Vũ trụ ra đời như thế nào?

Nhà tiên tri Vanga đã nói:

"Một học thuyết cổ xưa sẽ quay trở lại với nhân loại".

Thuyết Âm Dương Ngũ hành không lý giải vụ trụ ra đời như các nhà khoa học quốc tế trình bày trong bài viết dưới đây. Bởi vậy tôi đưa bài này lên đây để quý vị tham khảo và sau đó tôi sẽ xin có dịp trình bày quan niệm của Thuyết Âm Dương Ngũ hành nhân danh nền văn hiến Việt, so sánh với các lý thuyết khoa học hiện đại về sự hình thành vũ trụ.

-----------------------------

Vũ trụ ra đời như thế nào?

Nguồn: Chungta.com

Các nhà khoa học cho rằng, vũ trụ thoát thai từ Vụ nổ lớn (Big Bang) tại thời điểm 13,7 tỉ năm trước. Mới đây họ lại khoe rằng, có đến ba kịch bản khác nhau cho cái thời khắc sinh thành đó.

Vũ trụ học là một khoa học còn rất non trẻ. Ngay cả khi Einstein đã đưa ra thuyết hấp dẫn năm 1916, bằng chứng thực nghiệm duy nhất về nguồn gốc vũ trụ chỉ là bầu trời ban đêm tối đen. Nghịch lý Olbers (1823) cho rằng nếu vũ trụ vô tận trong không thời gian thì nó có nhiều sao đến mức khi nhìn lên bầu trời theo bất cứ hướng nào, tia mắt ta bao giờ cũng gặp một ngôi sao. Và ta sẽ thấy bầu trời luôn sáng rực như mặt trời, ngay cả vào ban đêm.

Thuyết Big Bang tiêu chuẩn

Nhưng thực tế bầu trời ban đêm lại tối đen. Thật thú vị là trong bài thơ văn xuôi dài Eureka năm 1848, Edgar Poe (cha đẻ của truyện trinh thám) cho rằng, đó là do các ngôi sao chưa đủ thời gian để chiếu sáng toàn vũ trụ. Vậy bầu trời đêm tối đen chứng tỏ vũ trụ hữu hạn cả trong không gian và thời gian. Không chỉ đứng vững trước thử thách của thời gian mà giả thuyết còn đóng vai trò quyết định trong việc hình thành lý thuyết Big Bang.

Cơ sở lý luận của Big Bang là thuyết tương đối tổng quát, cho rằng không thời gian không phải là cái nền cố định để mọi biến dịch vũ trụ diễn ra trên đó, mà là các đại lượng động lực, phụ thuộc vật chất đồng thời chi phối vật chất. Điều đó dẫn tới việc không thời gian và do đó vũ trụ có thể có khởi đầu và kết thúc, một ý tưởng mà ban đầu chính Einstein cũng tìm cách chống lại.

Bằng chứng quyết định là phát hiện vũ trụ giãn nở của Hubble (Mỹ) những năm 20 của thế kỷ trước. Cho đến lúc đó, dải Ngân hà của chúng ta được xem là toàn bộ vũ trụ. Với viễn kính 100 inch tại núi Wilson, Hubble thấy Tinh vân tiên nữ, một thiên hà sánh đôi cách 2 triệu năm ánh sáng, đang tiến lại gần chúng ta. Khảo sát các thiên hà khác, ông thấy chúng đang tản ra xa. Điều đó có nghĩa vũ trụ gồm hàng tỉ thiên hà đang tản xa nhau.

Vũ trụ hiện đang giãn nở và các thiên hà ngày càng xa nhau chứng tỏ trong quá khứ chúng gần nhau, khi vũ trụ có kích thước nhỏ hơn. Suy diễn ngược thời gian mãi sẽ đi đến thời điểm khai sinh, khi toàn vũ trụ tập trung tại một điểm, nơi có mật độ và độ cong không thời gian vô hạn. Và một vụ bùng nổ 13,7 tỉ năm trước đã khiến vũ trụ sinh thành. Đó là mô hình Big Bang tiêu chuẩn.

