246p38 p41 Nhung bong hoa cua vu tru Pham Van Thieu

KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN Những hoa vũ trụ Chúng ta không cô đơn vũ trụ Vũ trụ gái đẹp người chàng trai si tình Là chuyên gia hàng đầu giới lĩnh vực vũ trụ học, GS.TS Trịnh Xuân Thuận – ĐH Virginia, Hoa Kỳ - kể cho câu chuyện tiến hóa vũ trụ khởi nguồn sống Trái đất thông qua vấn Jacques Vauthier 38 Bản tin Đại học Quốc gia Hà Nội KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN Ơng nói tiến hóa lâu dài Vũ trụ đường dẫn tới sống Vậy ơng có nghĩ ngồi Trái Đất ra, sống tồn nơi khác khơng? Điều Tơi khơng thấy có người lựa chọn Dải Ngân Hà chứa tới 100 tỷ ngơi sao, có nhiều tỷ tương tự Mặt Trời Nếu ngơi có kèm theo bầu đoàn hành tinh hệ Mặt Trời chúng ta, có hành tinh đủ xa Mặt Trời để nhiệt không làm bay đủ gần để thiếu nhiệt không làm đóng băng nước cho phép sống – biết Trái Đất – phát triển Và số hành tinh phải nhân lên hàng trăm tỷ lần số thiên hà chứa Vũ trụ quan sát Chính kính thiên văn khơng gian Hubble có sứ mạng quan sát bầu đồn hành tinh xung quanh gần ta nhất, nhưng, tật “cận thị” tạm thời trở thành trở ngại! Các kính hiệu chỉnh nhà du hành vũ trụ đưa lên vào năm 1993 cho phép phát hành tinh khác ngồi hệ Mặt Trời Khi biết hướng kính thiên văn vơ tuyến tới đâu để thu gửi thông điệp Còn thời, việc tìm kiếm sống ngồi Trái Đất khó tìm kim đáy biển Nhưng ngồi xem xét tài chính, tận đáy lòng mình, tơi tin thiên văn học đáp ứng nhu cầu sâu xa người, nhu cầu cần hiểu biết nguồn gốc Khơng phải ngẫu nhiên mà ngơi thiên hà làm cho công chúng si mê, người ta muốn tìm kiếm gốc rễ hay nói theo cách nhà thơ Paul Eluard, thiên văn học mở rộng tầm mắt cho chúng ta! Nó giúp ta đánh thư giá vị trí khơng gian thời gian, giúp ta thấy có vị thế lịch sử tiến hóa lâu dài Vũ trụ giúp ta hiểu mối liên hệ với Vũ trụ Thiên văn học cho phép vượt lên trọng lượng thể ngắn ngủi đời người Quan niệm triết học giới mà người lĩnh hội thông qua thiên văn học, theo tôi, kiến thức quan trọng không phát minh vắcxin chống bệnh ung sau 60 năm làm việc cật lực, chất vật chất tối điều bí ẩn Vậy theo ông vấn đề chủ yếu vật lý thiên văn đại? Trong lĩnh vực chun mơn Vũ trụ học tơi, vấn đề vật chất tối, toán đau đầu nhà thiên văn học đại Được phát vào năm 1933, vấn đề không ngừng ám ảnh họ Vật chất tối có mặt khắp nơi, thâm nhập vào cấu trúc vũ trụ Tuy nhiên, Nhưng liệu việc làm thỏa mãn tính tò mò trí tuệ, vật lý thiên văn làm, có biện minh cho chi phí hàng triệu USD để xây dựng kính thiên văn hay không? Trước hết, cần phải đặt vật chỗ Tiền bạc chi phí cho nghiên cứu nói chung cho thiên văn học nói riêng chiếm phần nhỏ ngân sách quốc gia nước phát triển Pháp hay Mỹ Nó cỡ vài phần trăm cho tất ngành khoa học cỡ 0,01% cho thiên văn học Để tiện so sánh, xin nhắc với ông phần ba ngân sách Hoa Kỳ dùng cho quốc phòng trì qn đội Một kính thiên văn lớn không đắt máy bay Mirage Nhưng vật chất tối, tức vật chất khơng nhìn thấy, phát được? Đúng nhà thiên văn bị tước ánh sáng - phương tiện giao tiếp sở trường với Vũ trụ, phép đo trở nên khó khăn Nhưng điều khơng có nghĩa nhà thiên văn bị tước vũ khí Người ta suy tồn vật chất - vật chất không nhìn thấy Số 246 - 2011 39 KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN tảng băng chẳng qua làm nước đá, chất vật chất tối thách thức ghê gớm trí tuệ người Antoine de Saint - Exupery sáng suốt ông cáo nói với Hồng tử bé rằng: “Cái mắt khơng nhìn thấy được” Nhưng đây? - cách đo chuyển động số thiên thể Những chuyển động cho ta ý niệm trường hấp dẫn gắn liền với khối lượng vật chất hữu, vật chất thấy hay khơng Những vận tốc cao chứng tỏ khối lượng lớn, chúng cần phải tương xứng với trường hấp dẫn mạnh lực hút lớn Ngược lại, vận tốc bé cho biết diện khối lượng nhỏ Các nhà thiên văn có giả thuyết vấn đề này? Phải dùng nguyên lý mà Le Verrier suy tồn hành tinh mới, Hải Vương từ quan sát chuyển động Thiên Vương không? Đúng Le Verrier không giải thích chuyển động Hải Vương xem hệ Mặt Trời có hành tinh biết Ông đưa giả thuyết tồn hành tinh mà lúc người ta chưa quan sát thấy Hành tinh - mà người ta gọi Hải Vương - phát vào năm 1846 Le Verrier tiên đốn Cũng khn khổ ý tưởng đó, ta thử hình dung có bàn tay khổng lồ bóp chặt Mặt Trời chúng ta, nén bán kính chừng 2km Khi đó, trường hấp dẫn trở nên mạnh tới mức ánh sáng khơng thể Và hệ Mặt Trời trở thành lỗ đen (Thực tế, Mặt Trời khơng kết thúc đời thành lỗ đen, mà trở thành lùn trắng, xác chết với kích thước cỡ Trái Đất) Khi đó, Mặt Trời khơng nhìn thấy nữa, hành >> GS Trịnh Xuân Thuận tinh tiếp tục quay quanh Giả thử vào lúc có người ngồi Trái Đất tới hệ Mặt Trời chúng ta, đơn giản cách nghiên cứu chuyển động hành tinh, suy tâm có tồn khối lượng khơng nhìn thấy Cũng vậy, nghiên cứu chuyển động khí hiđrơ thiên hà chuyển động thiên hà quần thể chúng, nhà thiên văn tới kết luận sống “Vũ trụ kiểu tảng băng”, mà gần tồn (khoảng 90 đến 96%) khối lượng phần chìm, tức khơng nhìn thấy Các thiên hà phát ánh sáng chiếm đến 10% khối lượng Nhưng ta có khác biệt tảng băng vũ trụ: biết khối lượng chìm nước Thực giả thuyết có nhiều, nhà vật lý thiên văn chưa tỏ thiếu trí tưởng tượng Có ngàn lẻ ý tưởng đề xuất: số đánh cho lỗ đen, số cho hành tinh, số khác cho chổi hay bong bóng tuyết Nhưng chẳng có đề xuất nhận trí ban giám khảo Khi đó, tự biện chất khối lượng khơng nhìn thấy lại chuyển sang bước ngoặt Vật chất tối trở thành đứa cưng nhà vật lý hạt Họ xây dựng lý thuyết mệnh danh “thống lớn” với ý đồ thống bốn lực tự nhiên (gồm lực hấp dẫn, lực điện từ hai lực hạt nhân - mạnh yếu) thành lực nhất, lực tác dụng phần giây Vũ trụ Những lý thuyết tiên đốn tồn vơ số hạt có khối lượng Người ta đặt cho chúng tên ngày quái lạ thơ mộng hơn: nơtrinô, graviton, photino cosmino Thật không may, trừ hạt nơtrinơ phát ra, tất hạt khác tồn trí tưởng tượng đầy phóng túng nhà vật lý Biết công sức phải bỏ để xây dựng detector nhằm phát hạt quái lạ Nhưng nay, chưa có hạt ló mặt cả, dù Vũ trụ hay phòng thí nghiệm Còn việc đo khối lượng hạt nơtrinô, lại chuyện khác Cho tới nay, nỗ lực, khối lượng hạt khơng nắm bắt Nói cách ngắn gọn, bí ẩn vật chất ngun Điều lại gây thất vọng vấn đề liên quan tới tương lai vũ trụ Vậy tương lai vũ trụ nào? Lý thuyết Big Bang nói vũ trụ có điểm bắt đầu Vậy có điểm kết thúc 40 Bản tin Đại học Quốc gia Hà Nội KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN chứ? Điều chưa biết Chúng ta thực đứng trước lựa chọn lưỡng nan sau: giãn nở vũ trụ có tiếp tục mãi khơng, thiên hà có vĩnh viễn bỏ chạy xa không chuyển động ngày dừng lại? Trong trường hợp thứ hai, lực hấp dẫn cuối chiến thắng cuồng nhiệt ban đầu sau vụ nổ lớn làm đảo ngược chuyển động xa thiên hà Kết là: thiên hà buộc phải tiến lại gần thời điểm vũ trụ trở nên bé nhỏ, nóng đặc tới mức tất bị phân rã thành chùm ánh sáng lượng, Big Bang lộn