Tài liệu Ba phút đầu tiên-một cách nhìn hiện đại về gốc vũ trụ ppt

BA PHT ÀÊÌU TIÏN 1

MC LC
LÚÂI GIÚÁI THIÏÅU........................................................................................................................... 2
LÚÂI TÛÅA CA STEVEN WEINBERG ......................................................................................... 4
MÚÃ ÀÊÌU: NGÛÚÂI KHƯÍNG LƯÌ VÂ CON BÔ CẤI....................................................................... 8
SÛÅ DẬN NÚÃ CA V TR......................................................................................................... 15
PHƯNG BÛÁC XẨ CÛÅC NGÙỈN V TR .................................................................................... 43
MƯÅT TOA CHO V TR NỐNG................................................................................................ 71
BA PHT ÀÊÌU TIÏN.................................................................................................................. 90
VÂI TRANG LÕCH SÛÃ KHOA HỔC ......................................................................................... 107
PHÊÌN TRÙM GIÊY ÀÊÌU TIÏN................................................................................................ 116
PHÊÌN KÏËT: VIÏỴN CẪNH TRÛÚÁC MÙỈT ................................................................................. 135

Steven Weinberg 2

LÚÂI GIÚÁI THIÏÅU
Cën sấch “Ba pht àêìu tiïn - Mưåt cấch nhòn hiïån àẩi vïì
ngìn gưëc v tr”
Cën sấch nây nối vïì nhûäng pht àêìu tiïn ca sûå hònh
thânh v tr, theo thuët v tr hổc hiïån àẩi nhêët gổi lâ thuët
“mư hònh chín”. Nố xët phất tûâ thuët “V nưí lúán” ca cấc nhâ
bấc hổc Lemaitre vâ Gamow, nhûng àûúåc hiïån àẩi hốa, chđnh xấc
hốa sau sûå khấm phấ ra phưng bûác xẩ v tr cûåc ngùỉn úã nhiïåt àưå 3
kenvin (khoẫng êm 27
o
àưå C) vâo nùm 1964 - 1965.
Àêy lâ cưng lao trûåc tiïëp ca hai nhâ bấc hổc M Penzias vâ
Wilson, vâ hổ àậ àûúåc giẫi thûúãng Nobel nùm 1978 vïì sûå khấm
phấ cûåc k quan trổng nây. Nhûng, nhû cën sấch nây nïu rộ, àố
cng lâ cưng lao ca mưåt têåp thïí khấ lúán cấc nhâ khoa hổc trong

mêëy chc nùm trúâi, trong hâng trùm phông thđ nghiïåm, àâi quan
sất thiïn vùn, nhốm nghiïn cûáu l thuët, àậ àống gốp cho thuët
“V nưí lúán” cố àûúåc dẩng “chín” àûúåc nhiïìu ngûúâi cưng nhêån nhû
hiïån nay.
Bẫn thên tấc giẫ, Steven Weinberg, mưåt thânh viïn ca Viïån
hân lêm khoa hổc M, mưåt nhâ bấc hổc nưíi tiïëng cố nhiïìu cưëng
hiïën cho vêåt l l thuët, vêåt l hẩt cú bẫn, l thuët trûúâng, d
khưng phẫi trûåc tiïëp lâ mưåt nhâ v tr hổc, nhûng giấn tiïëp àậ
tham gia vâo cåc àêëu tranh cho “mư hònh chín” nây. Nùm 1979
Weinberg àậ àûúåc giẫi Nobel vïì vêåt l cng vúái hai nhâ bấc hổc
khấc do sûå àống gốp ca ưng vâo viïåc tòm ra thuët thưëng nhêët hai
tûúng tấc: tûúng tấc ëu vâ tûúng tấc àiïån tûã.
Cën sấch nây àûúåc xët bẫn bùçng tiïëng Viïåt lêìn àêìu nùm
1981. Tûâ àố àïën nay cën sấch àậ àûúåc tấi bẫn nhiïìu lêìn úã nûúác
ngoâi, song vêỵn khưng hïì cố sûãa àưíi gò do tđnh kinh àiïín ca nố.
Theo u cêìu ca àưng àẫo bẩn àổc u thđch khoa hổc, chng tưi
BA PHUT ấèU TIẽN 3

xin trờn troồng giỳỏi thiùồu baón in Ba phuỏt ờỡu tiùn - Mửồt caỏch nhũn
hiùồn aồi vùỡ nguửỡn gửởc vuọ truồ cuóa Nhaõ xuờởt baón Khoa hoồc vaõ Kyọ
thuờồt.
Steven Weinberg 4

LÚÂI TÛÅA CA STEVEN WEINBERG
Sấch nây àûúåc viïët ra tûâ mưåt cåc nối chuån ca tưi trong lïỵ
khấnh thânh Trung têm khoa hổc ca cấc sinh viïn nùm cëi úã
Harvard thấng 11 nùm 1973. Mưåt ngûúâi bẩn chung, Daniel Bell,
àậ kïí lẩi cho ưng Erwin Glikes, ch tõch vâ giấm àưëc cưng ty xët
bẫn “Sấch cú bẫn” nghe vïì cåc nối chuån àố, vâ Glikes àậ gic
tưi biïën nố thânh mưåt cën sấch.

Àêìu tiïn tưi khưng thêåt say mï vúái àố lùỉm. Tuy rùçng thónh
thoẫng tưi cố tiïën hânh nhûäng cåc nghiïn cûáu nhỗ vïì v tr hổc,
cưng viïåc ca tưi dđnh lđu nhiïìu hún àïën vêåt l ca nhûäng cấi rêët
bế nhỗ, l thuët hẩt cú bẫn. Ngoâi ra, vêåt l hẩt cú bẫn àậ tỗ ra
sinh àưång mưåt cấch lẩ lng trong nhûäng nùm cëi àêy, vâ tưi àậ
tưën quấ nhiïìu thúâi gian khưng phc v nố, khi viïët nhûäng bâi bấo
khưng chun mưn cho nhûäng tẩp chđ nây nổ. Tưi àậ rêët mën trúã
vïì lâm viïåc toân bưå thúâi giúâ úã chưỵ sinh sưëng tûå nhiïn ca tưi, lâ
Tẩp chđ vêåt l.
Tuy nhiïn, tưi àậ thêëy lâ khưng thïí ngûâng suy nghơ vïì
nhûäng cën sấch kïí vïì v tr sú khai. Cố gò hêëp dêỵn hún lâ vêën àïì
“Phất minh trúâi àêët”? Ngoâi ra, trong v tr sú khai, àùåc biïåt
trong phêìn trùm giêy àêìu tiïn, cấc vêën àïì vïì l thuët hẩt cú bẫn
gùỉn chùåt vúái cấc vêën àïì vïì v tr hổc. Vâ trûúác hïët, bêy giúâ lâ mưåt
thúâi àiïím tưët àïí viïët vïì v tr sú khai. Àng trong thêåp niïn vûâa
qua, mưåt l thuët chi tiïët vïì quấ trònh diïỵn biïën ca cấc sûå kiïån
trong v tr sú khai àậ àûúåc cưng nhêån rưång rậi dûúái tïn “mư hònh
chín”.
Thêåt lâ mưåt àiïìu tuåt vúâi khi ta kïí àûúåc vïì v tr sau giêy
àêìu tiïn, hóåc nùm àêìu tiïn. Àưëi vúái mưåt nhâ vêåt l, àiïìu àấng
phêën khúãi lâ cố thïí kïí vïì cấc sûå viïåc vúái nhûäng con sưë, lâ cố thïí nối
rùçng úã thúâi àiïím nâo àố nhiïåt àưå, mêåt àưå hay húåp phêìn hốa hổc
ca v tr àẩt àûúåc nhûäng trõ sưë nây nổ. Thêåt ra ta khưng hoân
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 5

toân thêåt chùỉc vïì mổi vêën àïì nây, nhûng cng àấng phêën khúãi lâ
bêy giúâ ta cố thïí nối vïì cấc vêën àïì nây vúái mưåt cht tin tûúãng nâo
àố. Sûå phêën khúãi nây lâ cấi mâ tưi mën àûa àïën cho bẩn àổc.
Tưët hún hïët lâ tưi phẫi nối sấch nây dânh cho nhûäng bẩn àổc
nâo. Tưi àậ viïët cho bẩn àổc sùén sâng theo dội vâi lêåp lån chi tiïët

nhûng khưng phẫi thêåt am hiïíu toấn hổc hóåc vêåt l. Mùåc dêìu tưi
phẫi àûa vâo mưåt sưë tûúãng khoa hổc khấ phûác tẩp, song khưng cố
mưn toấn hổc nâo àûúåc dng trong sấch nây ngoâi sưë hổc mâ bẩn
àổc khưng cêìn biïët nhiïìu, thêåm chđ biïët trûúác gò vïì vêåt l hóåc
thiïn vùn. Tưi àậ cưë gùỉng thêån trổng àõnh nghơa cấc danh tûâ khoa
hổc khi dng chng lêìn àêìu, thïm vâo àêëy tưi àậ cung cêëp mưåt
bẫng tûâ vûång vïì cấc danh tûâ vêåt l vâ thiïn vùn. ÚÃ àêu cố thïí
àûúåc, tưi àậ viïët cấc con sưë bùçng chûä (nhû: mưåt trùm nghòn triïåu)
mâ khưng dng cấch ghi khoa hổc tiïån lúåi hún: 10 m 11.
Tuy nhiïn, nhû vêåy khưng phẫi cố nghơa lâ tưi àậ cưë viïët mưåt
cën sấch dïỵ hiïíu. Khi mưåt nhâ låt hổc viïët cho nhûäng bẩn àổc
bònh thûúâng, ưng ta giẫ thiïët rùçng hổ khưng biïët tiïëng Phấp vïì
låt hóåc àẩo låt “chưëng thûâa hûúãng sët àúâi”, nhûng ưng ta,
khưng phẫi vò vêåy mâ suy nghơ tïå hún vïì hổ, vâ ưng khưng “hẩ cưë”
àïën hổ. Tưi mën nối ngûúåc lẩi: tưi hònh dung bẩn àổc nhû mưåt
låt sû giâ khấ tinh khưn, ưng ta khưng nối ngưn ngûä ca tưi,
nhûng d sao cng mong àúåi nghe vâi lêåp lån cố tđnh thuët phc
trûúác khi cố kiïën cấ nhên.
Àưëi vúái bẩn àổc mën thêëy thûåc sûå vâi phếp toấn lâm cú súã
cho cấc lêåp lån ca cën sấch nây, tưi àậ soẩn “Ph trûúng toấn
hổc” liïìn sau cën sấch. Trònh àưå toấn hổc dng úã àêy lâm cho cấc
ch thđch nây cố thïí hiïíu àûúåc àưëi vúái bêët cûá ai cố trònh àưå nùm
cëi àẩi hổc vïì mưåt khoa hổc vêåt l hóåc toấn hổc nâo àố. May
thay, cấc tđnh toấn quan trổng nhêët trong v tr hổc lẩi cố phêìn
nâo àún giẫn: chó cố úã chưỵ nây chưỵ nổ cấc àiïím tinh tïë hún ca
thuët tûúng àưëi rưång hóåc ca vêåt l hẩt nhên múái àûúåc dng
cht đt. Nhûäng bẩn àổc mën tiïëp tc hiïíu vêën àïì nây úã mưåt trònh
àưå cao hún sệ tòm àûúåc nhiïìu giấo trònh trònh àưå cao (kïí cẫ ca tưi)
ghi úã mc “Gúåi àổc thïm”.
Steven Weinberg 6

