Lạc vào vũ trụ
Những khái niệm ban đầu về vũ trụ: Theo các nhà vật lý lý thuyết ngày nay, vũ trụ của chúng ta khởi nguyên từ hư vô – từ một điểm gần như không có kích thước, gọi là điểm kỳ dị. Trong một khoảnh khắc huy hoàng rất đỗi chớp nhoáng, mà ta hay gọi là vụ nổ Big Bang, điểm kỳ dị đã có kịch thước vượt ngoài mọi khái niệm. Trong giây tồn tại đầu tiên, vũ trụ đã tạo ra trọng lực và các lực khác chi phối cả thế giới vật lý. Chưa đầy một phút sau, vũ trụ đã mở rộng ra cả triệu tỷ dặm và tiếp tục mở rộng. Nhiệt độ lúc này rất cao, khoảng 10 tỷ độ, đủ để các phản ứng hạt nhân xảy ra và tạo ra các nguyên tố nhẹ như H và He. Trong vòng 3 phút, 98% vật chất đã được sinh ra. Và chúng ta có vũ trụ.
Khoảnh khắc Big Bang xảy ra đã rất lâu rồi cách đây đến 13.7 tỉ năm. Thế nhưng, nó lại là là một ý niệm khá mới mẻ. Ý niệm này được đưa ra bởi học giả và linh mục người Bỉ – Lemaitre khoảng năm 1920. Nhưng mãi đến năm 1960, nó mới được kiểm chứng nhờ hai nhà nghiên cứu Penzias và Wilson, khi họ tình cờ phát hiện được bức xạ nền vũ trụ. Bức xạ này được nhà vật lý thiên văn người Nga Gamow đề xuất từ những năm 1940, ông cho rằng nếu chúng ta dò đủ sâu vào không gian, ta sẽ tìm thấy các bức xạ nền còn sót lại từ thời Big Bang.
Năm 1979, từ ý niệm về Big Bang, Alan Guth của MIT đưa ra thuyết lạm phát, theo đó trong một phần tích tắc sau khi được tạo lập, vũ trụ đã phình nở rất bất ngờ và ngoạn mục. Nó nở rộng và vượt xa khỏi chính nó, gấp đôi kích thước trong mỗi 10^(-34) của một giây. Toàn bộ quá trình này diễn ra trong vòng không quá một phần triệu triệu triệu triệu triệu giây, nhưng đã khiến vũ trụ từ một thứ có thể nằm gọn trong lòng bàn tay thành một thứ lớn đến mức không tưởng tượng nổi.
Điều phi thường là không hiểu tại sao vũ trụ lại phù hợp với chúng ta đến vậy? Nếu như nó chỉ được hình thành khác đi một chút thôi – chẳng hạn trọng lực mạnh hơn một chút, bản thân vũ trụ sẽ sụp đổ vào bên trong, còn nếu trọng lực yếu hơn, sẽ không có gì có thể liên kết lại thành vật thể, sẽ không có các ngôi sao, không có cả hệ Mặt trời mà chúng ta đang sinh sống.
Chào mừng bạn đến với Hệ Mặt trời
Hệ Mặt trời của chúng ta thật sự rất rộng, để biết nó rộng đến chừng nào, hãy cùng xem quá trình ly kỳ phát hiện ra Mặt trăng của sao Diêm Vương nhé!
Sao Diêm vương là hành tinh cuối cùng trong Hệ Mặt trời được tìm thấy, người ta phát hiện ra nó năm 1930. Nhưng mãi đến năm 1978, người ta mới phát hiện ra nó cũng có một mặt trăng. Tại sao mất quá lâu thời gian để tìm ra chúng, đó là vì trước hết sao Diêm vương có quỹ đạo hơi khó nắm bắt, nó nghiêng một góc 17 độ so với mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh khác; kế đến, sao Diêm vương rất nhỏ, khối lượng chỉ bằng 0.25% Trái đất. Và cuối cùng, nó ở quá xa Mặt trời, trong khi đó xung quanh nó có đến hàng tỷ thiên thể (gọi là Plutino) có kích thước gần bằng mặt trăng của nó. Mà vốn dĩ, vì ở quá xa MẶt trời, chúng có độ phản chiếu chỉ khoảng 4%, khiến cho chúng gần như một cục than.
