Khoa học là kết quả của sự đối đầu giữa con người với thực tế. Nó không ngừng được nuôi dưỡng bởi các quan sát và thông tin thu được bằng nhiều phương tiện khác nhau từ thiên nhiên, từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, tới các công cụ quan sát tối tân nhất. Khởi đầu của mọi cuộc phiêu lưu khoa học đều xuất phát từ quan điểm cho rằng thế giới thực sự tồn tại, chứ không phải sản phẩm của trí tưởng tượng của chúng ta. Thế giới không phải là một giấc mơ hay ảo ảnh. Triết gia người Đức Gottfried Leibniz đã từng tự hỏi về sự tồn tại một sự thực đáng ngạc nhiên: “Tại sao có cái gì đó lại hơn là chẳng có gì?” Thực tế rằng, thực tại thực sự có hiện hữu đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu ham muốn tiếp xúc với nó và mở ra khả năng nhận thức thế giới, nhờ đó mà có khoa học.
Thiên văn học là ngành khoa học duy nhất ta không thể làm thực nghiệm: ta không thể tái tạo lại Big Bang trong phòng thí nghiệm hay sinh ra các ngôi sao trong ống nghiệm. Vậy làm thế nào để có thể tìm hiểu về vũ trụ? Ánh sáng sẽ hỗ trợ chúng ta. Ánh sáng là sứ giả tuyệt vời của vũ trụ. Nó là bạn đồng hành của tôi. Nó cho phép tôi hiệp thông với vũ trụ và nghiên cứu nó. Chính ánh sáng đã mang tới những nốt và các đoạn nhạc rời rạc của giai điệu bí ẩn của vũ trụ mà con người đang cố gắng tái dựng lại trong toàn bộ vẻ đẹp huy hoàng của nó.
Ánh sáng đóng vai trò sứ giả của vũ trụ nhờ ba đặc tính cơ bản. Thứ nhất như tôi đã nói, nó không truyền ngay tức thì mà phải mất một khoảng thời gian hữu hạn mới tới được chúng ta. Vì thế, chúng ta luôn nhìn thấy vũ trụ với một độ trễ nhất định, và các kính thiên văn cho chúng ta khả năng lần ngược trở lại theo thời gian và dựng lại quá khứ.
Ánh sáng cũng mang theo nó mật mã của vũ trụ mà một khi giải được sẽ cho phép chúng ta khám phá ra bí mật về thành phần hóa học của các ngôi sao và thiên hà, cũng như bí mật về sự chuyển động của chúng. Sở dĩ như vậy bởi vì ánh sáng tương tác với các nguyên tử là thành phần của vật chất thấy được trong vũ trụ. Thực chất ánh sáng chỉ thấy được khi nó tương tác với một vật thể. Thật là đỉnh điểm của nghịch lí: ánh sáng soi tỏ mọi thứ nhưng chính nó lại không nhìn thấy được. Để có thể biểu hiện, trên quỹ đạo của nó phải bị chắn bởi một vật thể, dù đó là một cánh hoa hồng, những chất màu trên bảng màu của họa sĩ, võng mạc trong mắt chúng ta, hay gương của một kính thiên văn. Tùy theo cấu trúc nguyên tử của vật chất mà nó tương tác, ánh sáng bị hấp thụ ở một số năng lượng rất xác định. Do vậy, khi ta nhận được quang phổ của ánh sáng phát ra từ một ngôi sao hay một thiên hà - nói cách khác, nếu ta phân tích nó nhờ một lăng kính thành các thành phần năng lượng hay màu khác nhau - ta sẽ thấy phổ này không liên tục mà bị băm thành nhiều vạch hấp thụ, tương ứng với các năng lượng bị các nguyên tử hấp thụ. Sự sắp xếp của các vạch này không phải ngẫu nhiên, mà phản ánh một cách trung thực sự sắp xếp các quỹ đạo của các electron trong các nguyên tử vật chất. Sự sắp xếp này là duy nhất đối với mỗi nguyên tố. Nó tạo thành một kiểu vân tay hay thẻ căn cước của nguyên tố hóa học, cho phép nhà thiên văn nhận ra ngay một cách chính xác. Ánh sáng đã cho ta biết thành phần hóa học của vũ trụ như thế đấy.
Ánh sáng cũng cho phép nghiên cứu sự chuyển động của các hành tinh. Bởi không gì là bất động trên bầu trời. Lực hấp dẫn làm cho mọi cấu trúc của vũ trụ - các ngôi sao, thiên hà, đám thiên hà… - hút và “rơi vào” nhau. Chuyển động rơi này cộng với chuyển động dãn nở chung của vũ trụ, tất cả đều là chuyển động và thay đổi. Quan điểm bầu trời là bất động của Aristotle thực sự đã chết từ lâu. Sở dĩ chúng ta không nhận ra các chuyển động náo nhiệt này bởi các tinh tú ở quá xa mà cuộc đời con người lại quá ngắn ngủi. Cũng chính ánh sáng đã phát lộ cho chúng ta biết về tính vô thường này của vũ trụ. Nó đổi màu khi nguồn sáng dịch chuyển đối với người quan sát. Nó dịch về phía đỏ (các vạch hấp thụ dịch về phía năng lượng thấp hơn) nếu như vật thể chuyển động ra xa, và dịch về phía xanh (các vạch hấp thụ dịch về phía năng lượng cao hơn) nếu vật thể tiến lại gần. Bằng cách đo sự chuyển dịch về phía đỏ hay phía xanh này, nhà thiên văn có thể tái dựng lại các chuyển động của vũ trụ.
Bằng cách thu thập ánh sáng của vũ trụ nhờ các kính thiên văn khổng lồ, tôi đã cố gắng giải mã giai điệu bí ẩn của vũ trụ, có được những phác thảo của câu trả lời và thấy được rõ hơn một chút. Tim tôi luôn đập mạnh mỗi khi những hình ảnh tuyệt vời về những cánh tay xoắn của một thiên hà ở cách xa hàng tỉ năm ánh sáng hiện lên màn hình nối tới kính thiên văn. Ánh sáng đã kết nối tôi với vũ trụ. Nó
cho phép tôi lần ngược trở lại quá khứ, tới tận những thời xa xưa và thấy được thế giới khi đang hình thành.