†™The Best Friends™†
Chào mừng bạn đã ghé thăm diễn đàn Blog A7.

+ Đây là nơi hội tụ kết nối và chia sẽ giữa các thành viên

+ Nếu bạn muốn tham gia để có thể giao lưu kết bạn,học hỏi và trao đổi kinh nghiệm lẫn nhau.

+ Nếu tập thể lớp bạn muốn tham gia tại đây,hãy đề nghị với chúng tôi,chúng tôi sẻ dành một không gian riêng cho lớp bạn!

* Còn chờ gì nữa?Đăng kí ngay hôm nay để tham gia cùng chúng tôi. Chúc các bạn vui vẻ!
:: Quên mật khẩu ::
 
IndexIndex  CalendarCalendar  Trợ giúpTrợ giúp  Tìm kiếmTìm kiếm  Thành viênThành viên  NhómNhóm  Đăng kýĐăng ký  Đăng Nhập  
 
 


Nguồn gốc và tiến hoá vũ trụXem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Go down

Copy đường link dưới đây gửi đến nick yahoo bạn bè!

Fri Jul 09, 2010 6:49 pm
Nolove
ADMIN
ADMIN
Bài gửi Bài gửi : 226
Points Points : 636
 . . : 4
. . : 12/07/1993
Tuổi Tuổi : 23
. . : Nam Nghề Nghiệp Nghề Nghiệp : Học Sinh
Tâm trạng Tâm trạng : Quy Đạt

Bài gửiTiêu đề: Nguồn gốc và tiến hoá vũ trụ
Xem lý lịch thành viên http://edu-tpcl.forumotion.com

Vũ trụ có nguồn gốc từ đâu, vì sao vũ trụ xuất
hiện? Vũ trụ tiến hoá như thế nào và có kết thúc hay không? Thú vị là
chỉ trong vòng một thế kỷ, con người đã có thể thảo luận những câu hỏi
ngàn đời đó một cách khoa học. Bài viết này cố gắng đưa ra một bức
tranh sơ bộ về những câu hỏi nói trên.


Mô hình Big bang tiêu chuẩn

hình Big Bang (vụ nổ lớn) cho rằng vũ trụ khởi thuỷ bằng một vụ nổ
khoảng 15 tỷ năm trước. Tại vụ nổ, kích thước vũ trụ được xem là bằng
không nên mật độ năng lượng và nhiệt độ vô cùng lớn. Sau vụ nổ, vũ trụ
giãn nở và nguội dần, cho phép thành các cấu trúc như ta đã thấy ngày
nay.

Ít nhất có ba cơ sở lý luận và thực tiễn dẫn tới mô
hình. Thật thú vị khi biết chính một nhà văn là người đầu tiên cho rằng
vũ trụ phải có điểm khỏi đầu. Nghịch lý Olbers (1823) cho rằng nếu vũ
trụ vô tận trong không – thời gian thì nó phải có nhiều sao đến mức khi
nhìn nên bầu trời, tia mắt ta bao giờ cũng gặp một ngôi sao. Và ta sẽ
thấy bầu trời luôn sáng rực như mặt trời, ngay cả vào ban đêm. Những
thực tế bầu trời ban đêm lại tối đen. Trong bài thơ văn xuôi dài Eureku
năm 1848, Edgar Poe cho rằng, đó là do các ngôi sao không đủ thời gian
để chiếu sáng toàn vũ trụ. Và bầu trời đêm tối đen chứng tỏ vũ trụ
không tồn tại mãi mãi. Không chỉ đứng vững trước thử thách của thời
gian mà giả thuyết còn đóng vai trò quyết định trong việc hình thành lý
thuyết Big Bang.

Cơ sở lý luận thứ hai là thuyết tương đối tổng quát,
cho rằng không – thời gian là các đại lượng động lực, phụ thuộc vật
chất đồng thời chi phối vật chất (lưu ý quan niệm của Engels, cho rằng
không – thời gian là hình thức tồn tại của vật chất). Điều đó dẫn tời
việc không – thời gian la hình thức tồn tại của vật chất). Điều đó dẫn
tời việc không – thời gian và do đó vũ trụ có thể có khởi đầu và kết
thúc, một ý tưởng ban đầu chính Einstein cũng tìm cách chống lại.

