Lý thuyết Vụ nổ lớn không hề cho biết vũ trụ bắt nguồn từ đâu, và các khoa học vẫn đang bế tắc trước câu hỏi này

Giúp NTDVN sửa lỗi

Hình ảnh về các thiên hà trưởng thành do Kính viễn vọng Không gian James Webb chụp được đã được đưa vào nhiều bản tin. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các thiên hà loại này trong một vũ trụ non trẻ lại đang khiến cho nhiều nhà khoa học bối rối vì chúng thách thức các lý thuyết nổi tiếng về sự hình thành thiên hà và lịch sử vũ trụ. Một số phương tiện truyền thông thậm chí báo cáo rằng những hình ảnh này lật đổ thuyết Vụ nổ lớn. Điều này chưa có cơ sở vững chắc, nhưng những ồn ào này cho chúng ta cơ hội tốt để giải thích lý thuyết Vụ nổ lớn thực ra nói về gì, và có khá nhiều điều bất ngờ.

Sự vắng mặt của vật chất nguyên thủy

Chúng ta thường được kể lại rằng Vụ nổ lớn là một lý thuyết về sự sáng tạo vũ trụ - rằng nó cho biết làm thế nào mà vũ trụ có thể tạo ra từ hư vô và tiếp tục phát triển thành tất cả các thiên hà, ngôi sao và hành tinh. Tuy nhiên, miêu tả đó là chỉ có phần sau là đúng. Cái mà chúng ta gọi là Vụ nổ lớn chỉ là một lý thuyết về sự tiến hóa của vũ trụ. Mô hình dẫn đường cho vũ trụ học, vũ trụ lạm phát, không nói gì về nguồn gốc vũ trụ. Sự ra đời của không gian, thời gian, vật chất và năng lượng đơn giản là không có.

Phiên bản lý thuyết Vụ nổ lớn đầu tiên được đưa ra bởi Georges Lemaître, một linh mục Công giáo và nhà vật lý nhút nhát. Lemaître đã tạo nên tên tuổi của mình bằng cách chỉ ra rằng thuyết tương đối rộng của Einstein có thể giúp chúng ta dễ dàng giải thích được phát hiện nổi tiếng về vũ trụ đang giãn nở của Edwin Hubble. Với việc nắm bắt được thiếu sót của vũ trụ học, Lemaître đã đi xa hơn, đề xuất một ý tưởng mà ông gọi là nguyên tử nguyên thủy.

Vào thời đó, Lemaître đã hiểu ra một vấn đề vẫn là nỗi ám ảnh của các lý thuyết về nguồn gốc của vũ trụ. Đó là vấn đề được gọi là Nghịch lý đầu tiên của Kant. Hai thế kỷ trước Lemaître, nhà triết học Immanuel Kant đã đặt ra câu hỏi: Làm thế nào vũ trụ có thể được giải thích thông qua một nguyên nhân tất định khi nó phải là thứ bao trùm mọi nguyên nhân. Vì vũ trụ bao gồm tất cả mọi thứ và do đó, tất cả các nguyên nhân, nên cái gì có thể tồn tại bên ngoài nó để khởi động vũ trụ?

Lemaître giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng ý tưởng từ một ngành khoa học mới là cơ học lượng tử. Theo mô tả của ông, mọi vật chất và năng lượng ban đầu đều ở dạng một nguyên tử vũ trụ khổng lồ. Lemaître biết rằng cơ học lượng tử đã chỉ ra rằng các nguyên tử phóng xạ có thể phân rã bất cứ lúc nào mà không có nguyên nhân thực sự. Vì vậy, Lemaître lập luận, nguyên tử nguyên thủy đã giải quyết được vấn đề về Nghịch lý thứ nhất của Kant bằng cách tự phân rã. Các sản phẩm của sự phân rã đó sau đó lại phân rã thành các sản phẩm phân rã khác, cuối cùng để lại tất cả các hạt mà chúng ta thấy ngày nay.

Tất nhiên, đây không phải là cách giải thích của vũ trụ học hiện nay. Nhưng Lemaître đã biết rằng ý tưởng của ông không thực sự giải quyết được Nghịch lý thứ nhất, bởi vì nó không giải thích được nguyên tử nguyên thủy đến từ đâu.

Sự im lặng của vũ trụ trước Big Bang

Lemaître đã không nói về cách thức vũ trụ được hình thành khi tranh luận với những người phản đối ý tưởng của ông. Theo quan điểm của ông, nguyên tử nguyên thủy có thể tồn tại mãi mãi và không bao giờ bị phân rã. Thay vào đó, ông đã tìm cách giải thích về cách vũ trụ bắt đầu tiến hóa thành trạng thái hiện tại. Sự bất định được xây dựng trong chính nền tảng của cơ học lượng tử, và điều đó cho phép Lemaître tránh được việc chỉ định một nguyên nhân cho sự tiến hóa của vũ trụ. Tuy nhiên, ông cũng không thể giải thích được nguồn gốc của cái vũ trụ đang tiến hóa đó.

Ngày nay, không nhà vũ trụ học nào nói về các nguyên tử nguyên thủy. Thay vào đó, họ nói về các trường lượng tử khác nhau tràn ngập vũ trụ sơ khai. Nhưng cơ bản là vũ trụ học của Vụ nổ lớn vẫn không mô tả sự sáng tạo của vũ trụ. Nó mô tả những gì xảy ra sau thời điểm sáng tạo. Nó làm như vậy với thành công ngoạn mục, đưa ra một lộ trình chi tiết về cách một vũ trụ siêu mật độ và nhiệt độ siêu cao giãn nở và lạnh đi, để lại cho chúng ta mọi thứ chúng ta thấy ngày nay.

Bản thân Vụ nổ lớn không bao giờ cho chúng ta biết tất cả mọi thứ bắt nguồn từ đâu. Nếu bạn muốn biết vũ trụ thực sự được tạo ra như thế nào, bạn cần một thứ khác, một thứ gì đó hơn thế. Có thể bạn muốn nói rằng vũ trụ luôn tồn tại và chúng ta chỉ là một pha của vũ trụ tuần hoàn. Có thể bạn muốn nghĩ ra một cơ chế mới kỳ lạ nào đó có thể tạo ra thứ gì đó từ con số không. Nhưng bất kể cơ chế nào bạn hình dung ra, nó sẽ là một phần bổ sung cho Vụ nổ lớn mà chúng ta có hiện nay, bởi vì lý thuyết đó im lặng trước câu hỏi về sự sáng tạo.

Theo Bigthink

Văn Thiện biên dịch



BÀI CHỌN LỌC

Lý thuyết Vụ nổ lớn không hề cho biết vũ trụ bắt nguồn từ đâu, và các khoa học vẫn đang bế tắc trước câu hỏi này