Một tương lai đen tối cho vũ trụ học

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

69
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'một tương lai đen tối cho vũ trụ học', tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Một tương lai đen tối cho vũ trụ học

M T TƯƠNG LAI EN T I CHO VŨ TR H C Lawrence M Krauss Cho dù v i nhi u quan sát ã ư c lên k ho ch trong th p niên t i, nhưng có m t s may r i th t s chúng ta s không bao gi hi u ư c b n ch t ích th c c a năng lư ng t i, như Lawrence M Krauss trình bày sau ây. Khám phá h i 10 trư c ây r ng s dãn n vũ tr ang tăng t c, ng ý r ng a ph n vũ tr c u thành t m t ch t y h p d n g i là năng lư ng t i, là m t trong nh ng quan sát n i b t nh t trong lĩnh v c vũ tr h c. M t vài nhà lí thuy t c a chúng ta h i vài ba năm trư c ây ã th t s tranh cãi r ng m t th gì ó gi ng như năng lư ng t i ph i t n t i – nguyên do là m t ch t như th có th gi i quy t s mâu thu n, ví d , trong nh ng phép o c a s t ng h p h t nhân Big Bang và tu i c a vũ tr . Nhưng quan sát tr c ti p c a s gia t c vũ tr thông qua nh ng phép o sao siêu m i xa ch ng minh cho toàn b c ng ng r ng hi u bi t c a chúng ta v s ti n hóa c a vũ tr c n ph i i tu l i. Các phép o có l không bao gi ti t l v t ch t t i có th gi i thích ư c hay không b ng m t h ng s vũ tr . Chúng ta không h có b t c l i gi i thích nào cho m t o ư c c a năng lư ng t i d a trên các lí thuy t cơ s c a chúng ta v v t lí h t cơ b n. Vì nh ng i u ki n ban u c a vũ tr có l ư c xác nh b i nh ng quy lu t cơ s như th , nên vi c tìm hi u xem năng lư ng t i là cái gì ch c ch n s bu c chúng ta ph i nghi v n s hi u bi t c a mình v nh ng th i kh c s m nh t c a Big Bang. ây là nguyên nhân vì sao ngư i ta l i quá hào h ng v i vi c c g ng và gi i quy t bí n c a ngu n g c l n b n ch t c a lo i năng lư ng kì l này, th năng lư ng hình như th m m không gian tr ng r ng. Tuy nhiên, v n là ch r t có kh năng nh ng quan sát tương lai – b h n ch b i c sai s th c nghi m và thi u s ch d n lí thuy t v th tìm ki m – s r i chút ít ánh sáng m i lên nh ng nghi v n h t s c quan tr ng này. Thay vì v y, có l chúng ta c n nh ng ý tư ng lí thuy t m i gi i quy t b n ch t c a năng lư ng t i, và chúng thư ng khí xu t hi n hơn nh ng quan sát m i. © hiepkhachquay 14
S tiên oán ngư c i M c dù chúng ta không có m t lí thuy t cho phép mình tiên oán giá tr quan sát ư c c a m t c a năng lư ng t i, nhưng chúng ta th t s có m t ng c viên ti m năng cho ngu n g c c a nó: h ng s vũ tr h c. Do Einstein xu t vào năm 1917 là m t thu t ng b sung trong nh ng phương trình thuy t tương i r ng c a ông làm cho vũ tr có th tĩnh t i và vĩnh h ng (m t s khôn ngoan th nh hành th i ó), h ng s vũ tr là m t lo i “ph n h p d n” tràn ng p toàn b không gian. Tuy nhiên, k t th p niên 1960, m t thu t ng h ng s như th ã có tr c t lí thuy t khác. Cơ h c lư ng t , cùng v i thuy t tương i, ng ý r ng không gian tr ng r ng tràn y m t m hoang d i các h t o t t n và bi n m t nhanh n m c chúng ta