Cơ sở thực tiễn của mô hình là phát hiện vũ trụ giãn
nở của Hubble những năm 1920. Vũ trụ hiện đang giản nở và các thiên hà
ngày càng xa nhau chứng tỏ trong quá khứ chúng gần nhau, khi vũ trụ có
kích thước nhỏ hơn. Suy diễn ngược thời gian mãi sẽ đi đến thời điểm
khai sinh, khi toàn vũ trụ tập trung tại một điểm, nơi có mật độ năng
lượng, nhiệt độ và độ cong không thời gian vô hạn. Và một vụ bùng nổ sẽ
khiễn vũ trụ sinh thành.

Tuy nhiên mật độ vật chất hay lực hấp dẫn quá lớn có
thể khiến vũ trụ co lại ngay khi vừa giãn nở. Cùng với những nguyên
nhân khác mà Alan Guth giả định sự giãn nở lạm phát, cho phép vũ trụ
tăng kích thước 1030 lần chỉ trong khoảnh khắc (từ thời điển 10-35 đến
thời điểm 10-32 giây sau vụ nổ). Vượt qua cái ranh giới thành bại tế vi
đó, vũ trụ đắc thắng giãn nở và tạo ra mọi thứ, kể cả bản thân chúng ta.

Đó là mô hình vũ trụ nóng giãn nở lạm phát tiêu
chuẩn. Năm 1991 khi viễn kính Hubble trên vệ tinh Cobe đo được phông
bức xạ tàn dư từ nổ quá khứ đúng như tiên đoán, mô hình Big Bang được
thừa nhận rộng rãi.

Những vấn đề bỏ ngỏ

Big Bang là mô hình tốt nhất hiện nay, nhưng tất
nhiên nó vẫn còn nhiều vấn đề, bao gồm điểm kì dị và sự khởi đầu tối
hậu. Vật lý luân tránh các điểm kì dị, nơi một đại lượng nào đó đạt giá
trị vô cùng – điều chỉ có trong thế giới toán học trừu tượng. Big Bang
chính là điểm kì dị như vậy và đó là điều cần tránh. Rồi Big Bang sinh
ra vũ trụ, vậy cái gì sinh Big Bang? Không la khi nhà thờ rất hoan
nghênh mô hình, vì xem Big Bang là hiện thân của đấng sáng tạo.

Một cách tránh vấn đề kì dị là lý thuyết dây của vật
lý hạt (cơ bản). Lý thuyết dây xem cấu tử cơ bản nhất củ vũ trụ không
phải là hạt (như điện tử, quark...) mà là dây hay siêu dây với 10
chiều. Có đến 5 lý thuyết dây và đến 1995 người ta thấy rằng chúng chỉ
là phiên bản của một lý thuyết nền tảng hơn là lý thuyết màng 11 chiều.
Các kiểu dao động khác nhau của màng được thể hiện thành các hạt cơ bản
mà ta thấy. Quan điểm cũ xem hạt cơ bản là chất điểm không kích thước
nên dẫn tới điểm kì dị, còn màng thì không vì chúng có kích thước xác
định, dù rất nhỏ.

Bài toán khởi đầu tồi hậu thì phức tạp hơn. Một cách
giải quyết vấn đề là khảo sát sự kết thúc. Vũ trụ giãn nở mãi mãi hay
dần co lại trong một vụ co lớn (Big Crunch)? Nếu vũ trụ đủ vật chất,
lực hấp dẫn sẽ thắng dần sự giãn nở và vũ trụ đủ vật chất, lực hấp dẫn
sẽ thắng dần sự giãn nở và vũ trụ sẽ co về điểm kì dị chung cục. Và vụ
nổ tạo nên chúng ta có thể có thể là kết quả của vụ co trước. Đó là mô
hình vũ trụ luân hồi của Wheeler, với các chu trình co giãn nối thành
vòng tròn như triết lý nhà Phật, một phương thức để tránh sự khởi đầu
tối hậu.