Tưi cng phẫi nối rộ àưëi tûúång ca cën sấch. Àố chùỉc khưng
phẫi lâ mưåt cën sấch nối vïì mổi khđa cẩch ca v tr hổc. Cố mưåt
phêìn “cưí àiïín” ca vêën àïì, nối nhiïìu nhêët vïì cêëu trc ca v tr
hiïån nay úã quy mư lúán: cåc tranh lån vïì bẫn chêët ngoâi thiïn hâ
ca cấc tinh vên xóỉn ưëc; sûå khấm phấ ra cấc dõch chuín àỗ ca
cấc thiïn hâ xa vâ sûå ph thåc ca cấc dõch chuín àố vâo
khoẫng cấch; cấc mư hònh v tr hổc theo thuët tûúng àưëi rưång
ca Einstein, de Sitter, Lemaitre vâ Friedmann; vâ v. v... Phêìn
nây ca v tr hổc àậ àûúåc mư tẫ rêët hay úã mưåt sưë sấch xët sùỉc,
vâ tưi khưng cố thåt lẩi àêìy à mưåt lêìn nûäa vïì phêìn nây úã àêy.
Cën sấch nây nối vïì v tr sú khai, vâ àùåc biïåt vïì sûå hiïíu biïët
múái vïì v tr sú khai dêëy lïn tûâ khi khấm phấ ra phưng xa cûåc
ngùỉn v tr nùm 1965.
Cưë nhiïn, thuët v tr giận núã lâ mưåt thânh phêìn quan
trổng trong cấch nhòn ca ta hiïån nay vïì v tr sú khai, cho nïn úã
chûúng II, tưi àậ båc phẫi giúái thiïåu ngùỉn gổn vïì cấc khđa cẩnh
“cưí àiïín” ca v tr hổc. Tưi tin rùçng chûúng àố àậ cung cêëp mưåt
cú súã thđch húåp, d lâ cho bẩn àổc khưng quen biïët v tr hổc àïí
hiïíu cấc phất triïín gêìn àêy trong thuët vïì v tr sú khai mâ
phêìn côn lẩi ca cën sấch bân àïën. Tuy nhiïn, bẩn àổc mën mưåt
sûå giúái thiïåu àêìy à nhûäng phêìn cưí hún ca v tr hổc thò xin xem
cấc sấch ghi trong “Gúåi àổc thïm”.
Mùåt khấc, tưi àậ khưng tòm ra àûúåc mưåt bẫn tûúâng thåt lõch
sûã nâo cố hïå thưëng vïì cấc phất triïín gêìn àêy ca v tr hổc. Do àố
tưi àậ båc phẫi ài sêu hún mưåt cht, àùåc biïåt vïì mưåt vêën àïì hêëp
dêỵn lâ tẩi sao khưng cố sûå tòm kiïëm nâo vïì phưng bûác xẩ cûåc ngùỉn
ca v tr nhiïìu nùm trûúác 1965. (Àiïìu nây àûúåc thẫo lån úã
chûúng VI). Nhû vêåy khưng phẫi àïí nối rùçng tưi coi sấch nây lâ
mưåt cën lõch sûã cố tđnh chêët dûát àiïím vïì cấc phất triïín àố - tưi rêët

tưn trổng sûå cưë gùỉng tòm hiïíu vâ sûå ch àïën cấc chi tiïët cêìn thiïët
trong lõch sûã khoa hổc nïn khưng thïí cố mưåt ẫo tûúãng nâo vïì viïåc
nây. Trấi lẩi, tưi sệ hẩnh phc nïëu mưåt nhâ sûã hổc vâ khoa hổc
thêåt sûå nâo àố sệ dng sấch nây nhû mưåt àiïím xët phất vâ viïët
mưåt cën lõch sûã àêìy à vïì ba mûúi nùm cëi àêy ca cấc nghiïn
cûáu v tr hổc.
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 7

Tưi hïët sûác cẫm ún Erwin Glikes vâ Farrell Phillips ca cưng
ty “Sấch cú bẫn” vïì cấc gúåi cố giấ trõ ca hai ưng trong khi chín
bõ bẫn thẫo nây àïí xët bẫn. Tưi cng àậ àûúåc gip nhiïìu hún lâ
tưi cố thïí nối ra khi viïët cën sấch nây, búãi vò nhûäng gúåi thên
thiïån ca cấc bẩn àưìng nghiïåp ca tưi vïì vêåt l vâ thiïn vùn. Tưi
mën àùåc biïåt cẫm ún Ralph Alpher, Bernard Burke, Robert
Dicke, George Field, Gary Feinberg, William Fowler, Robert
Herman, Fred Hoyle, Jim Peebles, Arno Penzias, Bill Press, Ed
Purcell vâ Robert Wagoner vïì viïåc cấc ưng bêån têm àổc vâ phất
biïíu vïì cấc phêìn ca cën sấch. Tưi cng cẫm ún Isaac Asimov, I.
Bernard Cohen, Martha Liller vâ Phillips Morrison vò àậ cho
thưng tin vïì mưåt loẩt vêën àïì àùåc biïåt. Tưi àùåc biïåt biïët ún Nigel
Calder vò àậ àổc sët bẫn thẫo àêìu tiïn, vâ àậ cho nhûäng lúâi bònh
lån xấc àấng. Tưi khưng thïí hy vổng rùçng cën sấch nây bêy giúâ
hoân toân khưng cố nhûäng chưỵ sai hóåc tưëi nghơa, nhûng tưi chùỉc
lâ nố rộ vâ chđnh xấc hún nhiïìu so vúái trûúâng húåp nïëu nố khưng
àûúåc sûå gip àúä rưång lûúång mâ tưi àậ may mùỉn nhêån àûúåc.
Steven Weinberg
Cambridge, Massachusetts
Thấng 7/1976
Steven Weinberg 8

MÚÃ ÀÊÌU: NGÛÚÂI KHƯÍNG LƯÌ VÂ CON BÔ CẤI
Trong sët phêìn lúán lõch sûã vêåt l hổc, thiïn vùn hổc hiïån
àẩi, rộ râng lâ àậ khưng cố mưåt cú súã quan sất vâ l thuët vûäng
vâng àïí dûåa vâo àêëy ngûúâi ta cố thïí xêy dûång mưåt lõch sûã v tr sú
khai. Bêy giúâ, àiïìu àố àậ thay àưíi. Mưåt thuët v tr sú khai àậ
àûúåc cưng nhêån rưång rậi àïën mûác cấc nhâ thiïn vùn thûúâng gổi nố
lâ “mư hònh chín”.
Ngìn gưëc v tr àûúåc giẫi thđch trong sấch “Edda trễ”, mưåt
sûu têåp truån thêìn thoẩi mâ nhâ tưåc trûúãng Aixúlen Snorri
Sturleson àậ sûu têìm vâo khoẫng nùm 1220. Tha sú khai - sấch
ca Edda viïët - khưng cố gò cẫ. “Khưng tòm thêëy àêët, phđa trïn
cng khưng cố trúâi, chó cố mưåt khoẫng trưëng lúán kinh khng, vâ
khưng àêu cố cỗ”. Phđa bùỉc vâ phđa nam ca khoẫng khưng trưëng
rưỵng lâ nhûäng vng ca giấ rết vâ lûãa, Niflheim vâ Muspelheim.
Sûác nống tûâ vng Muspelheim lâm tan cấc khưëi bùng giấ ca
Niflheim vâ tûâ cấc hẩt nûúác mưåt ngûúâi khưíng lưì xët hiïån, Ymer.
Thïë thò Ymer ùn gò? Hònh nhû trong truån cng cố mưåt con bô cấi
tïn lâ Audhumla. Thïë thò nố ùn gò? Khưng sao, cng cố mưåt đt
mëi, v. v...vâ v. v...
Tưi khưng mën lâm mïëch lông nhûäng ai cố thiïån cẫm tưn
giấo, kïí cẫ cố thiïån cẫm vúái tđn ngûúäng Viking (Viking: tïn gổi
nhûäng tïn cûúáp biïín Scanàinavia thã xûa (ND).), nhûng tưi cho
rùçng cng àng khi nối rùçng cêu chuån trïn khưng cho chng ta
mưåt hònh ẫnh thỗa mận lùỉm vïì ngìn gưëc v tr. D bỗ qua mổi
àiïìu hïët sûác trấi vúái nhûäng chuån dơ nhiïn, thưng thûúâng, cêu
chuån nây vêỵn lâm nẫy sinh nhûäng cêu hỗi nhiïìu bùçng nhûäng
vêën àïì nố giẫi àấp, mưỵi sûå giẫi àấp lẩi dêỵn àïën mưåt àiïìu phûác tẩp
múái cho cấc àiïìu kiïån ban àêìu.
Chng ta khưng thïí chó móm cûúâi khi nghe chuån Edda vâ
khûúác tûâ toân bưå sûå suy àoấn vïì ngìn gưëc v tr, lông ham mën

