Vũ trụ có thể không nở ra như chúng ta vẫn nghĩ

Sự thay đổi khối lượng các hạt có thể giải thích tại sao các thiên hà xa xôi có xu hướng ngày càng xa hơn.

Như hầu hết chúng ta đều biết và công nhận, vũ trụ được hình thành từ một vụ nổ (Big Bang) và không ngừng giãn nở từ sau đó . Thế nhưng một nhà vũ trụ học đã đề xuất một “Vũ Trụ khác” mà trong đó, Vũ Trụ không hề giãn nở một chút nào.

Christof Wetterich, một nhà vật lý lý thuyết tại Đại học Heidelberg của Đức, đã đưa ra một luận điểm vũ trụ học khác (trong một bài viết được đăng trên arXiv preprint server). Trong đó, “Vũ Trụ có lẽ đã không nở ra mà thay vào đó khối lượng vật chất của các sự vật trong vũ trụ đã tăng lên”. Theo Wetterich, luận điểm này giúp các nhà vật lý hiểu được một số vấn đề rắc rối, ví dụ như “điểm kỳ dị” xuất hiện trong Big Bang.

Mặc dù bài viết này còn chưa được kiểm tra chéo, nhưng không có một chuyên gia nào (được liên hệ bởi tạp chí Nature) bác bỏ giả thuyết này. Thậm chí một vài người còn cho rằng ý tưởng này rất đáng để theo đuổi. Hongsheng Zhao, một nhà vũ trụ học tại Đại Học St Andrews, Anh cho biết “ Tôi cho rằng giả thuyết này rất hấp dẫn. Nó đủ tính chặt chẽ để thử khám phá.”

Các nhà thiên văn học thường đo đạc xem một vật thể đang đi ra xa hay tiến lại gần trái đất bằng cách đo ánh sáng mà lõi của chúng phát ra (hoặc hấp thụ). Kết quả trả về là các màu sắc đặc trưng hoặc tần số. Nếu vật thể tiến ra xa trái đất thì các tần số có xu hướng tiến về gần màu đỏ trên vạch quang phổ (tần số thấp) – giống như việc ta nghe thấy tiếng còi xe cứu thương giảm dần đi khi nó chạy nhanh vậy.

Vào những năm 1920, các nhà thiên văn học, bao gồm cả Georges Lemaitre và Edwin Hubble đã phát hiện ra rằng, phần lớn các thiên hà đều có biểu hiện “redshift” và các thiên hà càng xa thì biểu hiện này càng mạnh. Từ những quan sát đó, họ đi đến kết luận rằng Vũ Trụ đang nở ra.

Những ngộ nhận

Thế nhưng, như Wetterich đã chỉ ra, đặc tính phát sáng của hạt nguyên tử bị chi phối bởi các hạt cơ bản của chính nó, đặc biệt là từ các hạt điện tử. Nếu một nguyên tử gia tăng về khối lượng, thì các hạt photon mà nó phát ra lại càng mạnh hơn. Cũng bởi vì các hạt mạnh hơn mà tần số thu được lại càng cao hơn, từ đó có xu hướng tiến về phần màu xanh của quang phổ. Ngược lại, nếu các hạt nhẹ hơn thì tần số sẽ tiến về phần màu đỏ của quang phổ hay gọi ngắn gọn là “redshift”.

Do vận tốc ánh sáng là hữu hạn, khi chúng ta nhìn về một thiên hà ở xa thì cũng giống như chúng ta đang nhìn ngược thời gian. Cái ta thấy chỉ là thiên hà tại thời điểm chúng phát ra ánh sáng mà ta đang trông thấy. Nếu tất cả khối lượng từng ở vị trí rất thấp, và tăng dần theo thời gian thì hiển nhiên màu của các thiên hà cũ hơn sẽ trông có vẻ đang bị “redshift” so với tần số hiện tại, và lượng “redshift” sẽ tương ứng độ xa của chúng so với Trái Đất. Qua đó, “redshift” sẽ làm cho các thiên hà có vẻ chúng đang đi ra xa dù thực tế là không phải.

Việc thông qua các công thức toán học của giải thích mới này cũng như các giải thích vũ trụ khác xem chừng rất khác nhau. Vũ Trụ có thể vẫn sẽ giãn nở nhanh chóng trong một giai đoạn ngắn giống như bơm bóng bay. Thế như trước giai đoạn đó, theo Wetterich, Big Bang sẽ không còn chứa các điểm kỳ dị mà tại đó mật độ Vũ Trụ là vô tận nữa. Thay vào đó, Big Bang đã bị kéo giãn trong một quãng thời gian vô tận của quá khứ. Còn Vũ Trụ hiện nay thì tĩnh lặng hơn, thậm chí còn bắt đầu co lại.

Chỉ đơn thuần là lý thuyết

Mặc dù ý tưởng này nghe khá là có lý, nhưng nó vẫn gặp một vấn đề lớn: Đó là nó không thể kiểm chứng được. Khối lượng là đơn vị được định nghĩa trong không gian định lượng, và chỉ có thể đo nếu có một vật “chuẩn”. Ví dụ, mọi khối lượng vật chất trên trái đất đều có thể được xác định theo chuẩn kilogram bởi một “vật chuẩn” được đặt trong một cái hầm ở ngoại ô Paris, tại Phòng Khối Lượng và Đo Lường Quốc Tế. Nếu khối lượng của tất cả mọi thứ- bao gồm cả “vật chuẩn” đều tăng theo thời gian thì đương nhiên ta không thể dùng nó để đo lường được.

Theo Wetterich, sự thiếu tính thí nghiệm không phải là vấn đề. Ông cho rằng, giải thích của ông sẽ có ích cho việc suy nghĩ về một mô hình vũ trụ mới, tương tự như việc các nhà vật lý đã sử dụng các giải thích khác nhau trong cơ học lượng tử. Đặc biệt, sự biến mất của các điểm kỳ dị trong Big Bang có thể nói là một lợi thế lớn.

Chắc chắn, ông ta sẽ phải trải qua một thời kỳ khó khăn để thuyết phục những người khác theo thuyết này. Niayesh Afshordi, một nhà thiên văn học tại Học Viện Perimeter tại Waterloo, Canada cho biết “ Tôi đã bị thuyết phục bởi những lợi thế cũng như sự mới lạ trong mô hình này”. Theo Afshordi, phần lớn các nhà vũ trụ học bám vào thuyết “Vũ Trụ nở ra” chỉ bởi nó là lời giải thích phổ thông nhất cúa hiện tượng “redshift”.

Nhiều người cho rằng, giải thích của Wetterich sẽ giúp các nhà vũ trụ học vượt qua sự bảo thủ trong suy nghĩ từ trước đến nay. “Các trường phái vũ trụ học hiện nay đều bị hội tụ về mô hình cơ bản, và xoay quanh sự nở ra cũng như Big Bang”, Arjun Berera, nhà vật lý học tại Đại Học Edinburgh, Anh cho biết. “ Đây chính là lý đo tại sao thuyết này trở nên quan trọng như vậy, trước khi chúng ta tự mãn hãy thử nhìn vào những lời giải thích khác với những thứ mà ta đã biết xem sao.”

Người dịch: Trungmaster, theo Nature
Luận văn:
Wetterich, C. Preprint, A Universe without expansion, Cosmology and Extragalactic Astrophysics (astro-ph.CO); General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc); High Energy Physics – Theory (hep-th) (2013)

Bình Luận

comments