ngược mà người ta thường gọi vụ co lớn (Big Crunch) nói tới độ tới hạn Nếu liệt kê đầy đủ, cần phải kết luận Vũ trụ khơng có đủ vật chất để làm dừng giãn nở giãn nở diễn mãi Nhưng điều người ta lại hoàn toàn chưa chắn Chẳng hạn, người ta nghi ngờ cách dải Ngân Hà khoảng vài trăm triệu năm ánh sáng có hữu bí ẩn hút tất thiên hà lân cận phía thiếu thơng tin, nhà thiên văn gọi “Nhân Hút Lớn” Để tác dụng lực hút mạnh thế, khối lượng phải lớn, tương đương với khối lượng hàng chục triệu tỷ mặt trời Và thật tồn tiên đốn thời gian nhỏ, cỡ 1035 giây sau vụ nổ nguyên thủy, vũ trụ lồng lên giãn nở mãnh liệt, 10-34 giây, kích thước lại tăng gấp ba lần Những khoảng thời gian mà tơi vừa nói tới nhỏ Một chớp sáng đèn chụp ảnh kéo dài cỡ giây so với tuổi 15 tỷ năm vũ trụ lớn khoảng 10-35 giây so với giây Sự giãn nở có tính lạm phát, hồn tồn tương tự lạm phát kinh tế nước kéo theo leo thang tăng vọt giá thời gian ngắn Tóm lại, ta nói với thực trạng Trong hai khả đó, thật khó mà nói tới khả thành thực Không phải vấn đề bất định: định luật vật lý vậy, tương lai vũ trụ ghi sẵn cấu trúc định luật đó, có điều chưa có đủ thơng tin cần thiết mà thơi Để tiên đốn tương lai vũ trụ cần phải biết mật độ (hay khối lượng riêng) Nếu trung bình vũ trụ chứa ngun tử hiđrơ mét khối giãn nở vũ trụ không dừng lại Trái lại, chứa ngun tử hiđrơ mét khối ta cầm ngày Vũ trụ tự co lại Cần thấy mật độ tới hạn nguyên tử hiđrô mét khối nhỏ Để đánh giá độ nhỏ số bạn nên biết gam nước có chứa tới 1024 (gồm số 24 số tiếp theo) nguyên tử hiđrơ Nhưng vấn đề vật chất tối mà ta bảng liệt kê đầy đủ vật chất Vũ trụ (cần thiết để tính mật độ nó) hay không Các thiên hà chiếm phần trăm khối lượng cần thiết để làm dừng giãn nở vũ trụ Chuyển động thiên hà đám thiên hà (tức tập hợp gồm hàng ngàn thiên hà) cho biết lượng vật chất tối phải lớn 10 lần điều làm cho mật độ vũ trụ phần mười mật “ Nhân Hút Lớn” cụm thiên hà khác tương tự, cần phải xem mật độ vũ trụ cao Mặt khác, tơi nói lý thuyết thống lớn, lý thuyết tiên đoán tồn vơ số hạt sơ cấp có khối lượng Nếu hạt không gắn với thiên hà, khó phát chúng cách nghiên cứu chuyển động thiên hà Nếu hạt thực tồn tại, chúng chiếm phần lớn khối lượng vũ trụ mật độ vũ trụ cao mật độ tới hạn Thực tế, có lý thuyết mệnh danh “lạm phát”, lý thuyết phổ biến giới nhà vũ trụ học thời Lý thuyết tiên đốn vũ trụ cần phải có mật độ mật độ tới hạn Sở dĩ đặt tên nghiên cứu nay, ta chưa kiểm kê thấy đủ vật chất để làm dừng giãn nở vũ trụ Do vũ trụ xem “mở”, tức tiếp tục giãn nở ngày lạnh Các thiên hà ngày khơng phát sáng nữa, cạn nguồn nhiên liệu hạt nhân Vũ trụ vĩnh viễn chìm đắm bóng đêm băng giá Nhưng quỷ “Nhân Hút Lớn” hạt cosmino khác, có đầy rẫy bóng đêm khơng gian, vũ trụ đóng cuối co bị nén lại lửa địa ngục, lửa nóng địa ngục mà Dante tưởng tượng ra! Phạm Văn Thiều (dịch) Số 246 - 2011 41 ... triển Pháp hay Mỹ Nó cỡ vài phần trăm cho tất ngành khoa học cỡ 0,01% cho thiên văn học Để tiện so sánh, xin nhắc với ông phần ba ngân sách Hoa Kỳ dùng cho quốc phòng trì qn đội Một kính thiên...KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN Ơng nói tiến hóa lâu dài Vũ trụ đường dẫn tới sống Vậy ơng có nghĩ ngồi Trái... thiên văn bị tước vũ khí Người ta suy tồn vật chất - vật chất khơng nhìn thấy Số 246 - 2011 39 KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN tảng băng chẳng qua làm nước đá, chất vật chất tối thách thức ghê gớm trí tuệ