Năm 1946, nhà vật lý Mỹ gốc Nga Gamow thấy rằng, ngọn lửa sáng thế buổi hồng hoang vẫn để lại “vết lông ngỗng” qua bức xạ tàn dư trải trên toàn vũ trụ, nay lạnh chỉ còn cỡ 30 trên 00 tuyệt đối. Năm 1965, hai kỹ sư vô tuyến Penzias và Wilson tình cờ phát hiện được bức xạ này khi chế tạo một ăngten có thể bắt sóng từ vệ tinh. Như từng xảy ra trong lịch sử, giải Nobel danh giá được trao cho phát kiến tình cờ của hai người khá ngoại đạo! Năm 1992, vệ tinh COBE (Mỹ) đo được phông bức xạ này với độ chính xác rất cao. Và Big Bang được thừa nhận rộng rãi.

Khá hài hước là cái tên Big Bang lại do nhà thiên văn Hoyle đặt ra năm 1950 trong loạt bài Nguồn gốc vũ trụ trên Đài BBC để chế diễu lý thuyết. Ông là người đề xuất thuyết vũ trụ dừng năm 1948, theo đó vũ trụ không có khởi đầu và kết thúc. Sau khám phá bức xạ tàn dư, nó đã chết vẻ vang như nhiều lý thuyết khoa học khác.

Big Bang từ đâu xuất hiện? Có giả thuyết cho rằng Vụ nổ lớn là kết quả của Vụ co lớn (Big Crunch) trước đó, khi lực hấp dẫn thắng dần sự giãn nở và vũ trụ bắt đầu co về một điểm. Nói cách khác Big Bang là điểm chuyển pha giữa các pha co giãn xen kẽ nhau của vũ trụ.

Nhược điểm chí tử của mô hình trên là bài toán kì dị. Tại Big Bang, do kích thước nhỏ vô hạn, nên mật độ năng lượng hay độ cong không thời gian lớn vô hạn, điều không có trên thực tế. Đó là vì thuyết tương đối tổng quát là lý thuyết về các hiện tượng vĩ mô, nên không mô tả các thăng giáng lượng tử đặc trưng cho thế giới vi mô. Với Vụ nổ lớn hay lỗ đen, là các thực tại vật lý vừa nhỏ (nơi các hiệu ứng lượng tử chi phối), vừa nặng (nơi các hiệu ứng hấp dẫn chi phối), cần một lý thuyết thống nhất giữa thuyết lượng tử và thuyết tương đối. Đó là thuyết hấp dẫn lượng tử.

Lý thuyết dây và Big Bang

Trong số các thuyết hấp dẫn lượng tử, lý thuyết Dây là một trong hai tiếp cận khả quan nhất, cùng thuyết hấp dẫn lượng tử vòng. Quan điểm truyền thống xem hạt cơ bản là chất điểm không kích thước. Và đó chính là lý do xuất hiện các giá trị lớn vô cùng. Lý thuyết Dây tránh điều đó bằng cách giả thuyết bản thể vũ trụ là dây một chiều, màng hai chiều hay các thực thể nhiều chiều hơn. Chúng có kích thước rất nhỏ, nhưng không bằng không (lớn gấp 10 lần độ dài Planck, 10-33cm, là kích thước nhỏ nhất còn có ý nghĩa vật lý).

Giống sợi dây đàn dao động sẽ tạo ra các nốt nhạc, dây hay màng dao động trong không thời gian 11 chiều sẽ tạo ra mọi hạt cơ bản đã biết và chưa biết. Trong khi thuyết tương đối cho rằng vũ trụ có thể có kích thước zero; lý thuyết Dây cho rằng độ dài Planck là kích thước giới hạn của vũ trụ, vì đã chứng minh được rằng, các quy luật của thế giới dưới thang Planck hoàn toàn giống các quy luật của thế giới trên thang Planck. Nói cách khác vũ trụ vi mô hoàn toàn đồng nhất với vũ trụ vĩ mô, mà kích thước Planck chính là ranh giới.

Lý thuyết Dây đưa ra hai kịch bản khác kịch bản của thuyết tương đối. Đó là thuyết tiền Big Bang và thuyết màng va chạm.

