Vũ trụ và con người ppt

Vũ trụ và con người
Từ thời xa xưa, nhân loại quan sát bầu trời để phát hiện những hiện
tượng thiên văn mà họ cho là liên quan đến số mệnh con người. Vũ trụ được
thần thánh hóa, mỗi ngôi sao sáng trên trời là một vị thần và tương ứng với
một bậc vĩ nhân trên trần gian. Đối với các nhà thiên văn Trung Quốc, vùng
trời xung quanh Thiên cực Bắc trong đó có những ngôi sao tượng trưng
những nhân vật cuả hoàng thất, chính là hình ảnh cuả Tử Cấm Thành xây
trên trái đất từ đời nhà Minh.
Trong hàng chục th kỷ, ranh giới giữa thiên văn học và ngành chiêmtinh
không được phân biệt rõ rệt. Cu n “Đại Việt Sử ký toàn Thư” k lại nhữngsự kiện
lịch sử xenl n với những hiện tượngnhật thực, nguyệt thực,sao ch i,saobăng
cùng với nhữngthiên taix yra trên trái đat. Các nhà thiên văn đời xưa quan sát tı̉
mı̉ b u trời và phát hiện cả nhữngngôi sao đột nhiênxu t hiện và chı̉ nhı̀n th y
b ng m tthường trong một vài tháng. Họ gọi nhữngngôi saophù dunày là “sao
khách”, dường như tạt qua thăm trái đat r i lại bi n đi. Thật ra, đây là những “sao
siêu m ́i” đangk t li u cuộc đời thôngquanhữngvụ n làm ngôi saob ng sáng
trưngtrên b u trời. Những dữ liệu liên quan đen hiện tượng saosiêu mới trong
thời gian vừa mới bùng n đã cung c p nhữngthôngtin quý giá cho các nhà thiên
văn vật lý ngày nay đe nghiên cứu quá trı̀nh ti n hóa cuả những ngôi sao.
V t tı́ch cuả ngôi saosiêu mới do các nhà thiên văn Trung Qu c phát hiện
năm 1054.H iđó, ngôi saobùng n nên b ng xu t hiện giữa ban ngày trong3 tu n
l li n.Sự kiện thiên văn này x y ra cách xa trái đat khoảng 6000 năm ánh sáng và
đã được ghi chép tườngtận trong nhữngsách sử phươngĐông.Ngày nay,tàn dư
cuả vụ n sao năm 1054 được phát hiện trongkı́nh thiên văn dưới dạng một tinh
vân (Tinh vân con Cua).Ngôi sao nay đã t t,nhưng v n phóng ra những lu ng khı́
sáng ngời với t c độ hàng nghı̀n kilomet/giây cùng với những hạt electron chuy n
động nhanhg nb ng ánh sáng. Tinh vân conCua ti p tục phát ra nhữngbức xạ vô
tuy n và quanghọc r t mạnh, tương tự như nhữngbức xạ trong máy giat c
synchroton(Hı̀nh HubbleSpace Telescope, HST).
Các nhà thiênvăn thời xưa căn cứ vào sự chuy n độngtu n hoàn cuả những
thiên th đe làm lịch. Những thuy t vũ trụ quan cũng được đe cậptới trong bộ sách

“Thiênvăn Lục” cuả TrungQu c vi t vào th kỷ 5, tuy hãy còn đượm tı́nh siêu
hı̀nh. Thiên văn học phươngĐông,chủ y u dựatrên những quansát b ngm t
thường,đã đạt được r tsớm những thành tı́ch đáng k , nhưng bị chữnglại vı̀
không có cơ sở vững ch ccuả toán học và cuả những k t quả quan sát b ng kı́nh
thiên văn.
