên

Chia sẻ: Tran Nhu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:152

0
393
lượt xem
162
download

Ba phút đầu tiên

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cuốn sách này nói về những phút đầu tiền của sự hình thành vũ trụ, theo thuyết vũ trụ học hiện đại nhất gọi là thuyết " mô hình chuẩn". Nó xuất phát từ thuyết " Vụ nổ lớn" của các nhà bác học Lemaitre và Gamow, nhưng được hiện đại hóa, chính xác hóa sau sự khám phá ra phông bức xạ vũ trụ cực ngắn ở nhiệt độ o kenvin....

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Ba phút đầu tiên

  1. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 1 MUÅC LUÅC LÚÂI GIÚÁI THIÏÅU ........................................................................................................................... 2 LÚÂI TÛÅA CUÃA STEVEN WEINBERG ......................................................................................... 4 MÚÃ ÀÊÌU: NGÛÚÂI KHÖÍNG LÖÌ VAÂ CON BOÂ CAÁI ....................................................................... 8 SÛÅ DAÄN NÚÃ CUÃA VUÄ TRUÅ ......................................................................................................... 15 PHÖNG BÛÁC XAÅ CÛÅC NGÙÆN VUÄ TRUÅ .................................................................................... 43 MÖÅT TOA CHO VUÄ TRUÅ NOÁNG................................................................................................ 71 BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN .................................................................................................................. 90 VAÂI TRANG LÕCH SÛÃ KHOA HOÅC ......................................................................................... 107 PHÊÌN TRÙM GIÊY ÀÊÌU TIÏN................................................................................................ 116 PHÊÌN KÏËT: VIÏÎN CAÃNH TRÛÚÁC MÙÆT ................................................................................. 135 http://ebooks.vdcmedia.com
  2. Steven Weinberg 2 LÚÂI GIÚÁI THIÏÅU Cuöën saách “Ba phuát àêìu tiïn - Möåt caách nhòn hiïån àaåi vïì nguöìn göëc vuä truå” Cuöën saách naây noái vïì nhûäng phuát àêìu tiïn cuãa sûå hònh thaânh vuä truå, theo thuyïët vuä truå hoåc hiïån àaåi nhêët goåi laâ thuyïët “mö hònh chuêín”. Noá xuêët phaát tûâ thuyïët “Vuå nöí lúán” cuãa caác nhaâ baác hoåc Lemaitre vaâ Gamow, nhûng àûúåc hiïån àaåi hoáa, chñnh xaác hoáa sau sûå khaám phaá ra phöng bûác xaå vuä truå cûåc ngùæn úã nhiïåt àöå 3 kenvin (khoaãng êm 27o àöå C) vaâo nùm 1964 - 1965. Àêy laâ cöng lao trûåc tiïëp cuãa hai nhaâ baác hoåc Myä Penzias vaâ Wilson, vaâ hoå àaä àûúåc giaãi thûúãng Nobel nùm 1978 vïì sûå khaám phaá cûåc kyâ quan troång naây. Nhûng, nhû cuöën saách naây nïu roä, àoá cuäng laâ cöng lao cuãa möåt têåp thïí khaá lúán caác nhaâ khoa hoåc trong mêëy chuåc nùm trúâi, trong haâng trùm phoâng thñ nghiïåm, àaâi quan saát thiïn vùn, nhoám nghiïn cûáu lyá thuyïët, àaä àoáng goáp cho thuyïët “Vuå nöí lúán” coá àûúåc daång “chuêín” àûúåc nhiïìu ngûúâi cöng nhêån nhû hiïån nay. Baãn thên taác giaã, Steven Weinberg, möåt thaânh viïn cuãa Viïån haân lêm khoa hoåc Myä, möåt nhaâ baác hoåc nöíi tiïëng coá nhiïìu cöëng hiïën cho vêåt lyá lyá thuyïët, vêåt lyá haåt cú baãn, lyá thuyïët trûúâng, duâ khöng phaãi trûåc tiïëp laâ möåt nhaâ vuä truå hoåc, nhûng giaán tiïëp àaä tham gia vaâo cuöåc àêëu tranh cho “mö hònh chuêín” naây. Nùm 1979 Weinberg àaä àûúåc giaãi Nobel vïì vêåt lyá cuâng vúái hai nhaâ baác hoåc khaác do sûå àoáng goáp cuãa öng vaâo viïåc tòm ra thuyïët thöëng nhêët hai tûúng taác: tûúng taác yïëu vaâ tûúng taác àiïån tûã. Cuöën saách naây àûúåc xuêët baãn bùçng tiïëng Viïåt lêìn àêìu nùm 1981. Tûâ àoá àïën nay cuöën saách àaä àûúåc taái baãn nhiïìu lêìn úã nûúác ngoaâi, song vêîn khöng hïì coá sûãa àöíi gò do tñnh kinh àiïín cuãa noá. Theo yïu cêìu cuãa àöng àaão baån àoåc yïu thñch khoa hoåc, chuáng töi http://ebooks.vdcmedia.com
  3. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 3 xin trên troång giúái thiïåu baãn in “Ba phuát àêìu tiïn - Möåt caách nhòn hiïån àaåi vïì nguöìn göëc vuä truå” cuãa Nhaâ xuêët baãn Khoa hoåc vaâ Kyä thuêåt. http://ebooks.vdcmedia.com
  4. Steven Weinberg 4 LÚÂI TÛÅA CUÃA STEVEN WEINBERG Saách naây àûúåc viïët ra tûâ möåt cuöåc noái chuyïån cuãa töi trong lïî khaánh thaânh Trung têm khoa hoåc cuãa caác sinh viïn nùm cuöëi úã Harvard thaáng 11 nùm 1973. Möåt ngûúâi baån chung, Daniel Bell, àaä kïí laåi cho öng Erwin Glikes, chuã tõch vaâ giaám àöëc cöng ty xuêët baãn “Saách cú baãn” nghe vïì cuöåc noái chuyïån àoá, vaâ Glikes àaä giuåc töi biïën noá thaânh möåt cuöën saách. Àêìu tiïn töi khöng thêåt say mï vúái yá àoá lùæm. Tuy rùçng thónh thoaãng töi coá tiïën haânh nhûäng cuöåc nghiïn cûáu nhoã vïì vuä truå hoåc, cöng viïåc cuãa töi dñnh lñu nhiïìu hún àïën vêåt lyá cuãa nhûäng caái rêët beá nhoã, lyá thuyïët haåt cú baãn. Ngoaâi ra, vêåt lyá haåt cú baãn àaä toã ra sinh àöång möåt caách laå luâng trong nhûäng nùm cuöëi àêy, vaâ töi àaä töën quaá nhiïìu thúâi gian khöng phuåc vuå noá, khi viïët nhûäng baâi baáo khöng chuyïn mön cho nhûäng taåp chñ naây noå. Töi àaä rêët muöën trúã vïì laâm viïåc toaân böå thúâi giúâ úã chöî sinh söëng tûå nhiïn cuãa töi, laâ Taåp chñ vêåt lyá. Tuy nhiïn, töi àaä thêëy laâ khöng thïí ngûâng suy nghô vïì nhûäng cuöën saách kïí vïì vuä truå sú