Thuyết tiền Big Bang do nhà vật lý Ý Veneziano, cha đẻ của lý thuyết Dây, đưa ra năm 1991. Theo đó trong một vũ trụ vẫn đang tồn tại, có một vùng lực hấp dẫn đủ mạnh để hút vật chất co về Vụ co lớn. Khi Vụ co lớn đạt kích thước Planck thì nó bùng nổ thành Vụ nổ lớn. Và vũ trụ của chúng ta chính là một vụ nổ như thế khoảng 13,7 tỉ năm trước. Đó là một đơn vũ trụ (universe) tự thân co giãn trong một đa vũ trụ (multiverse), thuật ngữ của nhà thiên văn Anh mang tước hiệp sĩ Martin Rees.

Năm 2001, năm nhà khoa học Anh - Mỹ, đứng đầu là Steinhardt và Turok, đưa ra mô hình khác cũng dựa trên lý thuyết Dây. Theo đó vũ trụ chúng ta là một màng đa chiều trôi trong không gian nhiều chiều hơn. Vụ nổ lớn 13,7 tỉ năm trước chính là cú va chạm giữa màng của chúng ta với một màng khác nằm song song theo chiều dư. Va chạm có thể xảy ra nhiều lần, trước va chạm hai màng co lại, sau va chạm hai màng giãn nở, như Hubble đã thấy.

Một ưu điểm của mô hình tiền Big Bang là vũ trụ chúng ta có thể tự co giãn, trong khi mô hình va chạm cần thêm vũ trụ song song. Ngược lại, một ưu điểm của thuyết màng va chạm là giải quyết được bài toán vật chất và năng lượng tối nan giải. Đó chính là vật chất thông thường ở màng bên cạnh mà ta không “thấy” gì ngoài lực hấp dẫn.

Phải chăng đó chỉ là những giả thuyết không thể kiểm chứng? Không phải như vậy, ba kịch bản trên đều đưa ra tiên đoán về mật độ năng lượng và tần số sóng hấp dẫn. Trong vòng 10 năm tới, các vệ tinh Planck, LIGO và VIRGO sẽ được phóng lên quỹ đạo nhằm thu thập số liệu. Khi đó hoặc một kịch bản vượt vũ môn, hoặc cả ba đều thất bại. Và khoa học sẽ phải tìm một mô hình vũ trụ mới.

Đa vũ trụ ra đời như thế nào?

Trên đây là ba kịch bản ra đời của vũ trụ của chúng ta. Vậy đa vũ trụ xuất hiện từ đâu và xuất hiện như thế nào? Câu trả lời là đa vũ trụ xuất hiện từ hư vô do nguyên lý bất định. Theo quan điểm vật lý, hư vô không phải là không có gì, mà chứa đầy các thăng giáng lượng tử xuất hiện do nguyên lý bất định Heisenberg.

Nguyên lý này nói rằng, giá trị tuyệt đối và thăng giáng của các trường vật lý không thể xác định chính xác đồng thời. Nên các trường phải luôn thăng giáng quanh giá trị zero, vì nếu trường bằng zero thì thăng giáng của nó cũng bằng zero. Có nghĩa giá trị và thăng giáng của trường lại chính xác đồng thời (đều bằng zero). Đó là điều nguyên lý bất định cấm, nên trường phải khác không và luôn thăng giáng. Điều đó có nghĩa các “bọt năng lượng” luôn sinh ra và mất đi. Và một số bọt có thể thăng giáng đủ mạnh để giãn nở và trở thành các đơn vũ trụ như vũ trụ của chúng ta.

Như vậy, các đơn vũ trụ có thể sinh thành và tan vỡ không ngừng như trong trò thổi bong bóng xà phòng. Còn đa vũ trụ thì sao? Câu trả lời liên quan với tổng năng lượng. Năng lượng chứa trong vật chất là dương, còn năng lượng hấp dẫn giữa chúng là âm. Nếu đa vũ trụ là “phẳng” trong không thời gian đa chiều, giá trị hai năng lượng bằng nhau và tổng năng lượng toàn vũ trụ bằng không. Và nguyên lý bất định cho phép nó tồn tại mãi mãi. Vẫn hiện hữu mà vẫn lại là số không, vũ trụ chính là biểu hiện của triết lý sắc sắc không không của đạo Phật, ít ra là về ngôn ngữ.

Vậy tại sao lại có hư vô và nguyên lý bất định để vũ trụ tự sinh tự diệt? Người viết bài này cho rằng khoa học không thể đưa ra lời giải đáp. Và đó là một trong những lý do tồn tại vĩnh hằng của nghệ thuật hay tôn giáo.

Thanh Hà (RFI) phỏng vấn Nguyễn Quang Riệu về cuốn sách "Vũ trụ Huyền Diệu",

Phát ngày thứ sáu 12/9/2008

Nguồn: vietsciences.free.fr

Lời giới thiệu cuả Thanh Hà:

Mùa xuân vừa qua, nhà vật lý thiên văn Nguyễn Quang Riệu đã cho ra mắt "Vũ trụ Huyền diệu" (Nhà Xuất bản Thanh Niên), sau những "Vũ trụ Phòng thí nghiệm Thiên nhiên Vĩ đại", "Lang thang trên Dải Ngân hà", "Sông Ngân khi tỏ khi mờ" và "Bầu trời Tuổi thơ". Trong vỏn vẹn 186 trang, tác giả gửi đến bạn đọc nhiều kỷ niệm buồn vui trong ngót 50 năm cuả một nhà nghiên cứu. "Vũ trụ Huyền diệu" không phải là một quyển sách giáo khoa, cũng không hẳn là một loại sổ tay hay nhật ký, vì mới ở vài trang đầu độc giả đã bị cuốn hút vào thế giới riêng cuả một người đã từng lang thang trên Dải Ngân hà và trên trái đất để săn lùng, để khám phá hay quan sát sự chuyển động cuả những ngôi sao trên trời, cuả những thiên hà trong vũ trụ. Và nhà vật lý thiên văn Nguyễn Quang Riệu liên tục đưa người đọc đến gần với những thiên thạch hay bức xạ maser. Ông giới thiệu qua về sự phát hiện cuả những phân tử phức tạp đầu tiên trong Ngân hà, rồi ông lại rủ ta quan sát bầu trời Nam Bán cầu cùng thám hiểm hệ mặt trời qua những trạm tự động. Cũng có khi tác giả cùng chúng ta đi ngược dòng thời gian trở lại quãng đường gần 14 tỷ năm về trước, khi vũ trụ ra đời sau vụ nổ lớn Big Bang. Có khi ông lại đưa ta về với hiện tại trong những chương nói về biện pháp giảm sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu hay là vấn đề năng lượng và hiện tượng khí hậu bị đảo lộn v, v.... Thế nhưng giá trị lớn nhất cuả "Vũ trụ Huyền diệu" có lẽ nằm ở chỗ là tác giả đã "tiêm" vào người đọc nỗi đam mê cuả ông đối với ngành vật lý thiên văn. Ông chia sẻ với bạn đọc những thích thú, những phập phồng lo sợ trước những khám phá mới với một lối viết giản dị nhẹ nhàng hay dùng những ẩn dụ để giải thích những hiện tượng phức tạp trong khoa học. Tác giả đã hé mở một cánh cửa để đưa chúng ta đến gần hơn với không gian vũ trụ. Nói như thế không có nghĩa là ông đã bỏ quên các bạn đọc trong ngành. Nhân dịp Nhà Xuất bản Thanh Niên sắp sửa tái bản cuốn "Vũ trụ Huyền diệu", Ban Việt ngữ RFI mời nhà vật lý thiên văn Nguyễn Quang Riệu nói về tác phẩm mới nhất cuả ông.

TH: Kinh chào và cảm ơn GS NQR đã nhận trả lời phỏng vấn cuả chúng tôi hôm nay. Xin ông cho biết là tác phẩm "Vũ trụ Huyền diệu" đã được cho ra đời trong bối cảnh nào ?

