Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 44) pptx

Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian
(Phần 44)
Một lời giải có thể có
Tôi vẫn chưa giải thích các ngôi sao và thiên hà có thể hình
thành như thế nào lúc ban đầu. Điều này chỉ có thể xảy ra nếu
như có những điểm kì dị, hay nếp gấp, trong cấu trúc của không
gian làm cho vật chất tại đó đậm đặc hơn mức trung bình. Miễn
là không gian không giãn ra quá nhanh, cái lúc này không thể
tránh được là vật chất trong những vùng đó sẽ cụm lại thêm nữa.
Ở đây tương tự như ví dụ các phân tử không khí ở trong hộp mà
tôi đã trình bày ở phần trước. Trong trường hợp đó, thể tích bên
trong cái hộp không giãn ra, và những vùng có mật độ hơi cao
hơn phát sinh do sự ngẫu nhiên thuần túy. Trong Vũ trụ sơ khai,
những vùng có vật chất cụm lại với nhau đó cuối cùng sẽ nóng
lên đến mức sự nhiệt hạch hạt nhân khởi phát và các ngôi sao ra
đời. Tuy nhiên, lượng gấp nếp phải là vừa đủ. Nếu quá ít thì vật
chất sẽ không bao giờ co cụm lại và các thiên hà và các ngôi sao
(do đó cả chúng ta nữa) sẽ không bao giờ hình thành. Mặt khác,
nếu không gian bị gấp nếp quá nhiều thì mật độ cao của vật chất
trong những vùng đó nhanh chóng mang lại sự ra đời của những
lỗ đen khổng lồ.
Cho dù chúng ta không hiểu nguồn gốc của những kì dị này,
nhưng ít nhất chúng ta nên đi tìm bằng chứng thực nghiệm rằng
chúng tồn tại trong Vũ trụ sơ khai. Người ta đã dự đoán trên lí
thuyết rằng chúng sẽ trình hiện dưới dạng những biến thiên nhiệt
độ nhỏ xíu trong bức xạ nền vi sóng, cái tôi đã đề cập ở Chương
3, là ánh le lói của Big Bang. Tuy nhiên, hiệu ứng này phải thật
nhỏ để nó không thể bị phát hiện ra từ Trái đất. Hồi năm 1992,
NASA đã công bố rằng vệ tinh COBE (viết tắt của Tàu thám
hiểm Bức xạ nền Vũ trụ) đã phát hiện ra một sự chênh lệch
trong nhiệt độ của bức xạ nền với độ lớn vừa đúng. Khám phá

trên được xem là bằng chứng cuối cùng rằng mô hình Big Bang
là đúng. Tuy nhiên, một số nhà thiên văn học cho rằng phát biểu
như vậy là quá cường điệu và rằng COBE chẳng làm gì hơn là
ủng hộ các quan niệm của chúng ta về sự hình thành thiên hà.
Vậy thì mọi thứ có khớp với nhau không? Entropy của Vũ trụ có
bắt đầu từ một giá trị thấp lúc Big Bang không? Nó có tiếp tục
tăng lên hay không dẫu rằng Vũ trụ một ngày nào đó sẽ lại đến
một Vụ Co Lớn, và do đó mang lại cho chúng ta một mũi tên
thời gian không đảo chiều? Tôi tin như thế, tất nhiên giả sử rằng
Vũ trụ một ngày nào đó sẽ co lại (không có khả năng đâu, tôi
biết vậy).
Ngay sau Big Bang, Vũ trụ nóng bỏng và giàu năng lượng, và
do đó ở trong một trạng thái có entropy thấp. Khi nó giãn ra, nó
nguội đi. Entropy của nó tăng nhanh, nhưng không phải do sự
truyền nhiệt mà vì năng lượng của nó có thể xem là đã sử dụng
hết để thực hiện công cho sự giãn nở.
Khi Vũ trụ nguội đi, một phần nhỏ năng lượng của nó trở nên bị
khóa bên trong các nguyên tử hydrogen. Sau đó, nhờ sự gấp nếp
trong không gian mang lại những hạt mầm cho sự hình thành
sao, lực hấp dẫn sớm có thể làm cho những nguyên tử này co
cụm lại với nhau để hình thành các thiên hà và các ngôi sao bên
trong chúng. Rồi nó cung cấp phương tiện để khai thác năng
lượng này bên trong các nguyên tử qua sự nhiệt hạch hạt nhân.
Nếu các thiên hà và các sao đã không ra đời, thì Vũ trụ đã tận
diệt trong một cái chết nhiệt cách nay lâu rồi. Lúc này nó đã là
một nơi tối đen lạnh lẽo. Năng lượng khóa bên trong các ngôi
sao đúng là đang trì hoãn cái không thể tránh được đó. Hiểu theo
một nghĩa nào đó thì cái chết nhiệt của Vũ trụ đã xảy ra rồi. Các
thiên hà thật ra chỉ là những cái túi nhỏ cô lập cản trở sự tăng
nhanh entropy xung quanh chúng. Bức xạ nền vi sóng với nhiệt

độ của nó chỉ ba độ trên không độ tuyệt đối là bằng chứng rằng
Vũ trụ gần như hoàn toàn đã xả hết dây cót.
Một số tác giả từng khẳng định rằng cái chết nhiệt của Vũ trụ sẽ
không bao giờ xảy ra cho dù nó có tiếp tục giãn nở mãi mãi. Họ
cho rằng vì không gian sẵn có cho vật chất trong Vũ trụ luôn
luôn tăng lên, nên sẽ luôn luôn có thêm chỗ cho nó phân tán vào.
Lập luận này là sai. Một khi vật chất và bức xạ phân tán đều
khắp không gian thì bất cứ sự giãn nở thêm nào sẽ chỉ làm giảm
mật độ (lượng vật chất có trong một thể tích cho trước). Nó sẽ
không làm thay đổi trạng thái cân bằng