Những con số làm nên vũ trụ - Phần 80

Sinh tạo liên tục

Có lẽ Hoyle, và Thomas Gold, và Herman Biondi, đóng gói va li cho chuyến đi xa cũng tệ giống như tôi, vì họ đều băn khoăn trước những khía cạnh nhất định của thuyết Big Bang. Tuy nhiên, nếu bạn đang xây dựng một lí thuyết cạnh tranh, thì bạn tuyệt đối phải chấp nhận bất cứ cái gì đã được kinh nghiệm xác nhận – và như thế có nghĩa là sự lệch đỏ Hubble cần được giải thích. Một phe lí thuyết, tiêu biểu là Fritz Zwicky, cho rằng sự lệch đỏ không thật sự biểu diễn vận tốc lùi ra xa. Zwicky cho rằng một lời giải thích có thể là “ánh sáng bị mệt”; vì nguyên nhân gì đó ánh sáng bị mất năng lượng trên đường đi của nó từ các thiên hà đến Trái đất, có lẽ do sự tương tác của nó với vật chất. Một lí thuyết khác nữa được phát triển bởi A. E. Milne, ông đề xuất rằng vũ trụ chứa đầy những thiên hà có vận tốc phân bố ngẫu nhiên (và chuyển động theo những hướng phân bố ngẫu nhiên); những thiên hà có vận tốc lớn có khả năng nằm cách chúng ta những khoảng cách đáng kể.

Cả hai lí thuyết thay thế này đều bị bác bỏ, và Hoyle, Gold và Bondi phải đi tới một lí thuyết cho phép định luật Hubble và sự giãn nở của vũ trụ. Để tạo ra một vũ trụ trông y hệt nhau vào mọi lúc, từ đó loại bỏ nhu cầu Big Bang, họ phải đảm bảo vũ trụ liên tục được bổ sung các sao và thiên hà thay thế cho các sao và thiên hà đã lùi ra xa khỏi điểm mà chúng ta có thể quan sát thấy. Điều đó có nghĩa là nguyên lí bảo toàn vật chất bị vi phạm, và vật chất mới phải được tạo ra. Tuy nhiên, khi lí thuyết được phát triển, tốc độ mà vật chất mới cần phải được tạo ra là nhỏ đến mức khó tin, bởi vì vũ trụ hết sức trống rỗng. Sự sinh tạo liên tục rất gần với sự sinh tạo mới, nó đòi hỏi sự xuất hiện của một nguyên tử hydrogen mới trong mỗi tỉ năm trong mỗi mét khối không gian.

Làm thế nào chúng ta có thể xác thực – hoặc bác bỏ - một lí thuyết như vậy? Rõ ràng chúng ta không thể ngồi mà quan sát một mét khối trống rỗng trong một tỉ năm trời để chờ chứng kiến thời khắc một nguyên tử hydrogen mới xuất hiện. Ngoài ra, vấn đề không chỉ phương pháp này đòi hỏi sự sinh tạo hydrogen, mà nó còn yêu cầu tạo ra lác đác deuterium, helium và lithium – bởi vì sự tổng hợp hạt nhân bên trong các ngôi sao không thể tạo ra những nguyên tố này với hàm lượng mà chúng được quan sát. Lí thuyết ấy có sức hút, vì nó phát biểu rằng Vũ trụ là một fan yêu thích đối xứng, vũ trụ là đẳng hướng và đồng nhất về khối lượng, không gian và thời gian – nói đại khái, vũ trụ trông y hệt nhau, cho dù bạn đang nhìn theo hướng nào hay là bạn đang ở đâu. Lí thuyết ấy khó tin, vì nó yêu cầu người ta không những phải từ bỏ các nguyên lí bảo toàn vốn chưa từng bị vi phạm, nó đòi hỏi sự sinh tạo không những đúng liều lượng mà còn đúng tỉ lệ nữa.

Và lí thuyết thắng cuộc là...

Chẳng phải là bất ngờ gì lớn – bạn biết rằng lí thuyết thắng cuộc là lí thuyết Big Bang. Nó giành chiến thắng vì một vài nguyên nhân sau đây. Thứ nhất, lí thuyết Big Bang dự đoán một nhiệt độ chung cơ bản cho vũ trụ là sự nguội đi còn sót lại của bản thân vụ nổ Big Bang; nhiệt độ này được khám phá vào đầu những năm 1960. Thứ hai, lí thuyết Big Bang dự đoán chính xác độ phong phú của những loại vật chất khác nhau từ những giả thuyết căn bản không cần sự sinh tạo liên tục. Cuối cùng, lí thuyết sinh tạo liên tục đòi hỏi vũ trụ trông y hệt nhau vào mọi thời điểm, và vào cuối thập niên 1960, khám phá ra các pulsar và quasar ở những khoảng cách lớn là bằng chứng rằng vũ trụ không trông y hệt nhau vào mọi lúc. Steven Weinberg đã đào mồ chôn lí thuyết sinh tạo liên tục trong một bài phát biểu vào năm 1972, nhưng ông có dành cho nó một phút mặc niệm. “Đơn độc trong các lí thuyết vũ trụ học,” Weinberg nói, “mô hình trạng thái ổn định đưa ra những tiên đoán rành mạch đến mức nó có thể bị bác bỏ ngay cả với bằng chứng quan sát hạn chế mà chúng ta đã không dùng đến nữa.”