BA PHT ÀÊÌU TIÏN 9

tòm hiïíu lõch sûã v tr kïí tûâ bíi sú khai ca nố thûåc khưng gò
ngùn cẫn àûúåc. Tûâ lc khoa hổc hiïån àẩi bùỉt àêìu, úã nhûäng thïë k
16 vâ 17, cấc nhâ vêåt l, thiïn vùn àậ nhiïìu lêìn trúã vïì ngìn gưëc
v tr.
Tuy nhiïn, quanh mưåt loẩi nghiïn cûáu nhû vêåy ln ln
phẫng phêët nhûäng àiïìu tai tiïëng. Tưi nhúá lẩi lc tưi côn lâ mưåt
sinh viïn vâ khi àố tûå bùỉt àêìu nghiïn cûáu khoa hổc (vïì nhûäng vêën
àïì khấc) trong nhûäng nùm 1950, nghiïn cûáu vïì v tr sú khai bõ
nhiïìu ngûúâi coi khưng phẫi lâ mưåt cưng viïåc mâ mưåt nhâ khoa hổc
àûáng àùỉn phẫi àïí nhiïìu thúâi giúâ vâo àêëy. Sûå àấnh giấ nhû vêåy
cng khưng phẫi vư cùn cûá. Trong sët phêìn lúán lõch sûã vêåt l hổc,
thiïn vùn hổc hiïån àẩi, rộ râng lâ àậ khưng cố mưåt cú súã quan sất
vâ l thuët vûäng vâng àïí dûåa vâo àêëy ngûúâi ta cố thïí xêy dûång
mưåt lõch sûã v tr sú khai.
Bêy giúâ, àng trong 10 nùm qua, àiïìu àố àậ thay àưíi. Mưåt
thuët v tr sú khai àậ àûúåc cưng nhêån rưång rậi àïën mûác cấc nhâ
thiïn vùn thûúâng gổi nố lâ “mư hònh chín”. Nố mưåt phêìn nâo
giưëng cấi mâ àưi khi àûúåc gổi lâ thuët “v nưí lúán”, nhûng àûúåc bưí
sung mưåt toa (úã àêy chng tưi dõch “recipe” lâ “toa” àïí giûä àng
cấch nối hốm hónh ca tấc giẫ. Côn cố thïí dõch lâ “cưng thûác” hóåc
“àún” (ND).) rộ râng hún rêët nhiïìu vïì cấc thânh phêìn ca v tr.
Thuët vïì v tr sú khai nây lâ àïì tâi cën sấch ca chng ta.
Àïí thêëy àûúåc ta sệ ài túái àêu, cố thïí cêìn bùỉt àêìu vúái mưåt
àoẩn tốm tùỉt lõch sûã v tr sú khai nhû àûúåc hiïíu trong “mư hònh
chín” hiïån nay. Àêy chó lâ mưåt sûå lûúát qua ngùỉn gổn - cấc chûúng
tiïëp theo sệ giẫi thđch cấc chi tiïët ca lõch sûã nây vâ cấc l do
khiïën ta tin vâo nố phêìn nâo.
Lc àêìu àậ xẫy ra mưåt v nưí. Khưng phẫi mưåt v nưí nhû

thûúâng xẫy ra trïn trấi àêët, bùỉt àêìu tûâ mưåt trung têm nhêët àõnh
vâ lan truìn ra cấc vng xung quanh mưỵi lc mưåt xa, mâ lâ mưåt
v nưí xẫy ra àưìng thúâi úã bêët cûá àiïím nâo, lêëp àêìy toân bưå khưng
gian ngay tûâ àêìu, trong àố mưỵi hẩt vêåt chêët àïìu rúâi xa cấc hẩt
khấc. “Toân bưå khưng gian” úã àêy cố thïí hiïíu hóåc lâ toân bưå
khưng gian ca mưåt v tr vư hẩn hóåc ca mưåt v tr hûäu hẩn,
Steven Weinberg 10

nố tûå khếp kđn nhû bïì mùåt mưåt hònh cêìu. Cẫ hai khẫ nùng àïìu
khưng phẫi dïỵ hiïíu, nhûng viïåc àố khưng cẫn trúã gò ta; trong v
tr sú khai, viïåc khưng gian lâ hûäu hẩn hay vư hẩn hêìu nhû khưng
quan trổng.
Sau khoẫng 1/100 giêy, thúâi gian súám nhêët mâ ta cố thïí
tûúâng thåt vúái mưåt trùm nghòn triïåu (10 m 11) àưå bấch phên
(Trong sấch, tấc giẫ dng khi thò àưå bấch phên cho dïỵ hiïíu, khi thò
àưå Kelvin. Thûåc ra, phẫi dng àún võ “kenvin” thay àưå bấch phên
hóåc àưå Kelvin (ND).). Nhû vêåy lâ nống hún nhiïìu so vúái úã trung
têm ca mưåt vò sao nống nhêët, nống àïën nưỵi thûåc ra khưng cố
thânh phêìn nâo ca vêåt chêët bònh thûúâng, phên tûã, ngun tûã
hóåc d lâ hẩt nhên ca ngun tûã cố thïí bấm vâo nhau àûúåc.
Thay vâo àố, vêåt chêët rúâi xa nhau trong v nưí nây gưìm cố nhûäng
loẩi hẩt cú bẫn khấc nhau, cấc hẩt nây lâ àưëi tûúång nghiïn cûáu ca
vêåt l hẩt nhên nùng lûúång cao hiïån àẩi.
Chng ta sệ gùåp nhûäng hẩt àố nhiïìu lêìn trong sấch nây -
hiïån giúâ chó cêìn gổi tïn cấc hẩt cố mùåt nhiïìu nhêët trong v tr sú
khai, vâ trong cấc chûúng III vâ IV sệ cố nhûäng giẫi thđch chi tiïët
hún. Mưåt loẩi hẩt rêët phưí biïën lc àố lâ electron, hẩt mang àiïån
êm chẩy trong cấc dêy dêỵn àiïån vâ tẩo nïn cấc lúáp vỗ ca mổi
ngun tûã vâ phên tûã trong v tr hiïån nay. Mưåt loẩi hẩt khấc
cng cố rêët nhiïìu trong cấc bíi sú khai lâ pozitron, mưåt loẩi hẩt

mang àiïån dûúng cng mưåt khưëi lûúång nhû electron. Trong v tr
hiïån nay pozitron chó àûúåc tòm thêëy trong cấc phông thđ nghiïåm
nùng lûúång cao, trong mưåt vâi kiïíu phống xẩ vâ trong nhûäng hiïån
tûúång thiïn vùn cûåc mẩnh nhû cấc tia v tr vâ sao siïu múái,
nhûng trong v tr sú khai, sưë lûúång pozitron àng bùçng sưë lûúång
electron. Ngoâi electron vâ pozitron lc àố côn cố nhûäng loẩi
neutrino, sưë lûúång cng gêìn bùçng nhû vêåy, nhûäng hẩt “ma” mang
khưëi lûúång vâ àiïån tđch bùçng khưng. Cëi cng, v tr lc àố chûáa
àêìy ấnh sấng. Khưng àûúåc xem xết ấnh sấng tấch rúâi vúái cấc hẩt.
Thuët lûúång tûã cho ta biïët rùçng ấnh sấng gưìm nhûäng hẩt khưëi
lûúång bùçng khưng, àiïån tđch bùçng khưng, gổi lâ photon. (Mưỵi lêìn
mưåt ngun tûã trong dêy tốc bống àên àiïån chuín tûâ mưåt trẩng
thấi nùng lûúång cao àïën mưåt trẩng thấi nùng lûúång thêëp hún thò
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 11

mưåt photon àûúåc phất ra). Sưë photon àûúåc phất ra tûâ mưåt bống
àiïån nhiïìu àïën nưỵi chng dûúâng nhû lâ nhêåp vúái nhau thânh mưåt
lìng ấnh sấng liïn tc, nhûng mưåt tïë bâo quang àiïån cố thïí àïëm
tûâng photon mưåt. Mưỵi photon mang mưåt lûúång nùng lûúång vâ xung
lûúång xấc àõnh, ph thåc vâo bûúác sống ấnh sấng. Àïí mư tẫ ấnh
sấng àậ trân ngêåp v tr sú khai, chng ta cố thïí nối rùçng sưë
lûúång vâ nùng lûúång trung bònh ca cấc photon lc àố xêëp xó bùçng
sưë lûúång vâ nùng lûúång trung bònh ca cấc electron, pozitron hóåc
neutrino.
Cấc hẩt àố - electron, pozitron, neutrino, photon - àậ àûúåc
tẩo nïn mưåt cấch liïn tc tûâ nùng lûúång thìn ty vâ rưìi sau
nhûäng khoẫnh khùỉc tưìn tẩi lẩi bõ hy diïåt. Nhû vêåy, sưë lûúång ca
chng khưng phẫi lâ àậ àûúåc àõnh ngay tûâ àêìu, mâ thay vâo àố
àûúåc cưë àõnh bùçng sûå cên bùçng- giûäa cấc quấ trònh sinh vâ hy. Tûâ
sûå cên bùçng nây ta cố thïí suy ra rùçng mêåt àưå thûá xp (Chng tưi

dõch “cosmic soup” lâ xp v tr (mưåt mốn “hêíu lưën” v tr) àïí giûä
cấch nối hốm hónh ca tấc giẫ (ND).) v tr àố úã nhiïåt àưå mưåt trùm
nghòn triïåu àưå, lúán gêëp khoẫng bưën nghòn triïåu lêìn mêåt àưå ca
nûúác. Lc àố cng cố pha mưåt sưë đt hẩt nùång hún, cấc proton vâ
neutron, mâ trong thïë giúái hiïån nay lâ nhûäng thânh phêìn ca cấc
hẩt nhên ngun tûã. (Proton mang àiïån tđch dûúng, neutron nùång
hún mưåt đt vâ trung hôa vïì àiïån). T lïå lc àố vâo khoẫng mưåt
proton vâ mưåt neutron trïn mưỵi nghòn triïåu electron hóåc pozitron
hóåc neutrino hóåc photon. Con sưë àố - mưåt nghòn triïåu photon
trïn mưỵi hẩt nhên - lâ con sưë quët àõnh cêìn phẫi rt ra tûâ quan
sất àïí tẩo ra mư hònh chín ca v tr. Sûå phất hiïån ra phưng bûác
xẩ v tr àûúåc thẫo lån úã chûúng III thûåc ra lâ mưåt phếp ào con
sưë àố.
Khi v nưí tiïëp tc thò nhiïåt àưå hẩ xëng túái ba mûúi nghòn
triïåu (3. 10 m 10) àưå C sau khoẫng mưåt phêìn mûúâi giêy; mûúâi
nghòn triïåu àưå sau mưåt giêy vâ ba nghòn triïåu àưå sau 14 giêy. Nhû
vêåy à lẩnh àïí electron vâ pozitron bùỉt àêìu bõ hy vúái nhau nhanh
hún lâ cố thïí àûúåc tấi sinh tûâ photon vâ neutrino. Nùng lûúång àûúåc
giẫi phống trong sûå hy vêåt chêët tẩm thúâi lâm giẫm tưëc àưå lẩnh
dêìn ca v tr, nhûng nhiïåt àưå tiïëp tc giẫm, cëi cng ài àïën mưåt
Steven Weinberg 12

