SWT 125 – KHOA HỌC VỀ CHÚA

Chúa của Newton và Einstein

Có thể nói Newton và Einstein là hai nhân vật chủ chốt khai sinh ra khoa học vũ trụ. Trung tâm các thành tựu của họ nói rằng lý do mà trái đất quay quanh mặt trời là do lực hấp dẫn. Mặt trời rất nặng hút trái đất về phía mình nhưng chúng ta lại đang trên đường rời xa nó ra, chúng ta như một hòn đá bị buộc vào tay của cậu nhóc và cậu ta đang quay nó mòng mòng. Tất cả các ngôi sao khác trên bầu trời cũng vậy, chúng nối với nhau bằng những sợi dây vô hình chằng chịt như thế. Không gian và thời gian không hề tách rời mà là một khối thống nhất, hơn nữa nó có thể bị nắn bóp và co giãn như cách chúng ta nghịch một quả bóng bay vậy.

Nhưng cả Einstein và Newton đều thừa hiểu một điểm yếu trong học thuyết của mình. Đó là khi các hành tinh hút lẫn nhau, thì lẽ ra các hành tinh đã phải lao vào nhau ngày càng nhanh và cuối cùng thì đâm sầm rồi nát bét tất cả, viễn cảnh đó gọi là sự suy sụp. Newton và Einstein đều tin rằng Chúa đã tạo ra sự cân đối vô cùng tinh xảo để giữ cho các hành tinh không cần phải tấn công lẫn nhau.

“Chúa” của Newton và Einstein không phải là Bàn Cổ, không phải thần RA cũng không phải Jesus… (các vị thần sáng tạo ra vũ trụ trong một số thần thoại) mà là Chúa của các quy luật cân bằng và tinh tế. Einstein nói Chúa không có lựa chọn khi tạo ra vũ trụ, Người chỉ tạo ra chút vật chất cùng các quy tắc tuyệt đẹp rồi bỏ đi, những gì còn lại tới bây giờ là sản phẩm tiếp theo, trong đó có chúng ta.

Bài viết trước của tôi có đề cập, một người kể chuyện thần thoại sẽ kể về một trong hai kiểu vũ trụ như sau: một được Chúa tạo ra và một tới từ Hư vô. Suy cho cùng, Newton và Einstein cũng là những người kể chuyện về Chúa sáng thế, chỉ khác là các nhà khoa học và thiên văn cùng thời đã đứng ra kiểm chứng cho từng bước đi của họ. Thứ mà hai người chưa tìm thấy là tấm hình và giọng nói của Chúa.

Newton cho rằng quy luật của Chúa sẽ giữ vũ trụ cân bằng, nhưng có thể Newton và Einstein đã nhầm. Trong thực tế, cứ một năm thì mặt trăng lại gần chúng ta thêm 3cm, vũ trụ thực sực vẫn cứ lao vào nhau dù có hơi chậm chạp. May thay, vẫn có cách cứu vãn sự suy sụp này mà không cần đến một nhà thiết kế nào như Chúa.

Không gian giãn nở

Mỗi khi một chiếc xe tải chạy ngang qua nhà, chiếc xe càng tới gần thì tim tôi càng rung lên bần bật, còn khi nó chạy ra xa thì tôi lại thấy tình hình êm đi. Lý do là chiếc xe càng lao tới thì các sóng âm thanh càng bị nén vào khoảng cách ngày càng thu hẹp giữa tôi và nó, nên tôi sẽ thấy tần số đó như được cộng hưởng, ngược lại nếu chiếc xe lao ra xa thì cảm giác tần số bị giảm bớt.

Tốc độ của xe càng nhanh thì độ lệch (cộng hưởng thêm hoặc giảm bớt đi) tần số âm thanh nó tạo ra càng lớn. Vì vậy dựa vào độ lệch này có thể tính toán ra tốc độ của xe tải. Đây chính xác là cách mà súng bắn tốc độ của cảnh sát giao thông hoạt động, khẩu súng đó dùng sóng laze (laser). Nếu ai đó bị cảnh sát bắt lỗi này, hãy trách Doppler – nhà khoa học đã tìm ra hiệu ứng này và nó mang tên ông. Nhưng Doppler không mấy buồn phiền mỗi khi bị làu bàu xướng tên ở các vụ bắt bớ, ông vui mừng vì phát hiện của mình đã làm nền tảng cho một cuộc cách mạng có một không hai về nhận thức vũ trụ.

Tương tự như âm thanh của xe tải, ánh sáng cũng là sóng có tần số. Mỗi một màu ánh sáng có một tần số khác nhau, thứ tự tần số từ nhỏ tới lớn là Đỏ, Cam, Vàng, Lục, Lam, Chàm, Tím.

Nếu tôi nhờ cậu bạn cầm một bóng đèn vàng từ xa chạy lại, theo hiệu ứng Doppler thì tôi sẽ có cảm giác tần số ánh sáng tăng lên, tức là chiếc đèn vàng trong mắt tôi như có màu hơi xanh. Ngược lại nếu cậu ta bỏ chạy ra xa, tôi thấy chiếc đèn như ngả đỏ, cậu ta càng tăng tốc, tôi sẽ càng thấy đèn trở nên đỏ hơn.
(Bạn không nên thử ví dụ này, nó chỉ để minh họa ý tưởng. Muốn tạo ra hiệu ứng màu sắc thật sự như mô tả thì bạn tôi phải chạy nhanh gấp hàng ngàn lần tên lửa, giày của cậu ta sẽ không chịu nổi.)

Nhà thiên văn quan trọng bậc nhất trong lịch sử – Hubble, bằng  cách quan sát thấy sự “dịch chuyển đỏ” trong ánh sáng của các ngôi sao chiếu về trái đất, ông phát hiện ra rằng rất nhiều ngôi sao đang rời xa trái đất với tốc độ vô cùng khủng khiếp. Điều gây ngạc nhiên nhất đó là bản thân các ngôi sao này được xác nhận là di chuyển điềm đạm và ổn định tựa như các hành tinh của hệ mặt trời chúng ta.

Đây quả thật là một cú sốc: trái đất và một ngôi sao không hề di chuyển vội vã, nhưng “dịch chuyển đỏ” lại nói rằng hai bên đang rời bỏ nhau điên cuồng. Điều này dẫn tới hệ quả đó là bản thân không gian giữa trái đất và ngôi sao đó đang “nở” và đẩy nhau ra xa. Giống hệt như hai con kiến trên quả bóng bay đang được thổi phồng, không cần di chuyển nhiều mà vẫn ngày càng xa nhau hơn (trái đất và ngôi sao là kiến và không gian là màng cao su của bóng bay). Nói cách khác: vũ trụ đang giãn nở – trái bóng đang được thổi lớn hơn.

Đây là điểm mấu chốt để không cần tới chúa của Einstein, không cần một sự thiết kế tỉ mỉ nào để ngăn chặn các hành tinh lao vào nhau cả, việc đó vẫn đang xảy ra nhưng không gian giữa các hành tinh đã giãn nở ra để bù trừ cho việc đó.Nhưng phương thức này dẫn tới hệ quả làm cho vũ trụ có một nguồn gốc dị kì.

Big Bang

Phát hiện của Hubble còn giúp các nhà khoa học tính toán được tốc độ giãn nở vũ trụ. Trước đó, tương tự như phân tích xương và tóc để biết tuổi của xác ướp, vật lý dựa vào ánh sáng tới từ vũ trụ để tính được tuổi của nó. Dựa vào khoảng cách của các các ngôi sao quan sát được ta cũng tính được thể tích vũ trụ hiện tại. Cộng thêm tốc độ giãn nở và tuổi của vũ trụ. Các nhà khoa học đã vào cuộc để tính toán thể tích vũ trụ trước khi nó bắt đầu nở hoa. Bông nụ này trông sẽ như thế nào?
(Tính toán này giống như khi ta quan sát quả bóng bay. Ở một thời điểm khi biết độ lớn của bóng, tốc độ lớn lên của nó và tổng thời gian đã thổi, ta sẽ tính được quả bóng nhỏ ngần nào ở thời điểm bắt đầu quá trình thổi)