Đáng tiếc Big Cruch không phải là đối xứng gương
hoàn hảo của Big Bang. Khi vũ trụ co, các Photon sẽ nhận thêm năng
lượng do trường hấp dẫn mạnh. Và vũ trụ khi kết thúc sẽ nóng hơn lúc
khởi đầu. Kết quả là vụ nổ càng về sau càng mạnh hơn. Điều đó chứng tỏ
vũ trụ vẫn cần một điểm khởi đầu tối hậu, giống như mô hình chỉ có một
Big Bang vậy. Nhà thơ vẫn chưa mất đi nỗi hào hứng.

Cuộc cách mạng cuối thiên niên kỷ

Quan niệm luân hồi hàm ý vũ trụ đủ vật chất để có
thể co lại. Nhưng quan niệm đó bị bác bỏ năm 1998. Việc quan sát các
sao siêu mới đã dẫn tới một kết luận mang tính cách mạng: vũ trụ đang
giãn nở ngày càng nhanh. Đó là tin không vui vì mô hình luân hồi được
ưu thích hơn, nơi vũ trụ và sự sống có thể sinh diệt không ngừng nghỉ.

Tại sao vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh? Câu trả lời
khá đơn giản: vì thiếu lượng vật chất cần thiết. Quan trọng hơn, dường
như vũ trụ chứa một dạng năng lượng đặc biệt có tác dụng phản hấp dẫn.

Vài chục năm trước các nhà thiên văn xem vũ trụ chỉ
chứa vật chất sáng thông thường. Khi thấy tốc độ quay của các thiên hà
quá nhanh, người ta giả định loại chất tối nhiều gấp 10 lần chất sáng
(để lực hấp dẫn đủ bù với lực lý tâm do thiên hà quay, nều không thiên
hà sẽ tan rã). Chất tối được chia thành hai loại; Loại thường (như sao
lùn nâu, lỗ đen...) và loại lạ (như neutrino có khối lượng, các hạt giả
thuyết axion hay Wimp...). Nay cần thêm vào loại vật chất hay năng
lượng mới, gọi là năng lượng tối, chiếm tới hai phần ba khối lượng vũ
trụ:





Thành phần


Tỷ lệ (%)


Minh Hoạ


Bức xạ


0,005


Ánh sáng, các bức xạ điện từ khác...


Chất sáng


0,5


Mặt trời, các sao, các hệ hành tinh...


Chất tối thông thường


3,5


Lỗ đen, sao lùn nâu, sao lùn đen...


Chất tối kỳ lạ


26


Neutrino có khối lượng, các hạt giả thuyết axion, wimp...


Năng lượng tối


70


Năng lượng chân không hay thành phần thứ năm...

Bản chất năng lượng tối với áp lực âm (để tạo phản hấp dẫn) có lẽ là thách thức lâu dài đối với vật lý và vũ trụ học.

Đầu tiên là năng lượng chân không. Chân không vật lý
không phải là cõi hư vô, mà chứa đầy các hạt – phản hạt ảo, sinh diệt
không ngừng do nguyên lý bất định Heisenberg. Theo đó, không thể xác
định chính xác đồng thời giá trị các gặp đại lượng vật lý liên hợp (như
vị trí và tốc độ, giá trị các cặp đại lượng vật lý liên hợp (như vị trí
và tốc độ, giá trị và độ biến thiên của một trường vật lý...). Nên năng
lượng chân không phải khác không, vì nếu bằng không thì độ biến thiên
cũng bằng không; có nghĩa hai đại lượng được xác định chính xác đồng
thời, điều mà nguyên lý bất định cấm. Đó là do sinh hạt và phản hạt ảo.
Chẳng hạn trong 1cm3 trước mắt ta, luôn có 1030 điện tử ảo! Chúng gây
hiệu ứng đó đếm được, như hiệu ứng Casimir. Tính toán thấy chúng tạo
mật độ năng lượng lớn gấp 10120 lần các dạng vật chất khác, một con số
khiến giới vật lý choáng váng!

Ứng cử viên thứ hai là thành phần thứ năm (chơi chữ
theo Aristotle, người xem bốn yếu tố nước, lửa, không khí và đất tao
nên vũ trụ). Đơn giản nhất là một trường lượng tử thay đổi rất chậm
theo thời gian, cơ chế giải thích giai đoạn giãn nở lạm phát. Khả năng
khác đến từ vật lý các chiều dư kỳ ảo, tức dây 10 chiều hay màng 11
chiều nói ở trên. Trong lý thuyết này, vật chất thông thường nằm trên
các màng ba chiều. Các màng này nằm sát nhau trong chiều thứ 11. Ánh
sáng đi theo các màng ba chiều đến mắt ta phải mất hàng tỷ năm, trong
khi tác động hấp dẫn (hay phản hấp dẫn) thì đến ngay theo chiều dư, tạo
giá trị ước lượng vô cùng lớn như vừa nói. Tuy nhiên, những khó khăn
toán học khiến việc đưa ra một mô hình hoàn chỉnh là bất khả chỉ trước
mắt mà còn có thể trong tương lai.

Mô hình màng và chạm

Nhằm giải quyết hai vấn đề kì dị và khởi đầu tối
hậu, cuối 2001 các nhà khoa học Steinhardt, Turok, Khoury, Ovrut và
Seiberg đề xuất mô hình màng và chạm, xem Big Bang không phải là khởi
đầu của không –thời gian, mà là điểm chuyển tiếp giữa pha đang giãn nở
và pha co lại trước đó. Đây chính là mô hình luân hồi, nhưng có ưu điểm
hơn các mô hình luân hồi khác.

Mô hình giả định vũ trụ của chúng ta là một màng ba
chiều trôi trong không gian bốn chiều. Một màng khác – một vũ trụ song
song – nằm ngay bên cạnh ở khoảng cách vi mô trong chiều thứ tự. Vũ trụ
này gần hơn cả làn da, những ta không thể thấy hay chạm được vào nó.
Các màng này hành động giống như nối với nhau bằng lò xo: kéo lại khi
các màng xa nhau và đẩy ra khi chúng lại gần, khiến các màng dao động
ra xa rồi đến gần. Chúng tuần tự va chạm chính là Big Bang. Năng lượng
Big Bang nguyên thuỷ là năng lượng va chạm; còn các thăng giá mật độ
(thấy rõ trên phông bức xạ hoá thạch do vệ tinh Cobe đo được năm 1991
và là hạt giống phát triển thành các thiên hà sau này) là các vết nhăn
của màng. Trong quá trình dao động và va chạm, các màng vẫn có thể tự
co giãn.

So với mô hình lạm phát tiêu chuẩn, mô hình này co
ưu điểm là không cần năng lượng tối để giải thích sự giãn nở ngày càng
tăng của vũ trụ. Đơn giản đó là năng lượng “lò xo”. Theo Turok, ưu điểm
khác là kì dị chỉ xuất hiện trong chiều thứ tư (khi hai màng va chạm
thì khoảng cách bằng không), khả năng nhẹ nhất trong số các kì dị. Và
do vẫn tiếp tục giãn nở trước và sau va chạm, các Photon sẽ không thu
thêm năng lượng, nên Big Crunch không nóng hơn Big Bang, cho phép loại
bỏ sự khởi đầu tối hậu, một chủ đề thần học ưa thích.

Tất nhiên mô hình cũng để lại nhiều vấn đề. Đầu
tiên, kì dị nhẹ nhất thì vẫn là kì dị. Tiếp nữa, không rõ các thăng
giáng nhỏ hay các vết nhăn của màng tái xuất hiện thế nào sau và chạm.
Theo Linde, một người xây dựng mô hình lạm phát, điều đó giống như ném
một cái ghế vào lỗ đen và hy vọng nó sẽ tái sinh. Rồi bản chất lực lò
xo cũng là bài toán nan giải. Tuy nhiên nhiều nhà thiên văn hoan nghênh
mô hình, vì như lời nhà lý thuyết dây nổi tiếng Veneziano ở Cern, chúng
ta dễ chấp nhận ý tưởng Big Bang là kết quả của một cái gì đó hơn là
nguyên nhân của mọi thứ.