nghòn triïåu àưå sau ba pht àêìu tiïn. Lc àố à lẩnh àïí photon vâ
neutron bùỉt àêìu tẩo thânh cấc hẩt nhên phûác tẩp, bùỉt àêìu lâ hẩt
nhên ca hydro nùång (hay àúteri) nố gưìm mưåt proton vâ mưåt
neutron. Mêåt àưå lc àố hậy côn khấ cao (húi nhỗ hún mêåt àưå ca
nûúác), cho nïn cấc hẩt nhên nhể àố cố thïí húåp lẩi vúái nhau mưåt
cấch nhanh chống thânh hẩt nhên nhể bïìn nhêët, hẩt nhên ca
heli, gưìm hai photon vâ hai neutron.
Sau ba pht àêìu tiïn, v tr gưìm ch ëu ấnh sấng,

neutrino vâ phẫn neutrino. Lc àố vêỵn côn cht đt chêët hẩt nhên,
gưìm cố khoẫng 73 % hydro vâ 27 % heli vâ mưåt sưë, cng đt nhû
vêåy, electron côn lẩi tûâ quấ trònh hy electron vâ pozitron. Vêåt
chêët àố tiïëp tc rúâi xa nhau, câng ngây câng lẩnh hún, loậng hún.
Mậi lêu sau, sau mưåt vâi trùm nghòn nùm múái bùỉt àêìu à lẩnh àïí
cho electron kïët húåp vúái hẩt nhên thânh ngun tûã hydro vâ heli.
Chêët khđ àûúåc hònh thânh sệ bùỉt àêìu, dûúái ẫnh hûúãng ca lûåc hêëp
dêỵn, tẩo nïn nhûäng khưëi kïët mâ sau nây sệ ngûng t lẩi, tẩo ra cấc
thiïn hâ vâ cấc ngưi sao ca v tr hiïån nay. Tuy nhiïn, nhûäng
thânh phêìn mâ cấc ngưi sao dng àïí bùỉt àêìu àúâi sưëng ca chng
cng chó lâ nhûäng thânh phêìn àûúåc tẩo ra trong ba pht àêìu tiïn.

Mư hònh chín àûúåc phấc hổa ra trïn àêy khưng phẫi lâ
thuët thỗa mận nhêët mâ ta cố thïí tûúãng tûúång àûúåc vïì ngìn gưëc
v tr. Cng nhû trong sấch “Edda trễ” cố mưåt sûå mú hưì àấng lo
ngẩi vïì chđnh lc bùỉt àêìu, vïì phêìn giêy àêìu tiïn - hóåc hún kếm
mưåt đt.
Ngoâi ra viïåc cêìn quy àõnh cấc àiïìu kiïån ban àêìu, àùåc biïåt t
lïå mưåt nghòn triïåu photon trïn mưåt hẩt nhên cng khưng àûúåc tûå
nhiïn lùỉm. Chng ta thđch mưåt sûå thuët trònh cố lưgic chùåt chệ
hún.
Vđ d mưåt thuët khấc cố vễ hêëp dêỵn vïì mùåt triïët hổc hún
nhiïìu, lâ mư hònh trẩng thấi dûâng. Trong thuët àûúåc Herman
Bondi, Thomas Gold (dûúái mưåt dẩng húi khấc) vâ Fred Hoyle àûa
ra trong nhûäng nùm cëi ca thêåp niïn 40 nây, v tr àậ ln
ln tưìn tẩi nhû hiïån nay. Khi nố giận ra, vêåt chêët “múái” àûúåc tẩo
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 13

thânh mưåt cấch liïn tc àïí lêëp cấc khoẫng trưëng giûäa cấc thiïn hâ.
Cố thïí lâ mổi cêu hỗi vïì viïåc tẩi sao v tr lâ nhû thïë nây cố thïí

àûúåc giẫi àấp trong thuët nây bùçng cấch chó ra rùçng nố nhû thïë
àố vò àêëy lâ cấch duy nhêët àïí nố ln ln lâ khưng àưíi. Vêën àïì v
tr sú khai bõ loẩi trûâ: khưng cố v tr sú khai .
Vêåy thò tẩi sao chng ta lẩi ài àïën “mư hònh chín”? Vâ tẩi
sao nố àậ thay thïë cấc thuët khấc nhû “mư hònh trẩng thấi
dûâng”? Àêy lâ mưåt àiïím àấng khêm phc vïì tđnh khấch quan ca
vêåt l thiïn vùn hiïån àẩi, rùçng sûå nhêët trđ àậ àẩt àûúåc nây khưng
phẫi do nhûäng sûå thay àưíi thiïn vïì triïët hổc hóåc do ẫnh hûúãng
ca nhûäng “ưng quan” ca vêåt l thiïn vùn mâ lâ do ấp lûåc ca
nhûäng sưë liïåu thûåc nghiïåm.
Hai chûúng tiïëp theo àêy sệ mư tẫ hai sûå kiïån lúán mâ cấc
quan sất thiïn vùn àậ cung cêëp, chng àậ dêỵn ta àïën “mư hònh
chín” - cấc phất hiïån vïì sûå li xa ca cấc thiïn hâ úã xa xùm vâ vïì
mưåt phưng bûác xẩ ëu chûáa àêìy trong v tr. Àêy lâ mưåt cêu
chuån phong ph cho cấc nhâ nghiïn cûáu lõch sûã khoa hổc, nố
chûáa àêìy nhûäng bûúác ài ban àêìu sai lïåch, nhûäng dõp may àậ bõ bỗ
lúä, nhûäng àõnh kiïën l thuët vâ vai trô ca nhûäng nhên vêåt quan
trổng.
Sau sûå trònh bây sú lûúåc àố vïì v tr hổc quan sất, tưi sệ cưë
gùỉng sùỉp xïëp cấc sưë liïåu lẩi vúái nhau àïí cố mưåt bûác tranh nhêët
quấn vïì cấc àiïìu kiïån vêåt l trong v tr sú khai. Nhû vêåy ta cố
thïí quay lẩi ba pht àêìu tiïn vúái nhiïìu chi tiïët hún. Cấch trònh
bây theo nghïå thåt àiïån ẫnh cố vễ thđch húåp: cẫnh nây tiïëp theo
cẫnh khấc, chng ta sệ quan sất v tr giận núã vâ lẩnh dêìn.
Chng ta cng cố thïí thûã nhòn mưåt cht vâo mưåt thúâi àẩi mâ hiïån
nay vêỵn bao ph búãi mưåt bûác mân bđ mêåt - cấi phêìn trùm giêy àêìu
tiïn vâ cấi gò àậ xẫy ra trûúác àố.
Chng ta cố thïí hoân toân tin chùỉc vâo mư hònh chín
khưng? Nhûäng phất hiïån múái nâo àố cố thïí àấnh àưí nố vâ thay
bùçng mưåt thuët “ngìn gưëc v tr” khấc nâo àố, kïí cẫ lâm sưëng

lẩi mư hònh trẩng thấi dûâng hay khưng? Cng cố thïí. Tưi khưng
Steven Weinberg 14

thïí chưëi rùçng tưi cố mưåt cẫm giấc khưng thêåt khi viïët vïì ba pht
àêìu tiïn, nhû thïí lâ tưi àậ biïët chùỉc vïì cêu chuån tưi mën nối.
Tuy nhiïn, d phẫi bõ thay thïë, mư hònh chín sệ àûúåc coi lâ
àậ àống mưåt vai trô cố giấ trõ lúán trong lõch sûã ca v tr hổc. Hiïån
nay ngûúâi ta àậ coi trổng (tuy rùçng múái chó mûúâi nùm gêìn àêy
thưi) viïåc thûã nghiïåm cấc tûúãng l thuët trong vêåt l hóåc vêåt l
thiïn vùn bùçng cấch rt ra cấc hïå quẫ ca chng theo mư hònh
chín. Hiïån nay ngûúâi ta thûúâng dng mư hònh chín nhû mưåt cú
súã l thuët àïí biïån hưå cho nhûäng chûúng trònh quan sất thiïn
vùn. Nhû vêåy, mư hònh chín cho mưåt ngưn ngûä chung cêìn thiïët,
cho phếp cấc nhâ l thuët vâ quan sất àấnh giấ àûúåc cưng viïåc
ca nhau. Nïëu mưåt ngây nâo àố mư hònh chín bõ thay thïë búãi mưåt
l thuët tưët hún, àố cố thïí lâ do nhûäng quan sất hay xët phất tûâ
mư hònh chín.
Trong chûúng cëi, tưi sệ nối mưåt àoẩn ngùỉn vïì tûúng lai v
tr. Nố cố thïí giận núã mậi mậi, ngây câng lẩnh hún, trưëng rưỵng
hún vâ “chïët” hún. Ngûúåc lẩi, nố cố thïí co hểp lẩi, lâm cho cấc
thiïn hâ, cấc ngưi sao vâ hẩt nhên ngun tûã nưí tung vâ trúã vïì cấc
húåp phêìn ca nố. Têët cẫ cấc vêën àïì chng ta gùåp khi chng ta
mën hiïíu ba pht lc àố sệ xët hiïån trúã lẩi khi ta mën tiïn
àoấn cấc sûå kiïån sệ xẫy ra trong ba pht cëi.
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 15