Tại Châu u,thuy t “địa tâm” cho trái đat là trungtâm cuả vũ trụ đượccoi là
phù hợp với tư tưởng cuả Thiên Chúa giáo, nênđã th ngtrị tronghơn một chục
th kỷ. Phải đợi đen th kỷ 16 khi ngành khoa học tự nhiên b tđau phát tri n,
Copernicusmới đe xu t thuy t “nhật tâm”, cho mặt trời là thiên th n m ở trung
tâm cùng với trái đat và các hành tinhdi u hành xungquanh.Thuy t này tỏ ra là
đúng, nhưnglại mâu thu n với quan niệm cuả Nhà thờ Thiên Chúa Giáo h i đó nên
bị gán là dị giáo.
Cách đây 400 năm,Galileo Galilei là người tiên phongsử dụng kı́nh thiên văn
đe quansát b u trời.Tuy chi c kı́nh hãy còn đơn sơ, nhưngđã giúp Galileođạt
đượcnhững k t quả làm đảo lộn quanniệm vũ trụ quan ở th kỷ 17. Vũ trụ hóa ra
không phải là b t di b tdịch, hệ mặt trời cũng chı̉ là một trongvô vàn hệ sao quay
xung quanh tâm cuả Thiên hà cuả chúng ta(Ngân Hà). Qua kı́nh thiênvăn cuả
Galileo,mặt trăng hiện ral ch như t ong dođã từngbị nhữngthiên thạch b n
phá. B mặtmặttrời l m đomnhững“vet đen” (sunspot) như nhữngn t ru i,nơi
xu t phát những vụ bùng n báo hiệu những thời kỳ mặt trời hoạt độngt i đa.
Thiên th mà chúng ta thườnggọi là Sao Mộc thậtrachı̉ là một hành tinh có những
vệ tinhquayxung quanh.Nhữngphát hiện cuả Galileo củng c thuy t nhật tâm cuả
Copernicus.Kepler cũng lập ra nhữngđịnh luật đông hoc (kinematics) dùng đe tı́nh
quỹ đạo cuả các hành tinh quay xungquanhmặt trời. Newton đe xu t luật “h p
d n ph bi n” trongđộng lực học (dynamics)đe xác định sự chuy n động cuả các
vật th . Nhữngkhám phá trên đây trong lı̃nh vực thiên văn là nhữngbước đau cuả
sự phát tri n khoa học và văn hoá trongth kỷ 17-18mà người ta thườnggọi là
“Th kỷ Anh sáng”.
Sự sử dụng những kı́nh thiênvăn ngày càng lớn và nhữngmô hı̀nh lý thuy t
dựa trên thuy t tương đoi cuả Einsteinđã mở một kỷ nguyênmới chosự nghiên

cứu vũ trụ ở th kỷ 20. Sự phát hiện rahiện tượng vũ trụ dãn nở cùng với thuy t
BigBang, k t hợp với những định luậtcuả ngành vật lý hạt cơ bản, đã giúp các nhà
thiên văn xây dựng được mộtvũ trụ quan khá nh t quán. Anh sáng cuả những
thiên hà càng phát từ xa,càng m t nhi uthời gian đe truy n tới trái đat. Thăm dò
thật sâu trong vũ trụ là quan sát những thiên th được hı̀nh thành từ khi vũ trụ
còn nontrẻ. Nhữngmáy gia t c lớn cũng có th tái tạo được ph nnào một môi
trườngtương tự như vũ trụ ở thời đại nguyên thủy. Thiên văn học ph ihợp với
vật lý học đã giúp chúng ta hi u được sự chuy n động cuả những thiên th và sự
ti n hoá cuả toàn th vũ trụ. Các thiên th trong vũ trụ khôngnhữngchı̉ phát ra
ánh sáng mà còn phát ra nhữngbức xạ không nhı̀n th y trên những bước sóng
ng n gamma, X, tử ngoại và trên những bước sóng dài h ngngoại và vô tuy n.Các
nhà thiên vănquansát nhi umi n ph đe nghiên cứu cơ ch phát bức xạ và xác
định những đi ukiện lý-hóa trongvũ trụ. Họ sử dụng nhữngkı́nh thiên văn phóng
lên không gian đe tránh khỏi màn khı́ quy n bao quanhtrái đat làm nhi u hı̀nh cuả
các thiên th .