khai. Coá gò hêëp dêîn hún laâ vêën àïì “Phaát minh trúâi àêët”? Ngoaâi ra, trong vuä truå sú khai, àùåc biïåt trong phêìn trùm giêy àêìu tiïn, caác vêën àïì vïì lyá thuyïët haåt cú baãn gùæn chùåt vúái caác vêën àïì vïì vuä truå hoåc. Vaâ trûúác hïët, bêy giúâ laâ möåt thúâi àiïím töët àïí viïët vïì vuä truå sú khai. Àuáng trong thêåp niïn vûâa qua, möåt lyá thuyïët chi tiïët vïì quaá trònh diïîn biïën cuãa caác sûå kiïån trong vuä truå sú khai àaä àûúåc cöng nhêån röång raäi dûúái tïn “mö hònh chuêín”. Thêåt laâ möåt àiïìu tuyïåt vúâi khi ta kïí àûúåc vïì vuä truå sau giêy àêìu tiïn, hoùåc nùm àêìu tiïn. Àöëi vúái möåt nhaâ vêåt lyá, àiïìu àaáng phêën khúãi laâ coá thïí kïí vïì caác sûå viïåc vúái nhûäng con söë, laâ coá thïí noái rùçng úã thúâi àiïím naâo àoá nhiïåt àöå, mêåt àöå hay húåp phêìn hoáa hoåc cuãa vuä truå àaåt àûúåc nhûäng trõ söë naây noå. Thêåt ra ta khöng hoaân http://ebooks.vdcmedia.com
  5. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 5 toaân thêåt chùæc vïì moåi vêën àïì naây, nhûng cuäng àaáng phêën khúãi laâ bêy giúâ ta coá thïí noái vïì caác vêën àïì naây vúái möåt chuát tin tûúãng naâo àoá. Sûå phêën khúãi naây laâ caái maâ töi muöën àûa àïën cho baån àoåc. Töët hún hïët laâ töi phaãi noái saách naây daânh cho nhûäng baån àoåc naâo. Töi àaä viïët cho baån àoåc sùén saâng theo doäi vaâi lêåp luêån chi tiïët nhûng khöng phaãi thêåt am hiïíu toaán hoåc hoùåc vêåt lyá. Mùåc dêìu töi phaãi àûa vaâo möåt söë yá tûúãng khoa hoåc khaá phûác taåp, song khöng coá mön toaán hoåc naâo àûúåc duâng trong saách naây ngoaâi söë hoåc maâ baån àoåc khöng cêìn biïët nhiïìu, thêåm chñ biïët trûúác gò vïì vêåt lyá hoùåc thiïn vùn. Töi àaä cöë gùæng thêån troång àõnh nghôa caác danh tûâ khoa hoåc khi duâng chuáng lêìn àêìu, thïm vaâo àêëy töi àaä cung cêëp möåt baãng tûâ vûång vïì caác danh tûâ vêåt lyá vaâ thiïn vùn. ÚÃ àêu coá thïí àûúåc, töi àaä viïët caác con söë bùçng chûä (nhû: möåt trùm nghòn triïåu) maâ khöng duâng caách ghi khoa hoåc tiïån lúåi hún: 10 muä 11. Tuy nhiïn, nhû vêåy khöng phaãi coá nghôa laâ töi àaä cöë viïët möåt cuöën saách dïî hiïíu. Khi möåt nhaâ luêåt hoåc viïët cho nhûäng baån àoåc bònh thûúâng, öng ta giaã thiïët rùçng hoå khöng biïët tiïëng Phaáp vïì luêåt hoùåc àaåo luêåt “chöëng thûâa hûúãng suöët àúâi”, nhûng öng ta, khöng phaãi vò vêåy maâ suy nghô tïå hún vïì hoå, vaâ öng khöng “haå cöë” àïën hoå. Töi muöën noái ngûúåc laåi: töi hònh dung baån àoåc nhû möåt luêåt sû giaâ khaá tinh khön, öng ta khöng noái ngön ngûä cuãa töi, nhûng duâ sao cuäng mong àúåi nghe vaâi lêåp luêån coá tñnh thuyïët phuåc trûúác khi coá yá kiïën caá nhên. Àöëi vúái baån àoåc muöën thêëy thûåc sûå vaâi pheáp toaán laâm cú súã cho caác lêåp luêån cuãa cuöën saách naây, töi àaä soaån “Phuå trûúng toaán hoåc” liïìn sau cuöën saách. Trònh àöå toaán hoåc duâng úã àêy laâm cho caác chuá thñch naây coá thïí hiïíu àûúåc àöëi vúái bêët cûá ai coá trònh àöå nùm cuöëi àaåi hoåc vïì möåt khoa hoåc vêåt lyá hoùåc toaán hoåc naâo àoá. May thay, caác tñnh toaán quan troång nhêët trong vuä truå hoåc laåi coá phêìn naâo àún giaãn: chó coá úã chöî naây chöî noå caác àiïím tinh tïë hún cuãa thuyïët tûúng àöëi röång hoùåc cuãa vêåt lyá haåt nhên múái àûúåc duâng chuát ñt. Nhûäng baån àoåc muöën tiïëp tuåc hiïíu vêën àïì naây úã möåt trònh àöå cao hún seä tòm àûúåc nhiïìu giaáo trònh trònh àöå cao (kïí caã cuãa töi) ghi úã muåc “Gúåi yá àoåc thïm”. http://ebooks.vdcmedia.com
  6. Steven Weinberg 6 Töi cuäng phaãi noái roä àöëi tûúång cuãa cuöën saách. Àoá chùæc khöng phaãi laâ möåt cuöën saách noái vïì moåi khña caåch cuãa vuä truå hoåc. Coá möåt phêìn “cöí àiïín” cuãa vêën àïì, noái nhiïìu nhêët vïì cêëu truác cuãa vuä truå hiïån nay úã quy mö lúán: cuöåc tranh luêån vïì baãn chêët ngoaâi thiïn haâ cuãa caác tinh vên xoùæn öëc; sûå khaám phaá ra caác dõch chuyïín àoã cuãa caác thiïn haâ xa vaâ sûå phuå thuöåc cuãa caác dõch chuyïín àoá vaâo khoaãng caách; caác mö hònh vuä truå hoåc theo thuyïët tûúng àöëi röång cuãa Einstein, de Sitter, Lemaitre vaâ Friedmann; vaâ v. v... Phêìn naây cuãa vuä truå hoåc àaä àûúåc mö taã rêët hay úã möåt söë saách xuêët sùæc, vaâ töi khöng coá yá thuêåt laåi àêìy àuã möåt lêìn nûäa vïì phêìn naây úã àêy. Cuöën saách naây noái vïì vuä truå sú khai, vaâ àùåc biïåt vïì sûå hiïíu biïët múái vïì vuä truå sú khai dêëy lïn tûâ khi khaám phaá ra phöng xa cûåc ngùæn vuä truå nùm 1965. Cöë nhiïn, thuyïët vuä truå giaän núã laâ möåt thaânh phêìn quan troång trong caách nhòn cuãa ta hiïån nay vïì vuä truå sú khai, cho nïn úã chûúng II, töi àaä buöåc phaãi giúái thiïåu ngùæn goån vïì caác khña caånh “cöí àiïín” cuãa vuä truå hoåc. Töi tin rùçng chûúng àoá àaä cung cêëp möåt cú súã thñch húåp, duâ laâ cho baån àoåc khöng quen biïët vuä truå hoåc àïí hiïíu caác phaát triïín gêìn àêy trong thuyïët vïì vuä truå sú khai maâ phêìn coân laåi cuãa cuöën saách baân àïën. Tuy nhiïn, baån àoåc muöën möåt sûå giúái thiïåu àêìy àuã nhûäng phêìn cöí hún cuãa vuä truå hoåc thò xin xem caác saách ghi trong “Gúåi yá àoåc thïm”. Mùåt khaác, töi àaä khöng tòm ra àûúåc möåt baãn tûúâng thuêåt lõch sûã naâo coá hïå thöëng vïì caác phaát triïín gêìn àêy cuãa vuä truå hoåc. Do àoá töi àaä buöåc phaãi ài sêu hún möåt chuát, àùåc biïåt vïì möåt vêën àïì hêëp dêîn laâ taåi sao khöng coá sûå tòm kiïëm naâo vïì phöng bûác xaå cûåc ngùæn cuãa vuä truå nhiïìu nùm trûúác 1965. (Àiïìu naây àûúåc thaão luêån úã chûúng VI). Nhû vêåy khöng phaãi àïí noái rùçng töi coi saách naây laâ möåt cuöën lõch sûã coá tñnh chêët dûát àiïím vïì caác phaát triïín àoá - töi rêët tön troång sûå cöë gùæng tòm hiïíu vaâ sûå chuá yá àïën caác chi tiïët cêìn thiïët trong lõch sûã khoa hoåc nïn khöng thïí coá möåt aão tûúãng naâo vïì viïåc naây. Traái laåi, töi seä haånh phuác nïëu möåt nhaâ sûã hoåc vaâ khoa hoåc thêåt sûå naâo àoá seä duâng saách naây nhû möåt àiïím xuêët phaát vaâ viïët möåt cuöën lõch sûã àêìy àuã vïì ba mûúi nùm cuöëi àêy cuãa caác nghiïn cûáu vuä truå hoåc. http://ebooks.vdcmedia.com