Cục than này cách chúng ta 6 tỷ km, đó là một khoảng cách rất xa. Có thể bạn chưa biết, tất cả các hình minh họa về Hệ Mặt trời mà bạn đã thấy trong sách vở, thật ra đều sai tỉ lệ đấy. Tại vì không có một trang giấy nào đủ rộng để đặt tất cả các hành tinh lên nó. Nếu theo đúng tỉ lệ, giả sử Trái đất nhỏ bằng hạt đậu, thì khoảng cách đến sao Mộc phải là 300m, và đến sao Diêm Vương phải là 2,5 km. Mà giả sử ngay cả bạn có một trang giấy rộng đến 2,5 km để đặt chúng lên, thì bạn cũng ko thể thấy được sao Diêm Vương vì lúc đấy nó chỉ nhỏ bằng một con vi khuẩn. Hệ MẶt trời quả thất rất rộng lớn.
Vũ trụ của mục sử Evans
Vậy, Hệ Mặt trời rộng lớn đó hình thành từ khi nào? Để trả lời câu hỏi này, trước hết chúng ta hãy làm quen với một khái niệm: siêu tân tinh và sao neutron. Siêu tân tinh thực sự rất hiếm trong vũ trụ nhưng mục sư Evans thiên tài đã tìm ra chúng. Nếu xem bầu trời đêm vũ trụ như chiếc khăn màu đen rất dài phủ kín rất nhiều chiếc bàn ăn, mỗi chiếc bàn ăn là một thiên hà, thì siêu tân tinh chỉ như một hạt muối trắng nhỏ bé trên mỗi chiếc bàn.
Evans là người có biệt tài tìm ra các siêu tân tinh, nhưng thuật ngữ này lại được đưa ra bởi Zwicky, một nhà khoa học ham thích rèn luyện sức khỏe. Ông là người đầu tiên đề cập đến sao neutron và các vũ nổ siêu tân tinh, và lý giải về vật chất tối. Tuy nhiên, khi nhà vật lý vĩ đại, cha đẻ của bom nguyên tử, là Robert Oppenheimer, bắt đầu chú ý tới các ngôi sao neutron và báo cáo chúng trong một bài viết nổi bật hơn, ông không hề trích dẫn chút nào công trình của Zwicky. Những lý giải của Zwicky về vật chất tối không được chú ý cho đền gần bốn thập kỷ sau. Chúng ta chỉ có thể đoán răng ông đã phải tập thể dục và “chống đẩy rất nhiều trong khoảng thời gian này.”
Vậy sao neutron và siêu tân tinh là gì?
Hãy thử tưởng tượng, khi một ngôi sao bị thu nhỏ đến một mức có mật độ cực lớn, lõi ngôi sao sẽ được nén đến mức khó tin. Các nguyên tử trong đó sẽ va đập vào nhau, khiến các electron bị ép vào bên trong hạt nhân, tạo thành các neuron. Lúc đó bạn sẽ có một ngôi sao neutron. Zwicky nhận thấy rằng sau sự lụi tàn của một ngôi sao, một năng lượng khổng lồ sẽ được giải phóng – đủ để tạo ra một vụ nổ cực lớn trong vũ trụ – ông gọi đó là siêu tân tinh.
Siêu tân tinh rất quan trọng với chúng ta. Vụ nổ siêu tân tinh là cần thiết để tạo nên các nguyên tố nặng hơn cacbon, và tạo nên sự sống. Công khám phá thuộc về Hoyle, một nhà thiên văn lập dị, có rất nhiều cống hiến và cũng không ít những sai lầm. Hoyle là người theo thuyết tĩnh định nên ông phản đối học thuyết vũ trụ khởi nguồn từ một điểm của Gamow. Trong một lần tranh biện với Gamow trên đài BBC, chính Hoyle đã dùng từ “Big Bang”, một từ khá thô tục, để châm biếm học thuyết của Gamow. Thật mỉa mai cho Hoyle, Big Bang đã trở thành tên gọi chính thức của học thuyết quan trọng nhất về vũ trụ.
Công lao của Hoyle nằm ở những khám phá của ông về các vụ nổ siêu tân tinh, điều góp phần tạo nên mọi thứ trong vũ trụ, trong đó có Hệ Mặt trời, và cả Trái đất của chúng ta.