Ngành thiên văn vô tuy n mới được phát tri n saukhi Chi n tranh Th giới
thứ II k t thúc. Nhà thiên văn vô tuy n người Anh, Sir BernardLovell,k lại: vào
tháng 2 năm 1942 trong khi chi n tranh đangdi n ra quy t liệt,chi n hạm cuả
Đức cứ ngangnhiên đi lại trên eobi n Manche mà khôngbị rađa cuả Anh phát
hiện ! Nhữngrađa phòng khôngcũng khônghoạt độngbı̀nh thường,nh t là ban
ngày khi hướng v phı́a mặt trời. Cũng trongthời gian này, các nhà thiên văn cuả
Đài RoyalGreenwichObservatoryquansát th y có nhi uv t đentrên mặt trời.
Đây là triệu chứng báo hiệu mặt trời đang trongthời kỳ hoạt động t i đa và phát
ra nhieu hat mang điên tı́ch (charged particles) và nhi u bức xạ làm nhi u tı́n hiệu
vô tuy n,khi n rađa cuả quân đội Anh bị bão hòa. Các nhà khoahọc khôngngờ họ
đã tı̀nh cờ phát hiện được bức xạ vô tuy n cuả mặt trời.H i đó họ đangbậntâm
bảo vệ t qu c, nên tạm dẹp một sự kiện khoa học mà sau này tỏ ra có t mquan
trọng lớn trongcôngviệc nghiên cứuvũ trụ. Sauchi n tranh,các chuyên giađã
từngphục vụ trongngành rađa mới b t đau sử dụng những ăngten ngày càng lớn
đe thu tı́n hiệu vô tuy n phát ratừ vũ trụ.

Một trong nhữngkhám phá đau tiên đáng ghi nhớ trong ngành thiên văn vô
tuy n là sự phát hiện bức xạ cuả nguyên tử hyđrô trunghòa (neutralhydrogen).
Nguyên tử hyđrô phát ra một vạch ph trênbước sóng 21 xentimet, m i khi“spin”
cuả cặp electron-proton trongnguyên tử chuy n từ trạng thái song song
(parallel) sang trạng thái đoi song (antiparallel). Sự thayđoi trạng thái spincuả
hyđrô là một hiện tượng r t hi m,cứ 11triệu năm mới x y ra một l n.Tuy nhiên,
vı̀ hyđrô là nguyên t ph bi n nh t trongvũ trụ nên cườngđộ cuả bức xạ hyđrô
v n r t lớn. Sự t n tại cuả vạch ph hyđrô trong vũ trụ đã được các nhà thiên văn
tiên đoán b ng lý thuy t.Họ làm ra ăngten và máy thu tı́n hiệu,mới đau chủ y ulà
đe tı̀m th y vạch ph này. Các nhà thiên văn quan sát vạch hyđrô trên bướcsóng
21xentimetđe phát hiện được c u trúc xo n c cuả Ngân Hà và đe tı̀m ki m
những thiên hà xaxôi. Sau này, “b ́c xaphông vũ tru”, bômăt cuavũ trunguyên
thủy, cũng được phát hiệntrênnhững bước sóng vô tuy n.
Các nhà thiênvăn vô tuy n tı̀m th y trong Dải Ngân Hà r t nhi u hoá ch t, k
cả nhữngphân tử hữu cơ có khả năngd n đen sự hı̀nh thành axitamin. Loại phân
tử sinhhọc này có vai trò trọng y u trong quá trı̀nh hı̀nh thành cuả sự s ng trên
trái đat và cũng có th cả trên những hành tinhkhác. Sự tı̀m ki m axit amintrong
vũ trụ là một đe tài h p d n, không những v mặt khoa học mà cả v mặttri t học.
