Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại Vận hành docx

Vũ trụ dưới gócnhìn
của vật lý hiệnđại -
Vận hành
Vũ trụ có yên tĩnh?
Từ nhỏ ta đã quen với hình ảnhMặt trời, Mặt trăng và các ngôi sao.Một cách
trực quan, ta dễ dàng nhận thấy rằng,các thiên thể này quayquanh chúngta, Mặt
trời mọcở hướng Đông và lặn ở hướng Tây. Quanniệm có từ ngàn xưa này dễ
khiếnchúng ta tự mãnvề vị thế của mình trong vũ trụ này.
Thựctế, ngôi nhà mà chúng ta đang sinh sống,trái đất, là mộttrong chín
hành tinhquay quanhMặt trời. Lực hấp dẫnmanglại sự an toàn cho chúng ta, khi
giữ trái đất trên quỹ đạogầntrònkhá ổn định quanhMặt trời.
Trật tự này lặp lại mộtcách phổ biến, cóhàng tỉ tỉ ngôi sao kiểu như Mặt trời
cùng với hệ hành tinh,vệ tinh quay quanhchúng.Đếnlượt mình,cácngôi saonày
cũng thamgia vào vũ điệu cuồngnhiệtcủa vũ trụ, quay quanhtâm của thiên hà
chứa nó. Trênthang vĩ mô,lựchấpdẫncũng đóngmột vai tròtương tự như đã làm
với Tráiđất. Nó giúp cho các hệ sao, hệ hành tinhcó trậttự hơn,cản trở chuyển
độngra xanhauvàgây rasự náo loạn vũ trụ do quán tính củachúng.
Năng lượngtối lạiđóng vaitròngược lại,manglại tácdụng đẩy vàlàm vũ
trụ dãn nở. Nó phủ khắp mọi ngỏ ngách trong toàn vũ trụ nhưng lại tỏ ra bất hợp
tác với bàn taycông nghệ ngày càng vươn xa của chúng ta.
Nhìn lại bức tranh vũ trụ, chắccácbạnsẽ có cảm giác rằng,vũ trụ có kích
thướcgần 15tỉ năm ánh sáng này bị chi phối chủ yếu bởilực hấp dẫn và năng
lượng tối, nhưng thực sự có phải như vậy?
Chúng tađược cấu tạo từ những hạt rất nhỏ,cácnguyên tử và phân tử. Xa
hơn, nguyên tử bao gồmlớp vỏ điện tử và các quarktạo nên hạtnhân. Tác dụng
hút hấp dẫn sẽ làm chochúng tiến lại gần nhau,đếnmức, tấtcả sẽ thu hẹp dần trở
thành một viên kẹo và cứ thế nhỏ mãi. Rất khó tưởng tượngrakhi bạn gặp tôi lúc
đó.
Nhưng không, tự nhiên lại không vô tình đến vậy. Bản chấtcủa thế giới vi mô
là chuyển động nhiệt hỗnloạn nên rất khó để các hạt nhỏ bé ấy tiến lại quá gần
nhau. Một hệ các quy tắc bắtbuộc dành chocác hạt này, màta quen gọi là vật lý

lượng tử, khiến chúng giữ liên kết với nhau ở khoảng cách chophép sự sốngngày
nay tồn tại. Lựcđiện từ giữa các hạtmangđiện như lực hút giữa điện tử mang điện
âm và hạt nhân mangđiệndương.Lực mạnh cảntrở các quarkraxanhauquá mức,
dễ dẫn đến phá vở cấu trúc nhân nguyên tử. Nguyên lýloại trừ Pauli sẽ hạn chế các
điện tử tiến vào gần hạt nhân một cách đồng bộ.
Một đónggóp khác được tìm thấy trong phản ứng nhân, đó là lực yếuvới
cường độ chỉ đứngsaulựcmạnh. Cũng chính các phản ứng hạt nhân tạo ra luồng
sinh khí ấm áp trong toàn vũ trụ. Nănglượngmà chúng tạo ra,mà mộtphần ở
bướcsóng ánh sángnhìn thấy, làmcho màn đêmlung linh hơn. Sự sôi động trong
các ngôisaodonhận năng lượng tử phản ứng tổng hợp hạt nhân trên chính bản
thân nócũng góp phần cảntrở sự suy sụpchóngvánh của các ngôi sao dohấp dẫn.
Sự cân bằng giữa cáclựcchi phối thế giới lượng tử và lực hấp dẫn mangđến
cho chúng ta hình ảnh thườngthấy ngày nay.Cácthiên hà, các ngôi sao, các hành
tinh, bạn, tôi.
Tiến trình của vũ trụ gắn liến với sự điều chỉnh của các lực và phân bố năng-
vật chất của vũ trụ
Nhưng cách thức vận độngvàđóng góp củacác lực sẽ thay đổiđángkể khi ta
chạynhanh khỏi thời điểm hiệntại. Lần ngược về quá khứ, vũ trụ sẽ bédần, bé dần
lại. Kéo theo,mật độ nănglượng tăng lên vùn vụt cùng với nhiệt độ của vũ trụ.
Tương quan về độ lớn vàcáchthứctácdụng của các lựccơ bản cũng kéo lại gần
nhau hơn. Những nổ lực mới đây nhấtchothấy, khinhiệt độ tăng đủ cao,hằngsố
tương tác của các lực mạnh, yếu và điện từ gần như đồng quy,trở thành một lực
duy nhất. Thaycho các ngôi sao trong một không gianhầu như trống rỗng là một
bát súp nóng, nhungnhúc cáchạt cơ bản như điện tử, nơ-tri-nô, các quark,photon.
Sự kết hợp của các hạt này để hình thành nêncấu trúc hạtnhân làm cơ sở cho việc
hình thành cácsao được diễnra sauđó, khivũ trụ đã nguội đi nhiều. Lực hấp dẫn
vốn lẫn tránh sự thống nhấtcác tươngtác do"sự yếu đuối"của mình cũng sẽ dần
mạnhlên cùngvới sự điều chỉnhcủa ba lực kia và hợp nhất với nhau tại thời điểm
ngay sauVụ nổ lớn. Siêu lực tạo thành liên lạc chính giữa các miền năng lượng
định xứ và là cơ sở cho việc hình thành các hạt cơ bảnđầu tiên sau đó vài phần của

giây.
Còn nếu đi nhanh về tương lai,dĩ nhiên,sự dãn nở sẽ vẫn tiếp diễn thêm một
thời gian nữa. Vũ trụ sẽ lạnh dần, cácngôi sao cũng sẽ lụi tàn vì sử dụng quá đà
năng lượngcó giới hạn tích trữ trong chúng. Vũ trụ sẽ chuyển sang giai đoạntối
tăm,các cấutrúc vật chất sẽ ở xa nhauhơn bao giờ hết. Nhưng sự dãn nở có tiếp
diễn mãi như vậy hay không? Số phận vũ trụ sẽ như thế nào? Còn chúng ta?