Kết quả làm cho những người dù là giàu trí tưởng tượng, hoang tưởng hay từng trải nhất trên đời cũng phải ngã bổ chửng: thể tích vũ trụ ban đầu vô cùng nhỏ, gần bằng O. Vũ trụ khi đó nếu so với đầu kim cũng như hạt bụi so với… mặt trời. Thật quá sức hoang đường khi cho rằng lượng vật chất dồi dào từ bầu trời, mặt đất, áo quần và da thịt chúng ta được phun trào chỉ từ một điểm nhỏ hơn hàng tỉ tỉ lần một cây kim.

Nhưng những dữ liệu là sờ sờ trước mặt và chúng ta buộc phải tin trong một chừng mực nghiêm túc, cho dù nó vượt qua hết thảy trải nghiệm trên đời. Sự phun trào ấy là vô cùng mãnh liệt và khủng khiếp, tới nỗi cái tên đặt cho nó cũng có xuất thân không phải dạng vừa: Big bang.

Cái tên Big Bang được sinh ra một cách không mong đợi. Hoyle là một nhà khoa học xuất chúng nhưng kịch liệt chống lại ý tưởng cho rằng vũ trụ từng là một điểm. Trong một lần lên sóng truyền thông của BBC, để gây ấn tượng, ông đã dùng một câu oan nghiệt để mô tả học thuyết thù địch của mình: “Thuyết này mô tả mọi vật chất bắt đầu như kiểu ‘big bang’”. Bang trong tiếng Anh có nghĩa là tiếng nổ, tiếng đập nhưng cũng là một cách nói của đàn ông về sự giao hợp với đàn bà một cách thô tục.
(Thông tin về cái tên Big Bang được mô tả trong cuốn sách “Các thế giới song song” – tác giả Michio Kaku)

Vậy là thuyết Big Bang lại được đặt tên từ đối trọng xuất sắc nhất của mình trong một ẩn ý đầy ngang trái, chỉ hiệu ứng này thôi đã làm cái tên đứng vững trước một loạt các cuộc đặt tên khác tiếp sau đó.Và rồi cuối cùng nó cũng trở thành chính thức: Big bang – hay là “vụ nổ lớn“.

Nhưng Big Bang thì đã sao?

Cho tận tới ngày nay, các dữ liệu khoa học thu được vẫn ủng hộ Big Bang như là khởi đầu của vũ trụ. Vậy là nếu thời của Einstein cho rằng vũ trụ tĩnh và to hơn nhiều, thì bây giờ tình hình đã khá hơn: vì vũ trụ nở ra nên ta biết được rằng trước đó nó đã khéo léo được gói vào nhỏ như một điểm. Nhưng nếu nhỏ hay to thì nó vẫn cứ phun trào thành vũ trụ bây giờ, vấn đề là cái gì sinh ra nó?

Newton đã sai khi cho rằng cần có chúa để vũ trụ không bị suy sụp, vì đã có sự bù trừ của giãn nở. Nhưng Chúa vẫn có thể tạo ra điều đó mà không ai dám hạ bệ Người. Nói về Big Bang cho trẻ con sẽ có nguy cơ bị chúng cười vào mặt khi kết quả vẫn dẫn tới Chúa sáng thế của Newton và Einstein.

Chúng ta vẫn có thể hỏi Einstein và Newton rằng “Chúa có mẹ không”. Tuy nhiên đó là một câu hỏi oái oăm không cần dùng đến. Dù là Chúa cũng phải có sơ hở và có thể chừng đó cũng thừa chỗ cho cái vũ trụ nhỏ bé ở thời điểm Big Bang chui tọt qua.

To be continued…

Tungmeo

facebook.com/linkinsteps

Advertisements