Vũ trụ tuần hoàn

Các mẫu tròn trong bức xạ nền vũ trụ ở thang sóng vi ba (CMB) cho thấy không gian và thời gian không bắt đầu tại Vụ nổ lớn mà thực tế, vũ trụ mà chúng ta đang sống biến đổi tuần hoàn thông qua một chuổi các kỷ nguyên liên tiếp.

Đây là tuyên bố gây phản ứng mạnh mẽ được nêu ra bởi nhà vật lý lý thuyết Roger Penrose của đại học Oxford. Ông cho biết, các dữ liệu thu thập được từ vệ tinh WMAP của NASA ủng hộ cho ý tưởng "vũ trụ tuần hoàn bảo giác" (conformal cyclic cosmology) của ông. Sở dĩ, tuyên bố này gây tranh cải là vì nó đi ngược lại với mô hình vũ trụ lạm phát đang được chấp nhận rộng rãi hiện nay.

Theo lý thuyết lạm phát, vũ trụ bắt đầu từ một điểm có mật độ siêu hạn được biết đến với tên gọi Vụ nổ lớn cách đây khoảng 13,7 tỉ năm, dãn nở một cách chóng vánh trong một phần của giây và tiếp tục dãn nở chậm dần (nhưng vẫn gia tốc!), trong suốt thời gian mà các sao, các hành tinh và cả con người hình thành. Ngày nay, sự dãn nở này vẫn được tiếp diễn có gia tốc và sẽ làm cho vũ trụ lạnh hơn, đồng nhất hơn.

Tuy nhiên, Penrose nhận thấy một số chỗ chưa hợp lý trong bức tranh lạm phát như một vài điểm không thể có entropy (số đo mức độ hỗn loạn của một hệ) thấp đến vậy tại thời điểm mà vũ trụ được sinh ra, tức là ở nhiệt độ siêu cao. Ông không tin không gian và thời gian bắt đầu tồn tại tại thời điểm Vụ nổ lớn mà cho rằng Vụ nổ lớn chỉ là một trong số nhiều vụ nổ lớn bắt đầu cho một kỷ nguyên vũ trụ mới.

Vụ nổ lớn tái diễn

Trung tâm của lý thuyết Penrose là ý tưởng, trong tương lai rất xa, vũ trụ sẽ trở nên nhỏ lại đến mức giống với chính nó tại thời điểm khởi đầu Vụ nổ lớn. Ông cho rằng, tại thời điểm này, dạng hình học của vũ trụ sẽ rất nhẵn, ngược với dạng thức vũ trụ thô ráp ở thời điểm Vụ nổ lớn đang thịnh hành hiện nay. Theo mô hình này, dạng thức liên tục của vũ trụ (không có điểm gián đoạn, xù xì) sẽ cho phép một phép chuyển từ đoạn kết của kỷ nguyên vũ trụ hiện nay; sau khi vũ trụ giãn nở đến kích cỡ vô cùng lớn, sẽ bắt đầu co lại đến kích cỡ nhỏ vô cùng, và bùng phát thành vụ nổ lớn để mở đầu cho kỷ nguyên kế tiếp. Entropy của vũ trụ tại thời điểm chuyển kỷ nguyên sẽ rất thấp, bởi vì các lỗ đen, đã phá hủy tất cả các thông tin mà nó bắt được trước đó, sẽ bay hơi khi vũ trụ dãn nở trở lại và mang theo cả entropy.

Vừa mới đây, Penrose cho biết đã tìm thấy bằng chứng cho lý thuyết này trong bức xạ nền vũ trụ, tất cả các bức xạ vi ba được tạo ra khi vũ trụ chỉ khoảng 300.000 năm tuổi và điều này giúp chúng ta tìm hiểu tình trạng của vũ trụ lúc ấy. Các bằng chứng được thu thập bới Vage Gurzadyan ở viện vật lý Yerevan, Armenia, dựa trên dữ liệu được đo đạc bởi WMAP trong bảy năm và các dữ liệu do khí cấu BOOMERANG ở Antarctica cung cấp. Penrose và Gurzadyan cho biết, họ đã nhận ra các vòng tròn đồng tâm trong dữ liệu, ở nơi nhiệt độ bức xạ thấp hơn các chỗ khác đáng kể.

cmb

Theo Penrose, có dấu hiệu cho thấy tàn dư của vũ trụ trước Vụ nổ lớn!

Vượt quá biên của Vụ nổ lớn

Theo Penrose và Gurzadyan, các vòng tròn này cho phép chúng ta "nhìn xuyên" qua Vụ nổ lớn tới kỷ nguyên vũ trụ trước đó. Hai người cho biết, các vòng tròn này được ghi nhận trong kỷ nguyên của chúng ta bởi các gợn sóng hấp dẫn được tạo ra khi các lỗ đen va chạm ở ký nguyên trước đó. Chúng cũng đặt ra vấn đề cho lý thuyết lạm phát, vì theo lý thuyết này, sự phân bố nhiệt độ của toàn vũ trụ là ngẫu nhiên nên khó có thể nhận ra cấu trúc chứa trong nó.

Julian Barbour, giáo sư thỉnh giảng tại đại học Oxford nói rằng, các vòng tròn này sẽ "rất đáng chú ý nến nó tồn tại và thật phấn khởi nếu chúng thừa nhận lý thuyết của Penrose". Chúng sẽ lật đổ mô hình lạm phát chính thống và sẽ được chấp nhận rộng rãi bởi các nhà vũ trụ học, ông thêm vào. Nhưng ông cũng tin rằng, kết quả này sẽ gây ra tranh cãi gay gắc và các nhà nghiên cứu khác sẽ xem xét các dữ liệu kỉ lưỡng hơn. Ông cũng nhấn mạnh, cần phải tính đến nhiều hệ quả của lý thuyết này, như sự chuyển đột ngột giữa hai kỷ nguyên vũ trụ, hoặc các hạt sẽ trở nên không khối lượng trong tương lai xa. Barbour cũng chỉ ra rằng, ví dụ, không có bằng chứng cho thấy các electron sẽ phân hủy.

Xem thêm tại arXiv: 1011.3706.

Tác giả: Edwin Cartlidge

Theo physicsworld.com