Big Bang không phải là khởi đầu của vũ trụ

Thứ Hai, 03 Tháng Chín 20183:00 SA(Xem: 4366)
Big Bang không phải là khởi đầu của vũ trụ

Vũ trụ không xuất hiện âm thầm mà thông qua một vụ nổ! Ít nhất, đó là điều chúng ta thường được nghe: Vũ trụ và mọi thứ trong vũ trụ ra đời tại thời điểm Big Bang (Vụ nổ lớn) xảy ra. Thật không may, đây là một sai lầm. Giới khoa học đã nhận ra điều này từ gần 40 năm trước.

1839340

Vũ trụ dần dãn nở và nguội đi, tuy nhiên trong quá khứ nó từng đặc và nóng hơn. Ban đầu, Big Bang được coi là"nút thắt" kỳ dị mà từ đó xuất hiện sự đặc quánh và nóng đến cực độ. Nhưng ngày nay chúng ta đã hiểu rõ hơn. Nguồn: Trung tâm Không gian Goddard của NASA

Vũ trụ không xuất hiện âm thầm mà thông qua một vụ nổ! Ít nhất, đó là điều chúng ta thường được nghe: Vũ trụ và mọi thứ trong vũ trụ ra đời tại thời điểm Big Bang (Vụ nổ lớn) xảy ra. Không gian, thời gian, tất cả vật chất và năng lượng bên trong bắt đầu từ một điểm duy nhất, sau đó dãn nở và nguội đi từ đó hình thành nên thời gian hàng tỷ năm đến các nguyên tử, vì sao, thiên hà và siêu thiên hà trải rộng trên hàng tỷ năm ánh sáng – chính là Vũ trụ hiện hữu của chúng ta. Bức tranh tráng lệ và đầy hấp dẫn đó giải thích rất nhiều điều về những thứ chúng ta thấy được, từ cấu trúc quy mô lớn của hai nghìn tỷ thiên hà trong Vũ trụ đến bức xạ tàn dư từ vụ nổ nhiễm vào mọi vật thể sống. Thật không may, đây là một sai lầm. Giới khoa học đã nhận ra điều này từ gần 40 năm trước.

1839343

Theo ghi chép của Vesto Slipher, nếu khoảng cách của một thiên hà tới chúng ta càng lớn, nó chuyển động ra xa chúng ta càng nhanh. Trong nhiều năm, điều này không thống nhất với Big Bang, cho đến khi Hubble cho phép chúng ta quan sát và sắp xếp các mảnh ghép lại với nhau: Vũ trụ đang mở rộng.VESTO SLIPHER, (1917): PROC. AMER. PHIL. SOC, 56, 403

Ý tưởng về Big Bang lần đầu xuất hiện vào những năm 1920 và 1930. Khi quan sát các thiên hà xa xôi, giới khoa học phát hiện ra điều khác thường: các thiên hà càng cách xa chúng ta, dường như các thiên hà đó càng nhanh di chuyển ra xa chúng ta hơn. Theo các tiên đoán của Thuyết tương đối rộng của Einstein, một vũ trụ tĩnh sẽ không ổn định về mặt trọng lực; mọi thứ hoặc cần phải di chuyển ra xa nhau hoặc hút về phía nhau nếu lưới không gian tuân theo định luật Einstein. Quan sát sự suy giảm này cho chúng ta biết rằng Vũ trụ đang mở rộng, và sau này, những thứ ngày càng cách xa nhau theo thời gian đã từng ở rất gần nhau trong quá khứ xa xưa.

