Bài giảng Thuyết Big Bag Vật lý Lớp 12

_ Vũ trụ từ đâu sinh ra?
_ Sinh ra từ bao giờ?
_ Tiến hóa ra sao?
→ Sự ra đời của thuyết Big Bang
_ Vũ trụ từ đâu sinh ra?
_ Sinh ra từ bao giờ?
_ Tiến hóa ra sao?
→ Sự ra đời của thuyết Big Bang
1
1
CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ
CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ
2
2
CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG
CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG
3
3
THUYẾT BIG BANG
THUYẾT BIG BANG
Trường phái I
Nội dung: Vũ trụ
ở trong "trạng thái
ổn định", vô thủy
vô chung, không
thay đổi từ quá
khứ đến tương lai.
Vật chất được tạo
ra một cách liên
tục.

Trường phái I
Nội dung: Vũ trụ
ở trong "trạng thái
ổn định", vô thủy
vô chung, không
thay đổi từ quá
khứ đến tương lai.
Vật chất được tạo
ra một cách liên
tục.
Trường phái II
Nội dung: Vũ trụ được tạo ra
bởi một vụ nổ “cực lớn, mạnh”
cách đây khoảng 14 tỉ năm, hiện
nay đang tiếp tục dãn nở và
loãng dần. Vụ nổ nguyên thủy
này được đặt tên là Big Bang
(Vụ nổ lớn). Vết tích của bức xạ
vũ trụ nguyên thủy, lúc đầu
nóng ít nhất hàng triệu tỉ độ,
ngày càng nguội dần vì vũ trụ
dãn nở.
Trường phái II
Nội dung: Vũ trụ được tạo ra
bởi một vụ nổ “cực lớn, mạnh”
cách đây khoảng 14 tỉ năm, hiện
nay đang tiếp tục dãn nở và
loãng dần. Vụ nổ nguyên thủy
này được đặt tên là Big Bang
(Vụ nổ lớn). Vết tích của bức xạ

vũ trụ nguyên thủy, lúc đầu
nóng ít nhất hàng triệu tỉ độ,
ngày càng nguội dần vì vũ trụ
dãn nở.
Fred Hoyle
(1915 – 2000)
George Gamow
(1904 – 1968)
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
* Các quan sát thiên văn cho thấy: số các thiên hà trong quá
khứ nhiều hơn hiện nay → vũ trụ trong quá khứ “đặc” hơn bây
giờ (tức vũ trụ không ở trong trạng thái ổn định).
* Dựa vào hiệu ứng Dopple, Hubble cũng phát hiện: các thiên
hà xa xăm rải rác khắp bầu trời đều chạy ra xa hệ Mặt Trời của
chúng ta với các tốc độ khác nhau.
Từ đó, ông đưa ra định luật Hubble như sau: “Tốc độ chạy ra
xa của thiên hà tỷ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta”.


v = Hd
v = Hd
trong đó H (hằng số Hubble) = 1,7.10
-2
m/(s.năm ánh sáng)
với 1 năm ánh sáng = 9,46.10
12
km).
Các thiên hà dịch chuyển ra xa nhau chứng tỏ: vũ trụ đang
dãn nở.

I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
A._ Vũ trụ dãn nở:
Hiệu ứng Dopple với sóng ánh sáng
Nếu nguồn sáng phát ra một bức xạ đơn sắc
bước sóng λ, chuyển động với tốc độ u đối với máy
thu thì bước sóng bức xạ mà máy thu nhận được sẽ
thay đổi một lượng Δλ, với:

u > 0: nguồn ra xa máy thu.
u < 0: nguồn lại gần máy thu.
Δλ u
λ c
=
Năm 1965, Penzias và Wilson đã tình cờ phát hiện ra
một bức xạ "lạ" khi họ đang thử máy thu tín hiệu trên bước
sóng 3 cm. Bức xạ này được phát đồng đều từ tứ phía
trong không trung và tương ứng với bức xạ phát ra từ vật
có nhiệt độ khoảng 3(
O
K) (chính xác là 2,735(
O
K)) (gọi tắt
là bức xạ 3K).
Điều này chứng tỏ: Bức xạ đó là bức xạ được phát ra từ
mọi phía trong vũ trụ (nay đã nguội) và được gọi là bức xạ
"nền" vũ trụ.
Năm 1965, Penzias và Wilson đã tình cờ phát hiện ra
một bức xạ "lạ" khi họ đang thử máy thu tín hiệu trên bước

