Thiết kế vĩ đại - Stephen Hawking & Leonard Mlodinow (Phần 16)

CHƯƠNG BẢY

PHÉP MÀU HIỂN HIỆN

Truyền thuyết Trung Quốc kể rằng dưới triều nhà Hạ (khoảng 2205 – 1782 tCN), môi trường vũ trụ của chúng ta có sự chuyển biến đột ngột. Mười mặt trời xuất hiện trên bầu trời. Loài người trên trái đất hứng chịu cái nóng khủng khiếp, nên hoàng đế đã hạ lệnh cho chàng thợ săn nổi tiếng bắn hạ những mặt trời dư thừa. Chàng thợ săn được tặng thưởng một viên linh đan có sức mạnh trường sinh bất tử, nhưng vợ của chàng đã đánh cắp nó. Vì tội lỗi đó, nàng bị lưu đày lên mặt trăng.

Người Trung Quốc có lí khi nghĩ rằng một hệ mặt trời với mười mặt trời là không thân thiện với cuộc sống của loài người. Ngày nay, chúng ta biết rằng bất kì hệ mặt trời nào có nhiều mặt trời sẽ không bao giờ có khả năng cho phép sự sống phát triển. Nguyên nhân không đơn giản là vì sức nóng khủng khiếp như truyền thuyết Trung Hoa đã tưởng tượng. Thật ra, một hành tinh có thể hứng chịu một nhiệt độ dễ chịu trong khi quay xung quanh nhiều ngôi sao, ít nhất là trong một khoảng thời gian nào đó. Nhưng sức nóng đồng đều trong những khoảng thời gian dài, một tình huống dường như cần thiết cho sự sống, sẽ là không thể. Để hiểu rõ tại sao, hãy xét cái xảy ra trong loại hệ nhiều sao đơn giản nhất, một hệ có hai mặt trời, gọi là hệ sao đôi. Khoảng một nửa số lượng sao trên bầu trời là thành viên của những hệ như thế. Nhưng ngay cả những hệ sao đôi đơn giản cũng chỉ duy trì những quỹ đạo bền nhất định, thuộc loại được minh họa bên dưới. Trong từng quỹ đạo này, có khả năng sẽ có một thời gian trong đó hành tinh hoặc là quá nóng, hoặc là quá lạnh để duy trì sự sống. Tình trạng còn tồi tệ hơn đối với những đám có nhiều sao.

Hệ mặt trời của chúng ta có những tính chất “may mắn” khác mà nếu không thế thì những dạng sống phức tạp sẽ không bao giờ tiến hóa được. Thí dụ, các định luật Newton cho phép những quỹ đạo hành tinh hoặc có dạng tròn, hoặc dạng elip (hình elip là hình tròn bị dẹt, một trục thì rộng hơn, còn trục kia thì hẹp hơn). Mức độ dẹt của một elip được mô tả bởi cái gọi là độ lệch tâm của nó, một con số giữa 0 và 1. Một độ lệch tâm gần bằng 0 có nghĩa là hình dạng gần như tròn, còn một độ lệch tâm gần bằng 1 có nghĩa là nó rất dẹt. Kepler bị đánh đổ bởi quan niệm rằng các hành tinh không chuyển động trong những vòng tròn hoàn hảo, mà quỹ đạo của trái đất có độ lệch tâm chỉ khoảng 2%, nghĩa là nó gần như tròn. Hóa ra đây là một điều rất may mắn.

Quỹ đạo hành tinh

Quỹ đạo hành tinh. Các hành tinh quay xung quanh những hệ sao đôi sẽ có khả năng có thời tiết khắc nghiệt, vào một số mùa thì quá nóng đối với sự sống, vào những mùa khác thì lại quá lạnh.