1839346

Nếu bạn càng nhìn xa và xa hơn nữa, bạn cũng nhìn xa hơn về quá khứ. Bạn càng đi về trước đó, vũ trụ hóa ra càng nóng, đậm đặc hơn và ítbiến hóahơn. Nguồn: NASA/STSCI/A. FELID

Vũ trụ đang dãn nở không chỉ khiến khoảng cách giữa mọi thứ ngày càng xa hơn, mà còn khiến bước sóng dần trải dài ra theo bước chân chúng ta du hành đến thời gian phía trước. Vì bước sóng quyết định năng lượng (bước sóng ngắn hơn có nhiều năng lượng hơn), điều đó có nghĩa là nhiệt độ Vũ trụ giảm theo thời gian và do đó mọi thứ đã từng nóng hơn trong quá khứ. Ngoại suy điều này một khoảng đủ xa về quá khứ, bạn sẽ đến một thời điểm mà mọi thứ quá nóng đến mức thậm chí không thể hình thành các nguyên tử trung hòa. Nếu giả thuyết này chính xác, chúng ta sẽ thấy bức xạ tàn dư ngày nay, theo mọi hướng, đã nguội chỉ một vài độ trên độ 0 tuyệt đối. Việc nền vi sóng vũ trụ này được phát hiện bởi Arno Penzias và Bob Wilson vào năm 1964 là xác nhận đầy thuyết phục cho giả thuyết Big Bang.

1839349

Theo các các quan sát ban đầu của Penzias và Wilson, mặt phẳng thiên hà phát ra một số nguồn phóng xạ vật lý thiên văn (trung tâm), nhưng ở phía trên và dưới, tất cả những gì còn lại là một nền bức xạ đồng nhất gần như hoàn hảo. Nguồn: Đội nghiên cứu khoa học WMAP thuộc NASA

Do đó, rất thú vị khi tiếp tục ngoại suy ngược thời gian, khi Vũ trụ thậm chí còn nhỏ hơn và nóng đặc hơn. Nếu tiếp tục ngoại suy ngược, bạn sẽ thấy:

• Một thời điểm mà Vũ trụ quá nóng để hình thành hạt nhân nguyên tử, và bức xạ quá nóng đến mức bất kỳ mối liên kết nào giữa các proton và neutron cũng bị nổ tung.

• Một thời điểm mà các cặp vật chất và phi vật chất có thể tự hình thành, khi Vũ trụ tràn đầy năng lượng đến nỗi các cặp hạt/phản hạt có thể được tạo ra một cách tự nhiên.

• Một thời điểm mà các proton và neutron riêng biệt phân hủy thành trạng thái plasma quark-gluon, khi nhiệt độ và mật độ cao đến nỗi Vũ trụ trở nên đậm đặc hơn vùng bên trong một hạt nhân nguyên tử.

• Và cuối cùng, một thời điểm mà mật độ và nhiệt độ tăng đến các giá trị vô hạn, khi tất cả vật chất và năng lượng trong Vũ trụ được chứa trong một điểm duy nhất: nút thắt kỳ dị.

Điểm cuối cùng này – nút thắt kỳ dị là nơi mà các định luật vật lý bị phá vỡ - hiện được xem là nguồn gốc của không gian và thời gian. Đây là ý tưởng cuối cùng của Big Bang.

1839352

Nếu chúng ta ngoại suy rất xa, chúng ta đến được các trạng thái đặc nóng hơn tại thời điểm sớm hơn. Đây có phải là trạng thái cuối cùng của nút thắt kỳ dị, nơi mà các định luật vật lý tự phá vỡ? Nguồn: NASA/CXC/M.WEISS

Tất nhiên, tất cả mọi thứ, ngoại trừ điểm cuối cùng trên, đã được xác nhận là đúng! Chúng tôi đã tạo được các plasma quark-gluon và cặp phản vật chất trong phòng thí nghiệm; cũng như tính toán các yếu tố ánh sáng được hình thành và độ phong phú tại thời kỳ sơ khai của Vũ trụ, thực hiện các phép đo và thấy rằng chúng đều phù hợp với các dự đoán từ vụ nổ Big Bang. Xa hơn nữa, chúng tôi đã đo được sự biến động của nền vi sóng vũ trụ và xem xét cách thức các cấu trúc liên kết hấp dẫn như sự hình thành và phát triển của các vì sao và thiên hà. Quan sát tất cả những điều trên, chúng tôi đều tìm thấy sự thống nhất lớn giữa lý thuyết và quan sát. Big Bang dường như là đáp án cho câu hỏi về sự hình thành của Vũ trụ.

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn