Những con số làm nên vũ trụ - Phần cuối

Lập luận hấp dẫn rằng Ω = 1

Lần đầu tiên tôi bắt gặp lập luận rằng Ω cần chính xác bằng 1 là trong quyển sách thú vị của Martin Rees, Chỉ cần 6 con số, xuất bản hồi năm 2000. Lúc ấy, cho biết tốc độ mà người ta biết Vũ trụ đang giãn nở, người ta chứng minh được rằng nếu, đúng 1 giây sau Big Bang, Ω khác 1 cỡ 10-15, thì ngày nay Ω sẽ khác 1 rất nhiều. Hãy hình dung con số ấy; Ω sẽ nằm đâu đó giữa 0, 999999999999999 và 1,000000000000001 lúc 1 giây sau Big Bang để cho nó nằm trong ngưỡng giá trị như ngày nay. Chỉ sáu năm sau đó, trong quyển sách Điều chế Vũ trụ của Frank Levin, ông trích dẫn lập luận mới rằng Ω phải nằm giữa 1 – 10-52 và 1 + 10-52 để Ω bằng giá trị của nó ngày nay; tôi không muốn mích lòng người biên tập quyển sách này nếu tôi viết ra một dấu phẩy với 52 con số 9 cho giới hạn dưới của nó.

Con số này được làm tròn ở thang vĩ mô; vậy làm thế nào người ta không kết luận rằng Ω = 1? Tuy nhiên, các lí thuyết của chúng ta đơn giản là không có khả năng đo phân biệt như vậy – mà các lí thuyết của chúng ta có thể có khả năng mô tả một cơ chế sẽ kết luận rằng Ω phải bằng 1. Cho đến nay, chưa có lí thuyết nào may mắn – nhưng cũng chẳng có gì quá bất ngờ. Hiện nay, chúng ta chỉ mới có thể kết luận rằng tỉ số của độ lớn của điện tích dương trên một proton và điện tích âm trên một electron nằm giữa 1 – 10-21 đến 1 + 10-21. Việc đạt tới mức độ chính xác như thế này đòi hỏi một chút thủ thuật, và cái chắc chắn sẽ khiến mọi nhà vật lí trên hành tinh cảm thấy bất ngờ là nếu tỉ số đó không bằng 1 – nhưng chưa có ai đi tới một lí thuyết giải thích tại sao tỉ số này phải chính xác bằng 1. Cái tốt nhất mà chúng ta có thể làm là kết luận hầu như chắc chắn rằng nó đúng bằng 1. Định luật vạn vật hấp dẫn Newton và định luật Coulomb, hai định luật nghịch đảo bình phương trụ cột của ngành vật lí, đều được làm tròn; tại sao số mũ là 2 chứ không phải con số nào khác thật ra gần bằng 2 mà không chính xác bằng 2? Tất nhiên, hai định luật này có thể gắn chặt với khuôn khổ hình học Euclid cơ sở của vũ trụ của chúng ta, nhưng các nhà toán học đã nghĩ ra rất nhiều bộ môn hình học phi Euclid – vậy tại sao vũ trụ của chúng ta lại chọn đúng loại hình học này?

Omega có phải là toàn bộ câu chuyện?

Thỉnh thoảng khoa học khám phá ra những cái khiến tôi phải buột miệng “Đùa nhau à?” Chuyện xảy ra hồi năm 1998, khi các nhà vũ trụ học công bố, dựa một nghiên cứu khảo sát 21 sao siêu mới Loại IA, rằng mỗi cấu trúc của không gian đang giãn nở. Khi tôi đọc tin này, tôi đã chớp mắt. Có 21 sao siêu mới mà dám kết luận cho toàn bộ vũ trụ ư? Theo thống kê, kích cỡ mẫu dưới 30 được xem là không đáng tin cậy. Chuyện gì đang xảy ra vậy?