  7. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 7 Töi hïët sûác caãm ún Erwin Glikes vaâ Farrell Phillips cuãa cöng ty “Saách cú baãn” vïì caác gúåi yá coá giaá trõ cuãa hai öng trong khi chuêín bõ baãn thaão naây àïí xuêët baãn. Töi cuäng àaä àûúåc giuáp nhiïìu hún laâ töi coá thïí noái ra khi viïët cuöën saách naây, búãi vò nhûäng gúåi yá thên thiïån cuãa caác baån àöìng nghiïåp cuãa töi vïì vêåt lyá vaâ thiïn vùn. Töi muöën àùåc biïåt caãm ún Ralph Alpher, Bernard Burke, Robert Dicke, George Field, Gary Feinberg, William Fowler, Robert Herman, Fred Hoyle, Jim Peebles, Arno Penzias, Bill Press, Ed Purcell vaâ Robert Wagoner vïì viïåc caác öng bêån têm àoåc vaâ phaát biïíu vïì caác phêìn cuãa cuöën saách. Töi cuäng caãm ún Isaac Asimov, I. Bernard Cohen, Martha Liller vaâ Phillips Morrison vò àaä cho thöng tin vïì möåt loaåt vêën àïì àùåc biïåt. Töi àùåc biïåt biïët ún Nigel Calder vò àaä àoåc suöët baãn thaão àêìu tiïn, vaâ àaä cho nhûäng lúâi bònh luêån xaác àaáng. Töi khöng thïí hy voång rùçng cuöën saách naây bêy giúâ hoaân toaân khöng coá nhûäng chöî sai hoùåc töëi nghôa, nhûng töi chùæc laâ noá roä vaâ chñnh xaác hún nhiïìu so vúái trûúâng húåp nïëu noá khöng àûúåc sûå giuáp àúä röång lûúång maâ töi àaä may mùæn nhêån àûúåc. Steven Weinberg Cambridge, Massachusetts Thaáng 7/1976 http://ebooks.vdcmedia.com
  8. Steven Weinberg 8 MÚÃ ÀÊÌU: NGÛÚÂI KHÖÍNG LÖÌ VAÂ CON BOÂ CAÁI Trong suöët phêìn lúán lõch sûã vêåt lyá hoåc, thiïn vùn hoåc hiïån àaåi, roä raâng laâ àaä khöng coá möåt cú súã quan saát vaâ lyá thuyïët vûäng vaâng àïí dûåa vaâo àêëy ngûúâi ta coá thïí xêy dûång möåt lõch sûã vuä truå sú khai. Bêy giúâ, àiïìu àoá àaä thay àöíi. Möåt thuyïët vuä truå sú khai àaä àûúåc cöng nhêån röång raäi àïën mûác caác nhaâ thiïn vùn thûúâng goåi noá laâ “mö hònh chuêín”. Nguöìn göëc vuä truå àûúåc giaãi thñch trong saách “Edda treã”, möåt sûu têåp truyïån thêìn thoaåi maâ nhaâ töåc trûúãng Aixúlen Snorri Sturleson àaä sûu têìm vaâo khoaãng nùm 1220. Thuãa sú khai - saách cuãa Edda viïët - khöng coá gò caã. “Khöng tòm thêëy àêët, phña trïn cuäng khöng coá trúâi, chó coá möåt khoaãng tröëng lúán kinh khuãng, vaâ khöng àêu coá coã”. Phña bùæc vaâ phña nam cuãa khoaãng khöng tröëng röîng laâ nhûäng vuâng cuãa giaá reát vaâ lûãa, Niflheim vaâ Muspelheim. Sûác noáng tûâ vuâng Muspelheim laâm tan caác khöëi bùng giaá cuãa Niflheim vaâ tûâ caác haåt nûúác möåt ngûúâi khöíng löì xuêët hiïån, Ymer. Thïë thò Ymer ùn gò? Hònh nhû trong truyïån cuäng coá möåt con boâ caái tïn laâ Audhumla. Thïë thò noá ùn gò? Khöng sao, cuäng coá möåt ñt muöëi, v. v...vaâ v. v... Töi khöng muöën laâm mïëch loâng nhûäng ai coá thiïån caãm tön giaáo, kïí caã coá thiïån caãm vúái tñn ngûúäng Viking (Viking: tïn goåi nhûäng tïn cûúáp biïín Scanàinavia thuúã xûa (ND).), nhûng töi cho rùçng cuäng àuáng khi noái rùçng cêu chuyïån trïn khöng cho chuáng ta möåt hònh aãnh thoãa maän lùæm vïì nguöìn göëc vuä truå. Duâ boã qua moåi àiïìu hïët sûác traái vúái nhûäng chuyïån dô nhiïn, thöng thûúâng, cêu chuyïån naây vêîn laâm naãy sinh nhûäng cêu hoãi nhiïìu bùçng nhûäng vêën àïì noá giaãi àaáp, möîi sûå giaãi àaáp laåi dêîn àïën möåt àiïìu phûác taåp múái cho caác àiïìu kiïån ban àêìu. Chuáng ta khöng thïí chó móm cûúâi khi nghe chuyïån Edda vaâ khûúác tûâ toaân böå sûå suy àoaán vïì nguöìn göëc vuä truå, loâng ham muöën http://ebooks.vdcmedia.com
  9. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 9 tòm hiïíu lõch sûã vuä truå kïí tûâ buöíi sú khai cuãa noá thûåc khöng gò ngùn caãn àûúåc. Tûâ luác khoa hoåc hiïån àaåi bùæt àêìu, úã nhûäng thïë kyã 16 vaâ 17, caác nhaâ vêåt lyá, thiïn vùn àaä nhiïìu lêìn trúã vïì nguöìn göëc vuä truå. Tuy nhiïn, quanh möåt loaåi nghiïn cûáu nhû vêåy luön luön phaãng phêët nhûäng àiïìu tai tiïëng. Töi nhúá laåi luác töi coân laâ möåt sinh viïn vaâ khi àoá tûå bùæt àêìu nghiïn cûáu khoa hoåc (vïì nhûäng vêën àïì khaác) trong nhûäng nùm 1950, nghiïn cûáu vïì vuä truå sú khai bõ nhiïìu ngûúâi coi khöng phaãi laâ möåt cöng viïåc maâ möåt nhaâ khoa hoåc àûáng àùæn phaãi àïí nhiïìu thúâi giúâ vaâo àêëy. Sûå àaánh giaá nhû vêåy cuäng khöng phaãi vö cùn cûá. Trong suöët phêìn lúán lõch sûã vêåt lyá hoåc, thiïn vùn hoåc hiïån àaåi, roä raâng laâ àaä khöng coá möåt cú súã quan saát vaâ lyá thuyïët vûäng vaâng àïí dûåa vaâo àêëy ngûúâi ta coá thïí xêy dûång möåt lõch sûã vuä truå sú khai. Bêy giúâ, àuáng trong 10 nùm qua, àiïìu àoá àaä thay àöíi. Möåt thuyïët vuä truå sú khai àaä àûúåc cöng nhêån röång raäi àïën mûác caác nhaâ thiïn vùn thûúâng goåi noá laâ “mö hònh chuêín”. Noá möåt phêìn naâo giöëng caái maâ àöi khi àûúåc goåi laâ thuyïët “vuå nöí lúán”, nhûng àûúåc böí sung möåt toa (úã àêy chuáng töi dõch “recipe” laâ “toa” àïí giûä àuáng caách noái hoám hónh cuãa taác giaã. Coân coá thïí dõch laâ “cöng thûác” hoùåc “àún” (ND).) roä raâng hún rêët nhiïìu vïì caác thaânh phêìn cuãa vuä truå. Thuyïët vïì vuä truå sú khai naây laâ àïì taâi cuöën saách cuãa chuáng ta. Àïí thêëy àûúåc ta seä ài túái àêu, coá thïí cêìn bùæt àêìu vúái möåt àoaån toám tùæt lõch sûã vuä truå sú khai nhû àûúåc hiïíu trong “mö hònh chuêín” hiïån nay. Àêy chó laâ möåt sûå lûúát qua ngùæn goån - caác chûúng tiïëp theo seä giaãi thñch caác chi tiïët cuãa lõch sûã naây vaâ caác lyá do khiïën ta tin vaâo noá phêìn naâo. Luác àêìu àaä xaãy ra möåt vuå nöí. Khöng phaãi möåt vuå nöí nhû thûúâng xaãy ra trïn traái àêët, bùæt àêìu tûâ möåt trung têm nhêët àõnh vaâ lan truyïìn ra caác vuâng xung quanh möîi luác möåt xa, maâ laâ möåt vuå nöí xaãy ra àöìng thúâi úã bêët cûá àiïím naâo, lêëp àêìy toaân böå khöng gian ngay tûâ àêìu, trong àoá möîi haåt vêåt chêët àïìu rúâi xa caác haåt khaác. “Toaân böå khöng gian” úã àêy coá thïí hiïíu hoùåc laâ toaân böå khöng gian cuãa möåt vuä truå vö haån hoùåc cuãa möåt vuä truå hûäu haån, http://ebooks.vdcmedia.com
  10. Steven Weinberg 10 noá tûå kheáp kñn nhû bïì mùåt möåt hònh cêìu. Caã hai khaã nùng àïìu khöng phaãi dïî hiïíu, nhûng viïåc àoá khöng caãn trúã gò ta; trong vuä truå sú khai, viïåc khöng gian laâ hûäu haån hay vö haån hêìu nhû khöng quan troång. Sau khoaãng 1/100 giêy, thúâi gian súám nhêët maâ ta coá thïí tûúâng thuêåt vúái möåt trùm nghòn triïåu (10 muä 11) àöå baách phên (Trong saách, taác giaã duâng khi thò àöå baách phên cho dïî hiïíu, khi thò àöå Kelvin. Thûåc ra, phaãi duâng àún võ “kenvin” thay àöå baách phên hoùåc àöå Kelvin (ND).). Nhû vêåy laâ noáng hún nhiïìu so vúái úã trung têm cuãa möåt vò sao noáng nhêët, noáng àïën nöîi thûåc ra khöng coá thaânh phêìn naâo cuãa vêåt chêët bònh thûúâng, phên tûã, nguyïn tûã hoùåc duâ laâ haåt nhên cuãa nguyïn tûã coá thïí baám vaâo nhau àûúåc. Thay vaâo àoá, vêåt chêët rúâi xa nhau trong vuå nöí naây göìm coá nhûäng loaåi haåt cú baãn khaác nhau, caác haåt naây laâ àöëi tûúång nghiïn cûáu cuãa vêåt lyá haåt nhên nùng lûúång cao hiïån àaåi. Chuáng ta seä gùåp nhûäng haåt àoá nhiïìu lêìn trong saách naây - hiïån giúâ chó cêìn goåi tïn caác haåt coá mùåt nhiïìu nhêët trong vuä truå sú khai, vaâ trong caác chûúng III vaâ IV seä coá nhûäng giaãi thñch chi tiïët hún. Möåt loaåi haåt rêët phöí biïën luác àoá laâ electron, haåt mang àiïån êm chaåy trong caác dêy dêîn àiïån vaâ taåo nïn caác lúáp voã cuãa moåi nguyïn tûã vaâ phên tûã trong vuä truå hiïån nay. Möåt loaåi haåt khaác cuäng coá rêët nhiïìu trong caác buöíi sú khai laâ pozitron, möåt loaåi haåt mang àiïån dûúng cuâng möåt khöëi lûúång nhû electron. Trong vuä truå hiïån nay pozitron chó àûúåc tòm thêëy trong caác phoâng thñ nghiïåm nùng lûúång cao, trong möåt vaâi kiïíu phoáng xaå vaâ trong nhûäng hiïån tûúång thiïn vùn cûåc maånh nhû caác tia vuä truå vaâ sao siïu múái, nhûng trong vuä truå sú khai, söë lûúång pozitron àuáng bùçng söë lûúång electron. Ngoaâi electron vaâ pozitron luác àoá coân coá nhûäng loaåi neutrino, söë lûúång cuäng gêìn bùçng nhû vêåy, nhûäng haåt “ma” mang khöëi lûúång vaâ àiïån tñch bùçng khöng. Cuöëi cuâng, vuä truå luác àoá chûáa àêìy aánh saáng. Khöng àûúåc xem xeát aánh saáng taách rúâi vúái caác haåt. Thuyïët lûúång tûã cho ta biïët rùçng aánh saáng göìm nhûäng haåt khöëi lûúång bùçng khöng, àiïån tñch bùçng khöng, goåi laâ photon. (Möîi lêìn möåt nguyïn tûã trong dêy toác boáng àeân àiïån chuyïín tûâ möåt traång thaái nùng lûúång cao àïën möåt traång thaái nùng lûúång thêëp hún thò http://ebooks.vdcmedia.com
  11. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 11 möåt photon àûúåc phaát ra). Söë photon àûúåc phaát ra tûâ möåt boáng àiïån nhiïìu àïën nöîi chuáng dûúâng nhû laâ nhêåp vúái nhau thaânh möåt luöìng aánh saáng liïn tuåc, nhûng möåt tïë baâo quang àiïån coá thïí àïëm tûâng photon möåt. Möîi photon mang möåt lûúång nùng lûúång vaâ xung lûúång xaác àõnh, phuå thuöåc vaâo bûúác soáng aánh saáng. Àïí mö taã aánh saáng àaä traân ngêåp vuä truå sú khai, chuáng ta coá thïí noái rùçng söë lûúång vaâ nùng lûúång trung bònh cuãa caác photon luác àoá xêëp xó bùçng söë lûúång vaâ nùng lûúång trung bònh cuãa caác electron, pozitron hoùåc neutrino. Caác haåt àoá - electron, pozitron, neutrino, photon - àaä àûúåc taåo nïn möåt caách liïn tuåc tûâ nùng lûúång thuêìn tuáy vaâ röìi sau nhûäng khoaãnh khùæc töìn taåi laåi bõ huãy diïåt. Nhû vêåy, söë lûúång cuãa chuáng khöng phaãi laâ àaä àûúåc àõnh ngay tûâ àêìu, maâ thay vaâo àoá àûúåc cöë àõnh bùçng sûå cên bùçng- giûäa caác quaá trònh sinh vaâ huãy. Tûâ sûå cên bùçng naây ta coá thïí suy ra rùçng mêåt àöå thûá xuáp (Chuáng töi dõch “cosmic soup” laâ xuáp vuä truå (möåt moán “hêíu löën” vuä truå) àïí giûä caách noái hoám hónh cuãa taác giaã (ND).) vuä truå àoá úã nhiïåt àöå möåt trùm nghòn triïåu àöå, lúán gêëp khoaãng böën nghòn triïåu lêìn mêåt àöå cuãa nûúác. Luác àoá cuäng coá pha möåt söë ñt haåt nùång hún, caác proton vaâ neutron, maâ trong thïë giúái hiïån nay laâ nhûäng thaânh phêìn cuãa caác haåt nhên nguyïn tûã. (Proton mang àiïån tñch dûúng, neutron nùång hún möåt ñt vaâ trung hoâa vïì àiïån). Tyã lïå luác àoá vaâo khoaãng möåt proton vaâ möåt neutron trïn möîi nghòn triïåu electron hoùåc pozitron hoùåc neutrino hoùåc photon. Con söë àoá - möåt nghòn triïåu photon trïn möîi haåt nhên - laâ con söë quyïët àõnh cêìn phaãi ruát ra tûâ quan saát àïí taåo ra mö hònh chuêín cuãa vuä truå. Sûå phaát hiïån ra phöng bûác xaå vuä truå àûúåc thaão luêån úã chûúng III thûåc ra laâ möåt pheáp ào con söë àoá. Khi vuå nöí tiïëp tuåc thò nhiïåt àöå haå xuöëng túái ba mûúi nghòn triïåu (3. 10 muä 10) àöå C sau khoaãng möåt phêìn mûúâi giêy; mûúâi nghòn triïåu àöå sau möåt giêy vaâ ba nghòn triïåu àöå sau 14 giêy. Nhû vêåy àuã laånh àïí electron vaâ pozitron bùæt àêìu bõ huãy vúái nhau nhanh hún laâ coá thïí àûúåc taái sinh tûâ photon vaâ neutrino. Nùng lûúång àûúåc giaãi phoáng trong sûå huãy vêåt chêët taåm thúâi laâm giaãm töëc àöå laånh dêìn cuãa vuä truå, nhûng nhiïåt àöå tiïëp tuåc giaãm, cuöëi cuâng ài àïën möåt http://ebooks.vdcmedia.com
  12. Steven Weinberg 12 nghòn triïåu àöå sau ba phuát àêìu tiïn. Luác àoá àuã laånh àïí photon vaâ neutron bùæt àêìu taåo thaânh caác haåt nhên phûác taåp, bùæt àêìu laâ haåt nhên cuãa hydro nùång (hay àúteri) noá göìm möåt proton vaâ möåt neutron. Mêåt àöå luác àoá haäy coân khaá cao (húi nhoã hún mêåt àöå cuãa nûúác), cho nïn caác haåt nhên nheå àoá coá thïí húåp laåi vúái nhau möåt caách nhanh choáng thaânh haåt nhên nheå bïìn nhêët, haåt nhên cuãa heli, göìm hai photon vaâ hai neutron. Sau ba phuát àêìu tiïn, vuä truå göìm chuã yïëu aánh saáng, neutrino vaâ phaãn neutrino. Luác àoá vêîn coân chuát ñt chêët haåt nhên, göìm coá khoaãng 73 % hydro vaâ 27 % heli vaâ möåt söë, cuäng ñt nhû vêåy, electron coân laåi tûâ quaá trònh huãy electron vaâ pozitron. Vêåt chêët àoá tiïëp tuåc rúâi xa nhau, caâng ngaây caâng laånh hún, loaäng hún. Maäi lêu sau, sau möåt vaâi trùm nghòn nùm múái bùæt àêìu àuã laånh àïí cho electron kïët húåp vúái haåt nhên thaânh nguyïn tûã hydro vaâ heli. Chêët khñ àûúåc hònh thaânh seä bùæt àêìu, dûúái aãnh hûúãng cuãa lûåc hêëp dêîn, taåo nïn nhûäng khöëi kïët maâ sau naây seä ngûng tuå laåi, taåo ra caác thiïn haâ vaâ caác ngöi sao cuãa vuä truå hiïån nay. Tuy nhiïn, nhûäng thaânh phêìn maâ caác ngöi sao duâng àïí bùæt àêìu àúâi söëng cuãa chuáng cuäng chó laâ nhûäng thaânh phêìn àûúåc taåo ra trong ba phuát àêìu tiïn. Mö hònh chuêín àûúåc phaác hoåa ra trïn àêy khöng phaãi laâ thuyïët thoãa maän nhêët maâ ta coá thïí tûúãng tûúång àûúåc vïì nguöìn göëc vuä truå. Cuäng nhû trong saách “Edda treã” coá möåt sûå mú höì àaáng lo ngaåi vïì chñnh luác bùæt àêìu, vïì phêìn giêy àêìu tiïn - hoùåc hún keám möåt ñt. Ngoaâi ra viïåc cêìn quy àõnh caác àiïìu kiïån ban àêìu, àùåc biïåt tyã lïå möåt nghòn triïåu photon trïn möåt haåt nhên cuäng khöng àûúåc tûå nhiïn lùæm. Chuáng ta thñch möåt sûå thuyïët trònh coá lögic chùåt cheä hún. Vñ duå möåt thuyïët khaác coá veã hêëp dêîn vïì mùåt triïët hoåc hún nhiïìu, laâ mö hònh traång thaái dûâng. Trong thuyïët àûúåc Herman Bondi, Thomas Gold (dûúái möåt daång húi khaác) vaâ Fred Hoyle àûa ra trong nhûäng nùm cuöëi cuãa thêåp niïn 40 naây, vuä truå àaä luön luön töìn taåi nhû hiïån nay. Khi noá giaän ra, vêåt chêët “múái” àûúåc taåo http://ebooks.vdcmedia.com
  13. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 13 thaânh möåt caách liïn tuåc àïí lêëp caác khoaãng tröëng giûäa caác thiïn haâ. Coá thïí laâ moåi cêu hoãi vïì viïåc taåi sao vuä truå laâ nhû thïë naây coá thïí àûúåc giaãi àaáp trong thuyïët naây bùçng caách chó ra rùçng noá nhû thïë àoá vò àêëy laâ caách duy nhêët àïí noá luön luön laâ khöng àöíi. Vêën àïì vuä truå sú khai bõ loaåi trûâ: khöng coá vuä truå sú khai . Vêåy thò taåi sao chuáng ta laåi ài àïën “mö hònh chuêín”? Vaâ taåi sao noá àaä thay thïë caác thuyïët khaác nhû “mö hònh traång thaái dûâng”? Àêy laâ möåt àiïím àaáng khêm phuåc vïì tñnh khaách quan cuãa vêåt lyá thiïn vùn hiïån àaåi, rùçng sûå nhêët trñ àaä àaåt àûúåc naây khöng phaãi do nhûäng sûå thay àöíi thiïn vïì triïët hoåc hoùåc do aãnh hûúãng cuãa nhûäng “öng quan” cuãa vêåt lyá thiïn vùn maâ laâ do aáp lûåc cuãa nhûäng söë liïåu thûåc nghiïåm. Hai chûúng tiïëp theo àêy seä mö taã hai sûå kiïån lúán maâ caác quan saát thiïn vùn àaä cung cêëp, chuáng àaä dêîn ta àïën “mö hònh chuêín” - caác phaát hiïån vïì sûå luâi xa cuãa caác thiïn haâ úã xa xùm vaâ vïì möåt phöng bûác xaå yïëu chûáa àêìy trong vuä truå. Àêy laâ möåt cêu chuyïån phong phuá cho caác nhaâ nghiïn cûáu lõch sûã khoa hoåc, noá chûáa àêìy nhûäng bûúác ài ban àêìu sai lïåch, nhûäng dõp may àaä bõ boã lúä, nhûäng àõnh kiïën lyá thuyïët vaâ vai troâ cuãa nhûäng nhên vêåt quan troång. Sau sûå trònh baây sú lûúåc àoá vïì vuä truå hoåc quan saát, töi seä cöë gùæng sùæp xïëp caác söë liïåu laåi vúái nhau àïí coá möåt bûác tranh nhêët quaán vïì caác àiïìu kiïån vêåt lyá trong vuä truå sú khai. Nhû vêåy ta coá thïí quay laåi ba phuát àêìu tiïn vúái nhiïìu chi tiïët hún. Caách trònh baây theo nghïå thuêåt àiïån aãnh coá veã thñch húåp: caãnh naây tiïëp theo caãnh khaác, chuáng ta seä quan saát vuä truå giaän núã vaâ laånh dêìn. Chuáng ta cuäng coá thïí thûã nhòn möåt chuát vaâo möåt thúâi àaåi maâ hiïån nay vêîn bao phuã búãi möåt bûác maân bñ mêåt - caái phêìn trùm giêy àêìu tiïn vaâ caái gò àaä xaãy ra trûúác àoá. Chuáng ta coá thïí hoaân toaân tin chùæc vaâo mö hònh chuêín khöng? Nhûäng phaát hiïån múái naâo àoá coá thïí àaánh àöí noá vaâ thay bùçng möåt thuyïët “nguöìn göëc vuä truå” khaác naâo àoá, kïí caã laâm söëng laåi mö hònh traång thaái dûâng hay khöng? Cuäng coá thïí. Töi khöng http://ebooks.vdcmedia.com
