Vài nét lịch sử tiến hoá vũ trụ
Phần 2
Cho đến năm 1965, lí thuyết BIGBANG có thêm một khẳng định nữa
khi bức xạ tàn dư của vũ trụ được Arno Penzias và Robert Wilson phát hiện.
Penzias và Wilson đã phát hiện qua kính thiên văn vô tuyến một lọai bức xạ
điện từ vi ba trên bước sóng 3cm. Ðây là loại bức xạ tràn ngập vũ trụ và
hoàn toàn đẳng hướng, có nghĩa là ta đo được nó từ mọi hướng. Loại bức xạ
này hoàn toàn phù hợp với dự đoán của lí thuyết BIGBANG từ năm 1948
rằng loại bức xạ này phát ra sau BigBang khoảng 300 000 năm. Khi đó nhiệt
độ vũ trụ là khoảng 100.000K.
Như vậy là theo thuết BigBang nói trên, tất cả chúng ta (vũ trụ) đã ra
đời cách đây 15 tỷ năm (cũng chưa lâu lắm) bởi một vụ nổ. Ta không thể nói
gì về nó vì ngoài phạm vi của BigBang thì không tồn tại vật chất và bức xạ,
do đó không tồn tại khái niệm không gian và thời gian, từ duy nhất ta có thể
dùng để chỉ nó là "không gì cả" (nothing). Chúng ta không thể có khái niệm
không gian và thời gian vào trước khi BIGBANG xảy ra. Vì sao lại như
vậy?
Như trên đã nói, toàn bộ vật chất (các hạt) chỉ được tạo thành bởi vụ
nổ lớn (BIGBANG). Vậy có nghĩa là trước BB không hề có sự tồn taị của
các hạt mà chúng ta đã biết. Như vậy là không có một sự khác biệt nào để
phân biệt 2 điểm, như vậy là không gian không hề tồn tại. Mặt khác ta lại
biết rằng thời gian chỉ là một đại luợng biểu diễn các quá trình. Vậy ở đây ta
sẽ sử dụng thời gian để làm gì khi không có sự biến đổi, sự chuyển động của
các hạt. Vậy ta có thể đi đến kết luận thòi gian cũng không tồn tại ngoài
phạm vi của BIGBANG. Như thế thì chúng ta lại có một lưu ý nhỏ là không
bao giờ được phép nói rằng BIGBANG đã bùng phát tại "một điểm" vì đơn
giản là điểm thì phải được xác định trong một không gian hình học nào đó
trong khi ở đây ta không có không gian.
Vũ trụ hữu hạn nhưng vô biên
Như những gì ở trên đã nói, vũ trụ ra đời từ một vụ nổ lớn và nó đang
không ngừng giãn nở. Thế thì hẳn ai cũng hiểu một chân lí là những cái gì
có kích thước xác định mới có thể hiểu được khái niệm giãn nở thôi. Đó là
cơ sở để chúng ta kết luận rằng vũ trụ là hữu hạn. Bây giờ lại nảy sinh một
thắc mắc: sự hữu hạn liệu có đồng nghĩa với khái niệm biên giới hay không?
Nếu có thì câu trên là vô nghĩa chăng?
Một lần nữa tôi xin lấy một ví dụ mà có lẽ sự so sánh này hơi khập
khiễng một chút. Chúng ta hãy thử suy nghĩ về Trái Đất của chúng ta nhé.
Chắc các bạn đều đồng ý với tôi rằng bề mặt Trái Đất nếu như ta tạm coi
như nó không có lồi lõm của sông núi gì thì có thể xem như nó là một mặt
phẳng được uốn cong thành một mặt cầu. Như vậy mặt đất của chúng ta có 2
chiều. Bây giờ ta sẽ đi trên mặt đất ðó. Chúng ta là sinh vật 3 chiều nhưng rõ
ràng là khi không đạt được tốc độ vũ trụ cấp 1 thì đường đi của chúng ta sẽ
chỉ giới hạn trên mặt đất mà thôi, và thế là ta đang chuyển động trong phạm
vi của không gian 2 chiều. Cái này chẳng nói làm gì nhiều thì ai cũng biết
nếu cứ đi theo đường thẳng (theo cách xác định đường thẳng trên mặt đất)
thì sớm muộn ta cũng quay lại điểm xuất phát. Vậy hãy thử hỏi một trong số
những người đã qua cuộc hành trình này như sau để nhận được những câu
trả lời mà có lẽ các bạn đọc sẽ thấy đồng ý với tôi.