Kiểu thời tiết theo mùa trên trái đất được xác định chủ yếu bởi sự nghiêng của trục quay của trái đất so với mặt phẳng quỹ đạo của nó xung quanh mặt trời. Vào mùa đông ở bán cầu bắc, chẳng hạn, Cực Bắc nghiêng ra xa phía mặt trời. Thực tế trái đất ở gần mặt trời nhất vào lúc đó – chỉ cách mặt trời 91,5 triệu dặm so với khoảng 94,5 triệu dặm vào tháng 7 – có tác động không đáng kể lên nhiệt độ so với tác động của sự nghiêng của nó. Nhưng trên những hành tinh có độ lệch tâm quỹ đạo lớn, khoảng cách đến mặt trời biến thiên giữ một vai trò to lớn hơn nhiều. Thí dụ, trên Thủy tinh, với độ lệch tâm 20%, nhiệt độ lúc hành tinh gần mặt trời nhất (điểm cận nhật) cao hơn 200 độ Fahrenheit so với nhiệt độ lúc nó ở xa mặt trời nhất (điểm viễn nhật). Thật vậy, nếu độ lệch tâm của quỹ đạo trái đất gần bằng 1, thì các đại dương của chúng ta sẽ sôi lên khi chúng ta tiến đến điểm gần mặt trời nhất, và sẽ đóng băng khi chúng ta tiến đến điểm xa mặt trời nhất, khiến những kì nghỉ mùa đông lẫn mùa hè đều chẳng dễ chịu chút nào. Những độ lệch tâm quỹ đạo lớn không dẫn tới sự sống, cho nên chúng ta thật may mắn khi có một hành tinh với độ lệch tâm quỹ đạo gần bằng không.

Độ lệch tâm

Độ lệch tâm. Độ lệch tâm là số đo một elip gần tròn như thế nào. Những quỹ đạo tròn là thân thiện với sự sống, còn những quỹ đạo rất dẹt mang lại những thăng giáng nhiệt độ theo mùa rất lớn.

Chúng ta cũng may mắn ở trong mối quan hệ của khối lượng mặt trời của chúng ta và khoảng cách của chúng ta đến nó. Đó là vì khối lượng của một ngôi sao xác định lượng năng lượng mà nó giải phóng. Những ngôi sao lớn nhất có khối lượng bằng khoảng 100 lần mặt trời của chúng ta, còn những ngôi sao nhỏ nhất có khối lượng nhỏ hơn khoảng 100 lần. Và chưa hết, giả sử khoảng cách trái đất-mặt trời là cho trước, nếu mặt trời của chúng ta chỉ nhẹ hơn hoặc nặng hơn chừng 20% thì trái đất sẽ lạnh hơn cả sao Hỏa ngày nay hoặc nóng hơn Kim tinh ngày nay.

Từ trước đến nay, với ngôi sao bất kì cho trước, các nhà khoa học định nghĩa vùng ở được là khu vực hẹp bao quanh ngôi sao, trong đó nhiệt độ thích hợp sao cho nước lỏng có thể tồn tại. Vùng ở được thỉnh thoảng được gọi là “vùng Goldilocks”, vì yêu cầu nước lỏng có thể tồn tại có nghĩa là, giống như Goldilocks, sự phát triển của sự sống thông minh đòi hỏi nhiệt độ hành tinh là “vừa đủ”. Vùng ở được trong hệ mặt trời của chúng ta, như hình bên dưới, là nhỏ xíu. May thay, toàn bộ chúng ta, dạng sinh vật sống thông minh, trái đất nằm trong vùng đó!

Vùng Goldilocks

Vùng Goldilocks. Nếu Goldilocks là những hành tinh mẫu, thì nàng chỉ tìm thấy những hành tinh đó trung vùng màu xanh thích hợp cho sự sống. Ngôi sao màu vàng thể hiện mặt trời của chúng ta. Những ngôi sao trắng hơn thì lớn hơn và nóng hơn, còn những ngôi sao đỏ hơn thì nhỏ hơn và nguội hơn. Những hành tinh nằm gần mặt trời của chúng hơn vùng ở được sẽ quá nóng cho sự sống, còn những hành tinh nằm ngoài vùng đó thì quá lạnh. Cỡ của vùng ở được của ngôi sao nhỏ hơn thì nhỏ hơn.

