Trong loạt bài dài kỳ này, tôi xin gửi đến các bạn đọc loạt bài viết, bài nói chuyện gần đây nhất của Stephen W. Hawking. Chắc những ấn tượng của các bạn về nhà bác học này chẳng khác gì tôi mấy, và đó cũng chính là lý do tôi chọn ông làm khởi điểm cho việc chia sẽ cùng các bạn những tri thức đương đại này. Việc phân kỳ cho mỗi bài nói chuyện thật không thú vị cho lắm, mong bạn đọc thông cảm.
- S.W.Hawking: Sự khởi đầu của thời gian - Kỳ 1
- S.W.Hawking: Sự khởi đầu của thời gian - Kỳ 2
- S.W.Hawking: Sự khởi đầu của thời gian - Kỳ cuối
Sự khởi đầu của thời gian
S. W. Hawking, 1996
Trong bài viết này, tôi muốn thảo luận về thời gian, có hay không có một khởi đầu và cũng như vậy với sự kết thúc của thời gian. Tất cả các bằng chứng dường như chỉ ra rằng, vũ trụ không tồn tại mãi mãi mà có một khởi đầu, khoảng 15 tỉ năm trước đây. Đây có thể là khám phá đáng chú ý nhất của vũ trụ học hiện đại. Điều này đã được thừa nhận rộng rãi. Nhưng chúng ta còn chưa biết, liệu vũ trụ sẽ có một kết thúc hay không. Khi tôi có một bài nói chuyện ở Nhật, tôi được đề nghị là đừng đề cập đến khả năng co lại của vũ trụ, vì nó có thể ảnh hưởng đến thị trường chứng khoán. Tuy nhiên, tôi đã quả quyết với bất kỳ ai đang đau đầu với bài toán đầu tư của mình rằng hãy còn quá sớm để bán tháo cổ phiểu của họ: thậm chí vũ trụ có đi đến đoạn kết của nó thì cũng không dưới 20 tỉ năm nữa. Cũng phải đến thời điểm đó, hiệp ước thương mại GATT mới chịu tác động.
Thời gian - khái niệm đã làm điên đầu biết bao nhà hiền triết
Thang thời gian của vũ trụ là rất lớn so với đời người. Do đó, sẽ không mấy ngạc nhiên khi mãi gần đây, vũ trụ vẫn được cho là tĩnh, và không thay đổi theo thời gian. Nói cách khác, điều này phải là hiển nhiên, rằng xã hội đang tiến triển dựa trên văn hóa và công nghệ. Điều này chỉ ra rằng, “pha” hiện tại của lịch sử loài người không thể có trước vài ngàn năm được. Mặc khác, chúng ta sẽ còn được thử thách nhiều nữa. Do đó, rất tự nhiên để tin rằng loài người và cả vũ trụ, có một khởi đầu từ trước đây rất lâu. Tuy nhiên, rất nhiều người cảm thấy không vui với ý tưởng vũ trụ có một khởi đầu, vì điều này dường như ám chỉ đến sự tồn tại của một thế lực siêu nhiên nào đó đã tạo nên vũ trụ. Họ hài lòng với niềm tin vũ trụ và loài người tồn tại mãi mãi. Lập luận của họ về tiến trình của loài người là những thảm họa tự nhiên diễn ra một cách tuần hoàn, mang loài người trở lại thời kỳ đầu của tiến trình phát triển.
{loadposition article}
Lập luận này về việc vũ trụ có hay không có một khởi đầu, đã tồn tại âm ỉ trong thế kỷ 19 và 20. Nó được dẫn ra trong những lập luận căn bản của triết học và thần học, với một ít bằng chứng thực tiễn. Điều này có thể hợp lý, được cũng cố bởi những quan sát thiên văn có độ tin cậy thấp cho đến mãi gần đây. Nhà vũ trụ học, Ngài Arthur Eddington đã có lần nói, “Đừng lo nếu lý thuyết của bạn không phù hợp với thực nghiệm, vì có thể thực nghiệm đã sai.” Nhưng nếu lý thuyết của bạn vị phạm Nguyên lý hai nhiệt động lực học, thì đó lại là lo ngại xấu. Thực tế, lý thuyết cho rằng vũ trụ tồn tại mãi mãi gặp khó khăn nghiệm trọng với Nguyên lý này. Nguyên lý hai cho biết mức độ hỗn loạn nội hệ luôn tăng theo thời gian. Cũng giống như vậy khi lập luận về tiến trình phát triển của loài người, nó chỉ ra rằng tiến trình này phải có khởi đầu. Mặc khác, vũ trụ sẽ trở nên hoàn toàn hỗn độn và nhiệt độ của mọi thứ là như nhau. Trong một vũ trụ vô hạn và vĩnh viễn như vậy, mọi đường ngắm sáng đều kết thúc ở bề mặt của một ngôi sao nào đó. Điều này cũng có nghĩa, bầu trời đêm sẽ rực sáng như bề mặt Mặt trời. Cách duy nhất để tránh được vấn đề này sẽ là, vì vài lý do, các sao không chiếu sáng trước một thời điểm xác định nào đó trước đây.