SÛÅ DẬN NÚÃ CA V TR

Nhòn vâo bêìu trúâi ban àïm, ta cố cẫm giấc mẩnh mệ vïì mưåt
v tr khưng biïën àưång. Thûåc ra, nhûäng àấm mêy bay qua mùåt

trùng, bêìu trúâi xoay quanh sao Bùỉc àêíu vâ sau nhûäng khoẫng thúâi
gian dâi hún thò mùåt trùng cng khi trôn khi khuët, vâ mùåt trùng
cng nhû cấc hânh tinh àïìu chuín àưång trïn phưng cấc vò sao.
Nhûng chng ta biïët àêy chó lâ hiïån tûúång cc bưå, do cấc chuín
àưång trong thấi dûúng hïå ca chng ta gêy ra. Ngoâi cấc hânh
tinh ra, cấc ngưi sao dûúâng nhû àûáng n.
Cưë nhiïn, sao cng chuín àưång vúái nhûäng tưëc àưå àẩt vâi
trùm kilưmet mưỵi giêy, nhû vêåy trong mưåt nùm, mưåt ngưi sao
chuín àưång nhanh cố thïí ài mûúâi nghòn triïåu kilưmet. Àêëy lâ mưåt
khoẫng mưåt nghòn lêìn nhỗ hún khoẫng cấch àïën nhûäng ngưi sao
d lâ gêìn nhêët, cho nïn võ trđ biïíu kiïën ca chng trïn bêìu trúâi
thay àưíi rêët chêåm. (Vđ d ngưi sao chuín àưång tûúng àưëi nhanh,
gổi lâ Barnard úã cấch ta mưåt khoẫng chûâng 56 triïåu triïåu kilưmet.
Nố chuín àưång qua àûúâng nhòn vúái tưëc àưå 89 km/s hóåc 2,8 nghòn
triïåu kilưmet mưỵi nùm, kïët quẫ lâ võ trđ biïíu kiïën ca nố thay àưíi
mưåt gốc bùçng 0,0029 àưå trong mưåt nùm). Cấc nhâ thiïn vùn gổi sûå
thay àưíi võ trđ biïíu kiïën ca nhûäng ngưi sao gêìn trïn bêìu trúâi lâ
“chuín àưång riïng”.
Võ trđ biïíu kiïën trïn bêìu trúâi ca nhûäng ngưi sao xa hún thay
àưíi chêåm àïën mûác chuín àưång riïng ca chng khưng thïí phất
hiïån àûúåc thêåm chđ bùçng sûå quan sất kiïn nhêỵn nhêët. ÚÃ àêy chng
ta sệ thêëy rùçng cấi cẫm giấc khưng biïën àưång nây lâ sai lêìm. Cấc
quan sất mâ chng ta thẫo lån trong chûúng nây cho thêëy lâ v
tr úã trong mưåt trẩng thấi nưí dûä dưåi, trong àố cấc àẫo sao lúán gổi lâ
cấc thiïn hâ àang rúâi xa nhau vúái nhûäng tưëc àưå gêìn bùçng tưëc àưå
ấnh sấng. Sau nây chng ta cố thïí ngoẩi suy sûå nưí àố li vïì thúâi
Steven Weinberg 16

gian àïí kïët lån rùçng têët cẫ cấc thiïn hâ chùỉc àậ phẫi gêìn nhau
hún nhiïìu úã cng mưåt lc trong quấ khûá - gêìn nhau àïën mûác mâ

thûåc ra khưng cố thiïn hâ nâo hóåc vò sao nâo hóåc kïí cẫ ngun
tûã hay hẩt nhên ngun tûã nâo cố thïí tưìn tẩi riïng biïåt. Àố lâ k
ngun mâ chng ta gổi lâ “v tr sú khai”, àưëi tûúång nghiïn cûáu
ca cën sấch nây.
Sûå hiïíu biïët ca chng ta vïì sûå giận núã ca v tr hoân toân
dûåa trïn sûå kiïån lâ cấc nhâ thiïn vùn cố khẫ nùng ào chuín àưång
ca mưåt vêåt thïí sấng theo hûúáng trûåc tiïëp dổc theo àûúâng nhòn
chđnh xấc hún rêët nhiïìu so vúái khi ào chuín àưång àố theo nhûäng
hûúáng vng gốc vúái àûúâng nhòn. K thåt ào dng mưåt tđnh chêët
quen thåc ca mổi chuín àưång sống, gổi lâ hiïåu ûáng Doppler.
Khi ta quan sất mưåt sống êm hóåc sống ấnh sấng tûâ mưåt ngìn
bêët àưång, thúâi gian giûäa cấc àónh sống khi chng àïën àûúåc thiïët bõ
quan sất ca ta cng àng lâ thúâi gian giûäa cấc àónh sống khi
chng rúâi khỗi ngìn. Mùåt khấc, nïëu ngìn chuín àưång tấch khỗi
chng ta thò thúâi gian giûäa cấc lêìn túái ca nhûäng àónh sống liïn
tiïëp lúán hún thúâi gian giûäa nhûäng lc chng rúâi khỗi ngìn, vò mưỵi
àónh sau khi túái chưỵ ta phẫi ài mưåt quậng àûúâng dâi hún mưåt cht
so vúái àónh trûúác. Thúâi gian giûäa cấc àónh chđnh bùçng bûúác sống
chia cho tưëc àưå ca sống, nhû vêåy mưåt sống phất ra búãi mưåt ngìn
chuín àưång ra xa khỗi ta sệ hònh nhû cố mưåt bûúác sống dâi hún so
vúái khi ngìn àûáng n. (C thïí àưå tùng t àưëi ca bûúác sống bùçng
tó sưë giûäa tưëc àưå ngìn sống vâ tưëc àưå ca sống, nhû àûúåc chó ra
trong ch thđch toấn hổc 1). Cng nhû vêåy, nïëu ngìn chuín
àưång vïì phđa ta, thúâi gian giûäa nhûäng lêìn xët hiïån ca hai àónh
sống giẫm ài búãi vò mưỵi àónh sống kïë tiïëp ài mưåt quậng àûúâng
ngùỉn hún vâ sống hònh nhû cố mưåt bûúác sống ngùỉn hún. Àiïìu nây
giưëng nhû thïí mưåt ngûúâi bấn hâng lûu àưång mën gûãi thû vïì nhâ
mưåt cấch àïìu àùån, mưỵi tìn mưåt lêìn sët trong chuën ài ca
mònh: khi ngûúâi àố ài xa nhâ, mưỵi thû tiïëp sau sệ phẫi ài mưåt
khoẫng cấch xa hún thû trûúác, cho nïn cấc bûác thû ca ngûúâi àố sệ

àïën cấch nhau hún mưåt tìn; trïn àûúâng trúã vïì, mưỵi thû tiïëp sau
sệ ài mưåt khoẫng cấch ngùỉn hún nïn cấc bûác thû àïën cấch nhau
chûa àêìy mưåt tìn.
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 17

Hiïån nay rêët dïỵ quan sất hiïåu ûáng Doppler trïn sống êm.
Chó cêìn àûáng bïn àûúâng cấi vâ nhêån xết rùçng àưång cú ca mưåt xe ư
tư chẩy nhanh phất ra êm thanh cao hún (nghơa lâ cố bûúác sống
ngùỉn hún) khi chiïëc ư tư lao vïì phđa ta so vúái khi chiïëc ư tư chẩy
khỗi ta. Hiïåu ûáng nây àûúåc Johann Christian Doppler, giấo sû
toấn hổc trûúâng Realschule úã Praha nïu ra lêìn àêìu tiïn cho cẫ
sống êm vâ sống ấnh sấng nùm 1842. Hiïåu ûáng Doppler cho sống
êm àûúåc nhâ khđ tûúång hổc Hâ Lan Buys - Ballot thûã nghiïåm
trong mưåt thđ nghiïåm hêëp dêỵn vâo nùm 1845 - ưng dng mưåt dân
nhẩc kên àùåt trïn mưåt toa xe lûãa mui trêìn phống nhanh qua vng
nưng thưn Hâ Lan gêìn Utrecht lâm ngìn êm thanh di àưång.
Doppler cho rùçng hiïåu ûáng ca ưng cố thïí cùỉt nghơa mâu sùỉc khấc
nhau ca cấc vò sao. Ấnh sấng ca cấc vò sao chuín àưång rúâi xa
quẫ àêët phẫi dõch chuín vïì phđa nhûäng bûúác sống dâi hún, vâ do
ấnh sấng àỗ cố bûúác sống dâi hún bûúác sống trung bònh ca ấnh
sấng thêëy àûúåc, nïn mưåt ngưi sao nhû vêåy sệ hiïån ra àỗ hún bònh
thûúâng. Cng nhû vêåy, ấnh sấng tûâ cấc vò sao chuín àưång vïì phđa
quẫ àêët sệ dõch chuín vïì phđa bûúác sống ngùỉn hún, do àố vò sao
àûúåc nhòn xanh hún bònh thûúâng.
Khưng lêu sau àố Buys - Ballot vâ mưåt sưë ngûúâi khấc àậ chó
ra rùçng hiïåu ûáng Doppler vïì cùn bẫn khưng dđnh lđu gò àïën mâu
sùỉc mưåt ngưi sao - àng lâ ấnh sấng xanh tûâ mưåt ngưi sao ài xa
quẫ àêët bõ dõch vïì phđa àỗ, nhûng àưìng thúâi mưåt phêìn ca ấnh
sấng tûã ngoẩi, thûúâng khưng thêëy àûúåc ca vò sao, lẩi dõch chuín
vïì phđa xanh ca phưí thêëy àûúåc, do àố mâu sùỉc toân bưå khưng thay