Kết luận này, trông tựa như là một bước nhảy lớn đối với tôi, dựa trên một phiên bản cập nhật của khám phá của Henrietta Swan Leavitt về mối liên hệ chu kì – độ trưng ở các sao biến quang Cepheid, cho phép sử dụng các sao biến quang Cepheid làm những ngọn nến chuẩn. Nghiên cứu hồi năm 1998 đã sử dụng các sao siêu mới Loại IA làm ngọn nến chuẩn. Trên lí thuyết, các sao siêu mới Loại IA nổ theo một kiểu giống nhau, nên độ sáng thực chất của chúng là đã biết. Dựa trên một nghiên cứu khảo sát 21 sao siêu mới trông mờ hơn chúng nên như thế, các nhà vũ trụ học kết luận rằng đây là bằng chứng cho một hằng số vũ trụ học dương và năng lượng tối cho đến nay vẫn còn ngờ vực (tối bởi vì chúng ta không biết gì về chúng) đang làm tăng tốc độ giãn nở của vũ trụ.

Sự giãn nở như thế, nếu nó thật sự tồn tại, là một kết luận làm chuyển biến lịch sử. Nếu một nguồn năng lượng chưa biết nào đó đang đẩy các thiên hà ra xa nhau, giống như các nhà vũ trụ học ngày nay nghĩ, thì nó có thể áp đảo lực hấp dẫn và vì thế buộc vũ trụ giãn nở cho dù giá trị của omega có rơi vào ngưỡng làm cho vũ trụ co lại. Sự giãn nở tăng tốc như thế của vũ trụ được đặt cho cái tên gợi tưởng là “cú xé lớn”, một cái tên hoa lá cành quảng bá cho các lí thuyết trên sách vở.

Trong khi đây là lí thuyết được ưa chuộng nhất hiện nay, nhưng nó chưa được ghi vào sách giáo khoa với mức độ chắc chắn như thuyết tương đối. Lí thuyết này có thể bị sụp đổ; thứ nhất, các sao siêu mới Loại IA hóa ra chưa chắc là những ngọn nến chuẩn đáng tin cậy như hiện nay người ta nghĩ. Tôi thường nghĩ tới việc Leavitt đưa ra kết luận của bà dựa trên nghiên cứu gồm 1.777 sao biến quang; tôi cược rằng nếu chúng ta hỏi bà suy nghĩ như thế nào, bà sẽ thận trọng hơn rất nhiều, nếu chỉ xét riêng cơ sở thống kê mà thôi.

Thật không may, Las Vegas chẳng phải là nơi chuyên xác thực cho các lí thuyết khoa học, vì tôi có thể đặt tiền cược với ba khám phá gây đình đám trước đây. Tôi thừa nhận rằng tôi không có đủ tư liệu bằng chứng cho phần lập luận tiếp theo của mình, nhưng tôi không tin chuyện các phân tử nước có kí ức, chuyện có thể thu được sự nhiệt hạnh lạnh với thí nghiệm để bàn, hoặc có một lực thứ năm đang làm mưa làm gió ở những khoảng cách trung bình. Tôi thích ngóng nhìn cú xé lớn, bởi vì mặc dù nó là cậu bé tóc vàng hiện nay của các lí thuyết vũ trụ học, nhưng tôi thấy có cái gì đó nó không đúng. Và có một lí thuyết tôi cảm thấy hợp lí.

Vũ trụ yêu thích của tôi

Tôi dành cả cuộc đời nghiên cứu toán học nhưng khi đọc các tác phẩm khoa học, tôi biết rằng mình không bao giờ có thể thật sự đánh giá đúng một số lí thuyết khoa học mà tôi đã đọc. Tôi không nghĩ bạn có thể thật sự đánh giá đúng một lí thuyết nổi bật nào đó trừ khi bạn thật sự hiểu rõ nó, và đơn giản là tôi không có đủ kiến thức nền tảng hoặc trí thông minh cần thiết để hiểu toàn vẹn một số lí thuyết hiện nay của vũ trụ học. Richard Feynmann từng nhận xét rằng nếu có một lí thuyết sâu sắc giải thích được mọi thứ, thì sẽ thật tuyệt vời, nhưng nếu thực tại giống như một củ hành tây và bạn bóc một lớp này làm lộ ra một lớp khác ở sâu hơn, thì cũng sẽ tuyệt vời không kém.

