Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại - Số phận của vũ trụ

Chia sẻ: Quynh Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

75
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cũng như vũ trụ, mỗi ngôi sao cũng có một lịch sử của nó, nó được sinh ra, phát triển và chết đi theo cách riêng phụ thuộc vào năng lượng dự trữ trong chúng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại - Số phận của vũ trụ

Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại - Số phận của vũ trụ Cũng như vũ trụ, mỗi ngôi sao cũng có một lịch sử của nó, nó được sinh ra, phát triển và chết đi theo cách riêng phụ thuộc vào năng lượng dự trữ trong chúng. Do khối lượng chưa đủ lớn nên Mặt trời của chúng ta sẽ chọn cách “ra đi” nhẹ nhàng hơn, thay vì một vụ nổ siêu tân tinh. Khi năng lượng của Mặt trời gần cạn kiệt, sự mất cân bằng giữa lực hấp dẫn và năng lượng của lớp vỏ ngoài làm cho một phần của Mặt trời phun mạnh ra phía ngoài và biến thành sao khổng lồ đỏ. Cùng với tiến trình này, các hành tinh lân cận với nó sẽ bị thiêu rụi, trong đó có trái đất. Chắc các bạn sẽ rất âu lo về số phận của chúng ta, nhưng nếu xem mỗi thế hệ loài người dài 100 năm thì cũng phải chờ đến năm mươi triệu thế hệ nữa sự xâm thực của Mặt trời mới bắt đầu. Chúng ta cũng còn từng ấy thời gian để tìm kiếm một ngôi nhà mới an toàn và dồi dào tài nguyên hơn.
Kịch bản cũng diễn ra tương tự với các ngôi sao có khối lượng không khác xa khối lượng Mặt trời nhiều lắm. Nhưng với những ngôi sao nặng hơn thế nhiều, khoảng hơn 8 lần khối lượng Mặt trời, kết cục của nó sẽ hoành tráng, nhưng cũng chóng vánh hơn. Hồi kết của các ngôi sao này sẽ là một vụ nổ siêu tân tinh, làm rực sáng cả bầu trời đêm mà một ghi nhận của người phương Đông là Sao Khách vài trăm năm trước đây. Phần lõi còn lại sẽ co lại thành một sao nơ-tron hoặc tệ hơn, là một lỗ đen. Xét về toàn cảnh, việc sinh hoặc hủy một vài ngôi sao nào đó lại không ảnh hưởng lắm đến hoạt động chung của vũ trụ. Vũ trụ đang dãn nở sẽ vẫn tiếp tục dãn nở. Quá trình này sẽ tiếp diễn mãi về sau, dừng lại hoặc sau đó đảo chiều, co lại tùy thuộc vào một đại lượng khác. Đó là tương quan giữa mật độ năng – khối lượng trong toàn vũ trụ và mật độ tới hạn. Các đo đạc gần đây cho thấy tương quan này gần bằng đơn vị, nghĩa là vũ trụ gần tĩnh. Trong khi đó, các diễn biến kế tiếp của vũ trụ sẽ quyết định số phận của nó. Nếu tương quan này dần lớn hơn 1 sẽ khẳng định ưu thế của năng – vật chất và mang lại kết cục là sau một thời gian lâu nữa, vũ trụ sẽ dần co lại và đem lại khả năng khởi đầu lại một Vụ nổ lớn khác. Nếu tương quan này đảo chiều, diễn tiến hiện nay của vũ trụ sẽ được tiếp diễn mãi mãi và biến thành một bãi tha ma các ngôi sao chết. Kịch bản này là hệ quả của chủ thuyết Vụ nổ lớn.
Tuy nhiên, vẫn có một vài kịch bản khả dĩ khác. Vũ trụ song hành là một trong số đó. Hawking cho rằng, có rất nhiều bản sao của chính bạn đang đọc bài viết này nhưng vì các bản sao này nằm trong các chiều khác của vũ trụ nên không thể mách lẻo cho bạn được. Các bản sao sẽ nằm trong các vũ trụ khác cùng tồn tại song hành với chính vũ trụ mà chúng ta đang sống. Ở đấy, khi bản sao của bạn nhảy ra khỏi tầng 5 của Cao ốc Vincom, bạn sẽ không lo mấy về một khả năng xấu nào đó, bạn sẽ vẫn lơ lửng và bình thản đi vào căn phòng ấm cúng của bạn. Tôi thích đùa bạn ư? Đúng vậy, nhưng điều đó là có thể, vì vật lý trong các vũ trụ song hành thường không giống với vũ trụ của chúng ta. Một nổ lực mới đây nhất của Penrose có lẽ làm cho chúng ta an tâm hơn về khả năng tái sinh của chính vũ trụ này. Sẽ không có Vụ nổ lớn! Thay vào đó là một vũ trụ an toàn