Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại - Số phận của vũ trụ pptx

Vũ trụ dưới góc nhìncủa
vật lý hiệnđại - Số phận
của vũ trụ
Cũng như vũ trụ, mỗi ngôisaocũng có một lịchsử củanó, nó được sinhra,
pháttriển và chết đi theocách riêng phụ thuộc vào năng lượng dự trữ trong chúng.
Do khối lượng chưa đủ lớn nên Mặt trờicủa chúngta sẽ chọn cách “ra đi”
nhẹ nhàng hơn, thay vì một vụ nổ siêu tân tinh.Khi năng lượngcủaMặt trời gần
cạn kiệt, sự mất cân bằnggiữa lựchấp dẫn và nănglượng của lớp vỏ ngoài làm cho
một phần của Mặt trời phunmạnh raphíangoài và biến thành sao khổng lồ đỏ.
Cùng với tiến trình này, các hành tinh lâncận với nó sẽ bị thiêurụi, trongđó có trái
đất. Chắc các bạn sẽ rất âu lo về số phận của chúng ta, nhưng nếu xem mỗi thế hệ
loài người dài 100năm thì cũng phải chờ đến năm mươi triệu thế hệ nữa sự xâm
thực của Mặt trời mới bắt đầu. Chúng ta cũng còntừng ấy thời gianđể tìmkiếm
một ngôi nhà mới antoàn và dồi dào tài nguyên hơn.
Kịchbản cũngdiễn ra tương tự với cácngôi saocó khối lượng không khác xa
khối lượng Mặt trời nhiều lắm.
Nhưng với những ngôi sao nặnghơnthế nhiều, khoảng hơn 8lần khối lượng
Mặttrời, kết cục của nó sẽ hoànhtráng, nhưngcũng chóng vánh hơn.Hồi kết của
các ngôisaonày sẽ là một vụ nổ siêu tân tinh, làm rực sángcả bầu trời đêm mà
một ghinhậncủa người phương Đông là SaoKhách vài trăm năm trước đây. Phần
lõi còn lại sẽ co lại thànhmột sao nơ-tron hoặc tệ hơn,là một lỗ đen.
Xét về toàncảnh, việcsinhhoặc hủymộtvài ngôisao nàođó lại khôngảnh
hưởnglắm đếnhoạtđộng chungcủa vũ trụ. Vũ trụ đangdãnnở sẽ vẫn tiếp tục dãn
nở. Quá trình này sẽ tiếp diễn mãi về sau, dừnglại hoặc sau đó đảo chiều, co lại tùy
thuộcvào một đại lượng khác. Đó là tương quan giữa mậtđộ năng– khối lượng
trong toàn vũ trụ và mật độ tới hạn. Các đo đạc gần đâycho thấy tương quannày
gần bằng đơn vị, nghĩalà vũ trụ gần tĩnh. Trongkhiđó, cácdiễn biến kế tiếp của vũ
trụ sẽ quyếtđịnh số phận củanó. Nếu tương quannày dần lớn hơn 1 sẽ khẳng
định ưuthế của năng –vậtchấtvà manglại kết cục là saumột thời gian lâu nữa, vũ
trụ sẽ dầnco lại và đem lại khả năng khởi đầu lại một Vụ nổ lớn khác. Nếu tương
quan này đảo chiều, diễn tiếnhiện naycủavũ trụ sẽ được tiếp diễn mãi mãi và

biến thànhmột bãitha ma các ngôi sao chết. Kịch bản này là hệ quả của chủ thuyết
Vụ nổ lớn.
Tuy nhiên,vẫn cómột vài kịch bản khả dĩ khác. Vũ trụ songhànhlà một
trong số đó. Hawking chorằng, córất nhiều bản saocủa chính bạn đangđọc bài
viết này nhưng vì các bản saonày nằm trong các chiều khác của vũ trụ nênkhông
thể mách lẻo chobạnđược. Các bản saosẽ nằm trong các vũ trụ kháccùng tồn tại
song hành với chínhvũ trụ mà chúng ta đang sống. Ở đấy,khi bản saocủa bạn
nhảy rakhỏi tầng 5 của Caoốc Vincom,bạn sẽ không lo mấy về một khả năng xấu
nào đó,bạn sẽ vẫn lơ lửng và bình thảnđi vàocăn phòng ấm cúng của bạn. Tôi
thích đùabạnư? Đúngvậy, nhưng điều đó là cóthể, vìvật lý trong các vũ trụ song
hành thường khônggiống với vũ trụ của chúng ta.
Một nổ lực mới đây nhấtcủa Penrose có lẽ làm chochúng ta an tâm hơn về
khả năng tái sinhcủa chínhvũ trụ này. Sẽ khôngcó Vụ nổ lớn! Thayvào đó là một
vũ trụ an toàn hơn, codãn một cách tuần hoàn. Khivũ trụ dãnnở đến một lúcnào
đó, vật lý do Penrose và một số người khác đề nghị sẽ khiến chovũ trụ bắt đầu quá
trìnhco lại.Vũ trụ cũng không co lạiquá mức, thành mộtđiểm như trướcthời
điểm Vụ nổ lớn. Nó sẽ đạt tới một kích cỡ nhất định nàođó, trước khi quá trình
độnglực sẽ thổi bùng nó thành một pha mới của chínhvũ trụ.
Sẽ còn nhiều kịch bản khácvề số phận của vũ trụ đượcđưa ra. Nhưng cũng
như mọi lýthuyết, cần phải được kiểm chứng trong thựctiễn. Với điều kiện cực
hạn ở thời điểm sinh diệtcủa vũ trụ, những nổ lực của khoahọckỷ thuật khómà
vươn tới được. Vì vậy, một lựa chọn cóphần tất yếu để nhận ra kết cục này, là hãy
hướngmắt rabênngoài, vào chính vũ trụ mà chúng ta đang sốngđể được thực
chứng nó hoặc may mắn hơn, tìm thấy một vài mảnhghép quantrọng trong bộ xếp
hình màMẹ Tự Nhiên đã cố tình làm rơi rớtlại.
Vũ trụ dưới góc nhìn của vật
lý hiện đại - Nhìn thấy và
không nhìn thấy
Kì 3: Nhìn thấy và không nhìn thấy
Chúng tacó giống nhau? Có, ít nhất làvề mặt cấu trúc sinh học. Cơ thể chúng