NQR: Trước đây tôi đã viết những cuốn sách bằng tiếng Việt chủ yếu là để phổ biến thiên văn học. Trong cuốn sách "Vũ trụ Huyền diệu" lần này tôi muốn chia sẻ cùng độc giả những kinh nghiệm, kể cả sự thành công và sự thất bại cuả một người làm công tác nghiên cứu khoa học. Đôi khi các nhà thiên văn được coi là những người có tầm nhìn rộng và có tư tưởng cao siêu quen sống trong tháp ngà. Trong cuốn sách này, tôi muốn bình thường hóa con người làm công tác khoa học. Đây cũng là dịp để tôi nhớ lại những hoạt động khoa học hồi tôi còn lang thang khắp năm châu đến những vùng núi non hẻo lánh, nơi mà bầu trời hãy còn chưa bị ô nhiễm bởi ánh sáng và nhiễu vô tuyến cuả các đô thị, nhằm thực hiện công việc quan sát thiên văn. Đối với tôi, viết cuốn sách này không những là để phổ biến kiến thức khoa học mà còn là một vấn đề tình cảm vì tôi có dịp được kể lại bằng tiếng Việt những giai thoại trong thời gian hoạt động khoa học ở nước ngoài.

TH: Xin GS kể lại một vài khoảnh khắc đã đánh dấu cuộc đời nghiên cứu cuả GS trong suốt mấy chục năm qua với thính giả của RFI ?

NQR: Trong sách tôi có kể những giai thoại lý thú lướt qua ký ức cuả tôi. Trong thập niên 1960 dưới thời đại De Gaulle, nước Pháp muốn phát triển ngành khoa học không gian. Hồi đó Liên xô là một cường quốc tiên phong trong công việc phóng tàu vũ trụ lên không gian, nên Pháp và Liên Xô có một chương trình hợp tác trong lĩnh vực khoa học này. Bộ môn thiên văn vô tuyến cuả Đài Thiên văn Paris-Meudon đề nghị tôi phụ trách chương trình cộng tác với các đồng nghiệp Liên Xô. Chúng tôi sử dụng kính thiên văn vô tuyến, một loại antenne rất lớn đặt tại Nançay ở vùng Sologne cách Paris 180 kilomet. Mới đầu, chúng tôi phát hiện được một bức xạ vô tuyến rất mạnh phát ra như một tia laser từ một ngôi sao ở vùng trung tâm Ngân Hà. Khi chúng tôi hý hửng định công bố kết quả thì được các nhà thiên văn người Úc thông báo là họ cũng đã tìm thấy bức xạ này trước chúng tôi ít ngày. Thế là sự khám phá cuả chúng tôi chỉ như là một cái pháo tép ! Sau đó chúng tôi kiên trì tìm kiếm và đã phát hiện ra một số ngôi sao khác cũng phát ra những bức xạ vô tuyến tương tự. Mỗi lần tìm thấy kết quả là chúng tôi vẽ hình một chai Vodka lên cuộn giấy ghi tín hiệu. Để ăn mừng những khám phá mới, một buổi tối chúng tôi rủ nhau đến một hầm rượu ở vùng Sancerre gần nơi làm việc. Các đồng nghiệp người Pháp xui đồng nghiệp Liên Xô và tôi nên kiểm tra tửu lượng để được cấp bằng "hiệp sĩ nếm rượu vang".

Còn có nhiều giai thoại lý thú khác mà tôi không có thời gian kể tiếp ở đây.

T.H: Trong lời giới thiệu thì "Vũ trụ Huyền diệu" nhắm vào những độc giả ngoại đạo cuả ngành vật lý thiên văn ?

NQR: Phổ biến khoa học là một vấn đề phức tạp, phải làm sao cho nhiều độc giả có thể hiểu được và đọc đỡ chán. Do đó tôi phải nghĩ ra những ẩn dụ cụ thể để minh hoạ và giải thích những hiện tượng thiên văn đôi khi rất là phức tạp, chẳng hạn như cơ chế kích thích bơm những phân tử trong những đám mây trong vũ trụ để những đám mây này phát ra những bức xạ rất mạnh gọi là bức xạ maser. Trong cuốn sách tôi cũng đề cập đến vấn đề bảo vệ môi trường, bởi vì đó là một vấn đề cấp bách cần thu hút được sự chú ý cuả công dân các quốc gia toàn cầu.

T.H: Nói về "Vũ trụ Huyền diệu" thì có nhiều đề tài thu hút sự tò mò cuả độc giả không thuộc trong ngành chuyên môn, đặc biệt là người ta chú ý đến những vấn đề lỗ đen. Thế thì GS có thể giải thích qua được không ?