“Tà Thuyết” Monday

Các mô hình trên đều vưởng phải bài toán năng lượng
tối. Vì thế từ 1983, Mordehai Milgrom (israel) đề xuất Mond, tức động
lực Newton biến đổi (Modified Newtonian Dynamics). Ông cho rằng định
luật hai Newton F=ma sẽ biến thành F=ma2 ở các gia tốc thấp, cỡ 10-10
m/s2. Có nghĩa là chỉ cần một lực nhở hơn hay ít vật chất hơn để gia
tốc các thiên hà. Và bài toán chất tối hay năng lượng tối sẽ mặc nhiên
được loại trừ.

Ban đầu giới thiên văn bác bỏ Mond. Nhưng những
thành công trong việc giải thích sự hình thành và tiến hoá của thiên hà
(các phép đo mới đây phù hợp với tiên đoán của Milgrom nhiều năm trước)
thuyết phục được một số nhà khoa học. Tuy nhiên họ không nghĩ động lực
Newton sai, mà xem đó là một bổ chính có ý nghĩa thực hành, khi gọi nó
là MIFF, tức công thức làm khớp Milgrom (Milgrom Fitting Formula).

Vũ trụ hữu hạn hay vô hạn?

Hãy xét nguyên lý Mach, cho rằng quán tính của vật
là do nó tương tác với toàn vũ trụ. Có thể hiểu rõ hơn qua việc xét lực
ly tâm trên một thùng nước. Khi quay nước trong thùng, mặt nước sẽ lõm
xuống: ta nói nó chịu tác dụng của lực ly tâm. Đó là do nước quay so
với thùng đứng yên? Hoàn toàn không, vì khi quay cả thùng và nước với
cùng tốc độ, mặt nước vẫn lõm xuống. Mach cho rằng, mặt nước lõm vì
“biết” nó đang quay đối với toàn vũ trụ. Nói cách khác, quán tính là do
tương tác của toàn vũ trụ lên vật. Vì thế vũ trụ phải hữu hạn. Nếu vũ
trụ vô hạn thì quán tính sẽ lớn vô hạn: Mọi vật không thể thay đổi
trạng thái chuyển động, một điều trái với thực tế.

Nhưng đó chỉ là đơn vũ trụ (universe) của chúng ta.
Nhiều người giả định các vũ trụ song sóng hay đa vũ trụ (munltiverse),
mỗi vũ trụ có hệ qui luật riêng. Hãy nhớ lại các màng va chạm, không
chỉ hai mà có thể nhiều hơn. Hoặc hình dung trò thổi bong bóng xà
phòng, mỗi bong bóng là một đơn vũ trụ. Các bong bóng có thể nỗi với
nhau bằng các lỗ sâu đục (wormhole). Theo thuyết tương đối tổng quát,
chúng là đường tắt nối các vùng không thời gian trong một bong bóng,
thậm chí nối các bong bóng vũ trụ với nhau. Chúng cho phép năng lượng
phun trào giữa các bong bóng. Có thể hình dung một sự phun trào như thế
chính là Big Bang đã sinh ra vũ trụ mà ta đang sống.

Như vậy có thể chúng ta đang sống trong một đơn vũ
trụ hữu hạn. Đơn vũ trụ này là một trong vô vàn các màng hay bong bóng
của một đa vũ trụ vô hạn. Ai cũng có thể hài lòng, du thích vũ trụ vô
hạn hay hữu hạn.

Giả thuyết này giúp loại bỏ đấng sáng tạo tối cao.
Trong tác phẩm nổi danh Giai điệu bí ẩn (đã dịch ra tiếng Việt), Trịnh
Xuân Thuận đặt niềm tin vào đấng sáng và cho rằng ông muốn đặt niềm tin
vào hy vọng chứ không phải tuyệt vọng. Theo ông, tìm được một bong bóng
thích hợp cho sự sống giữa vô tận các bong bóng là việc bất khả, cũng
như xem sự sống chỉ là sự biến ngẫu nhiên không thoả mãn được lòng tự
tôn của con người. Thiển nghĩ vấn đề có khi ngược lại. Nếu con người do
một đấng tối thượng tạo ra thì chúng ta chỉ là những con rối. Khi đó sẽ
không có ý chí tự do chủ đề ưu thích của Bergson; cũng không có sự lựa
chọn một trong những khả năng khác nhau, như một cách tự quyết định số
phận – đặc trưng cơ bản của tính người. Còn nếu chúng ta xuất hiện như
sự kết hợp vi diệu giữa cái ngẫu nhiên và cái tất nhiên chúng ta cần
sống xứng đáng với tất cả những khó khăn của sự sinh thành. Và điều đó
có thể có ý nghĩa nhân văn.