Trong vũ trụ bao la,ch nglẽ chı̉ có sự s ngduy nh t trên hành tinh trái đat này
hay sao?Thuy t cuả Charles Darwin giải thı́ch quá trı̀nh ti n hoá cuả sự s ngb ng
hiện tượng chọn lọc tự nhiên giữa các chủng loài và sự thı́ch nghi cuả chúng đoi
với môi trường,chứ khôngphải là do một thực th siêu nhiên nào đi uhành. Như
vậy thı̀ trêncác hành tinh khác cũng có khả năngcó sự s ngthı́ch nghiđược với
những đi u kiện lý-hoá khôngnh tthi t phải gi ng như trên trái đat. Hành tinh
cuả chúng ta được hı̀nh thành cách đây đã 4,6 tỷ năm, nhưng sự s ng nguyên thủy
dưới dạng sinhvật sơ khaimới nảy sinh một tỷ năm v sau. Từ đó, quá trı̀nh ti n
hoá đã làm bi n đoi sự s ng từ dạng visinh vật đơn bào đen những sinhvật đa
dạng có nhi u t bào. Loài người hiệnđại mới xu t hiện cách đây khoảng 200
nghı̀n năm.Sự hı̀nh thành ra loài người quả là một quá trı̀nh phức tạp và lâu dài,
nên sự s ng có khả năng hi u bi t cũng có th là một hiện tượng hi mhoi trongvũ

trụ.
Nhữngtrạm quansát tự độngđược phóngvào vũ trụ đe thám hi m b mặt
những hành tinhláng gi ngtronghệ mặt trời.Contàu vũ trụ Cassini-Huygensđã
thả một trạm tự động xu ng Titan, vệ tinh lớn nh t của hànhtinh Th ,đe thămdò
khı́ quy n và b mặt Titan. Thiên th này có đi ukiện lý-hoá phong phú nên có khả
nănglàm nảy sinhra sự s ng.Hiện naycác nhà thiên văn còn tı̀m th y hàng trăm
hành tinh n m ở h n bên ngoài hệ mặt trời, nhưng ph n lớn lại là những kh i khı́
kh ng l nặng hơn cả hành tinhMộc, hành tinh lớn nh t trong hệ mặt trời.Họ b t
đau sử dụng nhữngkỹ thuật quansát hiện đại có độ nhạy cao, nh m phát hiện loại
hành tinh có vỏ đá, r n và nhỏ như trái đat trên đó có th có sự s ng. Sự phát hiện
những hành tinh xa xôi ở ngoài hệ mặt trời là đi u kiện tiên quy t đe tı̀m ki m
những n nvăn minhtrongDải Ngân Hà, bởi vı̀ sự s ng trường t n như trên trái
đatchı̉ t ntại trên nhữnghành tinh có vỏ r n và trongnhữngđi ukiện lý-hoá
không quá kh t khe cuả khı́ quy n.
Môn nghiên cứu ngu n g c và sự ti n hoá cuả vũ trụ, gọi là “vũ truhoc”
(cosmology), chı̉ là một trongnhi umôn cuả ngành thiên văn vật lý. Vũ trụ học đã
trở nên không xa lạ đoi với công chúng, bởi vı̀ môn khoahọc này gợi ra những khái
niệm liên quanđen tri t học, siêu hı̀nh học, thậmchı́ cả đen tôn giáo. Vũ trụ học đã
đượcph bi n rộngrãi trongnhi u cu n sách và b ng nhữngphương tiện truy n
thôngđại chúng. Những câu hỏi hay được đặt ra thường liênquanđen hiện tượng
BigBangkhaisinh ravũ trụ. Nhữnglý thuy t vũ trụ học, tuy dựa trên những tı́nh
toán mô hı̀nh phức tạp, nhưng đôi khi v ncòn th mđượm màu s c tư biện.
Trong bài t ng quannày, ngoài vũ trụ học tác giả còn trı̀nh b y một s đe tài
ı́t được ph bi n, nhưng r t h pd n và đangđược thịnh hành trong cộngđong các
nhà thiên văntrên th giới.