NQR: Lỗ đen là một thiên thể mà người ta thường hay nói đến. Theo định nghĩa, lỗ đen là một thiên thể vô hình, tức là không phát ra ánh sáng. Lý do là vì thiên thể này cực kỳ đặc, có trường hấp dẫn dường như vô tận nên có sức hút rất lớn. Lỗ đen không những có thể nuốt chửng những vật thể bén mảng đến gần kể cả những ngôi sao khổng lồ, mà còn bẫy cả ánh sáng không cho thoát ra ngoài. Một thiên thể lớn và nặng như trái đất, giả thử bị nén xuống đến mức chỉ còn nhỏ như một quả bóng bàn thì trở thành một lỗ đen. Do đó ta có thể hình dung được lỗ đen có tỷ trọng lớn đến mức nào. Lỗ đen là lõi cuả những ngôi sao đã bị nén xuống rất nhiều, sau khi ngôi sao sập sụp và nổ tung, vì đã tiêu thụ hết nhiên liệu hạt nhân. Ta tự hỏi nếu lỗ đen không phát ra ánh sáng thì làm thế nào mà phát hiện ra được chúng ? Lỗ đen hút tất cả vật chất nên môi trường xung quanh lỗ đen bị xáo trộn và vật chất ma sát vào nhau nên nóng tới hàng triệu độ và phát ra những tia xạ X rất mạnh. Các nhà thiên văn quan sát tác động cuả lỗ đen đối với môi trường xung quanh để phát hiện ra lỗ đen. Họ đã phát hiện được một lỗ đen khổng lồ nặng gấp hơn hai triệu lẩn mặt trời đang ẩn náu ở trung tâm dải Ngân hà. Các nhà khoa học phỏng đoán là trong vũ trụ nguyên thủy có thể đã có những loại lỗ đen rất nhỏ. Họ sử dụng máy gia tốc gọi là LHC cuả cộng đồng châu Âu đặt tại ngọai ô thành phố Genève vừa mới được đưa vào hoạt động cách đây hai hôm, để tái tạo những điểu kiện vật lý tương tự như trong vũ trụ nguyên thủy có khả năng sản xuất cả những lỗ đen. Hiện nay đã có những tin đồn là nếu máy gia tốc LHC tạo ra được những lỗ đen thì có thể tiêu hủy trái đất. Các chuyên gia quả quyết rằng dù máy gia tốc có tạo ra được những lỗ đen thì cũng chỉ là những lỗ đen bé tý hon không tồn tại được lâu vì sẽ tự hủy trong giây lát.

Những phát hiện thiên văn mới nhất còn dẫn đến những kết quả thật là bất ngờ. Đa phần vũ trụ là năng lượng và vật chất tối. Vật chất thông thường tạo ra những ngôi sao, những hành tinh và tất cả những gì mà ta nhìn thấy được chỉ là một phần không đáng kể cuả vũ trụ. Trong vũ trụ chỉ có khoảng 5 phần trăm vật chất nhìn thấy được, còn 95 phần trăm còn lại là dưới dạng năng lượng và vật chất vô hình.

TH: Được biết là trong những năm gần đây ông đã có những đóng góp để phát triển ngành thiên văn học tại Việt Nam và đặc biệt là ông luôn hướng dẫn cũng như đã hỗ trợ cho một số sinh viên Việt Nam để được đào tạo ?

NQR: Hiện nay ngành thiên văn không được phát triển nhiều tại Việt Nam, bởi vì vẫn được coi là một ngành khoa học tương đối xa vời và đòi hỏi nhiều kinh phí. Tuy nhiên, những vấn đề liên quan đến thiên văn học đang được phổ biến qua báo chí và các câu lạc bộ thiên văn nghiệp dư. Chúng tôi cùng Hội Thiên văn Quốc tế đã tổ chức tại Việt Nam những hội thảo và những lớp học để truyền bá ngành khoa học này. Hiện nay đã có một số sinh viên Việt Nam được đào tạo tại Paris và đã tốt nghiệp trong ngành thiên văn. Tôi hy vọng trong tương lai họ sẽ tham gia vào công cuộc chinh phục vũ trụ cùng cộng đồng các nhà thiên văn trên thế giới.

TH: Ban Việt ngữ RFI xin chân thành cảm ơn GS Nguyễn Quang Riệu

© http://vietsciences.free.fr và http://vietsciences.org Nguyễn Quang Riệu