Mô hình Big bang tiêu chuẩnMô hình Big Bang (vụ nổ lớn) nhận định rằng vũ trụ khởi thuỷ bởi một vụ nổ khoảng chừng 15 tỷ năm trước. Trên vụ nổ, size vũ trụ được xem là bằng không nên mật độ năng lượng và nhiệt độ vô thuộc lớn. Sau vụ nổ, vũ trụ giãn nở và nguội dần, có thể chấp nhận được thành các cấu trúc như ta đang thấy ngày nay.

*


Ít tốt nhất có ba cơ sở lý luận và trong thực tế dẫn tới mô hình. Thiệt thú vị khi biết chính một bên văn là người thứ nhất cho rằng thiên hà phải có điểm khỏi đầu. Nghịch lý Olbers (1823) nhận định rằng nếu vũ trụ vô tận trong không – thời gian thì nó phải có không ít sao đến cả khi nhìn phải bầu trời, tia đôi mắt ta bao giờ cũng gặp mặt một ngôi sao. Và ta vẫn thấy thai trời luôn sáng rực như khía cạnh trời, trong cả vào ban đêm. Những thực tiễn bầu trời đêm hôm lại về tối đen. Trong bài xích thơ văn xuôi lâu năm Eureku năm 1848, Edgar Poe mang đến rằng, đó là vì các ngôi sao không đủ thời gian để thắp sáng toàn vũ trụ. Và khung trời đêm về tối đen chứng tỏ vũ trụ ko tồn tại mãi mãi. Không chỉ là đứng vững vàng trước thử thách của thời gian mà trả thuyết còn nhập vai trò ra quyết định trong vấn đề hình thành lý thuyết Big Bang.


Cơ sở lý luận lắp thêm hai là thuyết tương đối tổng quát, cho rằng không – thời gian là các đại lượng động lực, dựa vào vật chất đồng thời bỏ ra phối vật chất (lưu ý ý niệm của Engels, nhận định rằng không – thời hạn là hình thức tồn tại của vật chất). Điều đó dẫn tời việc không – thời gian la hình thức tồn trên của thiết bị chất). Điều đó dẫn tời câu hỏi không – thời hạn và vì thế vũ trụ rất có thể có mở đầu và kết thúc, một ý tưởng ban sơ chính Einstein cũng tìm giải pháp chống lại.

Cơ sở thực tế của mô hình là phát hiện vũ trụ co giãn của Hubble trong thời hạn 1920. Vũ trụ hiện tại đang giản nở cùng các thiên hà ngày càng xa nhau minh chứng trong vượt khứ bọn chúng gần nhau, lúc vũ trụ có kích thước nhỏ tuổi hơn. Suy diễn ngược thời hạn mãi sẽ đi đến thời khắc 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 nở rộ sẽ khiễn thiên hà sinh thành.


Tuy nhiên mật độ vật hóa học hay lực thu hút quá lớn có thể khiến vũ trụ teo lại ngay trong lúc vừa giãn nở. Cùng với những nguyên nhân khác nhưng mà Alan Guth đưa định sự co và giãn lạm phát, chất nhận được vũ trụ tăng form size 1030 lần chỉ trong giây khắc (từ thời điển 10-35 đến thời gian 10-32 giây sau vụ nổ). Thừa qua chiếc ranh giới thành bại tế vi đó, dải ngân hà đắc thắng giãn nở và tạo nên mọi thứ, kể cả phiên bản thân bọn chúng ta.

Đó là mô hình vũ trụ nóng co giãn lạm phân phát tiêu chuẩn. Năm 1991 khi viễn kính Hubble bên trên vệ tinh Cobe đo được phông sự phản xạ tàn dư tự nổ thừa khứ quả thật tiên đoán, quy mô Big Bang được xác định rộng rãi.

Những vấn đề bỏ ngỏ

Big Bang là tế bào hình tốt nhất hiện nay, nhưng tất yếu nó vẫn tồn tại nhiều vấn đề, bao hàm điểm kì quái và sự mở đầu tối hậu. Thiết bị lý luân tránh những điểm kì dị, vị trí một đại lượng nào đó đạt cực hiếm vô thuộc – điều chỉ có trong nhân loại toán học trừu tượng. Big Bang chính là điểm kì quặc như vậy với đó là điều cần tránh. Rồi Big Bang hiện ra vũ trụ, vậy cái gì sinh Big Bang? ko la khi thánh địa rất hoan nghênh mô hình, vày xem Big Bang là hiện nay thân của đấng sáng sủa tạo.