Newton tin rằng hệ mặt trời ở được lạ lùng của chúng ta không “ra khỏi sự hỗn loạn đơn thuần do những định luật của tự nhiên”. Thay vậy, ông cho rằng trật tự trong vũ trụ “được Chúa tạo ra lúc ban đầu và được ngài giữ gìn cho đến ngày nay ở trạng thái và điều kiện như cũ”. Thật dễ hiểu tại sao người ta có thể nghĩ như thế. Nhiều sự kiện không có khả năng đã cùng nhau hiệp lực cho phép sự tồn tại của chúng ta, và thiết kế thân thiện nhân loại của thế giới của chúng ta thật sự là câu đố bí ẩn nếu thế giới của chúng tôi là hệ mặt trời duy nhất trong vũ trụ. Nhưng vào năm 1992 đã xuất hiện quan sát được xác nhận đầu tiên của một hành tinh đang quay xung quanh một ngôi sao khác ngoài mặt trời của chúng ta. Ngày nay, chúng ta biết có hàng trăm hành tinh như thế, và một số người nghi ngờ rằng phải có vô số những hành tinh khác trong số nhiều tỉ ngôi sao trong vũ trụ của chúng ta. Điều đó khiến cho sự trùng hợp ngẫu nhiên của những điều kiện hành tinh của chúng ta – một mặt trời, sự kết hợp may mắn của khoảng cách trái đất-mặt trời và khối lượng mặt trời – kém nổi bật hơn nhiều, và kém thuyết phục hơn nhiều so với bằng chứng trái đất đã được thiết kế thận trọng để đáp ứng nhu cầu sống của chúng ta. Các hành tinh thuộc đủ kiểu loại đều tồn tại. Một số - hay ít nhất là một – dung dưỡng sự sống. Rõ ràng, khi những sinh vật trên một hành tinh dung dưỡng sự sống khảo sát thế giới xung quanh chúng, chúng buộc phải tìm thấy rằng môi trường của chúng thỏa mãn các điều kiện mà chúng cần để tồn tại.

Người ta có thể chuyển phát biểu vừa nêu thành một nguyên lí khoa học: Sự tồn tại của chúng ta áp đặt những quy tắc xác định từ nơi và từ lúc cho phép chúng ta quan sát vũ trụ. Nghĩa là, thực tế sự sống của chúng ta ràng buộc những đặc trưng của loại môi trường trong đó chúng ta tìm thấy chính mình. Nguyên lí đó được gọi là nguyên lí nhân sinh yếu. (Chúng ta sẽ sớm thấy vì sao có tính từ “yếu” trong tên gọi đó) Một tên gọi hay hơn cho “nguyên lí nhân sinh” là “nguyên lí chọn lọc”, vì nguyên lí trên gợi đến cách thức mà sự hiểu biết của riêng chúng ta về sự tồn tại của chúng ta áp đặt những quy tắc chọn lọc, trong số tất cả những môi trường có thể có, chỉ những môi trường có những đặc trưng cho phép sự sống.

Mặc dù nghe có vẻ triết lí, nhưng nguyên lí nhân sinh yếu có thể dùng để đưa ra những dự đoán khoa học. Thí dụ, vũ trụ bao nhiêu tuổi? Như chúng ta sẽ sớm thấy, để cho chúng ta tồn tại, vũ trụ phải chứa những nguyên tố như carbon, chúng được tạo ra bởi sự xào nấu những nguyên tố nhẹ hơn ở bên trong các ngôi sao. Sau đó, carbon phải được gieo rắc trong vũ trụ trong một vụ nổ sao siêu mới, và cuối cùng co lại thành một phần của một hành tinh trong một hệ mặt trời thế hệ mới. Vào năm 1961, nhà vật lí Robert Dicke cho rằng quá trình trên mất khoảng 10 tỉ năm, vì thế sự sống của chúng ta ở nơi đây có nghĩa là vũ trụ ít nhất cũng phải lớn tuổi như thế. Mặc khác, vũ trụ không thể nào già hơn 10 tỉ năm nhiều lắm, vì trong tương lai xa, toàn bộ nhiên liệu cho các ngôi sao sẽ cạn kiệt, và chúng ta cần có những ngôi sao nóng cho sự tồn tại của mình. Vì thế, vũ trụ phải khoảng chừng 10 tỉ năm tuổi. Đó không phải là một dự đoán rất chính xác, nhưng lại đúng – theo số liệu hiện nay, vụ nổ lớn đã xảy ra cách nay khoảng 13,7 tỉ năm trước.

