nvdtdnguyen
member
ID 17698
12/07/2006
![](forum/120white.gif)
|
VÀI NÉT LỊCH SỬ TIẾN HÓA VŨ TRỤ(2)
![post reply - goy y kien](forum/f_reply_topic.gif)
Tương lai của vũ trụ.
Trong phần bàn về các nội dung về BIGBANG và cả các giả thuyết khác về vũ trụ, chúng ta đă cùng lật lại lịch sử để biết thêm về quá khứ của vũ trụ. Phần này sẽ tŕnh bày một phần khác mà hẳn bạn đọc sẽ quan tâm hơn rất nhiều bởi v́ chính nó mới có nhiều quyết định đến những cái liên quan đến tatcá chúng ta. Chúng ta sẽ cùng t́m kiếm tương lai cho vũ trụ. Việc t́m kiếm tương lai cho vũ trụ thực chất không khác ǵ việc t́m quá khứ cả. Do những giả thuyết khác như đă nói trên không được thừa nhận nên chúng ta sẽ nói về các khả năng tương lai vũ trụ theo những ǵ suy ra từ lí thuyết BIGBANG.
Như ta đă biết, vũ trụ khởi đầu bằng một vụ nổ lớn cách đây khoảng 15 tỷ năm. Tuy nhiên ở đây xin lưu ư lại rằng kết quả này chưa phải chính xác tuyệt đối.
Ta lại quay lại, vũ trụ bắt đầu bằng một vụ nổ lớn và từ đó kích thước của nó cứ tăng dần và không gian chúng ta biết tới cũng tăng không ngừng. Như thế th́ chẳng có ǵ khó khăn để đi đến một điều là có thể dựa vào mức độ dăn nở của vũ trụ ngày nay để suy ra được vũ trụ đă có được bao lâu rồi. Vậy th́ sự dăn nở phụ thuộc vào cái ǵ? Đó chính là hằng số Hubble. Nó cho chúng ta biết chính xác về quá tŕnh tăng tốc của sự giăn nở để đưa ra được kết luận chính xác bằng một phép tính ngược đơn giản.
Thế nhưng chúng ta chưa thể vui mững nhanh như thế được, ngày nay ta nói vũ trụ đă 15 tỷ tuổi là v́ hằng số Hubble được xác định ngày này đă tương đối đủ tin cậy là 75km/sMpc. Tuổi của vũ trụ tỷ lệ với nghịch đảo của hằng số này là 15 tỷ. Vào thời của Hubble, chính Hubble đă tính ra một giá trị hằng số của ḿnh rất lớn làm cho tuổi của vũ trụ chỉ có 2 tỷ. Tuy nhiên ngay cả hiện nay, với những quan sát và tính toán chi tiêt, hằng số này cũng không chính xác, hiện nay chưa một ai có thể khẳng định về sự chính xác của hằng số này.
Sự quan trọng của hằng số Hubble không chỉ là với quá khứ mà sẽ c̣n quan trọng hơn v́ nó liên quan cả đến tương lai của vũ trụ nữa.
Ta hăy xét một đại lượng nữa có liên quan mật thiết đến tương lai của vũ trụ. Đó là mật độ trung b́nh của vũ trụ. Ta xét mối tương quan của mật độ này với một mật độ tới hạn có thể tính được.
+Nếu mật độ trung b́nh d < dt (mật độ tới hạn) th́ vũ trụ là giăn nở măi măi (vũ trụ mở) với tốc độ dăn nở tiếp tục tăng.
+Nếu d = dt th́ vũ trụ vẫn tiếp tục giăn nở nhưng với tốc độ giảm dần nhưng không bao giờ về không (vũ trụ phẳng)
+ Nếu d > dt th́ sự giăn nở sẽ được thay dần bằng sự co lại và vũ trụ dần trở về trạng thái ban đầu (vũ trụ đóng)
Người ta đă đo được dt = 10^ -29 g/cm^3
Theo như quan sát hiện nay th́ vũ trụ có vẻ như là một vũ trụ mở, tức là giăn nở măi măi với tốc độ tăng nhanh tuy gia tốc có thể giảm. Có điều một lần nữa chúng ta lại phải dừng lại trước khi nghĩ rằng vậy là ta đă biết tất cả về tương lai của vũ trụ, có nghĩa là của cả nhân loại nữa. Đó là v́ một lần nữa kẻ gây cản trở trên con đường khám phá vũ trụ của chúng ta lại là hằng số Hubble.
Mật độ tới hạn của vũ trụ được tính theo công thức:
dt = 3H^2/8piG
Và như vậy là với một hằng số chưa xác định hoàn toàn là hằng số Hubble ở đây th́ chúng ta vẫn chưa thể xác định được chính xác mật độ tới hạn của vũ trụ. Chưa kể nếu có sự xuất hiện của vật chất tối th́ mật độ của vũ trụ có thể sẽ khác với những ǵ chúng ta đă biết.