Một cách tránh vấn đề kì khôi là định hướng dây của đồ dùng lý phân tử (cơ bản). Kim chỉ nan dây xem cấu tử cơ phiên bản nhất củ vũ trụ không hẳn là phân tử (như năng lượng điện tử, quark...) mà là dây hay khôn cùng dây cùng với 10 chiều. Gồm đến 5 lý thuyết dây và mang lại 1995 người ta thấy rằng chúng chỉ nên phiên bản của một định hướng nền tảng rộng là định hướng màng 11 chiều. Các kiểu dao động không giống nhau của màng được biểu đạt thành những hạt cơ phiên bản mà ta thấy. ý kiến cũ xem hạt cơ bản là chất điểm không form size nên mang đến điểm kì dị, còn màng thì không vị chúng có form size xác định, dù siêu nhỏ.

Bài toán mở đầu tồi hậu thì tinh vi hơn. Một cách giải quyết vấn đề là điều tra khảo sát sự kết thúc. Vũ trụ co giãn mãi mãi xuất xắc dần co lại trong một vụ co béo (Big Crunch)? nếu như vũ trụ đủ thứ chất, lực lôi kéo sẽ win dần sự giãn nở và vũ trụ đủ trang bị chất, lực hấp dẫn sẽ chiến thắng dần sự giãn nở và ngoài trái đất sẽ teo về điểm kì dị chung cục. Và vụ nổ sinh sản nên bạn có thể có thể là tác dụng của vụ teo trước. Đó là mô hình vũ trụ luân hồi của Wheeler, với những chu trình co và giãn nối thành vòng tròn như triết lý nhà Phật, một thủ tục để tránh sự khởi đầu tối hậu.

Đáng tiếc Big Cruch chưa hẳn là đối xứng gương tuyệt vời của Big Bang. Khi vũ trụ co, các Photon vẫn nhận thêm năng lượng do trường cuốn hút mạnh. Và vũ trụ khi kết thúc sẽ lạnh hơn thời gian khởi đầu. Kết quả là vụ nổ càng sau đây càng mạnh bạo hơn. Điều đó chứng minh vũ trụ vẫn phải một điểm khởi đầu tối hậu, giống hệt như mô hình chỉ bao gồm một Big Bang vậy. Công ty thơ vẫn chưa mất đi nỗi hào hứng.


Cuộc cách mạng cuối thiên niên kỷ

Quan niệm luân hồi hàm ý vũ trụ đầy đủ vật hóa học để có thể co lại. Nhưng ý niệm đó bị bác bỏ bỏ năm 1998. Việc quan sát các sao siêu mới đã dẫn đến một tóm lại mang tính cách mạng: dải ngân hà đang co và giãn ngày càng nhanh. Đó là tin ko vui vì quy mô luân hồi được yêu thích hơn, khu vực vũ trụ cùng sự sống có thể sinh diệt không kết thúc nghỉ.

Tại sao vũ trụ co giãn ngày càng nhanh? Câu vấn đáp khá solo giản: vày thiếu lượng vật dụng chất phải thiết. đặc biệt hơn, hình như vũ trụ cất một dạng năng lượng đặc biệt có tính năng phản hấp dẫn.

Vài chục năm trước các đơn vị thiên văn xem ngoài trái đất chỉ cất vật chất sáng thông thường. Khi thấy tốc độ quay của các ngoài hành tinh quá nhanh, bạn ta mang định một số loại chất về tối nhiều vội vàng 10 lần hóa học sáng (để lực hấp dẫn đủ bù cùng với lực lý tâm do vũ trụ quay, nều không dải ngân hà sẽ rã rã). Chất về tối được phân thành hai loại; loại thường (như sao lùn nâu, lỗ đen...) và một số loại lạ (như neutrino gồm khối lượng, những hạt giả thuyết axion hay Wimp...). Nay cần thêm vào loại vật hóa học hay năng lượng mới, gọi là năng lượng tối, chiếm đến hai phần ba trọng lượng vũ trụ:

Thành phần

Tỷ lệ (%)

Minh Hoạ

Bức xạ

0,005

Ánh sáng, các bức xạ năng lượng điện từ khác...

Chất sáng

0,5

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

Chất về tối thông thường

3,5

Lỗ đen, sao lùn nâu, sao lùn đen...