Nhưng theo tôi chẳng có tuyệt vời gì cả. Cái tôi muốn thấy là một lí thuyết dung hòa các phương diện động lực học của lí thuyết Big Bang với bản chất vĩnh cửu của sự sinh tạo liên tục, và may thay có một lí thuyết làm được như thế. Nó xem vũ trụ của chúng ta là một mảnh trong một đa vũ trụ, cái tương tự như một nồi súp sôi mãi mãi; không ngừng tạo ra những cái bọt mới (mỗi cái bọt là một vũ trụ ra đời với một vụ nổ lớn). Từng cái bọt cuối cùng lớn lên rồi nổ tung, nhưng nồi súp thì tồn tại vĩnh cửu.

Tôi đã đọc rất nhiều truyện bí ẩn, nhưng khi tác phẩm Curtain, bí ẩn Hercule Poirot mà Agatha Christie cho xuất bản rất muộn về sau này, cuối cùng được bày bán, tôi chưa được đọc nó. Tôi nhắc chuyện này với vợ tôi, và trong lần sinh nhật mới đây của tôi, bà ấy đã tặng tôi một quyển Curtain. Tôi đang ngồi làm việc, và ngay lúc vừa rảnh tay, tôi bắt đầu đọc liền. Và có lẽ tôi sẽ xem các tập cuối của M.A.S.HMagnum P.I. nếu chúng được chiếu trên truyền hình.

Một số thứ đơn giản là phải đi tới một kết thúc. M.A.S.H. Quyển sách này. Tác giả của nó. Cuộc đời. Tôi có thể chấp nhận tất cả những cái đó – nhưng tôi không chấp nhận sự kết thúc của vũ trụ, bởi vì nếu vũ trụ chưa kết thúc, thì mọi thứ tốt đẹp có thể tiếp tục diễn ra. Hoặc xuất hiện lần nữa.

Những con số làm nên vũ trụ
James D. Stein
<< Phần trước |

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 11)
09/04/2018
Tương đương khối lượng-năng lượng Phương trình nổi tiếng nhất thế giới vật lí học cho ta biết rằng khối lượng và
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 10)
26/03/2018
Nguyên tử cơ học lượng tử Bất chấp những nỗ lực tột bậc của Rutherford và Bohr, những phương diện nhất định của cấu
Nguyên tố Rhodium
22/03/2018
Rhodium là một nguyên tố kim loại màu trắng bạc có ánh kim cao và chống ăn mòn. Nó được xem là kim loại quý hiếm nhất và giá
Hội nghị giảng dạy vật lý toàn quốc lần thứ IV - năm 2018 tại Đà Nẵng
17/03/2018
Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng phối hợp với Hội Giảng dạy Vật lí thuộc Hội Vật lí Việt Nam và Vụ
Stephen Hawking: 1942-2018
15/03/2018
Nhà vũ trụ học Stephen Hawking đã tạ thế hôm 14 tháng Ba 2018 tại nhà riêng của ông ở Cambridge, Anh. Ông nổi tiếng thế giới
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 9)
13/03/2018
Cấu trúc nguyên tử của Rutherford Lưỡng tính sóng-hạt chứng minh rằng thuyết lượng tử không những áp dụng được cho ánh
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 8)
12/03/2018
Lưỡng tính sóng-hạt Vào đầu thập niên 1920, bằng chứng rằng ánh sáng có các đặc tính vừa là sóng vừa là hạt đã được
ADN của nhà du hành vũ trụ thật sự bị biến đổi trong không gian
12/03/2018
Kết quả thu từ chương trình nghiên cứu Twins Study của NASA xác nhận: ADN của nhà du hành vũ trụ Scott Kelly bị biến đổi sau

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com