  14. Steven Weinberg 14 thïí chöëi rùçng töi coá möåt caãm giaác khöng thêåt khi viïët vïì ba phuát àêìu tiïn, nhû thïí laâ töi àaä biïët chùæc vïì cêu chuyïån töi muöën noái. Tuy nhiïn, duâ phaãi bõ thay thïë, mö hònh chuêín seä àûúåc coi laâ àaä àoáng möåt vai troâ coá giaá trõ lúán trong lõch sûã cuãa vuä truå hoåc. Hiïån nay ngûúâi ta àaä coi troång (tuy rùçng múái chó mûúâi nùm gêìn àêy thöi) viïåc thûã nghiïåm caác yá tûúãng lyá thuyïët trong vêåt lyá hoùåc vêåt lyá thiïn vùn bùçng caách ruát ra caác hïå quaã cuãa chuáng theo mö hònh chuêín. Hiïån nay ngûúâi ta thûúâng duâng mö hònh chuêín nhû möåt cú súã lyá thuyïët àïí biïån höå cho nhûäng chûúng trònh quan saát thiïn vùn. Nhû vêåy, mö hònh chuêín cho möåt ngön ngûä chung cêìn thiïët, cho pheáp caác nhaâ lyá thuyïët vaâ quan saát àaánh giaá àûúåc cöng viïåc cuãa nhau. Nïëu möåt ngaây naâo àoá mö hònh chuêín bõ thay thïë búãi möåt lyá thuyïët töët hún, àoá coá thïí laâ do nhûäng quan saát hay xuêët phaát tûâ mö hònh chuêín. Trong chûúng cuöëi, töi seä noái möåt àoaån ngùæn vïì tûúng lai vuä truå. Noá coá thïí giaän núã maäi maäi, ngaây caâng laånh hún, tröëng röîng hún vaâ “chïët” hún. Ngûúåc laåi, noá coá thïí co heåp laåi, laâm cho caác thiïn haâ, caác ngöi sao vaâ haåt nhên nguyïn tûã nöí tung vaâ trúã vïì caác húåp phêìn cuãa noá. Têët caã caác vêën àïì chuáng ta gùåp khi chuáng ta muöën hiïíu ba phuát luác àoá seä xuêët hiïån trúã laåi khi ta muöën tiïn àoaán caác sûå kiïån seä xaãy ra trong ba phuát cuöëi. http://ebooks.vdcmedia.com
  15. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 15 SÛÅ DAÄN NÚÃ CUÃA VUÄ TRUÅ Nhòn vaâo bêìu trúâi ban àïm, ta coá caãm giaác maånh meä vïì möåt vuä truå khöng biïën àöång. Thûåc ra, nhûäng àaám mêy bay qua mùåt trùng, bêìu trúâi xoay quanh sao Bùæc àêíu vaâ sau nhûäng khoaãng thúâi gian daâi hún thò mùåt trùng cuäng khi troân khi khuyïët, vaâ mùåt trùng cuäng nhû caác haânh tinh àïìu chuyïín àöång trïn phöng caác vò sao. Nhûng chuáng ta biïët àêy chó laâ hiïån tûúång cuåc böå, do caác chuyïín àöång trong thaái dûúng hïå cuãa chuáng ta gêy ra. Ngoaâi caác haânh tinh ra, caác ngöi sao dûúâng nhû àûáng yïn. Cöë nhiïn, sao cuäng chuyïín àöång vúái nhûäng töëc àöå àaåt vaâi trùm kilömet möîi giêy, nhû vêåy trong möåt nùm, möåt ngöi sao chuyïín àöång nhanh coá thïí ài mûúâi nghòn triïåu kilömet. Àêëy laâ möåt khoaãng möåt nghòn lêìn nhoã hún khoaãng caách àïën nhûäng ngöi sao duâ laâ gêìn nhêët, cho nïn võ trñ biïíu kiïën cuãa chuáng trïn bêìu trúâi thay àöíi rêët chêåm. (Vñ duå ngöi sao chuyïín àöång tûúng àöëi nhanh, goåi laâ Barnard úã caách ta möåt khoaãng chûâng 56 triïåu triïåu kilömet. Noá chuyïín àöång qua àûúâng nhòn vúái töëc àöå 89 km/s hoùåc 2,8 nghòn triïåu kilömet möîi nùm, kïët quaã laâ võ trñ biïíu kiïën cuãa noá thay àöíi möåt goác bùçng 0,0029 àöå trong möåt nùm). Caác nhaâ thiïn vùn goåi sûå thay àöíi võ trñ biïíu kiïën cuãa nhûäng ngöi sao gêìn trïn bêìu trúâi laâ “chuyïín àöång riïng”. Võ trñ biïíu kiïën trïn bêìu trúâi cuãa nhûäng ngöi sao xa hún thay àöíi chêåm àïën mûác chuyïín àöång riïng cuãa chuáng khöng thïí phaát hiïån àûúåc thêåm chñ bùçng sûå quan saát kiïn nhêîn nhêët. ÚÃ àêy chuáng ta seä thêëy rùçng caái caãm giaác khöng biïën àöång naây laâ sai lêìm. Caác quan saát maâ chuáng ta thaão luêån trong chûúng naây cho thêëy laâ vuä truå úã trong möåt traång thaái nöí dûä döåi, trong àoá caác àaão sao lúán goåi laâ caác thiïn haâ àang rúâi xa nhau vúái nhûäng töëc àöå gêìn bùçng töëc àöå aánh saáng. Sau naây chuáng ta coá thïí ngoaåi suy sûå nöí àoá luâi vïì thúâi http://ebooks.vdcmedia.com
  16. Steven Weinberg 16 gian àïí kïët luêån rùçng têët caã caác thiïn haâ chùæc àaä phaãi gêìn nhau hún nhiïìu úã cuâng möåt luác trong quaá khûá - gêìn nhau àïën mûác maâ thûåc ra khöng coá thiïn haâ naâo hoùåc vò sao naâo hoùåc kïí caã nguyïn tûã hay haåt nhên nguyïn tûã naâo coá thïí töìn taåi riïng biïåt. Àoá laâ kyã nguyïn maâ chuáng ta goåi laâ “vuä truå sú khai”, àöëi tûúång nghiïn cûáu cuãa cuöën saách naây. Sûå hiïíu biïët cuãa chuáng ta vïì sûå giaän núã cuãa vuä truå hoaân toaân dûåa trïn sûå kiïån laâ caác nhaâ thiïn vùn coá khaã nùng ào chuyïín àöång cuãa möåt vêåt thïí saáng theo hûúáng trûåc tiïëp doåc theo àûúâng nhòn chñnh xaác hún rêët nhiïìu so vúái khi ào chuyïín àöång àoá theo nhûäng hûúáng vuöng goác vúái àûúâng nhòn. Kyä thuêåt ào duâng möåt tñnh chêët quen thuöåc cuãa moåi chuyïín àöång soáng, goåi laâ hiïåu ûáng Doppler. Khi ta quan saát möåt soáng êm hoùåc soáng aánh saáng tûâ möåt nguöìn bêët àöång, thúâi gian giûäa caác àónh soáng khi chuáng àïën àûúåc thiïët bõ quan saát cuãa ta cuäng àuáng laâ thúâi gian giûäa caác àónh soáng khi chuáng rúâi khoãi nguöìn. Mùåt khaác, nïëu nguöìn chuyïín àöång taách khoãi chuáng ta thò thúâi gian giûäa caác lêìn túái cuãa nhûäng àónh soáng liïn tiïëp lúán hún thúâi gian giûäa nhûäng luác chuáng rúâi khoãi nguöìn, vò möîi àónh sau khi túái chöî ta phaãi ài möåt quaäng àûúâng daâi hún möåt chuát so vúái àónh trûúác. Thúâi gian giûäa caác àónh chñnh bùçng bûúác soáng chia cho töëc àöå cuãa soáng, nhû vêåy möåt soáng phaát ra búãi möåt nguöìn chuyïín àöång ra xa khoãi ta seä hònh nhû coá möåt bûúác soáng daâi hún so vúái khi nguöìn àûáng yïn. (Cuå thïí àöå tùng tyã àöëi cuãa bûúác soáng bùçng tó söë giûäa töëc àöå