sóng 3 cm. Bức xạ này được phát đồng đều từ tứ phía
trong không trung và tương ứng với bức xạ phát ra từ vật
có nhiệt độ khoảng 3(
O
K) (chính xác là 2,735(
O
K)) (gọi tắt
là bức xạ 3K).
Điều này chứng tỏ: Bức xạ đó là bức xạ được phát ra từ
mọi phía trong vũ trụ (nay đã nguội) và được gọi là bức xạ
"nền" vũ trụ.
Là bức xạ được phát ra từ mọi phía trong vũ trụ (nay
đã nguội) và tương ứng với bức xạ phát ra từ vật có nhiệt
độ khoảng 3(
O
K).
Hai sự kiện thiên văn quan trọng nói trên và một số
sự kiện thiên văn khác đã minh chứng cho tính đúng
đắn của THUYẾT BIG BANG.
Hai sự kiện thiên văn quan trọng nói trên và một số
sự kiện thiên văn khác đã minh chứng cho tính đúng
đắn của THUYẾT BIG BANG.
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
A._ Vũ trụ dãn nở:
B._ Bức xạ nền vũ trụ (bức xạ 3K):
C._ Kết luận:
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.

II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
III._ THUYẾT BIG BANG:
Tại đây, các định luật vật lý
đã biết và thuyết tương đối
rộng không áp dụng được
Tại đây, các định luật vật lý
đã biết và thuyết tương đối
rộng không áp dụng được
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
III._ THUYẾT BIG BANG:
* Điểm zero Big Bang (“điểm kỳ dị”): là điểm dùng làm
mốc để tính tuổi và bán kính của vũ trụ.
Tại điểm zero Big Bang:
_ Tuổi và bán kính của vũ trụ là số không.
_ Các định luật vật lý đã biết và thuyết tương đối rộng
(thuyết hấp dẫn) không áp dụng được.
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
III._ THUYẾT BIG BANG:
* Điểm zero Big Bang (“điểm kỳ dị”):
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
III._ THUYẾT BIG BANG:
Thời điểm Planck
(bắt đầu từ thời điểm
t

p
= 10
–43
(s) sau Vụ nổ lớn)
* Điểm zero Big Bang (“điểm kỳ dị”):
* Thời điểm Planck: bắt đầu từ thời điểm tp = 10
–43
(s)
sau vụ nổ lớn)
Ở thời điểm Planck:
_ Kích thước vũ trụ là 10
–35
(m); nhiệt độ là 10
32
K và
khối lượng riêng là 10
91
(kg/cm
3
). Đây là các trị số
Planck.
_ Vũ trụ bị tràn ngập bởi các hạt có năng lượng cao
như êlectron, nơtrinô và quac.
_ Năng lượng của vũ trụ ít nhất phải bằng 10
15
(GeV).
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
III._ THUYẾT BIG BANG:

* Thời điểm Planck:
* Điểm zero Big Bang (“điểm kỳ dị”):
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
III._ THUYẾT BIG BANG:
* Từ thời điểm Planck: vũ trụ dãn nở rất nhanh, nhiệt độ
của vũ trụ giảm dần.
_ Sau vụ nổ ba giây: các nuclôn được tạo ra.
_ Ba phút sau: xuất hiện các hạt nhân nguyên tử đầu tiên.
_ Ba trăm nghìn năm sau: xuất hiện các nguyên tử đầu tiên.
_ Ba triệu năm sau: xuất hiện các sao và thiên hà.
_ Tại thời điểm t = 14 tỷ năm: vũ trụ ở trạng thái hiện nay
với nhiệt độ trung bình 2,7K.
* Điểm zero Big Bang (“điểm kỳ dị”):
* Thời điểm Planck:
* Từ thời điểm Planck:
Ghi chú: Thuyết Big Bang chưa giải thích được hết các
sự kiện quan trong trong vũ trụ và đang được các nhà vật
lý thiên văn phát triển và bổ sung.
I._ CÁC THUYẾT VỀ SỰ TIẾN HÓA CỦA VŨ TRỤ:
Bài 61: THUYẾT BIG BANG.
II._ CÁC SỰ KIỆN THIÊN VĂN QUAN TRỌNG:
III._ THUYẾT BIG BANG:
Người cha thiên tài
Albert Einstein
(1879 - 1955)
Người cha bị rơi vào quên lảng