Như với trường hợp tuổi của vũ trụ, các tiên đoán nhân sinh thường mang lại một ngưỡng giá trị cho một thông số vật lí cho trước thay vì xác định nó một cách chính xác. Đó là vì sự tồn tại của chúng ta, trong khi không đòi hỏi một giá trị đặc biệt của một số thông số vật lí, thường phụ thuộc vào những thông số đó không biến thiên quá nhiều khỏi nơi chúng thật sự tìm thấy chúng. Ngoài ra, chúng ta còn muốn những điều kiện thật sự trong thế giới của chúng ta thường nằm trong ngưỡng nhân sinh cho phép. Chẳng hạn, nếu chỉ những độ lệch tâm khiêm tốn, nói thí dụ giữa 0 và 0,5, sẽ cho phép sự sống, thì một độ lệch tâm 0,1 sẽ không khiến chúng ta bất ngờ vì trong số tất cả những hành tinh trong vũ trụ, một phần trăm hợp lí có khả năng có quỹ đạo có độ lệch tâm nhỏ. Nhưng nếu hóa ra trái đất chuyển động trong một vòng tròn gần như hoàn hảo, với độ lệch tâm thí dụ 0,00000000001, thì nó sẽ biến trái đất thành một hành tinh thật sự rất đặc biệt, và thúc đẩy chúng ta cố gắng lí giải tại sao chúng ta tìm thấy bản thân mình sinh sống trong một ngôi nhà dị thường như thế. Quan điểm đó thỉnh thoảng được gọi là nguyên lí tầm thường.

Sự trùng hợp ngẫu nhiên may mắn gắn liền với hình dạng của những quỹ đạo hành tinh, khối lượng của mặt trời, và vân vân, được gọi là thuộc về môi trường, vì chúng phát sinh từ sự may mắn tình cờ của môi trường của chúng ta, chứ không phải từ một sự may mắn trong những định luật cơ bản của tự nhiên. Tuổi của vũ trụ cũng là một yếu tố thuộc về môi trường, vì có một thời điểm sớm và một thời điểm muộn trong lịch sử của vũ trụ, nhưng chúng ta phải sống trong kỉ nguyên này vì nó là kỉ nguyên duy nhất dẫn tới sự sống. Những sự trùng hợp thuộc về môi trường là dễ hiểu, vì thế giới chúng ta chỉ là một trong trong nhiều ngôi nhà tồn tại trong vũ trụ, và rõ ràng chúng ta phải tồn tại trong một ngôi nhà dung dưỡng sự sống.

Nguyên lí nhân sinh yếu không có tính tranh cãi cho lắm. Nhưng có một dạng có sức mạnh hơn chúng ta sẽ trình bày ở đây, mặc dù nó bị một số nhà vật lí xem thường. Nguyên lí nhân sinh mạnh cho rằng thực tế chúng ta tồn tại áp đặt những ràng buộc không chỉ lên môi trường của chúng ta mà còn lên dạng thức và nội dung có thể có của chính những định luật của tự nhiên. Quan điểm trên phát sinh vì không chỉ những đặc trưng kì lạ của hệ mặt trời của chúng ta có vẻ thuận lợi một cách lạ lùng cho sự phát triển của sự sống nhân loại, mà cả những đặc trưng của toàn bộ vũ trụ của chúng ta, và điều đó thì khó giải thích hơn nhiều.