àưíi. Cấc sao cố mâu sùỉc khấc nhau ch ëu vò chng cố bïì mùåt
nhiïåt àưå khấc nhau.
Tuy nhiïn, hiïåu ûáng Doppler bùỉt àêìu cố mưåt têìm quan trổng
to lúán trong thiïn vùn hổc vâo nùm 1868, khi nố àûúåc ấp dng cho
viïåc nghiïn cûáu nhûäng vẩch phưí cấ biïåt. Nhiïìu nùm trûúác àố nhâ
quang hổc Joseph Frauenhofer úã Muynkhen àậ phất hiïån ra, trong
nhûäng nùm tûâ 1814 àïën 1815, rùçng khi ấnh sấng mùåt trúâi ài qua
mưåt khe hểp vâ sau àố ài qua mưåt lùng kđnh thy tinh thò phưí mâu
sùỉc hiïån ra cố hâng trùm vẩch tưëi, mưỵi vẩch àïìu lâ hònh ẫnh cấi
khe hểp. (Mưåt vâi vẩch nây àậ àûúåc William Hyde Wollaston nhêån
Steven Weinberg 18

thêëy trûúác àêëy nûäa kia, nùm 1802, nhûng lc àố khưng àûúåc
nghiïn cûáu k lûúäng). Cấc vẩch tưëi ln ln àûúåc thêëy tẩi cấc
mêìu sùỉc cưë àõnh. Nhûäng vẩch phưí tưëi nây cng àûúåc Frauenhofer
tòm thêëy úã nhûäng võ trđ nhû vêåy trïn quang phưí ca mùåt trùng vâ
cấc sao sấng hún. Ngûúâi ta hiïíu khấ súám rùçng nhûäng vẩch tưëi nây
àûúåc tẩo ra búãi sûå hêëp th chổn lổc ấnh sấng cố nhûäng bûúác sống
xấc àõnh nâo àố, khi ấnh sấng ài tûâ bïì mùåt nống ca mưåt vò sao
qua khđ quín bïn ngoâi lẩnh hún ca nố. Mưỵi mưåt vẩch lâ do sûå
hêëp th ấnh sấng ca mưåt ngun tưë hốa hổc xấc àõnh, nhû vêåy
ngûúâi ta cố thïí biïët rùçng cấc ngun tưë trïn mùåt trúâi nhû natri,
sùỉt, magie, canxi vâ crom cng lâ nhûäng ngun tưë tòm thêëy trïn
quẫ àêët. (Hiïån nay chng ta biïët rùçng bûúác sống ca cấc vẩch tưëi
àng lâ nhûäng bûúác sống mâ mưåt photon cố bûúác sống àố sệ cố
àng nùng lûúång à àïí nêng ngun tûã tûâ trẩng thấi nùng lûúång
thêëp nhêët lïn mưåt trong nhûäng trẩng thấi kđch thđch ca nố).
Nùm 1868 William Huggins àậ cố thïí chó ra rùçng cấc vẩch
tưëi trïn phưí ca mưåt vâi vò sao sấng chối hún húi dõch chuín vïì
phđa àỗ hóåc phđa xanh so vúái võ trđ bònh thûúâng ca chng trïn

phưí ca mùåt trúâi. Ưng àậ giẫi thđch àng àùỉn sûå kiïån nây nhû sûå
dõch chuín Doppler do sûå chuín àưång ca vò sao ra xa khỗi quẫ
àêët hóåc vïì phđa quẫ àêët gêy ra. Vđ d, bûúác sống ca mưỵi vẩch tưëi
trïn phưí ca sao Capella dâi hún bûúác sống ca vẩch tưëi tûúng ûáng
trïn phưí mùåt trúâi 0,01 %. Sûå dõch chuín vïì phđa àỗ nây chûáng tỗ
Capella àang rúâi xa ta vúái mưåt tưëc àưå bùçng 0, 01 % tưëc àưå ấnh sấng
hóåc 30 kilưmet mưỵi giêy. Hiïåu ûáng Doppler àûúåc ấp dng trong
nhûäng thêåp niïn sau àố àïí khấm phấ vêån tưëc ca nhûäng tai lûãa
ca mùåt trúâi, ca cấc sao àưi vâ ca cấc vẩch sao Thưí.
Phếp ào cấc vêån tưëc bùçng quan sất cấc dõch chuín Doppler
lâ mưåt k thåt rêët chđnh xấc, búãi vò bûúác sống ca cấc vẩch phưí cố
thïí ào àûúåc vúái mưåt àưå chđnh xấc cao; tòm nhûäng bûúác sống cho
trong cấc bẫng sưë vúái tấm con sưë cố nghơa khưng phẫi lâ chuån
hiïëm. Ngoâi ra, k thåt nây vêỵn giûä àûúåc àưå chđnh xấc d khoẫng
cấch túái ngìn sấng lâ bao nhiïu, miïỵn lâ ngìn à ấnh sấng àïí cố
thïí nhêån ra cấc vẩch phưí trïn bûác xẩ ca bêìu trúâi ban àïm.
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 19

Chđnh nhúâ sûã dng hiïåu ûáng Doppler mâ ta biïët nhûäng giấ
trõ àùåc trûng ca vêån tưëc cấc sao àậ nhùỉc àïën úã àêìu chûúng nây.
Hiïåu ûáng Doppler cng cho ta cấch tòm khoẫng cấch àïën cấc ngưi
sao gêìn; nïëu chng ta phỗng àoấn àûúåc mưåt cht gò àố vïì hûúáng
chuín àưång ca mưåt vò sao, thò dõch chuín Doppler cho ta vêån
tưëc ca nố theo phûúng ngang cng nhû theo phûúng dổc àûúâng
nhòn ca chng ta, do àố viïåc ào chuín àưång biïíu kiïën ca vò sao
ngang qua thiïn cêìu sệ cho ta hay nố cấch xa ta khoẫng bao nhiïu.
Nhûng hiïåu ûáng Doppler chó bùỉt àêìu cho cấc kïët quẫ cố têìm quan
trổng vïì mùåt v tr hổc khi cấc nhâ thiïn vùn bùỉt àêìu nghiïn cûáu
phưí ca nhûäng thiïn thïí úã xa hún cấc vò sao thêëy àûúåc rêët nhiïìu.
Tưi sệ kïí mưåt đt vïì viïåc khấm phấ ra cấc thiïn thïí àố, rưìi quay lẩi

hiïåu ûáng Doppler.

Chng ta sệ bùỉt àêìu chûúng nây bùçng sûå nhòn ngûúåc lïn bêìu
trúâi àïm. Thïm vâo mùåt trùng, hânh tinh vâ cấc vò sao, côn cố hai
loẩi thiïn thïí nhòn àûúåc khấc côn quan trổng hún vïì mùåt v tr
hổc mâ àấng lệ tưi àậ phẫi nhùỉc àïën.
Mưåt trong hai thiïn thïí nây dïỵ thêëy vâ sấng àïën mûác àưi khi
côn nhòn thêëy àûúåc trïn bêìu trúâi múâ sấng ca mưåt thânh phưë ban
àïm. Àố lâ mưåt dẫi sấng vûún dâi thânh mưåt vânh trôn lúán bao
quanh bêìu trúâi vâ tûâ nghòn xûa àậ àûúåc gổi lâ Ngên hâ. Nùm 1750
nhâ chïë dng c ngûúâi Anh Thomas Wright cho ra mưåt cën sấch
xët sùỉc, Thuët ngìn gưëc hay Giẫ thuët múái vïì v tr, trong àố
ưng gúåi rùçng cấc vò sao nùçm trong mưåt phiïën dểt, “phiïën àấ mâi”,
cố bïì dây hûäu hẩn, nhûng vûún ra rêët xa theo mổi hûúáng ca bïì
mùåt phiïën. Hïå mùåt trúâi nùçm trong phiïën dểt nây, cho nïn tûå nhiïn
khi ta nhòn tûâ quẫ àêët dổc theo mùåt phùèng phiïën ta thêëy sấng hún
khi nhòn theo bêët k hûúáng nâo khấc. Àêy lâ cấi ta gổi lâ Ngên hâ.
Thuët ca Wright àậ àûúåc xấc nhêån tûâ lêu. Hiïån nay ngûúâi
ta cho rùçng Ngên hâ lâ mưåt cấi àơa sao dểt cố àûúâng kđnh khoẫng
tấm mûúi nghòn nùm ấnh sấng vâ chiïìu dây vâo khoẫng sấu nghòn
nùm ấnh sấng. Nố cng cố mưåt qìng sao hònh cêìu vúái bấn kđnh
gêìn mưåt trùm nghòn nùm ấnh sấng. Tưíng khưëi lûúång thûúâng àûúåc
Steven Weinberg 20

ûúác tđnh khoẫng 100 nghòn triïåu lêìn khưëi lûúång mùåt trúâi, nhûng
mưåt sưë nhâ thiïn vùn cho rùçng qìng sao múã rưång cố thïí cố khưëi
lûúång lúán hún nhiïìu. Hïå mùåt trúâi úã cấch têm ca àơa vâo khoẫng
ba mûúi nghòn nùm ấnh sấng vâ húi “dõch vïì phđa bùỉc” mùåt phùèng
têm ca àơa. Àơa quay, vúái nhûäng tưëc àưå àẩt túái khoẫng 250 km/s
vâ chòa ra nhûäng nhấnh xóỉn ưëc khưíng lưì. Àẩi thïí, nïëu ra cố thïí

nhòn tûâ ngoâi vâo thò àố sệ lâ mưåt quang cẫnh vơ àẩi! Toân bưå hïå
thưëng nây hiïån nay thûúâng àûúåc gổi lâ Thiïn hâ hóåc, vúái mưåt cấch
nhòn rưång hún, “thiïn hâ ca chng ta”.
Mưåt nết khấc ca bêìu trúâi ban àïm, àấng quan têm vïì mùåt
v tr hổc, kếm rộ râng hún nhiïìu so vúái ngên hâ. Trong chôm sao
Andromeda (Tiïn nûä) cố mưåt àưëm múâ khưng dïỵ thêëy lùỉm nhûng
cng nhòn thêëy rộ trong àïm àểp trúâi nïëu ta biïët cêìn tòm nố úã chưỵ
nâo. Tâi liïåu nhùỉc àïën nố àêìu tiïn cố thïí lâ sûå ghi chếp vïì nố
trong Sấch vïì cấc vò sao cưë àõnh, do nhâ thiïn vùn Ba Tû
Abdurrahman Al - Sufi viïët nùm 964 trûúác Cưng ngun. Ưng àậ
mư tẫ mư tẫ nố nhû mưåt “àấm mêy nhỗ”. Sau khi cố cấc kđnh thiïn
vùn, ngûúâi ta àậ khấm phấ ra câng ngây câng nhiïìu nhûäng thiïn
thïí rưång lúán nhû vêåy vâ cấc nhâ thiïn vùn cấc thïë k 17 vâ 18 àậ
thêëy cấc thiïn thïí àố trong khi ài tòm nhûäng thiïn thïí mâ hổ cho
lâ thûåc sûå hêëp dêỵn, lâ cấc sao chưíi. Àïí cố mưåt danh mc tiïån lúåi vïì
cấc thiïn thïí khưng phẫi quan sất àïën khi tòm sao chưíi, nùm 1781
Charles Messier àậ xët bẫn mưåt catalư nưíi tiïëng, cấc linh vên vâ
cấc chm sao. Cho àïën nay cấc nhâ thiïn vùn vêỵn côn nhùỉc àïën
103 thiïn thïí trong catalư àố theo cấc sưë hiïåu Messier ca chng -
thđ d tinh vên Tiïn nûä lâ M31, tinh vên con Cua (Crab) lâ M1,
v.v...
Ngay úã thúâi Messier, ngûúâi ta àậ rộ rùçng cấc thiïn thïí rưång
lúán àố khưng phẫi lâ nhû nhau. Vâi cấi rộ râng lâ nhûäng chm sao
nhû Nhốm thêët tinh (M45). Nhûäng cấi khấc lâ nhûäng àấm mêy
khđ phất sấng hònh th khưng àïìu àùån, thûúâng cố mêìu sùỉc, vâ
thûúâng liïn kïët vúái mưåt hóåc vâi vò sao, nhû Àẩi tinh vên trong
chôm Thêìn nưng (M42). Ngây nay chng ta biïët rùçng nhûäng vêåt
thïí thåc cẫ hai loẩi àố àïìu úã trong thiïn hâ ca chng ta, vâ
chng ta khưng cêìn àïí àïën chng nhiïìu hún nûäa úã àêy. Tuy
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 21

