ChúngTa.com

Vũ trụ của chúng ta ngày nay đã bắt đầu từ một vụ nổ khổng lồ (big bang) cách đây khoảng 14 tỉ năm. Vào khoảng vài phần triệu giây ngay sau lúc ra đời, vũ trụ có nhiệt độ vào khoảng hàng nghìn triệu độ. Điều kiện đó của vũ trụ sơ sinh đã được tạo ra trong chiếc máy Rhic ở Brookhaven và các kết quả đã được công bố năm 2005. Có một điều bất ngờ: trạng thái của vật chất vào lúc đó như đã quan sát được trong thiết bị không như các nhà vật lý đã dự đoán: plasma của các quark và gluon không phải ở dạng khí mà là một chất lỏng gần như lý tưởng với độ nhớt bằng không.

Kịch bản big bang

Nằm 1929, với khám phá của nhà thiên văn Mỹ E. Hubbie về sự dịch chuyển của các vạch quang phổ của các sao về phía vạch đỏ (so với các vạch quang phổ của một nguồn sáng trên Trái Đất), mọi người bắt đầu hiểu được rằng vũ trụ quan sát được của chúng ta không phải là tĩnh tại mà có một sự tiến hóa nào đó, cụ thể là đang nở ra, có thể là nở mãi mãi hay đến mộtlúc nào đó sẽ co lại, theo như hai nghiệm của phương trình trường hấp dẫn của Einstein (1916) mà nhà toán học và khí tượng Nga A.Friedmann đã tìm ra trong các năm 1922 và 1924.

Vũ trụ đang nở hiện nay, theo nhà vật lý Mỹ gốc Nga G. Gamow trong một sốcông trình trong thời gian 1946 -1948 cùng với các cộng sự (R.A.Alpher, H. Bethe, R.C.Herman), là kết quả của sự nổ tung của một khối vật chất (chính là toàn bộ vũ trụ ngày nay) trong một thể tích vô cùng nhỏ gần như một điểm.

Khối vật chất này lúc đầu cực kỳ nóng và đặc (quả cầu lửa nguyên thủy) nhưng đã nguội dần đi và loãng ra trong quá trình nở của vũ trụ. Do nhiệt độ cực cao của vũ trụ lúc bàn đầu (ở đây xét lúc mà tuổi của vũ trụ đã đạt cỡ giây), các phản ứng nhiệt hạch đã có thể xảy ra và đã có sự tạo thành các nguyên tố (đơteri, heli, liti những nguyên tố nặng hơn hình thành theo một cơ chế khác). Do sự nguội dần của vũ trụ trong quá trình nở, đến một lúc nào đó (khoảng 380.000 năm sau lúc ra đời), các nguyên tử trung hòa sẽ hình thành và không còn tương lác với bức xạ (ánh sáng) nữa, bức xạ tách riêng này còn tồn tại cho đến ngày nay với nhiệt độ hiện nay là 2,7^oK (nhóm của Gamow lúc đầu dự đoán là 10^o K, sau đó là khoảng 5^oK). Bức xạ còn lại này (bức xạ tàn dư), thường gọi là bức xạ phông vi ba vũ trụ, đã được A.A.Penzias và R.W.Wilson bất ngờ phát hiện vào năm 1965 khi hai ông tìm cách cải tiến việc liên lạc với vệ tinh viễn thông Echo (việc liên lạc này bị nhiễu mà sau đó người ta mới rõ là do có một bức xạ phông tràn ngập vũ trụ). Đó là một chứng cớ rất rõ ràng về sự đúng đắn của giả thuyết quả cầu lửa nguyên thuỷ mà Gamow đã đề xuất, ý tưởng đã bị F.Hoyle chế diễu: Đã có một vụ nổ lớn (Big bang) khai sinh ra vũ trụ! Từ “Big bang" ngày nay người ta thường dùng để chỉ lý thuyết về sự tiến hóa của vũ trụ bắt đầu từ một quả cầu lửa nguyên thủy đã xuất hiện chính là từ sự diễu cợt này. Hoyle là một trong những người chủ trương "lý thuyết trạng thái dừng" theo đó vũ trụ khống có lúc bắt đầu và cũng không có lúc kết thúc, vật chất liên tục được sinh ra trong quá trình nở của vũ trụ để bù vào phần vũ trụ đã tăng thêm do nở, giữ cho mật độ vật chất của vũ trụ luôn luôn không đổi. Lý thuyết này đã lừng được nhiều nhà vũ trụ học rất hâm mộ,nhưng rết cuộc đã bị phá sản trước các dữ kiện thực nghiệm, đặc biệt là về bức xạ phông vi ba vũ tru, chứng cớ đầy sức thuyết phục về sự tiến hóa của vũ trụ theo kịch bản Big bang.

Các kết quả tính toán của Gamow và các cộng sự về sự hình thành các nguyên tố trong giai đoạn sớm của vũ trụ (tuổi vào cỡ giây), trong trường hợp các nguyên tố nhẹ, đã được chứng tỏ là rất phù hợp với các kết quả thực nghiệm. Những khám phá về sự nở của vũ trụ, bức xạ phông vi ba vũ trụ và sự tiên đoán phù hợp với thực nghiệm về sự hình thành các nguyên tố nhẹ là ba cái trụ lớn mà trên cơ sở đó kịch bản Bia bang đã được xem là mô hìnhchuẩn của vũ trụ học.