Vật lý vũ trụ - 2
Không có điều gì trước Bigbang
Theo một quan điểm khác thì không có gì trước Bigbang. Chúng ta thườnghình
dung vũ trụ đã nổ ra từ một điểm vật chất. Song một hình ảnh đúng đắn hơn của
vũ trụ giãn nở là một quả bóng có độ đàn hồi tuyệt đối đang bị thổi phồng lên, hai
vùng nằm trong và ngoài quả bóng không tồn tại và không ứng với những thực tại
nào của vũ trụ. Khi quả bóng co lại thành một điểm, đấy là điểm xuất phát ban đầu
Bigbang. Nên chú ý rằng vũ trụ không giãn nở trong một "không gian" nào cả:
Bản thân không gian sẽ được tạo nên trong quá trình giãn nở của vũ trụ. Stephen
Hawking đã so sánh câu hỏi: Điều gì có trước Bigbang? với câu hỏi: Điều gì có
ởphía Bắc của cực Bắc? Vì phía Bắc của cực Bắc không tồn tại cho nên không có
gì ở đấy cả.
Một câu hỏi khác: Không gian và thời gian đã được hình thành như thế nào?
Hiện nay nhiều nhà vật lý quan niệm rằng không - thời gian được hình thành từ
những thăng giáng lượng tử của chân không .
Không - thời gian lượng tử hoá
Hai nhà vật lý lý thuyết Carlo Rovelli, người ý và Lee Smolin, người Mỹ đã phát
triển lý thuyết không - thời gian lượng tử hoá gọi là lý thuyết vòng lượng tử (Loop
Quantum Gravity); từ vòng xuất hiện do quá trình tính toán dẫn đến những vòng
con trong không - thời gian. Không gian sẽ được kết thành bởi các yếu tố vi mô
lượng tử hoá có kích thước khoảng 10-33 cm, thời gian sẽ không chảy liên tục mà
nhảy từng thời đoạn giống như trong một chiếc đồng hồ cát. "Với các vòng thì tại
thời điểm Bigbang vũ trụ không trở nên vô cùng nhỏ mà lấy kích thước cực tiểu
ứng với lượng tử của không thời gian", theo Carlo Rovelli.
Trong lý thuyết vòng lượng tử, các tác giả đã xây dựng không thời gian tiền
Bigbang: Đó là không thời gian nghịch đảo của không thời gian hậu Bigbang với
trái đổi thành phải và phải đổi thành trái.
Và nếu không tồn tại ngay cả thời gian?
Các nhà vật lý đã xét lại khái niệm thời gian. Đây là một khái niệm vô cùng bí ẩn.
Đối với một nhà sinh học thì đấy là quá trình lão hoá, đối với nhà tâm lý học thì đó
là quá trình phát triển trong ý thức của mỗi đối tượng. Jean Giono nói về thời gian:
Đó là điều đã đi qua khi không có điều gì đã đi qua cả.
Người ta thường kể lại truyền thuyết Galilée đã tìm ra quy luật dao động của con
lắc nhờ so sánh chuyển động của con lắc với nhịp tim của ông. Và vài năm sau các
bác sĩ lại kiểm tra nhịp tim của bệnh nhân nhờ đồng hồ quả lắc. Vậy thời gian có
can thiệp vào đây chăng? Hoàn toàn không! Đây chỉ là sự chuyển động của một
vật này tương đối với một vật khác. Dẫu rằng biến số t (biến số thời gian) luôn có
mặt ở mọi nơi nhưng thực tế các nhà vật lý cuối cùng chỉ đối tác với các đại lượng
vật lý như thể tích, khối lượng, góc, nhiệt độ,... t đã biến mất .
Khái niệm thời gian chảy chỉ hữu ích ở mức vĩ mô, và vô ích ở kích thước vi mô
khi người ta lượng tử hoá không - thời gian và vào lúc Bigbang hoàn toàn không
tồn tại thời gian đang chảy, ở đây chỉ tồn tại một đám bọt, với đám bọt này thì
cách suy nghĩ của chúng ta về thế giới, về thời gian sẽ phải khác một cách căn bản.