Câu chuyện làm thế nào vũ trụ nguyên thủy gồm hydrogen, helium và một ít lithium phát triển thành một vũ trụ có chứa ít nhất là một thế giới với sự sống thông minh như chúng ta là một câu chuyện gồm nhiều chương. Như chúng ta đã đề cập ở phần trước, các lực của tự nhiên phải sao cho các nguyên tố nặng – đặc biệt là carbon – có thể sinh ra từ những nguyên tố nguyên thủy, và vẫn bền vững trong ít nhất hàng tỉ năm trời. Những nguyên tố nặng đó đã được ra đời trong những lò luyện mà chúng ta gọi là sao, vì thế trước tiên các lực phải cho phép các sao và thiên hà hình thành. Những ngôi sao và thiên hà đó lớn lên từ những hạt giống là những dị thường nhỏ xíu trong vũ trụ sơ khai vốn hầu như hoàn toàn đồng nhất nhưng may thay có chứa những biến thiên mật độ khoảng 1 phần 100.000. Tuy nhiên, sự tồn tại của các ngôi sao, và sự tồn tại bên trong những ngôi sao đó của các nguyên tố cấu tạo nên chúng ta, là chưa đủ. Cơ chế động lực học của các ngôi sao phải sao cho một số ngôi sao cuối cùng thì phát nổ, và ngoài ra, phải nổ chính xác theo kiểu có thể phân tán những nguyên tố nặng trong không gian. Ngoài ra, các định luật của tự nhiên phải đòi hỏi những tàn dư đó có thể co trở lại thành một thế hệ sao mới, bao quanh là những hành tinh đã tích góp những nguyên tố nặng mới sinh. Giống hệt như những sự kiện phải xảy ra trên trái đất sơ khai để cho phép chúng ta phát triển, mỗi mắc xích của chuỗi sự kiện này là cần thiết cho sự tồn tại của chúng ta. Nhưng trong trường hợp những sự kiện mang lại sự phát triển của vũ trụ, những phát triển như thế bị chi phối bởi sự cân bằng của những lực cơ bản của tự nhiên, và những lực đó có vai trò phải vừa vặn thích hợp để cho chúng ta tồn tại.

Một trong những nhiệt độ đầu tiên nhận ra rằng chuỗi sự kiện này có thể bao hàm một số đo tốt của sự may rủi tình cờ là Fred Hoyle, vào thập niên 1950. Hoyle tin rằng tất cả các nguyên tố hóa học vốn hình thành từ hydrogen, nguyên tố ông cảm thấy là chất liệu nguyên thủy đích thực. Hydrogen là hạt nhân nguyên tử đơn giản nhất, gồm chỉ một proton, hoặc đơn độc, hoặc kết hợp với một hoặc hai neutron. (Những dạng khác nhau của hydrogen, hay bất kì hạt nhân nào khác, có cùng số proton nhưng khác số neutron được gọi là đồng vị) Ngày nay, chúng ta biết rằng helium và lithium, các nguyên tử có hạt nhân chứa hai và ba proton, cũng được tổng hợp thời nguyên thủy, với những lượng nhỏ hơn nhiều, khi vũ trụ khoảng 200 giây tuổi. Mặt khác, sự sống phụ thuộc vào những nguyên tố phức tạp hơn. Carbon là quan trọng nhất trong số này, nó là cơ sở cho mọi quá trình hóa học hữu cơ.