Chất về tối kỳ lạ

26

Neutrino bao gồm khối lượng, các hạt đưa thuyết axion, wimp...

Năng lượng tối

70

Năng lượng chân không giỏi thành phần sản phẩm năm...


Bản chất năng lượng tối với áp lực nặng nề âm (để sản xuất phản hấp dẫn) chắc hẳn rằng là thách thức lâu dài hơn đối với đồ vật lý với vũ trụ học.

Đầu tiên là năng lượng chân không. Chân không vật dụng lý không hẳn là cõi hỏng vô, mà cất đầy những hạt – phản phân tử ảo, sinh khử không hoàn thành do nguyên tắc bất định Heisenberg. Theo đó, tất yêu xác định đúng chuẩn đồng thời giá trị các gặp mặt đại lượng thứ lý liên hợp (như vị trí cùng tốc độ, giá trị các cặp đại lượng vật lý liên hợp (như vị trí và tốc độ, quý giá và độ vươn lên là thiên của một trường vật lý...). Nên năng lượng chân không phải khác không, do nếu bởi không thì độ biến hóa thiên cũng bởi không; bao gồm nghĩa nhị đại lượng được xác định chính xác đồng thời, điều mà nguyên lý bất định cấm. Đó là vì sinh hạt với phản phân tử ảo. Chẳng hạn trong 1cm3 trước đôi mắt ta, luôn có 1030 năng lượng điện tử ảo! chúng gây hiệu ứng kia đếm được, như cảm giác Casimir. Giám sát thấy bọn chúng tạo tỷ lệ năng lượng béo gấp 10120 lần những dạng vật hóa học khác, một nhỏ số khiến giới đồ lý choáng váng!

Ứng cử viên vật dụng hai là thành phần sản phẩm năm (chơi chữ theo Aristotle, người xem tư yếu tố nước, lửa, ko khí và đất tao phải vũ trụ). Đơn giản nhất là một trong những trường lượng tử biến hóa rất chậm chạp theo thời gian, cơ chế phân tích và lý giải giai đoạn giãn nở lạm phát. Khả năng khác đến từ vật lý những chiều dư kỳ ảo, tức dây 10 chiều giỏi màng 11 chiều nói sinh sống trên. Trong lý thuyết này, vật chất thông thường nằm trên những màng ba chiều. Các màng này nằm cạnh bên nhau vào chiều đồ vật 11. Ánh sáng sủa đi theo những màng cha chiều đến mắt ta cần mất hàng tỷ năm, trong những khi tác động lôi kéo (hay bội phản hấp dẫn) thì đến ngay theo hướng dư, sản xuất giá trị cầu lượng vô cùng mập như vừa nói. Mặc dù nhiên, những khó khăn toán học khiến việc chỉ dẫn một mô hình hoàn hảo là bất khả chỉ trước mắt nhưng mà còn có thể trong tương lai.

Mô hình màng cùng chạm

Nhằm giải quyết hai vấn đề kì dị và bắt đầu tối hậu, cuối 2001 những nhà khoa học Steinhardt, Turok, Khoury, Ovrut với Seiberg khuyến cáo mô hình màng với chạm, coi Big Bang không hẳn là khởi đầu của không –thời gian, mà là điểm chuyển tiếp thân pha đang giãn nở và pha thu hẹp trước đó. Đây chính là mô hình luân hồi, tuy nhiên có ưu thế hơn các quy mô luân hồi khác.

Mô hình mang định dải ngân hà của họ là một màng ba chiều trôi trong không gian bốn chiều. Một màng không giống – một vũ trụ tuy nhiên song – ở ngay lân cận ở khoảng cách vi mô trong chiều lắp thêm tự. Thiên hà này gần hơn hết làn da, phần đông ta tất yêu thấy hay chạm được vào nó. Những màng này hành động y như nối với nhau bằng lò xo: kéo lại khi các màng cách nhau và bán ra khi bọn chúng lại gần, khiến các màng giao động ra xa rồi mang lại gần. Bọn chúng tuần trường đoản cú va chạm đó là Big Bang. Năng lượng Big Bang nguyên thuỷ là tích điện va chạm; còn những thăng giá tỷ lệ (thấy rõ bên trên phông sự phản xạ hoá thạch bởi vì vệ tinh Cobe đo được năm 1991 với là phân tử giống phát triển thành các ngoài trái đất sau này) là những vết nhăn của màng. Trong quá trình dao động và va chạm, các màng vẫn hoàn toàn có thể tự teo giãn.