nguöìn soáng vaâ töëc àöå cuãa soáng, nhû àûúåc chó ra trong chuá thñch toaán hoåc 1). Cuäng nhû vêåy, nïëu nguöìn chuyïín àöång vïì phña ta, thúâi gian giûäa nhûäng lêìn xuêët hiïån cuãa hai àónh soáng giaãm ài búãi vò möîi àónh soáng kïë tiïëp ài möåt quaäng àûúâng ngùæn hún vaâ soáng hònh nhû coá möåt bûúác soáng ngùæn hún. Àiïìu naây giöëng nhû thïí möåt ngûúâi baán haâng lûu àöång muöën gûãi thû vïì nhaâ möåt caách àïìu àùån, möîi tuêìn möåt lêìn suöët trong chuyïën ài cuãa mònh: khi ngûúâi àoá ài xa nhaâ, möîi thû tiïëp sau seä phaãi ài möåt khoaãng caách xa hún thû trûúác, cho nïn caác bûác thû cuãa ngûúâi àoá seä àïën caách nhau hún möåt tuêìn; trïn àûúâng trúã vïì, möîi thû tiïëp sau seä ài möåt khoaãng caách ngùæn hún nïn caác bûác thû àïën caách nhau chûa àêìy möåt tuêìn. http://ebooks.vdcmedia.com
  17. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 17 Hiïån nay rêët dïî quan saát hiïåu ûáng Doppler trïn soáng êm. Chó cêìn àûáng bïn àûúâng caái vaâ nhêån xeát rùçng àöång cú cuãa möåt xe ö tö chaåy nhanh phaát ra êm thanh cao hún (nghôa laâ coá bûúác soáng ngùæn hún) khi chiïëc ö tö lao vïì phña ta so vúái khi chiïëc ö tö chaåy khoãi ta. Hiïåu ûáng naây àûúåc Johann Christian Doppler, giaáo sû toaán hoåc trûúâng Realschule úã Praha nïu ra lêìn àêìu tiïn cho caã soáng êm vaâ soáng aánh saáng nùm 1842. Hiïåu ûáng Doppler cho soáng êm àûúåc nhaâ khñ tûúång hoåc Haâ Lan Buys - Ballot thûã nghiïåm trong möåt thñ nghiïåm hêëp dêîn vaâo nùm 1845 - öng duâng möåt daân nhaåc keân àùåt trïn möåt toa xe lûãa mui trêìn phoáng nhanh qua vuâng nöng thön Haâ Lan gêìn Utrecht laâm nguöìn êm thanh di àöång. Doppler cho rùçng hiïåu ûáng cuãa öng coá thïí cùæt nghôa maâu sùæc khaác nhau cuãa caác vò sao. AÁnh saáng cuãa caác vò sao chuyïín àöång rúâi xa quaã àêët phaãi dõch chuyïín vïì phña nhûäng bûúác soáng daâi hún, vaâ do aánh saáng àoã coá bûúác soáng daâi hún bûúác soáng trung bònh cuãa aánh saáng thêëy àûúåc, nïn möåt ngöi sao nhû vêåy seä hiïån ra àoã hún bònh thûúâng. Cuäng nhû vêåy, aánh saáng tûâ caác vò sao chuyïín àöång vïì phña quaã àêët seä dõch chuyïín vïì phña bûúác soáng ngùæn hún, do àoá vò sao àûúåc nhòn xanh hún bònh thûúâng. Khöng lêu sau àoá Buys - Ballot vaâ möåt söë ngûúâi khaác àaä chó ra rùçng hiïåu ûáng Doppler vïì cùn baãn khöng dñnh lñu gò àïën maâu sùæc möåt ngöi sao - àuáng laâ aánh saáng xanh tûâ möåt ngöi sao ài xa quaã àêët bõ dõch vïì phña àoã, nhûng àöìng thúâi möåt phêìn cuãa aánh saáng tûã ngoaåi, thûúâng khöng thêëy àûúåc cuãa vò sao, laåi dõch chuyïín vïì phña xanh cuãa phöí thêëy àûúåc, do àoá maâu sùæc toaân böå khöng thay àöíi. Caác sao coá maâu sùæc khaác nhau chuã yïëu vò chuáng coá bïì mùåt nhiïåt àöå khaác nhau. Tuy nhiïn, hiïåu ûáng Doppler bùæt àêìu coá möåt têìm quan troång to lúán trong thiïn vùn hoåc vaâo nùm 1868, khi noá àûúåc aáp duång cho viïåc nghiïn cûáu nhûäng vaåch phöí caá biïåt. Nhiïìu nùm trûúác àoá nhaâ quang hoåc Joseph Frauenhofer úã Muynkhen àaä phaát hiïån ra, trong nhûäng nùm tûâ 1814 àïën 1815, rùçng khi aánh saáng mùåt trúâi ài qua möåt khe heåp vaâ sau àoá ài qua möåt lùng kñnh thuãy tinh thò phöí maâu sùæc hiïån ra coá haâng trùm vaåch töëi, möîi vaåch àïìu laâ hònh aãnh caái khe heåp. (Möåt vaâi vaåch naây àaä àûúåc William Hyde Wollaston nhêån http://ebooks.vdcmedia.com
  18. Steven Weinberg 18 thêëy trûúác àêëy nûäa kia, nùm 1802, nhûng luác àoá khöng àûúåc nghiïn cûáu kyä lûúäng). Caác vaåch töëi luön luön àûúåc thêëy taåi caác mêìu sùæc cöë àõnh. Nhûäng vaåch phöí töëi naây cuäng àûúåc Frauenhofer tòm thêëy úã nhûäng võ trñ nhû vêåy trïn quang phöí cuãa mùåt trùng vaâ caác sao saáng hún. Ngûúâi ta hiïíu khaá súám rùçng nhûäng vaåch töëi naây àûúåc taåo ra búãi sûå hêëp thuå choån loåc aánh saáng coá nhûäng bûúác soáng xaác àõnh naâo àoá, khi aánh saáng ài tûâ bïì mùåt noáng cuãa möåt vò sao qua khñ quyïín bïn ngoaâi laånh hún cuãa noá. Möîi möåt vaåch laâ do sûå hêëp thuå aánh saáng cuãa möåt nguyïn töë hoáa hoåc xaác àõnh, nhû vêåy ngûúâi ta coá thïí biïët rùçng caác nguyïn töë trïn mùåt trúâi nhû natri, sùæt, magie, canxi vaâ crom cuäng laâ nhûäng nguyïn töë tòm thêëy trïn quaã àêët. (Hiïån nay chuáng ta biïët rùçng bûúác soáng cuãa caác vaåch töëi àuáng laâ nhûäng bûúác soáng maâ möåt photon coá bûúác soáng àoá seä coá àuáng nùng lûúång àuã àïí nêng nguyïn tûã tûâ traång thaái nùng lûúång thêëp nhêët lïn möåt trong nhûäng traång thaái kñch thñch cuãa noá). Nùm 1868 William Huggins àaä coá thïí chó ra rùçng caác vaåch töëi trïn phöí cuãa möåt vaâi vò sao saáng choái hún húi dõch chuyïín vïì phña àoã hoùåc phña xanh so vúái võ trñ bònh thûúâng cuãa chuáng trïn phöí cuãa mùåt trúâi. Öng àaä giaãi thñch àuáng àùæn sûå kiïån naây nhû sûå dõch chuyïín Doppler do sûå chuyïín àöång cuãa vò sao ra xa khoãi quaã àêët hoùåc vïì phña quaã àêët gêy ra. Vñ duå, bûúác soáng cuãa möîi vaåch töëi trïn phöí cuãa sao Capella daâi hún bûúác soáng cuãa vaåch töëi tûúng ûáng trïn phöí mùåt trúâi 0,01 %. Sûå dõch chuyïín vïì phña àoã naây chûáng toã Capella àang rúâi xa ta vúái möåt töëc àöå bùçng 0, 01 % töëc àöå aánh saáng hoùåc 30 kilömet möîi giêy. Hiïåu ûáng Doppler àûúåc aáp duång trong nhûäng thêåp niïn sau àoá àïí khaám phaá vêån töëc cuãa nhûäng tai lûãa cuãa mùåt trúâi, cuãa caác sao àöi vaâ cuãa caác vaåch sao Thöí. Pheáp ào caác vêån töëc bùçng quan saát caác dõch chuyïín Doppler laâ möåt kyä thuêåt rêët chñnh xaác, búãi vò bûúác soáng cuãa caác vaåch phöí coá thïí ào àûúåc vúái möåt àöå chñnh xaác cao; tòm nhûäng bûúác soáng cho trong caác baãng söë vúái taám con söë coá yá nghôa khöng phaãi laâ chuyïån hiïëm. Ngoaâi ra, kyä thuêåt naây vêîn giûä àûúåc àöå chñnh xaác duâ khoaãng caách túái nguöìn saáng laâ bao nhiïu, miïîn laâ nguöìn àuã aánh saáng àïí coá thïí nhêån ra caác vaåch phöí trïn bûác xaå cuãa bêìu trúâi ban àïm. http://ebooks.vdcmedia.com