ta được tạo thành từ hi-đrô, các-bon vàmột số nguyên tố khác.
Hi-đrôlà nguyêntố phổ biếnnhất trong vũ trụ vì cấu trúc đơn giản của
chúng, hạt nhân của nó là một hạt proton.Nhữngngôi sao, các thiên hà mà ta quan
sát thấy, dù ở rất xa chúngta, “sống” nhờ vào nănglượngtrong phản ứng tổng hợp
hi-đrô mà mặt trời làmột ví dụ. Nếu sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng không
thể “sạch” hơnnày, nền văn minh của loài người sẽ cải thiện đángkể. Chúng ta
khôngphải đào bới khắp mặt địa cầu để tìm dầu mỏ, khíđốt màhệ quả của nó, ô
nhiễm,chiếntranhTrung đôngngày càng làm chochínhchúng ta suy kiệt.
Sự sốngkhởi đầu cũng từ mặttrời.Nhờ vào vị trí không quá gần, cũng không
quá xamặt trời,các mầm sốngtrêntrái đất mới nảy sinhvà đượcsưởi ấm, thuận
lợi cho sự phát triển. Đó cũng là lý do,tạisao ở Kim Tinh (quá nóng) hayThổ Tinh
(quálạnh) không có ưutiên này.
Nhưng đóng góp của mặt trời cho trái đất là rất bé so với khả năng củanó.
Trongkhi, có hàng tỉ tỉ tỉ mặttrời như vậy trong toànvũ trụ này, lớn hơn, nặng
hơn, nhiệt độ cao hơn và do đó nănglượng cũng lớn hơn.
Vũ trụ được tạo thành từ nănglượng và sau này thêm vàolà vật chất. Hiện
nay, đónggóp của vậtchất chưatới mộtphần banăng– khốilượngcủatoàn vũ trụ.
Đángnói hơn,những gì mà ta nhìn thấy được,còn gọi là vật chất thôngthường,
như các sao, các thiên hà chỉ vào khoảng 20%lượng vật chất tồn tại trongvũ trụ;
nghĩa là vào khoảng 1/15bình diện năng - khối lượng tổngthể.
Phân bố năng - khối lượng trong toàn vũ trụ. Đóng góp của các sao chỉ là một
mẫu nhỏ trong "miếng bánh" này (màu trắng 0,4%stars). (Ảnh: Wikipedia.com)
vậtchất tối đóng góp vào phần còn lại. Sở dĩ gọi là “tối”vì sự lười nhác của
vật chất này trong tương tácvới vật chất nhìn thấy. Tuynhiên, người ta vẫn dự
đoán được sự tồn tại của đối tượngnày thôngquamộtsố hiệu ứng của chúng như
thấu kínhhấp dẫn vũ trụ, ánh sáng bị bẻ congquá mức khi truyền quarìa các thiên
hà mà đóng góp của vật chấtthôngthường không làm nổi; hoặc sự sai lệchvề vận
tốc của các thiên hà.
Đóng góp đáng kể nhất phải kể đến năng lượngtối, làphần năng lượnghiện
hữutrong mọi ngóc nghách của vũ trụ. Ngượcvới lực hấp dẫn thông thường,năng

lượng tối lại có tác dụng đẩy,là nguyên nhân chínhkhiến vũ trụ dãn nở gia tốc như
những quansát gần đây cho biết. Cũngnhư vật chất tối, nănglượngtối hầu như
khôngtương tác với các đối tượngvật lý thông thường vì vậy rất khó nắmbắt
được hành trạng vàtính chất của nó.