nhiïn khoẫng mưåt phêìn ba cấc vêåt thïí trong catalư ca Messier lâ
nhûäng tinh vên trùỉng cố dẩng elip khấ àïìu àùån, trong àố cấi nưíi
nhêët lâ tinh vên Tiïn nûä (M31). Khi cấc kđnh thiïn vùn àûúåc cẫi
tiïën, thïm hâng nghòn tinh vên àậ àûúåc phất hiïån vâ vâo khoẫng
cëi thïë k 19, nhiïìu nhấnh xóỉn ưëc àậ àûúåc tòm thêëy, kïí cẫ M31
vâ M33. Tuy nhiïn, nhûäng kđnh thiïn vùn tưët nhêët ca thïë k 18
vâ 19 àậ khưng thïí phên biïåt àûúåc nhûäng vò sao riïng lễ trong cấc
tinh vên hònh elip hóåc xóỉn ưëc, vâ bẫn chêët ca chng vêỵn côn
chûa rộ.
Hònh nhû Immanuel Kant lâ ngûúâi àêìu tiïn àậ cho rùçng mưåt
sưë cấc tinh vên nây lâ nhûäng thiïn hâ nhû thiïn hâ ca chng ta.
Vúá àûúåc thuët ca Wright vïì ngên hâ, nùm 1755 Kant àậ giẫ
thiïët trong cën sấch “Lõch sûã tûå nhiïn toân nùng vâ thuët vïì
trúâi àêët” ca ưng rùçng cấc tinh vên “hóåc, àng hún, mưåt loẩi tinh
vên nâo àố” thûåc ra lâ nhûäng àơa sao trôn cố dẩng vâ kđch thûúác
giưëng thiïn hâ ca chng ta. Chng àûúåc nhòn nhû lâ cố dẩng elip
búãi vò àa sưë chng àûúåc nhòn nghiïng vâ cưë nhiïn lâ múâ nhẩt vò
chng úã quấ xa.
tûúãng vïì mưåt v tr chûáa àêìy nhûäng thiïn hâ giưëng nhû
thiïn hâ ca chng ta àậ àûúåc nhiïìu ngûúâi d khưng phẫi lâ têët cẫ
cưng nhêån vâo àêìu thïë k 19. Tuy nhiïn, côn mưåt khẫ nùng nûäa lâ
cấc tinh vên elip vâ xóỉn ưëc nây cố thïí chó lâ nhûäng àấm mêy úã
trong thiïn hâ ca chng ta nhû nhiïìu vêåt thïí khấc trong catalư
ca Messier. Mưåt ngun nhên lúán gêy lêìm lêỵn lâ sûå quan sất
nhûäng ngưi sao bng nưí trong mưåt vâi tinh vên xóỉn ưëc. Nïëu cấc
tinh vên nây quẫ lâ cấc thiïn hâ àưåc lêåp, vâ vò chng úã quấ xa nïn
ta khưng phên biïåt nưíi nhûäng sao riïng biïåt thò cấc v nưí phẫi cố
mưåt sûác nưí mẩnh kinh khng àïí cho chng côn sấng úã mưåt khoẫng
cấch xa nhû vêåy. Vïì àiïìu nây, tưi khưng thïí khưng trđch dêỵn mưåt

àoẩn vùn úã thïë k 19. Viïët nùm 1893, nhâ viïët vïì lõch sûã thiïn vùn
ngûúâi Anh Agnes Mary Clerke àậ lûu rùçng:
Tinh vên nưíi tiïëng Andromada (Tiïn nûä) vâ tinh vên xóỉn ưëc
lúán úã chôm Canes Venatici lâ nhûäng tinh vên àấng ch hún trong
nhûäng tinh vên cho mưåt phưí liïn tc; vâ theo mưåt t lïå chung, sûå
phất quang ca mổi tinh vên cố dấng dêëp nhûäng chôm sao hiïån
Steven Weinberg 22

lïn múâ múâ vò úã quấ xa, lâ thåc cng mưåt loẩi. Tuy nhiïn nïëu tûâ àố
kïët lån rùçng chng quẫ thûåc lâ nhûäng têåp húåp ca nhûäng vêåt thïí
nhû mùåt trúâi thò quẫ lâ quấ vưåi. Kïët lån nây câng tỗ rộ thiïëu cùn
cûá do cấc v bng nưí úã hai vò sao xẫy ra cấch nhau mưåt phêìn tû
thïë k. Búãi vò chùỉc chùỉn rùçng d tinh vên xa mêëy ài nûäa thò cấc
ngưi sao cng cấch xa chng ta nhû vêåy; do àố, nïëu nhûäng hẩt
thânh phêìn ca tinh vên lâ nhûäng mùåt trúâi thò nhûäng thiïn thïí vư
cng to lúán mâ úã àố cấi ấnh sấng lúâ múâ ca chng gêìn nhû àậ tiïu
tấn (mâ chng ta thêëy), phẫi, nhû ưng Protor àậ chó ra, úã mưåt
thang àưå lúán mâ trđ tûúãng tûúång con ngûúâi khưng dấm nghơ àïën.
Hiïån nay chng ta biïët rùçng nhûäng v bng nưí sao àố quẫ
thûåc lâ “úã mưåt thang àưå lúán mâ trđ tûúãng tûúång con ngûúâi khưng
dấm nghơ àïën”. Chng lâ nhûäng sao siïu múái, nhûäng v nưí trong
àố mưåt ngưi sao cố àưå trûng gêìn bùçng cẫ mưåt thiïn hâ. Nhûng àiïìu
nây cng chûa àûúåc biïët àïën vâo nùm 1893.
Vêën àïì bẫn chêët cấc tinh vên xóỉn ưëc vâ elip khưng thïí giẫi
quët àûúåc nïëu khưng cố mưåt phûúng phấp àấng tin cêåy àïí xấc
àõnh khoẫng cấch túái chng. Mưåt chín àïì so sấnh nhû vêåy cëi
cng àậ àûúåc khấm phấ ra sau khi hoân thânh viïåc xêy dûång kđnh
thiïn vùn 100 insú (Insú: àún võ ào chiïìu dâi ca Anh bùçng 2,54 cm
(ND).) trïn ni Wilson gêìn Los Angeles. Nùm 1928 Edwin Hubble
lêìn àêìu tiïn àậ cố thïí phên giẫi àûúåc tinh vên tiïn nûä thânh

nhûäng vò sao riïng lễ. Ưng thêëy rùçng nhûäng nhấnh xóỉn ưëc ca nố
gưìm mưåt sưë đt ngưi sao sấng àưíi ấnh vúái cng kiïíu biïën thiïn tìn
toân àưå trûng nhû thûúâng thêëy àưëi vúái mưåt loẩi sao trong thiïn hâ
ca chng ta, gổi lâ xepheit. L do vïì têìm quan trổng ca viïåc nây
lâ úã chưỵ vâo khoẫng chc nùm vïì trûúác, cưng trònh ca Henrietta
Swan Leavitt vâ Harlow Shapley úã àâi thiïn vùn trûúâng àẩi hổc
Harvard àậ cho mưåt hïå thûác chùåt chệ giûäa cấc chu k biïën thiïn
quan sất àûúåc ca cấc xepheit vúái cấc àưå trûng tuåt àưëi ca
chng. (Àưå trûng tuåt àưëi lâ nùng lûúång phất ra toân phêìn mâ
mưåt thiïn thïí phất ra theo mổi hûúáng. Àưå trûng biïíu kiïën lâ nùng
lûúång bûác xẩ mâ ta nhêån àûúåc trïn mưỵi centimet vng mùåt kđnh
thiïn vùn ca chng ta. Chđnh àưå trûng biïíu kiïën, chûá khưng phẫi
àưå trûng tuåt àưëi lâ cấi quy àõnh àưå chối ch quan ca cấc thiïn
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 23

thïí. Cưë nhiïn àưå trûng biïíu kiïën ph thåc khưng nhûäng vâo àưå
trûng tuåt àưëi mâ côn vâo khoẫng cấch; nhû vêåy, biïët cẫ àưå trûng
tuåt àưëi vâ àưå trûng biïíu kiïën ca mưåt thiïn thïí, ta cố thïí suy ra
khoẫng cấch ca nố).
Hubble khi quan sất àưå trûng biïíu kiïën ca cấc xepheit
trong tinh vên Tiïn nûä, vâ ûúác tđnh àưå trûng tuåt àưëi ca cấc chu
k ca chng, àậ cố thïí tđnh ngay khoẫng cấch túái tinh vên Tiïn
nûä, bùçng cấch dng quy tùỉc àún giẫn rùçng àưå trûng biïíu kiïën t lïå
vúái àưå trûng tuåt àưëi vâ t lïå nghõch vúái bònh phûúng khoẫng
cấch. Ưng kïët lån rùçng tinh vên Tiïn nûä cấch ta 900.000 nùm
ấnh sấng, hóåc lâ mûúâi lêìn xa hún khoẫng cấch tûâ trấi àêët àïën vêåt
thïí xa nhêët trong thiïn hâ chng ta. Hiïån nay mưåt sưë tđnh toấn lẩi
vïì hïå thûác giûäa chu k xïpheit vâ àưå trûng do Walter Baade vâ
nhûäng ngûúâi khấc tiïën hânh àậ tùng khoẫng cấch ca tinh vên
Tiïn nûä àïën hún hai triïåu nùm ấnh sấng, nhûng kïët lån àậ rộ

râng vâo nùm 1923: tinh vên Tiïn nûä vâ hâng nghòn tinh vên
tûúng tûå lâ nhûäng thiïn hâ nhû thiïn hâ ca chng ta chûáa àêìy v
tr túái nhûäng khoẫng cấch rêët xa theo mổi phđa.