Mặc dù người ta có thể tưởng tượng ra những sinh vật “sống” như máy vi tính thông minh sinh ra từ những nguyên tố khác, như silicon, nhưng cái đáng ngờ là sự sống có thể phát triển tự phát trong sự vắng mặt của carbon. Nguyên do vì điều đó mang tính kĩ thuật nhưng phải làm với kiểu độc nhất vô nhị trong đó carbon liên kết với những nguyên tố khác. Carbon dioxide, chẳng hạn, là chất khí ở nhiệt độ phòng, nhưng rất có ích về mặt sinh học. Vì silicon là nguyên tố nằm ngay dưới carbon trong bảng tuần hoàn hóa học, nên nó có những tính chất hóa học tương tự. Tuy nhiên, silicon oxide, thạch anh có trong bộ sưu tập đá thì có ích hơn nhiều so với có trong phổi của sinh vật. Tuy nhiên, có lẽ các dạng sống có thể tiến hóa trên bữa tiệc silicon đó và vẫy đuôi của chúng một cách nhịp nhàng trong những hồ ammonia lỏng. Mặc dù dạng sống kì lạ đó không thể tiến hóa ngay từ những nguyên tố nguyên thủy, nhưng để cho những nguyên tố đó có thể hình thành duy chỉ hai hợp chất bền, lithium hydride, đó là một chất rắn kết tinh không màu, và chất khí hydrogen, không có nguyên tố nào trong số chúng mà một hợp chất có khả năng tái sinh hoặc thậm chí yêu đương. Đồng thời, thực tế còn lại là chúng ta là một dạng sống carbon, và điều đó làm phát sinh vấn đề làm thế nào carbon, với hạt nhân gồm sáu proton, và những nguyên tố nặng khác trong cơ thể của chúng ta được tạo ra.

Bước thứ nhất xảy ra khi những ngôi sao già bắt đầu tích lũy helium, chúng sinh ra khi hai hạt nhân hydrogen va chạm và hợp nhất với nhau. Sự hợp nhân này là cách những ngôi sao tạo ra năng lượng sưởi ấm cho chúng ta. Hai nguyên tử helium có thể va chạm, tạo thành beryllium, một nguyên tử có hạt nhân chứa bốn proton. Một khi beryllium ra đời, trên nguyên tắc nó có thể hợp nhất với một hạt nhân helium thứ ba để tạo thành carbon. Nhưng điều đó không xảy ra, vì đồng vị đó của beryllium hình thành sẽ phân hủy hầu như tức thời trở lại thành các hạt nhân helium.

Tình huống trên thay đổi khi một ngôi sao bắt đầu cạn kiệt hydrogen. Khi điều đó xảy ra, nhân của ngôi sao co lại cho đến khi nhiệt độ lõi của nó tăng đến khoảng 100 triệu độ Kelvin. Dưới những điều kiện đó, các hạt nhân va chạm nhau thường xuyên đến mức một số hạt nhân beryllium va chạm với một hạt nhân helium trước khi chúng có cơ hội phân hủy. Sau đó, beryllium có thể hợp nhất với helium tạo thành một đồng vị carbon bền. Nhưng carbon đó còn lâu mới hình thành nên những tập hợp trật tự của những hợp chất hóa học thuộc loại có thể yêu thích kính mắt Bordeaux, tung ném bowling, hoặc nêu những câu hỏi về vũ trụ. Để cho những sinh vật như loài người tồn tại, carbon đó phải di chuyển từ bên trong ngôi sao sang những vùng phụ cận thân thiện hơn. Như chúng ta đã nói, sự di chuyển đó hoàn tất khi ngôi sao, ở cuối chu kì sống của nó, phát nổ dưới dạng sao siêu mới, giải phóng carbon và những nguyên tố nặng khác sau này co lại thành một hành tinh.

Quá trình bộ ba alpha

Quá trình bộ ba alpha. Carbon được tạo ra bên trong các ngôi sao từ sự va chạm của ba hạt nhân helium, một sự kiện sẽ rất không có khả năng xảy ra nếu không có một tính chất đặc biệt của các định luật của vật lí hạt nhân.

Quá trình hình thành carbon như thế này được gọi là quá trình bộ ba alpha vì “hạt alpha” là một tên gọi khác cho hạt nhân của đồng vị helium vừa nêu, và vì quá trình trên đòi ba hạt (cuối cùng) hợp nhất với nhau. Cơ sở vật lí thường lệ dự đoán rằng tốc độ sản sinh carbon qua quá trình bộ ba alpha phải khá nhỏ. Lưu ý điều này, vào năm 1952, Hoyle đã dự đoán rằng tổng năng lượng của một hạt nhân beryllium và một hạt nhân helium phải gần như chính xác bằng năng lượng của một trạng thái lượng tử nhất định của đồng vị carbon được hình thành, một tình huống gọi là cộng hưởng, cái làm tăng đáng kể tốc độ của một phản ứng hạt nhân. Lúc ấy, không có mức năng lượng nào như thế được biết, nhưng dựa trên đề xuất của Hoyle, William Fowler tại Caltech đã đi tìm và tìm ra nó, mang lại sự hậu thuẫn quan trọng cho quan điểm của Hoyle về cách thức những hạt nhân phức tạp được tạo ra.