Alexxandro FriedMann
(1888 - 1925)
Người cha chính thức
Georges Lemaître
(1894- 1966)
Người cha lơ đãng
George Gamow
(1904 - 1968)
01
01
Theo quan điểm của nhà vật lí người Anh
Hoyle về vũ trụ thì:
Theo quan điểm của nhà vật lí người Anh
Hoyle về vũ trụ thì:
A
A
B
B
C
C
D
D
Vũ trụ luôn ở trạng thái
tĩnh tại, không có bất
cứ một vận động nào
trong đó, trừ hệ Mặt
Trời của chúng ta.
Vũ trụ luôn ở trạng thái
tĩnh tại, không có bất
cứ một vận động nào

trong đó, trừ hệ Mặt
Trời của chúng ta.
Vũ trụ luôn ở trạng thái
ổn định, không thay đổi từ
quá khứ đến tương lai và
vật chất được tạo ra một
cách liên tục.
Vũ trụ luôn ở trạng thái
ổn định, không thay đổi từ
quá khứ đến tương lai và
vật chất được tạo ra một
cách liên tục.
Vũ trụ luôn ở trạng thái
biến đổi không ngừng,
trong đó vật chất được
tạo ra một cách gián
đoạn.
Vũ trụ luôn ở trạng thái
biến đổi không ngừng,
trong đó vật chất được
tạo ra một cách gián
đoạn.
Vũ trụ luôn ở trạng thái
dãn nở và có xu hướng
loãng dần.
Vũ trụ luôn ở trạng thái
dãn nở và có xu hướng
loãng dần.
02
02

Theo nhà Thiên văn học Hubble (người Mĩ) thì:
Theo nhà Thiên văn học Hubble (người Mĩ) thì:
A
A
B
B
C
C
D
D
các thiên hà đang dịch chuyển ra xa nhau.
các thiên hà đang dịch chuyển ra xa nhau.
các thiên hà xa xăm rải rác khắp bầu trời
đều đang tiến lại gần hệ Mặt Trời của
chúng ta.
các thiên hà xa xăm rải rác khắp bầu trời
đều đang tiến lại gần hệ Mặt Trời của
chúng ta.
Vũ trụ đang tĩnh lại, các thiên hà đang ở
những vị trí cố định và trong tương lai vẫn
sẽ như thế.
Vũ trụ đang tĩnh lại, các thiên hà đang ở
những vị trí cố định và trong tương lai vẫn
sẽ như thế.
các thiên hà đang có xu hướng nhập vào
nhau.
các thiên hà đang có xu hướng nhập vào
nhau.
03
03

Theo định luật Hubble thì tốc độ lùi ra xa của thiên hà
so với hệ Mặt Trời của chúng ta tỉ lệ với:
Theo định luật Hubble thì tốc độ lùi ra xa của thiên hà
so với hệ Mặt Trời của chúng ta tỉ lệ với:
A
A
B
B
C
C
D
D
khoảng cách từ thiên hà đang xét đến
trung tâm của vũ trụ.
khoảng cách từ thiên hà đang xét đến
trung tâm của vũ trụ.
kích thước của thiên hà đang xét.
kích thước của thiên hà đang xét.
khoảng cách giữa thiên hà đang xét với
chúng ta.
khoảng cách giữa thiên hà đang xét với
chúng ta.
khoảng cách từ thiên hà đang xét đến
thiên hà lân cận với nó.
khoảng cách từ thiên hà đang xét đến
thiên hà lân cận với nó.
04
04
Theo thuyết vụ nổ lớn (Big Bang) thì tại thời điểm Planck, thông
tin nào sau đây về vũ trụ là không hợp lí?