Hỏi: Trái Đất có giới hạn không?
Trả lời: có, nó hữu hạn vì cứ đi mãi ta lại về điểm cũ mà không thể
tiến tới mãi mãi đến những vùng mới lạ được.
Hỏi: Thế biên giới của nó ở đâu?
Trả lời : không đâu cả vì dù nó hữu hạn nhưng chúng tôi không làm
thế nào thoát được ra khỏi nó. Hay nói chính xác thì nó không có biên.
Vậy là với ví dụ vừa rồi, có lẽ các bạn đã tạm hình dung được vì sao
lại có thể kết luận về vũ trụ hữu hạn nhưng vô biên. Tất nhiên chưa có ai đi
một vòng quanh vũ trụ để lại trở về điểm cũ nhưng đây là một điều khó có
thể nghi ngờ vì nếu vũ trụ có một biên nào đó mà các photon không thể vượt
qua thì hẳn rằng tràn ngập vũ trụ sẽ là một đống các photon phản xạ bay theo
đủ mọi hướng và các hiệu ứng hấp dẫn hẳn đã không cho phép chúng ta ngồi
đây để thảo luận về nó.
Hiện nay lí thuyết BIGBANG với những luận điểm chính đã nêu ở
trên đã được gần như thừa nhận hoàn toàn với những cơ sở như trên đã nói.
Tuy nhiên dù nó có được công nhận thế nào thì ta hãy cứ thử tìm hiểu một
chút về một số giả thiết khác về sự tiến hoá vũ trụ mà ngày nay tuy không
được thừa nhận nhưng cũng rất đáng chú ý.
Tương lai của vũ trụ.
Trong phần bàn về các nội dung về BIGBANG và cả các giả thuyết
khác về vũ trụ, chúng ta đã cùng lật lại lịch sử để biết thêm về quá khứ của
vũ trụ. Phần này sẽ trình bày một phần khác mà hẳn bạn đọc sẽ quan tâm
hơn rất nhiều bởi vì chính nó mới có nhiều quyết định đến những cái liên
quan đến tatcá chúng ta. Chúng ta sẽ cùng tìm kiếm tương lai cho vũ trụ.
Việc tìm kiếm tương lai cho vũ trụ thực chất không khác gì việc tìm quá khứ
cả. Do những giả thuyết khác như đã nói trên không được thừa nhận nên
chúng ta sẽ nói về các khả năng tương lai vũ trụ theo những gì suy ra từ lí
thuyết BIGBANG.
Như ta đã biết, vũ trụ khởi đầu bằng một vụ nổ lớn cách đây khoảng
15 tỷ năm. Tuy nhiên ở đây xin lưu ý lại rằng kết quả này chưa phải chính
xác tuyệt đối.
Ta lại quay lại, vũ trụ bắt đầu bằng một vụ nổ lớn và từ đó kích thước
của nó cứ tăng dần và không gian chúng ta biết tới cũng tăng không ngừng.
Như thế thì chẳng có gì khó khăn để đi đến một điều là có thể dựa vào mức
độ dãn nở của vũ trụ ngày nay để suy ra được vũ trụ đã có được bao lâu rồi.
Vậy thì sự dãn nở phụ thuộc vào cái gì? Đó chính là hằng số Hubble. Nó cho
chúng ta biết chính xác về quá trình tăng tốc của sự giãn nở để đưa ra được
kết luận chính xác bằng một phép tính ngược đơn giản.