Tuy nhiên cuối cùng, vào vài năm cuối cùng của thế kỉ 20, loài người cuối cùng cũng đă dám khằng định rằng vũ trụ của chúng ta là giăn nở vĩnh viễn. khẳng định này là cả một câu chuyện hết sức thú vị và một sự trùng hợp ḱ lạ. Khi đưa ra lư thuyết tương đối tổng quat với phương tŕnh trường nổi tiếng của ḿnh, Einstein đă tiên đoán được rằng không gian chúng ta đang sống là một không gian cong do sự tồn tại của hấp dẫn từ những vật thể mang khối lượng. Để hoàn thiện phưưong tŕnh của ḿnh, Einstein đă đưa vào phương tŕnh nhiều số hạng mới theo dự đoán (một điều mà chưa một nhà bác học nào làm nổi - bằng cách dự đoán). Và cuối cùng, kết quả phương tŕnh cho thấy vũ trụ do lư thuyết tương đối tổng quát đưa ra diễn tả một vũ trụ tĩnh định, bị ám ảnh bới điều này, Einstein đă cho thêm vào phương tŕnh của ḿnh một "hằng số vũ trụ học" mô tả vũ trụ không ngừng giăn nở với toocs độ giăn nở ngày càng tăng. Tuy nhiên rất nhiều năm không có một kết quả nào chứng minh tính chất này của vũ trụ (một vũ trụ giăn nở măi măi). Trong những năm sau đó, bản thân Einstein cũng không có cách nào lí giải cho hằng số này của ḿnh và đă thừa nhận đó là một sai lầm lớn nhất trong sự nghiệp của ông. Nhưng thật là một sự trùng hợp ḱ quái, ḱ lạ và ... ḱ diệu v́ khám phá quan trọng nhất cuối thế kỉ 20 đă cho thấy vũ trụ của chúng ta giăn nở vĩnh viễn với gia tốc dương (ngày càng giăn nở nhanh) và gia tốc này hoàn toàn phù hợp với số hạng do Einstein đă đưa ra. Sự sửa đổi phương tŕnh không phải sai lầm lớn nhất của Einstein mà ngược lại đă trở thành một lí thuyết mô tả chính xác nhất về tương lai của vũ trụ chúng ta.
Albert Einstein (1879 - 1955) và phương tŕnh trường mô tả vũ trụ
Hiện nay lí thuyết BIGBANG với những luận điểm chính đă nêu ở trên đă được gần như thừa nhận hoàn toàn với những cơ sở nhu trên đă nói. Tuy nhiên dù nó có được công nhận thế nào th́ ta hăy cứ thử t́m hiểu một chút về một số giả thiết khác về sự tiến hoá vũ trụ mà ngày nay tuy không được thừa nhận nhưng cũng rất đáng chú ư.
Một số giả thuyết khác về vũ trụ
Mặc dù lí thuyết BIGBANG được xây dựng với những nề tảng rất vững chắc nhưng điều đó chưa đủ để thuyết phục được tất cả mọi người. Nhiều người không tin vào lí thuyết này, họ không thể tin vào một vũ trụ có điểm khởi đầu và rất có thể là sẽ có cả điểm kết thúc nữa. Niềm tin vào sự vô hạn theo thời gian của vũ trụ đă dẫn đến nhiều giả thuyết khác nhau về vũ trụ (chống lại BIGBANG). Ở đây chúng ta chỉ nhắc tới một vài giả thuyết đáng chú ư nhất trong số những giả thuyết này.
Giả thuyết thứ nhất chúng ta nói tới ở đây là giả thuyết về một "vũ trụ tĩnh định" do Hermann Bondy, Thomas Gold và Fred Hoyle đề ra vào năm 1948. Thực chất thuyết này có một luận đề cơ bản chính là sự mở rộng của lí thuyết "vũ trụ đồng nhất và đẳng hướng". Nguyên lí "vũ trụ đồng nhất và đẳng hướng" này cho biết vũ trụ là như nhau khi ta quan sát nó từ bất cứ điểm nào của nó và theo bất cứ hướng nào (tất nhiên đây chỉ là phát biểu ngắn gọn và dễ hiểu nhất của nguyên lí này). Ở đây, những người tjheo thuyết vũ trụ tĩnh định đă mở rộng nguyên lí nói trên ra cho cả chiều thời gian.
Có nghĩa là:
Vũ trụ là hoàn toàn như nhau đối với người quan sát tại bất cứ điểm nào, theo bất cứ hướng nào và tại bất cứ thời điểm nào.