Theo thuyết vụ nổ lớn (Big Bang) thì tại thời điểm Planck, thông
tin nào sau đây về vũ trụ là không hợp lí?
A
A
B
B
C
C
D
D
Kích thước của vũ trụ là 10
-35
m.
Kích thước của vũ trụ là 10
-35
m.
Nhiệt độ của vũ trụ là 10
22
K.
Nhiệt độ của vũ trụ là 10
22
K.
Mật độ của vũ trụ là 10
91
kg/cm
3
.
Mật độ của vũ trụ là 10
91
kg/cm

3
.
Năng lượng trong vũ trụ ít nhất phải bằng
10
15
GeV.
Năng lượng trong vũ trụ ít nhất phải bằng
10
15
GeV.
05
05
Theo thuyết vụ nổ lớn (Big Bang) thì tại thời điểm Planck, vũ trụ
bị tràn ngập bởi:
Theo thuyết vụ nổ lớn (Big Bang) thì tại thời điểm Planck, vũ trụ
bị tràn ngập bởi:
A
A
B
B
C
C
D
D
các hạt có năng lượng cao như êlectron,
nơtrinô và quac.
các hạt có năng lượng cao như êlectron,
nơtrinô và quac.
các nguyên tử và phân tử khí.
các nguyên tử và phân tử khí.

các nguyên tử, phân tử chất lỏng.
các nguyên tử, phân tử chất lỏng.
các hạt đá granít có kích thước rất nhỏ.
các hạt đá granít có kích thước rất nhỏ.
06
06
Theo thuyết vụ nổ lớn (Big Bang), tại khoảng thời điểm t = 10
9

năm sau vụ nổ lớn thì:
Theo thuyết vụ nổ lớn (Big Bang), tại khoảng thời điểm t = 10
9

năm sau vụ nổ lớn thì:
A
A
B
B
C
C
D
D
vũ trụ đã hình thành giống như nó đang
tồn tại hiện nay.
vũ trụ đã hình thành giống như nó đang
tồn tại hiện nay.
tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương
tác điện từ.
tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương
tác điện từ.

các nguyên tử đã hình thành, tương tác
chi phối vũ trụ là tương tác hấp dẫn.
các nguyên tử đã hình thành, tương tác
chi phối vũ trụ là tương tác hấp dẫn.
tương tác mạnh chi phối vũ trụ.
tương tác mạnh chi phối vũ trụ.
07
07
Theo thuyết vụ nổ lớn (Big Bang), tại khoảng thời điểm nào sau
vụ nổ lớn thì tương tác chi phối vũ trụ lúc đó là tương tác hấp
dẫn?
Theo thuyết vụ nổ lớn (Big Bang), tại khoảng thời điểm nào sau
vụ nổ lớn thì tương tác chi phối vũ trụ lúc đó là tương tác hấp
dẫn?
A
A
B
B
C
C
D
D
t = 300 năm
t = 300 năm
t = 10
9
năm
t = 10
9
năm

t = 14.10
9
năm
t = 14.10
9
năm
t = 300 000 năm
t = 300 000 năm
08
08
Theo Thuyết Big Bang, các nguyên tử xuất hiện
ở thời điểm nào sau đây?
Theo Thuyết Big Bang, các nguyên tử xuất hiện
ở thời điểm nào sau đây?
A
A
B
B
C
C
D
D
3 000 năm
3 000 năm
30 000 năm
30 000 năm
300 000 năm
300 000 năm
3 000 000 năm
3 000 000 năm

09
09
Các vạch quang phổ của thiên hà
Các vạch quang phổ của thiên hà
A
A
B
B
C
C
D
D
đều bị lệch về phía bước sóng ngắn.
đều bị lệch về phía bước sóng ngắn.
đều bị lệch về phía bước sóng dài.
đều bị lệch về phía bước sóng dài.
hoàn toàn không bị lệch về phía nào cả.
hoàn toàn không bị lệch về phía nào cả.
có trường hợp lệch về phía bước sóng
ngắn, có trường hợp lệch về phía bước
sóng dài.
có trường hợp lệch về phía bước sóng
ngắn, có trường hợp lệch về phía bước
sóng dài.