Ngay trûúác khi bẫn chêët “ngoâi thiïn hâ” ca cấc tinh vên
àûúåc kïët lån, cấc nhâ thiïn vùn àậ cố khẫ nùng àưìng nhêët cấc
vẩch trong phưí ca chng vúái nhûäng vẩch quen thåc trïn cấc phưí
ngun tûã thưng thûúâng. Tuy nhiïn, trong thêåp niïn 1910 - 1920,
Vesto Melvin Slipher úã àâi thiïn vùn Lowell àậ khấm phấ ra rùçng
cấc vẩch phưí ca nhiïìu tinh vên bõ dõch chuín nhể vïì phđa àỗ
hóåc vïì phđa xanh. Cấc dõch chuín nây àậ àûúåc giẫi thđch ngay lâ
do hiïåu ûáng Doppler, chng cho thêëy lâ cấc tinh vên àang chuín
àưång rúâi xa hóåc tiïën gêìn àïën quẫ àêët. Vđ d, tinh vên Tiïn nûä
àûúåc khấm phấ ra lâ chuín àưång vïì phđa quẫ àêët vúái tưëc àưå
khoẫng 300 km/s, trong khi chm thiïn hâ xa hún nùçm trong
chôm Thêët nûä àûúåc coi lâ chuín àưång rúâi xa trấi àêët vúái tưëc àưå
khoẫng 1000 km/s.
Lc àêìu tiïn ngûúâi ta cho rùçng cấc vêån tưëc nây cố thïí chó lâ
nhûäng vêån tưëc tûúng àưëi, phẫn ấnh chuín àưång ca hïå mùåt trúâi
Steven Weinberg 24

ca chng ta vïì mưåt sưë thiïn hâ nâo àố vâ rúâi xa mưåt sưë nâo àố
khấc. Tuy nhiïn, sûå giẫi thđch nây àậ khưng àûáng vûäng àûúåc khi
ngây câng cố nhiïìu dõch chuín vẩch phưí lúán hún àûúåc khấm phấ
ra, têët cẫ àïìu vïì phđa àỗ ca quang phưí. Hêìu nhû ngoâi mưåt sưë đt
vêåt lấng giïìng gêìn nhû tinh vên Tiïn nûä, cấc thiïn hâ khấc
thûúãng tẫn ra khỗi thiïn hâ ca chng ta. Cưë nhiïn àiïìu nây
khưng cố nghơa lâ cấc thiïn hâ ca chng ta cố mưåt võ trđ trung
têm àùåc biïåt nâo àố. Ngûúåc lẩi, hònh nhû v tr àang trẫi qua mưåt
sûå bng nưí trong àố mưỵi mưåt thiïn hâ àïìu chẩy ra xa khỗi thiïn hâ

khấc.
Cấch giẫi thđch nây àậ àûúåc cưng nhêån mưåt cấch phưí biïën
sau nùm 1929, khi Hubble bấo tin lâ ưng àậ khấm phấ rùçng cấc
dõch chuín àỗ ca cấc thiïn hâ tùng lïn gêìn nhû t lïå vúái khoẫng
cấch àïën chng ta. Têìm quan trổng ca sûå quan sất nây lâ úã chưỵ
nố àng lâ cấi mâ ta cố thïí àoấn trûúác àûúåc theo bûác tranh àún
giẫn nhêët cố thïí cố àûúåc vïì mưåt sûå vêån chuín vêåt chêët trong mưåt
v tr àang bng nưí.
Chng ta cố thïí chúâ àúåi mưåt cấch trûåc giấc rùçng bêët cûá lc
nâo v tr cng phẫi àûúåc nhòn thêëy giưëng nhau búãi nhûäng nhâ
quan sất trong mổi thiïn hâ àiïín hònh, vâ d hổ nhòn vïì hûúáng
nâo. (ÚÃ àêy vâ sau nây tưi dng tûâ “àiïín hònh” àïí chó cấc thiïn hâ
khưng cố mưåt chuín àưång riïng lúán nâo mâ chó tham gia trong sûå
trưi giẩt v tr chung ca mổi thiïn hâ). Giẫ thuët nây tûå nhiïn
àïën nưỵi (đt nhêët tûâ thúâi Copernicus) nố àậ àûúåc nhâ vêåt l thiïn
vùn Anh Edward Arthur Milne gổi lâ ngun l v tr hổc.
Khi ấp dng cho chđnh cấc thiïn hâ, ngun l v tr hổc àôi
hỗi rùçng mưåt ngûúâi quan sất trong mưåt thiïn hâ àiïín hònh phẫi
thêëy têët cẫ cấc thiïn hâ khấc chuín àưång vúái mưåt giẫn àưì vêån tưëc
nhû nhau, bêët kïí ngûúâi quan sất úã trong thiïn hâ àiïín hònh nâo.
Cố mưåt hïå quẫ toấn hổc trûåc tiïëp ca ngun l nối rùçng: vêån tưëc
tûúng àưëi ca bêët k hai thiïn hâ cng àïìu phẫi t lïå vúái khoẫng
cấch giûäa chng àng nhû Hubble àậ tòm ra.
Mën thêëy rộ àiïìu nây ta hậy xết ba thiïn hâ àiïín hònh A, B,
C, nùçm trïn mưåt àûúâng thùèng (xem hònh 1). Giẫ thiïët rùçng khoẫng
BA PHT ÀÊÌU TIÏN 25

cấch giûäa A vâ B bùçng khoẫng cấch giûäa B vâ C. D vêån tưëc ca B
nhòn tûâ A lâ bao nhiïu ài nûäa, thò ngun l v tr hổc àôi hỗi
rùçng C phẫi cố vêån tưëc nhû vêåy so vúái B. Nhûng khi êëy lûu rùçng

C xa A gêëp àưi so vúái xa B, cng chuín àưång so vúái A nhanh gêëp
àưi so vúái B. Chng ta cố thïí thïm nhiïìu thiïn hâ vâo chỵi ca
chng ta song bao giúâ kïët quẫ cng vêỵn lâ vêån tưëc li xa ca mưỵi
thiïn hâ so vúái bêët cûá thiïn hâ nâo khấc àïìu t lïå vúái khoẫng cấch
giûäa chng.
Hònh 1. Tđnh àưìng tđnh vâ àõnh låt Hubble. Ta vệ
ra mưåt súåi dêy trïn àố cố cấc thiïn hâ cấch xa nhû
nhau: Z, A, B, C ..., vúái nhûäng vêån tưëc ào tûâ A hóåc
B hóåc C àûúåc chó ra bùçng àưå dâi vâ hûúáng ca cấc
mi tïn kêm theo. Ngun l àưìng tđnh àôi hỗi
rùçng vêån tưëc ca C nhòn tûâ B lâ bùçng vêån tưëc ca B
nhòn tûâ A. Cưång hai vêån tưëc àố cho ta vêån tưëc ca C
nhòn tûâ A, àûúåc àấnh dêëu búãi mưåt mi tïn dâi gêëp
àưi. Tiïëp tc theo cấch nây, chng ta cố thïí àiïìn kđn toân bưå giẫn àưì vêån tưëc nhû trïn. Nhû ta
cố thïí thêëy, vêån tưëc tn theo àõnh låt Hubble; vêån tưëc ca mưåt thiïn hâ bêët k nhòn tûâ mưåt
thiïn hâ khấc lâ t lïå vúái khoẫng cấch giûäa chng. Àố lâ giẫn àưì vêån tưëc duy nhêët ph húåp vúái
ngun l àưìng tđnh.
Nhû thûúâng xẫy ra trong khoa hổc, lêåp lån àố cố thïí dng
cẫ theo chiïìu thån lêỵn chiïìu nghõch. Hubble khi quan sất tđnh t
lïå giûäa cấc khoẫng cấch giûäa cấc thiïn hâ vâ tưëc àưå li ca chng,
àậ xấc minh mưåt cấch giấn tiïëp tđnh àng àùỉn ca ngun l v
tr hổc. Àiïìu nây thêåt lâ hïët sûác thỗa mận vïì mùåt triïët hổc - tẩi
sao mưåt phêìn nâo àố ca v tr hóåc mưåt hûúáng nâo àố lẩi khấc
mưåt phêìn khấc hóåc mưåt hûúáng khấc? Àiïìu nây cng gip ta n
trđ rùçng cấc nhâ thiïn vùn quẫ lâ àang quan sất mưåt phêìn àấng kïí
cố thïí thêëy rộ àûúåc ca v tr, chûá khưng phẫi mưåt chưỵ xoấy nhỗ
trong mưåt vng xoấy bao la hún ca v tr. Mùåt khấc chng ta cố
thïí cho ngun l v tr hổc lâ àng, dûåa theo nhûäng l lệ theo
cấch suy diïỵn, vâ suy ra hïå thûác t lïå giûäa khoẫng cấch vâ vêån tưëc
nhû àậ lâm úã àoẩn trïn. Bùçng cấch nây, nhúâ phếp ào khấ dïỵ cấc

dõch chuín Doppler, chng ta cố thïí ào khoẫng cấch nhiïìu vêåt
thïí rêët xa tûâ vêån tưëc ca chng.
Ngun l v tr hổc côn cố mưåt sûå ng hưå khấc vïì mùåt quan
sất ngoâi viïåc ào cấc dõch chuín Doppler. Sau khi àïí àêìy à àïën
Hình 1. Tính đng tính và đnh lut Hubble.