Thời gian có bắt đầu và kết thúc không? (Phần 8)

Chương 2

Tính phẳng của Vũ trụ

Khi chúng ta nhìn xa ra ngoài vũ trụ rộng lớn, với các thiên hà được xem như những chất điểm, thì còn có nhiều bất ngờ hơn nữa đang chờ được nói tới. Cái đã được nói tới bao gồm kích cỡ khổng lồ, vũ trụ giãn nở và thực tế pha giãn nở hiện nay đã có một khởi đầu.

Tuy nhiên, những cái chúng ta đã nói trông có vẻ thích hợp nhưng không hiển nhiên đối với mắt trần. Từ việc nhìn lên bầu trời, đa số chúng ta tự nhiên giả định, giống như mọi người đã làm trong hàng trăm năm trước thế kỉ 20, rằng các ngôi sao hiện hữu ở đó mãi mãi và sẽ tiếp tục như thế. Với đôi mắt trần, không có tiến bộ nào được xúc tiến cả. Những chiếc kính thiên văn lớn nhìn thấy những vật thể, hay các thiên hà, ở xa hơn và nằm hoàn toàn bên ngoài Dải Ngân hà. Chúng đang chuyển động ra xa với tốc độ cao, khoảng cách đến chúng càng lớn thì tốc độ đó càng cao. Trớ trêu thay, thiên hà khác duy nhất mà mắt trần có thể nhìn thấy bên ngoài Dải Ngân hà, thiên hà Andromeda, lại dường như đang tiến về phía chúng ta! Nhưng hầu như toàn bộ những thiên hà khác đang lùi ra xa chúng ta.

Để nói về tính phẳng cao đến bất ngờ của vũ trụ, mà chuyên môn gọi là bài toán chân trời, chúng ta cần giới thiệu khái niệm nhiệt độ. Vũ trụ tràn ngập bức xạ, bức xạ điện từ, hiện nay cực kì lạnh lẽo. Nó có nhiệt độ khoảng ba độ trên không độ tuyệt đối. Giá trị của nhiệt độ này tỉ lệ nghịch với hệ số đặc trưng cho kích cỡ của vũ trụ. Do đó, khi vũ trụ giãn nở, nhiệt độ không ngừng giảm xuống. Như vậy, nếu chúng ta hỏi về quá khứ, thì khi ấy nhiệt độ của vũ trụ cao hơn.

Trong lịch sử của vũ trụ, ít nhất là trong chừng mực bức xạ điện từ được xét tới, một cái quan trọng nhất đã xảy ra lúc khoảng ba trăm nghìn năm sau Big Bang, lúc ấy vũ trụ nhìn thấy nhỏ hơn ngày nay khoảng một nghìn lần. Vì thế, nhiệt độ lúc ấy là cao hơn hiện nay một nghìn lần. Điều này có nghĩa là nó rất nóng, chừng ba nghìn độ. Hóa ra đây chính là nhiệt độ tối đa mà dưới mức đó các nguyên tử hydrogen có thể tồn tại ở trạng thái liên kết. Một nguyên tử hydrogen gồm một proton tạo nên hạt nhân hydrogen và một electron quay bên ngoài. Ở nhiệt độ trên ba nghìn độ, nguyên tử hydrogen có xu hướng cao ion hóa thành một proton và một electron tách rời nhau. Thật vậy, tại mọi thời điểm trước thời điểm “tái kết hợp” đặc biệt này, các proton và electron tồn tại tự do trong một cái gọi là plasma ion hóa. Về mặt kĩ thuật, sự kiện đặc biệt này là phi lí nhưng mãi mãi được gọi là tái kết hợp. Tên gọi thật phi lí, vì nó vừa mới kết hợp, chứ trước đó các proton và electron đã có kết hợp với nhau đâu!

Bức xạ điện từ gồm những hạt sơ cấp không có khối lượng gọi là photon truyền đi ở tốc độ ánh sáng. Các photon bị tán xạ bởi những hạt tích điện, còn những hạt trung hòa thì không. Đây là nguyên do sự kiện tái kết hợp có ý nghĩa quan trọng đối với bức xạ điện từ trong vũ trụ. Trước khi tái kết hợp, đã có một plasma ion hóa gồm các proton và electron. Những hạt tích điện đó có thể làm tán xạ các photon. Điều này có nghĩa là vũ trụ là mờ đục cho đến khi tái kết hợp. Các photon không thể truyền đi theo đường thẳng ở tốc độ ánh sáng do tán xạ bởi những hạt tích điện có trong plasma. Trái lại, sau khi tái kết hợp, các electron và proton tích điện bị liên kết thành các nguyên tử hydrogen trung hòa. Vũ trụ trở nên trong suốt khi nó cho phép các photon truyền đi tự do theo đường thẳng vì các nguyên tử trung hòa không tương tác với các photon.

Thời gian có bắt đầu và kết thúc không

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>
Xem Phần đầu tiên >>

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
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

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

Đọc nhiều trong tháng



Bài viết chuyên đề

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