không th tr c ti p phát hi n ra chúng ư c. Tuy nhiên, nh ng h t này l i v t tích có th o ư c lên m i th t kho ng cách gi a các m c năng lư ng nguyên t cho n l c Casimir y các t m kim lo i mang l i r t g n nhau. Ngư i ta có th trông i nh ng h t o này óng góp năng lư ng cho không gian tr ng r ng, thu ư c d ng th c gi ng h t h ng s vũ tr nguyên b n c a Einstein ã ưa n l c y vũ tr và do ó là m t vũ tr ang gia t c. D ng “năng lư ng chân không” này có tính y h p d n vì nó có áp su t âm b ng và ngư c d u l nv im t năng lư ng c a nó. Nói cách khác, t s áp su t trên m t năng lư ng – g i là “phương trình tr ng thái” thông s , w – có giá tr - 1. M t s gi i thích cơ b n, vi mô như th cho năng lư ng t i úng là cái các nhà vũ tr h c ang tìm ki m. Nhưng có m t cái b y gài l n: khi chúng ta n l c ư c tính l n c a năng lư ng chân không d a trên s hi u bi t hi n nay c a chúng ta v v t lí h t cơ b n, chúng ta thu ư c m t giá tr l n hơn 120 b c so v i giá tr o ư c! i u này có nghĩa là n u như năng lư ng t i tương ng v i m t h ng s vũ tr phát sinh t năng lư ng chân không khác không, thì có cái gì ó v cơ b n là sai l m v i s hi u bi t c a chúng ta v n n v t lí h t. M t khác, ngu n năng lư ng t i có l ch nh y l i h ng s vũ tr th i hi n t i, và có l nó là m t cái gì ó ph c t p hơn là bi n thiên như m t hàm c a th i gian. Th t v y, có th m t ngu n năng lư ng t i như th s bi n m t hoàn toàn vào m t lúc nào ó trong tương lai, i u ó có th ng ý r ng năng lư ng chân không cơ b n c a t nhiên chính xác là b ng không. Khi ó, chúng ta có th hi u m t giá tr như th , có l , là do m t s i x ng m i c a t nhiên tri t tiêu chính xác h t óng góp c a t t c các h t o. Nhưng v n là ch ó. Cách duy nh t chúng ta có th xác nh t các quan sát r ng năng lư ng t i không ph i là m t h ng s vũ tr là b ng cách nào ó o phương trình tr ng thái thông s , w, c a nó, và tìm th y nó không, hay ã t ng không, b ng – 1. N u giá tr o ư c không th phân bi t v i – 1 trong sai s th c nghi m, thì chúng ta không bi t i u gì h t vì năng lư ng t i có th là m t h ng s vũ tr hay m t th gì khác kém kì l hơn (ho c kì l hơn) hành x r t gi ng v i nó. Nh ng thách th c quan sát trong vi c phân bi t gi a nh ng k ch b n này ang h t s c thoái chí. Thách th c quan sát D li u hi n có cho th y – 1,2 < w < - 0,8, w r t g n v i giá tr h ng s vũ tr - 1. Nhưng vì không h có th lí thuy t nào ch d n chúng ta bi t w hóa ra có không b ng -1 hay không, ho c là hi n nay ho c là s m hơn trong l ch s vũ tr , chúng ta © hiepkhachquay 15
bu c ph i cho phép kh năng w bi n thiên tùy ti n theo th i gian. Khi sai s lí thuy t này k t h p v i sai s h th ng kh dĩ c a quan sát – ví d do nh ng khó khăn trong vi c xác nh sáng tuy t i c a sao siêu m i – s th t khó nói phương trình tr ng thái c a năng lư ng t i có th t s b l ch kh i -1 hay không vào b t c th i i m nào trong quá kh . H i u năm nay, tôi cùng v i Dragan Huterer trư ng i h c Chicago và Kate Jones-Smith thu c trư ng i h c Case Western Reserve, tính ư c