  19. BA PHUÁT ÀÊÌU TIÏN 19 Chñnh nhúâ sûã duång hiïåu ûáng Doppler maâ ta biïët nhûäng giaá trõ àùåc trûng cuãa vêån töëc caác sao àaä nhùæc àïën úã àêìu chûúng naây. Hiïåu ûáng Doppler cuäng cho ta caách tòm khoaãng caách àïën caác ngöi sao gêìn; nïëu chuáng ta phoãng àoaán àûúåc möåt chuát gò àoá vïì hûúáng chuyïín àöång cuãa möåt vò sao, thò dõch chuyïín Doppler cho ta vêån töëc cuãa noá theo phûúng ngang cuäng nhû theo phûúng doåc àûúâng nhòn cuãa chuáng ta, do àoá viïåc ào chuyïín àöång biïíu kiïën cuãa vò sao ngang qua thiïn cêìu seä cho ta hay noá caách xa ta khoaãng bao nhiïu. Nhûng hiïåu ûáng Doppler chó bùæt àêìu cho caác kïët quaã coá têìm quan troång vïì mùåt vuä truå hoåc khi caác nhaâ thiïn vùn bùæt àêìu nghiïn cûáu phöí cuãa nhûäng thiïn thïí úã xa hún caác vò sao thêëy àûúåc rêët nhiïìu. Töi seä kïí möåt ñt vïì viïåc khaám phaá ra caác thiïn thïí àoá, röìi quay laåi hiïåu ûáng Doppler. Chuáng ta seä bùæt àêìu chûúng naây bùçng sûå nhòn ngûúåc lïn bêìu trúâi àïm. Thïm vaâo mùåt trùng, haânh tinh vaâ caác vò sao, coân coá hai loaåi thiïn thïí nhòn àûúåc khaác coân quan troång hún vïì mùåt vuä truå hoåc maâ àaáng leä töi àaä phaãi nhùæc àïën. Möåt trong hai thiïn thïí naây dïî thêëy vaâ saáng àïën mûác àöi khi coân nhòn thêëy àûúåc trïn bêìu trúâi múâ saáng cuãa möåt thaânh phöë ban àïm. Àoá laâ möåt daãi saáng vûún daâi thaânh möåt vaânh troân lúán bao quanh bêìu trúâi vaâ tûâ nghòn xûa àaä àûúåc goåi laâ Ngên haâ. Nùm 1750 nhaâ chïë duång cuå ngûúâi Anh Thomas Wright cho ra möåt cuöën saách xuêët sùæc, Thuyïët nguöìn göëc hay Giaã thuyïët múái vïì vuä truå, trong àoá öng gúåi yá rùçng caác vò sao nùçm trong möåt phiïën deåt, “phiïën àaá maâi”, coá bïì daây hûäu haån, nhûng vûún ra rêët xa theo moåi hûúáng cuãa bïì mùåt phiïën. Hïå mùåt trúâi nùçm trong phiïën deåt naây, cho nïn tûå nhiïn khi ta nhòn tûâ quaã àêët doåc theo mùåt phùèng phiïën ta thêëy saáng hún khi nhòn theo bêët kyâ hûúáng naâo khaác. Àêy laâ caái ta goåi laâ Ngên haâ. Thuyïët cuãa Wright àaä àûúåc xaác nhêån tûâ lêu. Hiïån nay ngûúâi ta cho rùçng Ngên haâ laâ möåt caái àôa sao deåt coá àûúâng kñnh khoaãng taám mûúi nghòn nùm aánh saáng vaâ chiïìu daây vaâo khoaãng saáu nghòn nùm aánh saáng. Noá cuäng coá möåt quêìng sao hònh cêìu vúái baán kñnh gêìn möåt trùm nghòn nùm aánh saáng. Töíng khöëi lûúång thûúâng àûúåc http://ebooks.vdcmedia.com
  20. Steven Weinberg 20 ûúác tñnh khoaãng 100 nghòn triïåu lêìn khöëi lûúång mùåt trúâi, nhûng möåt söë nhaâ thiïn vùn cho rùçng quêìng sao múã röång coá thïí coá khöëi lûúång lúán hún nhiïìu. Hïå mùåt trúâi úã caách têm cuãa àôa vaâo khoaãng ba mûúi nghòn nùm aánh saáng vaâ húi “dõch vïì phña bùæc” mùåt phùèng têm cuãa àôa. Àôa quay, vúái nhûäng töëc àöå àaåt túái khoaãng 250 km/s vaâ chòa ra nhûäng nhaánh xoùæn öëc khöíng löì. Àaåi thïí, nïëu ra coá thïí nhòn tûâ ngoaâi vaâo thò àoá seä laâ möåt quang caãnh vô àaåi! Toaân böå hïå thöëng naây hiïån nay thûúâng àûúåc goåi laâ Thiïn haâ hoùåc, vúái möåt caách nhòn röång hún, “thiïn haâ cuãa chuáng ta”. Möåt neát khaác cuãa bêìu trúâi ban àïm, àaáng quan têm vïì mùåt vuä truå hoåc, keám roä raâng hún nhiïìu so vúái ngên haâ. Trong choâm sao Andromeda (Tiïn nûä) coá möåt àöëm múâ khöng dïî thêëy lùæm nhûng cuäng nhòn thêëy roä trong àïm àeåp trúâi nïëu ta biïët cêìn tòm noá úã chöî naâo. Taâi liïåu nhùæc àïën noá àêìu tiïn coá thïí laâ sûå ghi cheáp vïì noá trong Saách vïì caác vò sao cöë àõnh, do nhaâ thiïn vùn Ba Tû Abdurrahman Al - Sufi viïët nùm 964 trûúác Cöng nguyïn. Öng àaä mö taã mö taã noá nhû möåt “àaám mêy nhoã”. Sau khi coá caác kñnh thiïn vùn, ngûúâi ta àaä khaám phaá ra caâng ngaây caâng nhiïìu nhûäng thiïn thïí röång lúán nhû vêåy vaâ caác nhaâ thiïn vùn caác thïë kyã 17 vaâ 18 àaä thêëy caác thiïn thïí àoá trong khi ài tòm nhûäng thiïn thïí maâ hoå cho laâ thûåc sûå hêëp dêîn, laâ caác sao chöíi. Àïí coá möåt danh muåc tiïån lúåi vïì caác thiïn thïí khöng phaãi quan saát àïën khi tòm sao chöíi, nùm 1781 Charles Messier àaä xuêët baãn möåt catalö nöíi tiïëng, caác linh vên vaâ caác chuâm sao. Cho àïën nay caác nhaâ thiïn vùn vêîn coân nhùæc àïën 103 thiïn thïí trong catalö àoá theo caác söë hiïåu Messier cuãa chuáng - thñ duå tinh vên Tiïn nûä laâ M31, tinh vên con Cua (Crab) laâ M1, v.v... Ngay úã thúâi Messier, ngûúâi ta àaä roä rùçng caác thiïn thïí röång lúán àoá khöng phaãi laâ nhû nhau. Vaâi caái roä raâng laâ nhûäng chuâm sao nhû Nhoám thêët tinh (M45). Nhûäng caái khaác laâ nhûäng àaám mêy khñ phaát saáng hònh thuâ khöng àïìu àùån, thûúâng coá mêìu sùæc, vaâ thûúâng liïn kïët vúái möåt hoùåc vaâi vò sao, nhû Àaåi tinh vên trong choâm Thêìn nöng (M42). Ngaây nay chuáng ta biïët rùçng nhûäng vêåt thïí thuöåc caã hai loaåi àoá àïìu úã trong thiïn haâ cuãa chuáng ta, vaâ chuáng ta khöng cêìn àïí yá àïën chuáng nhiïìu hún nûäa úã àêy. Tuy http://ebooks.vdcmedia.com
Đồng bộ tài khoản