Trong một vũ trụ tĩnh, không có bất cứ một lý do động lực nào khiến cho các sao bỗng nhiên bừng sáng tại một thời điểm nào đó. Bất kì một sự “thắp sáng” nào như vậy có thể được quy trách cho một đấng sáng tạo nằm bên ngoài vũ trụ. Tuy nhiên, tình hình sẽ rất khác khi nhận ra rằng vũ trụ là không tĩnh mà đang dãn nở. Các thiên hà đang chuyển động ra xa nhau rất nhanh. Điều này có nghĩa là chúng sẽ ở gần nhau hơn trước đây. Ta có thể biểu diễn khoảng cách giữa hai thiên hà như là một hàm của thời gian. Nếu không có sự gia tốc do hấp dẫn, đồ thị thu được sẽ là một đường thằng. Khoảng cách này sẽ giảm xuống không khi trở lại khoảng 20 tỉ năm trước. Ta mong đợi sự hấp dẫn sẽ khiến cho các thiên hà chuyển động gia tốc hướng vào nhau. Điều này có nghĩa là đồ thị khoảng cách giữa hai thiên hà nào đó sẽ bị bẻ cong xuống phía dưới, nằm dưới quỹ đạo thẳng. Vì vậy, thời điểm mà khoảng cách này bằng không, sẽ ít hơn 20 tỉ năm.
Tại thời điểm này, Vụ nổ lớn xảy ra, tất cả vật chất trong vũ trụ sẽ ở đỉnh điểm của chính nó. Mật độ vật chất sẽ lớn vô cùng và trở thành một kỳ dị. Tại một kỳ dị, tất cả các định luật vật lý đều bị phá vỡ. Điều này có nghĩa, trạng thái vũ trụ sau Vụ nổ lớn không phụ thuộc vào bất cứ sự kiện nào diễn ra trước đó, vì luật tất định (Quyết định luận, được Laplace khởi xướng.ND) đang vận hành vũ trụ sẽ bị phá vở ngay tại Vụ nổ lớn. Vũ trụ sẽ tiến triển từ Vụ nổ lớn, hoàn toàn độc lập với những gì trước đó. Thậm chí lượng vật chất trong vũ trụ có thể rất khác so với trước Vụ nổ lớn vì Định luật bảo toàn vật chất cũng sẽ bị phá vở tại Vụ nổ lớn.
Khi những sự kiện trước Vụ nổ lớn không để lại những hệ quả quan sát, chúng ta có thể cắt bỏ nó ra khỏi lý thuyết, và nói rằng thời gian bắt đầu từ Vụ nổ lớn. Những sự kiện trước Vụ nổ lớn đơn giản là không xác định, vì không có bất kỳ cách nào để đo đạc những gì xảy ra trước đó. Sự khởi đầu của vũ trụ, và cũng của chính thời gian, sẽ rất khác với sự bắt đầu của bất cứ thứ gì biết đến trước đây. Điều đó phải được quy trách cho một vài tác động nào đó từ bên ngoài. Không có lý do động lực học nào lý giải tại sao chuyển động của các thiên thể trong hệ Mặt trời không thể được ngoại suy ngược theo thời gian, trước thời điểm 4004 năm trước Công nguyên, ngày khởi tạo vũ trụ, theo sách Sáng thế (Genesis, cuốn đầu của bộ kinh Cựu ước). Như vậy, nó sẽ đòi hỏi một sự sáng tạo trực tiếp nào đó của Chúa, nếu vũ trụ bắt đầu tại thời điểm đó. Ngược lại, Vụ nổ lớn là một sự bắt đầu tất yếu quy định bởi các định luật động lực học đang điều hành vũ trụ. Do đó, nó là bản chất của vũ trụ chứ không phải nhờ vào một tác động nào đó từ bên ngoài.
Tiếp theo kì 2
Thới Ngọc Tuấn Quốc