r ng cho dù là quan sát 3000 sao siêu m i ư c th c hi n v i chính xác phép o t t hơn chút xíu thôi so v i chính xác ã có trư c nay, thì s ràng bu c trên giá tr o có th c i thi n nhi u nh t là 2 l n m t khi sai s lí thuy t w ư c h p nh t vào. Nói cách khác, - 1,1 < w < - 0,9. Nhưng, vì m c ích l p lu n, chúng ta hãy nói r ng giá tr th t s c a phương trình tr ng thái thông s là w = - 0,96. Khi ó, cho dù chúng ta có kh năng c i thi n sai s hi n có w lên 10 l n b ng nh ng kĩ thu t ư c xu t ngoài vi c ơn gi n o sao siêu m i xa, giá tr w = - 1 s ch là hai l ch chu n kh i giá tr phù h p nh t (không th tương ng v i w = - 0,96). Th t không may, nh ng kho ng th i gian riêng như th thư ng xu t hi n trong v t lí và, trong khi g i ý, không kh ng nh là m t khám phá. i u này không có nghĩa là chúng ta s ph i t b các n l c o w. Nó ch có nghĩa là nhà quan sát s ph i làm vi c r t v t v làm gi m sai s h th ng, ví d , trong nh ng phép o sao siêu m i xu ng dư i m c hi n nay. Và d u cho các nhà th c nghi m làm ch ư c m t kì công như th , thì chúng ta ph i s ng ph i kh năng rõ ràng r ng vi c mang n s ti n b to l n – t c là tr l i ư c câu h i năng lư ng t i là m t h ng s vũ tr hay là m t cái gì khác – có kh năng n m ngoài t m v i th c nghi m c a chúng ta. M t th i i m r t c bi t N u như chúng ta không th tr l i câu h i này, thì kh năng chúng ta làm ch các mô hình trong n n v t lí h t cơ b n s b h n ch vì chúng ta không bi t năng lư ng t i là do năng lư ng chân không hay m t th gì khác. Nhưng s mù t t như th cũng s làm cho khó mà oán ư c tương lai lâu dài c a vũ tr . Th t v y, n u năng lư ng t i th t s là m t h ng s vũ tr , thì các nhà khoa h c cách nay 100 t hay ng n y năm s u m t h t b ng ch ng r ng chúng ta ang s ng trong m t vũ tr ang dãn n b năng lư ng t i th ng tr . ây là do khi ó s gia t c vũ tr s làm cho các thiên hà và sao siêu m i xa xôi lùi xa nhau t c l n hơn tc ánh sáng, vì th ưa nh ng v t ch th Lawrence M.Krauss này c a ng l c h c vũ tr mãi mãi ra kh i t m nhìn. Do ó, dư ng như chúng ta ang s ng trong m t th i kh c r t c bi t, y là th i gian duy nh t trong l ch s vũ tr chúng ta th t s có th suy lu n ra s t n t i © hiepkhachquay 16
c a chính năng lư ng t i. Vì th , có l chúng ta không nên c m th y quá t i t n u như quan sát trong nh ng th p niên s p t i không cho phép chúng ta gi i mã bí n ngu n g c và b n ch t c a năng lư ng t i. Sau h t th y, thư ng thư ng thì chính các bí n ã gi các nhà khoa h c ti n lên, ti p thêm sinh l c cho các nhà lí thuy t ti p t c gi i thích v b n ch t t i h u c a th c t i và thúc y các nhà quan sát tìm ki m nh ng công c m i kh o sát nó. Tác gi : Lawrence M.Krauss, Giám c Trung tâm Giáo d c và Nghiên c u Vũ tr h c và Thiên văn v t lí t i trư ng i h c Case Western Reserve, Mĩ. Cu n sách m i ây nh t c a ông vi t v năng lư ng t i là Hiding in the Mirror. Nguyên b n: A dark future for cosmology (Physics World, tháng 12/2007) hiepkhachquay d ch An Minh, ngày 06/12/2007, 22:12:21 © hiepkhachquay 17