Hoyle đã viết, “Tôi không tin có nhà khoa học nào khảo sát bằng chứng trên sẽ thất bại trước việc nêu ra sự giao thoa mà các định luật của vật lí hạt nhân được thiết kế có chủ ý với những hệ quả mà chúng tạo ra bên trong các ngôi sao”. Lúc ấy, không có ai biết đủ kiến thức vật lí hạt nhân để hiểu độ lớn của sự may rủi tình cờ đó mang lại những định luật vật lí chính xác này. Nhưng trong lúc nghiên cứu giá trị của nguyên lí nhân sinh mạnh, trong những năm gần đây, các nhà vật lí bắt đầu tự hỏi không biết vũ trụ sẽ trông như thế nào nếu các định luật của tự nhiên là khác đi. Ngày nay, chúng ta có thể tạo ra những mô hình trên máy tính cho chúng ta biết tốc độ của phản ứng bộ ba alpha phụ thuộc như thế nào vào độ lớn của các lực cơ bản của tự nhiên. Những tính toán như thế cho biết một sự thay đổi nhỏ chừng 0,5% độ lớn của lực hạt nhân mạnh, hay 4% độ lớn của lực điện, sẽ phá hủy hầu như toàn bộ carbon hoặc toàn bộ oxygen trong mỗi ngôi sao, và do đó phá hủy khả năng có sự sống như chúng ta biết. Chỉ cần thay đổi những quy tắc đó của vũ trụ một chút thôi, thì những điều kiện cho sự tồn tại của chúng ta sẽ không còn nữa!

Bằng cách khảo sát những vũ trụ mô hình mà chúng ta tạo ra khi các lí thuyết vật lí đã được thay đổi theo những kiểu nhất định, người ta có thể nghiên cứu tác động của những thay đổi đối với định luật vật lí theo một kiểu có phương pháp. Hóa ra không chỉ độ lớn của lực hạt nhân mạnh và lực điện từ tạo ra trật tự cho sự tồn tại của chúng ta. Đa số những hằng số cơ bản trong những lí thuyết của chúng ta có vẻ được điều chỉnh tinh tế theo nghĩa là nếu chúng chỉ thay đổi một lượng khiêm tốn thôi, thì vũ trụ sẽ khác về chất, và trong nhiều trường hợp sẽ không thích hợp cho sự phát triển sự sống. Thí dụ, nếu lực hạt nhân còn lại, lực yếu, là yếu hơn nhiều, thì trong vũ trụ sơ khai toàn bộ hydrogen trong vũ trụ sẽ biến thành helium, và vì thế không còn những ngôi sao bình thường nữa; nếu nó mạnh hơn nhiều, thì những sao siêu mới đang nổ sẽ không phóng thích những lớp vỏ ngoài của chúng và vì thế sẽ không gieo mầm cho không gian giữa các sao những nguyên tố nặng mà các hành tinh cần để thúc đẩy sự sống. Nếu các proton nặng hơn 0,2% thì chúng sẽ phân hủy thành neutron, làm mất cân bằng các nguyên tử. Nếu tổng khối lượng của những loại quark cấu tạo nên proton thay đổi chừng 10% thì sẽ có ít hạt nhân nguyên tử bền tạo nên chúng ta hơn; thật vậy, tổng khối lượng quark dường như vừa đủ tối ưu cho sự tồn tại của số lượng lớn nhất những hạt nhân bền.

Thiết kế vĩ đại
Stephen Hawking & Leonard Mlodinow

Phần tiếp theo >>