Thuyết này thừa nhận sự giăn nở của vũ trụ. Để giải thích sự giăn nở này, lí thuyết này đưa ra một phương án khác cho rằng vật chất mới liên tục được tạo ra để bù đắp cho những giăn nở của vũ trụ, và do đó mật độ của vũ trụ không hề bị ảnh hưởng bởi sự giăn nở này. Họ cũng cho biết không thể xác định được sự nảy sinh vật chất mới này do tốc độ này rất chậm. Mỗi tỷ năm chỉ có thêm 1 nguyên tử hydro trong thể tích 1 lít. Tuy nhiên thuyết này không giải thích thuyết phục được về nguyên nhân của sự gia tăng vật chất này. Mặt khác nó cũng không cho phép giải thích sự có mặt của bức xạ nền 2,7K.
Một giả thuyết khác chống lại lí thuyết BIGBANG là thuyết về sự mệt mỏi của ánh sáng. Lí thuyết này do Edwin Hubble và Richard Tolman đề ra năm 1935 và sau đó được Pecker và Vigier khôi phục và phát triển. Lí thuyết này giải thích sự dịch chuyển về đỏ của phổ các thiên hà không phải do chúng đang rời xa nhau mà do một nguyên nhân khác. Những người này cho rằng đó là do các hạt ánh sáng (photon) bị "mệt mỏi", mất dần năng lượng khi đến với chúng ta do trên đường đi chúng liên tục tương tác với một loại hạt tên gọi là bozon. Theo như lí thuyết này cho biết, đây là loại hạt xuất hiện do sự phân ră các neutrino. Chính v́ sự tương tác với loại hạt này mà photon liên tục bị mất năng lượng, các thiên hà càng xa th́ photon càng va chạm nhiều trên đường đến Trái Đất và do đó phổ của chúng càng dịch mạnh về đỏ. Tuy nhiên lí thuyết này đến nay không được thừa nhận do cho đến thời điểm này chưa thể chứng minh được sự tồn tại của hạt bozon trong vũ trụ cũng như sự phân ră neutrino. Và lại một lí do tương tự như đă nói trên, đó là lí thuyết này không đưa ra được một sự giải thích nào về sự tồn tại của bức xạ nền 2,7K.
Ngoài 2 lí thuyết nêu trên ,c̣n rất nhiều lí thuyết khác nữa được đề ra. Có người đặt ra nghi ngờ vào chính lí thuyết tương đối rộng của Einstein, không tin vào sự tuyệt đối của vận tốc ánh sáng. Cũng có người cho rằng những quan sát đă có vẫn c̣n nhiều sai số, ngay cả bức xạ nền của vũ trụ cũng chưa thể cho kết luận do c̣n rất nhiều sự nghi vấn về sự tồn tại của vật chất tối (dark matter). Có điều tất cả những người này chỉ có thể đưa ra giả thiết của ḿnh mà không nếu ra được một lí giải hợp lí hay một phương án nào khác cho quá khứ của vũ trụ.
Vật chất tối
![Photobucket - Video and Image Hosting](http://i108.photobucket.com/albums/n21/last_boss/darkmatter.jpg)
Trên đây chúng ta đă nhắc nhiều tới sự tham gia của một khái niệm tương đối mới vào quá tŕnh tiến hoá và cấu trúc vũ trụ. Đó là vật chất tối hay Dark Matter.
Năm 1933, Fritz Zwicky phát hiện ra sự xuất hiện của loai vật chất này khi đo vẫn tốc của các thiên hà trong quần thiên hà Coma.
Chúng ta cần biết rằng có 2 phương pháp cơ bản để xác định khối lượng của một thiên hà. Cách thứ nhất là sự phân tán vận tốc trong quần thiên hà. Thiên hà có khối lương càng lớn sẽ càng có sự phân tán vận tốc rơ nét ra các thiên hà lân cận và nhờ phương pháp đó có thể xác định được tổng khối lượng của quần thiên hà. Cách thứ hai là xác định độ trưng của các thiên hà để rút ra khối lượng của chúng và từ đó tính được tổng khối lượng của quần thiên hà. Điều đáng chú ư là khối lượng của một quần thiên hà tính theo cách thứ nhất luôn lớn hơn rất nhiều khối lượng tính theo cách hai (khaỏng 10 lần) cho dù tính đến sai số rất cao. Như vậy có thể suy đoán rằng có sự tồn tại của một loại vật chất c̣n chưa biết. Chính sự tồn tại của vật chất này mà khối lượng thật của các thiên hà thực chất lớn hơn rất nhiều khối lượng có thể quan sát được. Hiện vẫn chưa có thực nghiệm nào xác nhận hoàn toàn sự có mặt của các vật chất tối này. Dự đoán đó có thể là một loại vật chất đặc biệt cấu tạo từ những hạt gần như không bức xạ hoặc cũng có thể sự tồn tại khối lượng này đơn giản chỉ là các lỗ đen hoặc các sao lùn nâu, lùn đen (những loại thiên thể này không bao giờ có thể nh́n thấy được)
Alert webmaster - Báo webmaster bài viết vi phạm nội quy
|
Trang nhat