Và như thế câu trả lời cho câu hỏi: Có gì trước bigbang là... không có gì cả.
**
Hai quan điểm trái ngược trên đã đặt ra nhiều vấn đề lớn về lý thuyết cũng như
thực nghiệm (thậm chí triết học) về vũ trụ học. Và câu hỏi trước Bigbang có gì
đang chờ câu trả lời mà các nhà vật lý và thiên văn hy vọng rằng sẽ có được trong
tương lai nhờ những kính viễn vọng hấp dẫn Virgo (ý), Ligo (Mỹ) và nhờ Lisa,
một hệ thống vệ tinh của NASA.
Thiên hà và lỗ đen, vật nào có trước?
Giới thiên văn học vừa phát hiện các thiên hà và lỗ đen trung tâm của chúng phát
triển với tốc độ ngang bằng nhau. Khám phá này đặt dấu chấm hết cho cuộc tranh
cãi kéo dài nhiều năm về việc thiên thể nào xuất hiện trước.
Tim Heckman thuộc ĐH Johns Hopkins, Baltimore, Mỹ, một thành viên của nhóm
nghiên cứu, cho biết: ''Giống như gà và trứng, giới khoa học không thể biết lỗ đen
hay thiên hà có trước''. Nhóm của ông đã trình bày kết quả nghiên cứu tại Hội nghị
của Liên minh thiên văn quốc tế đang diễn ra tại Sydney, Australia.
Đại đa số các thiên hà chứa một lỗ đen ở trung tâm - vùng không gian dày đặc tới
mức nó nặng gấp mặt trời của chúng ta hàng triệu lần song chỉ lớn hơn vài lần.
Lực hấp dẫn của lỗ đen cực lớn, giống như một lỗ tháo nước khổng lồ, hút bụi và
mọi thiên thể ở gần để gia tăng khối lượng.
Đã từ lâu giới thiên văn thắc mắc lỗ đen dẫn tới sự ra đời của thiên hà bằng cách
tập hợp bụi và khí thành các ngôi sao hay là thiên hà có đủ khối lượng để "gieo
mầm" lỗ đen bằng cách bắt giữ các ngôi sao. Heckman và các thành viên khác,
hiện đang làm việc cho dự án mang tên Sloan Digital Sky Survey để lập bản đồ
100 triệu thiên thể, đã nghiên cứu 120.000 thiên hà gần kề Ngân hà.
Nhóm nghiên cứu quan sát thấy dấu hiệu ra đời của các ngôi sao và sự huỷ diệt vật
chất khi vật chất bị hút vào một lỗ đen. Từ đó, họ kết luận các ngôi sao hình thành
với tốc độ ngang bằng với lỗ đen. Nhà nghiên cứu lỗ đen Andrew King thuộc ĐH
Leicester, Anh, nhận xét: ''Đây là một phát hiện lớn. Con người sẽ sử dụng dữ liệu
này trong nhiều năm tới''.
Có lẽ đa phần sự phát triển của thiên hà và lỗ đen diễn ra cách đây chừng 10 tỷ
năm. Dự án khảo sát lập bản đồ là cần thiết nhằm tìm ra một vài thiên hà vẫn đang
trải qua quá trình phát triển. Những thiên hà gần kề này là một phòng thí nghiệm
tốt giúp giới khoa học hiểu biết về các sự kiện đã xảy ra trong quá khứ.
Ngân hà nhỏ hơn các thiên hà trong dự án và có một lỗ đen khá khiêm tốn ở trung
tâm. Tuy nhiên, dữ liệu mới cho thấy Ngân hà và lỗ đen trung tâm của nó cùng trải
qua quá trình phát triển đau đớn cách đây hàng tỷ năm.