hơn, co dãn một cách tuần hoàn. Khi vũ trụ dãn nở đến một lúc nào đó, vật lý do Penrose và một số người khác đề nghị sẽ khiến cho vũ trụ bắt đầu quá trình co lại. Vũ trụ cũng không co lại quá mức, thành một điểm như trước thời điểm Vụ nổ lớn. Nó sẽ đạt tới một kích cỡ nhất định nào đó, trước khi quá trình động lực sẽ thổi bùng nó thành một pha mới của chính vũ trụ. Sẽ còn nhiều kịch bản khác về số phận của vũ trụ được đưa ra. Nhưng cũng như mọi lý thuyết, cần phải được kiểm chứng trong thực tiễn. Với điều kiện cực hạn ở thời điểm sinh diệt của vũ trụ, những nổ lực của khoa học kỷ thuật khó mà vươn tới được. Vì vậy, một lựa chọn có phần tất yếu để nhận ra kết cục này, là hãy hướng mắt ra bên ngoài, vào chính vũ trụ mà chúng ta đang sống để được thực chứng nó hoặc may mắn hơn, tìm thấy một vài mảnh ghép quan trọng trong bộ xếp hình mà Mẹ Tự Nhi ên đã cố tình làm rơi rớt lại.
Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại - Nhìn thấy và không nhìn thấy Kì 3: Nhìn thấy và không nhìn thấy Chúng ta có giống nhau? Có, ít nhất là về mặt cấu trúc sinh học. Cơ thể chúng ta được tạo thành từ hi-đrô, các-bon và một số nguyên tố khác. Hi-đrô là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ vì cấu trúc đơn giản của chúng, hạt nhân của nó là một hạt proton. Những ngôi sao, các thiên hà mà ta quan sát thấy, dù ở rất xa chúng ta, “sống” nhờ vào năng lượng trong phản ứng tổng hợp hi-đrô mà mặt trời là một ví dụ. Nếu sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng không thể “sạch” hơn này, nền văn minh của loài người sẽ cải thiện đáng kể. Chúng ta không phải đào bới khắp mặt địa cầu để tìm dầu mỏ, khí đốt mà hệ quả của nó, ô nhiễm, chiến tranh Trung đông ngày càng làm cho chính chúng ta suy kiệt. Sự sống khởi đầu cũng từ mặt trời. Nhờ vào vị trí không quá gần, cũng không quá xa mặt trời, các mầm sống trên trái đất mới nảy sinh và được sưởi ấm, thuận lợi cho sự phát triển. Đó cũng là lý do, tại sao ở Kim Tinh (quá nóng) hay Thổ Tinh (quá lạnh) không có ưu tiên này. Nhưng đóng góp của mặt trời cho trái đất là rất bé so với khả năng của nó. Trong khi, có hàng tỉ tỉ tỉ mặt trời như vậy trong toàn vũ trụ này, lớn hơn, nặng hơn, nhi ệt độ cao hơn và do đó năng lượng cũng lớn hơn.
Vũ trụ được tạo thành từ năng lượng và sau này thêm vào là vật chất. Hiện nay, đóng góp của vật chất chưa tới một phần ba năng – khối lượng của toàn vũ trụ. Đáng nói hơn, những gì mà ta nhìn thấy được,còn gọi là vật chất thông thường, như các sao, các thiên hà chỉ vào khoảng 20% lượng vật chất tồn tại trong vũ trụ; nghĩa là vào khoảng 1/15 bình diện năng - khối lượng tổng thể. Phân bố năng - khối lượng trong toàn vũ trụ. Đóng góp của các sao chỉ là một mẫu nhỏ trong "miếng bánh" này (màu trắng 0,4%stars). (Ảnh: Wikipedia.com) vật chất tối đóng góp vào phần còn lại. Sở dĩ gọi là “tối” vì sự lười nhác của vật chất này trong tương tác với vật chất nhìn thấy. Tuy nhiên, người ta vẫn dự đoán được sự tồn tại của đối tượng này thông qua một số hiệu ứng của chúng như thấu kính hấp dẫn vũ trụ, ánh sáng bị bẻ cong quá mức khi truyền qua rìa các thiên hà mà đóng góp của vật chất thông thường không làm nổi; hoặc sự sai lệch về vận tốc của các thiên hà. Đóng góp đáng kể nhất phải kể đến năng lượng tối, là phần năng lượng hiện hữu trong mọi ngóc nghách của vũ trụ. Ngược với lực hấp dẫn thông thường, năng lượng tối lại có tác dụng đẩy, là nguyên nhân chính khiến vũ trụ dãn nở gia tốc như những quan sát gần đây cho biết. Cũng như vật chất tối, năng lượng tối hầu như không tương tác với các đối tượng vật lý thông thường vì vậy rất khó nắm bắt được hành trạng và tính chất của nó.