Đa vũ trụ sinh ra như thế nào?

Như trên đã nói, từng đơn vũ trụ là hữu hạn nhưng đã
vũ trụ có thể vô hạn. Điều đó chúng tỏ nó chứa một năng lượng vô hạn,
điều vô nghĩa về mặt vật lý? Rất may không phải như vậy.

Tính bật định lượng tử cho phép các cặp hạt – phản
hạt ảo, hay các “bọt” năng lượng xuất hiện từ chân không, miễn là chúng
ta sẽ biến mất sau thời gian tồn tại ngắn ngủi. Bọt càng ít năng lượng
thì tồn tại càng lâu. Vì năng lượng trường hấp dẫn là âm, còn năng
lượng chứa trong vật chất là dương, nên nếu đa vũ trụ là phẳng (dù đơn
vũ trụ có thể cong), hai dạng năng lượng đó triệt tiêu nhau và năng
lượng đa vũ trụ chính xác bằng không. Khi đó các qui tắc lượng tử cho
phép nó tồn tại mãi mãi. Nói cách khác, chính tình hình bất định là
nguyên nhân khiến vũ trụ có thể xuất hiện từ hư vô, một ý tưởng độc đáo
đến mức khi nghe Gamow kể tại Princeton những năm 1940, Einstein đã
đứng sững giữa đường khiến hai người suýt bị xe đâm chết.

Ta có thể đặt câu hỏi, vậy hư vô từ đâu xuất hiện?
có lẽ đó là câu hỏi không hợp lý. Thoả đáng hơn là đặt câu hỏi, tại sao
có tình bất định để vũ trụ có thể sinh thành? Và liệu có những câu hỏi
nền tảng hơn nữa hay không?

Cuối cùng xin nhấn mạnh sự thống nhất giữa vi mô và
vĩ mô. Chính nhờ đi đến tận cùng bản chất vi mô mà khoa học có thể hiểu
hành tung vũ trụ. Những ý kiến cho rằng qui giản luận (re-ductionism),
một cách tiếp cận dựa trên phép phân tích để ngày càng đi sâu vào cấu
trúc vi mô của thế giới, đã mất hết khả năng nhận thức là không có cơ
sở. Trong cuốn Các giấc mơ về lý thuyết cuối cùng, 1992, Steven
Weinberg, nhà vật lý đoạt giải Nobel vì công lao thống nhất các tương
tác yếu và điện tử, đã dành hẳn hai chương để phê phán các nhà triết
học và bênh vực cho qui giản luận cùng phép phân tích.






[You must be registered and logged in to see this image.]
[You must be registered and logged in to see this image.]


Thanks cho bài viết:
Xem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Về Đầu Trang

Nguồn gốc và tiến hoá vũ trụ

Xem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Về Đầu Trang
Trang 1 trong tổng số 1 trang

Permissions in this forum:Bạn không có quyền trả lời bài viết
†™The Best Friends™† :: ●Kiến Thức Phụ Trợ ● :: Kiến Thức Khoa Học Thường Thức-
Diễn Đàn The Best Friends
Địa chỉ: Số 97, đường Nguyễn Huệ, phường 1, TP Cao Lãnh
Xây dựng và phát triển bởi các thành viên TBF .
.
.

Lý lịch của bạn

Thông tin của bạn
Tùy chỉnh giao diện
Sửa chữ ký
Sửa hình đại diện
Danh sách bạn/thù
Hộp thư của bạn

Liên hệ

Lí Lịch ADMIN
Đóng Góp Ý Kiến
Free forum | © phpBB | Free forum support | Liên hệ | Report an abuse | Create a free blog