So với mô hình lạm phân phát tiêu chuẩn, mô hình này co ưu điểm là ko cần tích điện tối để giải thích sự giãn nở ngày càng tăng của vũ trụ. Đơn giản kia là năng lượng “lò xo”. Theo Turok, ưu điểm khác là kì quặc chỉ mở ra trong chiều thứ tư (khi nhị màng va đụng thì khoảng cách bằng không), kỹ năng nhẹ nhất trong các các kì dị. Và do vẫn tiếp tục co và giãn trước và sau va chạm, những Photon sẽ không còn thu thêm năng lượng, cần Big Crunch ko nóng rộng Big Bang, cho phép loại vứt sự mở đầu tối hậu, một chủ đề thần học ưa thích.

Tất nhiên mô hình cũng để lại các vấn đề. Đầu tiên, kì quặc nhẹ tốt nhất thì vẫn luôn là kì dị. Tiếp nữa, không rõ các thăng giáng nhỏ tuổi hay các vết nhăn của màng tái xuất hiện thế làm sao sau cùng chạm. Theo Linde, một người xây dựng quy mô lạm phát, điều đó giống như ném một chiếc ghế vào lỗ black và hi vọng nó vẫn tái sinh. Rồi bản chất lực lò xo cũng là việc nan giải. Tuy nhiên nhiều công ty thiên văn hoan nghênh mô hình, vày như lời nhà kim chỉ nan dây lừng danh Veneziano sinh sống Cern, chúng ta dễ đồng ý ý tưởng Big Bang là công dụng của một cái nào đó hơn là vì sao của phần lớn thứ.

“Tà Thuyết” Monday

Các mô hình trên phần lớn vưởng phải bài toán năng lượng tối. Vì vậy từ 1983, Mordehai Milgrom (israel) lời khuyên Mond, tức rượu cồn lực Newton biến đổi (Modified Newtonian Dynamics). Ông nhận định rằng định luật hai Newton F=ma sẽ trở thành F=ma2 sinh sống các gia tốc thấp, cỡ 10-10 m/s2. Tất cả nghĩa là chỉ cần một lực nhở hơn giỏi ít vật chất hơn để gia tốc các thiên hà. Và câu hỏi chất buổi tối hay năng lượng tối sẽ thản nhiên được loại trừ.

Ban đầu giới thiên văn bác bỏ Mond. Tuy vậy những thành công xuất sắc trong việc giải thích sự xuất hiện và tiến hoá của ngoài hành tinh (các phép đo mới đây cân xứng với tiên lượng của Milgrom nhiều năm trước) thuyết phục được một trong những nhà khoa học. Tuy vậy họ ko nghĩ động lực Newton sai, cơ mà xem đó là một trong những bổ chủ yếu có ý nghĩa thực hành, khi hotline nó là MIFF, tức công thức làm khớp Milgrom (Milgrom Fitting Formula).

Vũ trụ hữu hạn tuyệt vô hạn?

Hãy xét nguyên tắc Mach, cho rằng quán tính của vật là do nó can hệ với toàn vũ trụ. Rất có thể hiểu rõ rộng qua câu hỏi xét lực ly chổ chính giữa trên một thùng nước. Khi quay nước vào thùng, phương diện nước vẫn lõm xuống: ta nói nó chịu tác dụng của lực ly tâm. Đó là vì nước quay so cùng với thùng đứng yên? hoàn toàn không, do khi con quay cả thùng cùng nước với cùng tốc độ, khía cạnh nước vẫn lõm xuống. Mach mang đến rằng, mặt nước lõm vì chưng “biết” nó đang quay so với toàn vũ trụ. Nói giải pháp khác, quán tính là vì tương tác của toàn vũ trụ lên vật. Vì thế vũ trụ bắt buộc hữu hạn. Giả dụ vũ trụ vô hạn thì tiệm tính sẽ phệ vô hạn: phần lớn vật ko thể đổi khác trạng thái đưa động, một điều trái cùng với thực tế.

Nhưng đó chỉ là solo vũ trụ (universe) của bọn chúng ta. Không ít người giả định những vũ trụ tuy vậy sóng hay đa vũ trụ (munltiverse), mỗi vũ trụ có hệ qui phương tiện riêng. Hãy ghi nhớ lại những màng va chạm, không những hai mà có thể nhiều hơn. Hoặc tưởng tượng trò thổi bong bóng xà phòng, mỗi bong bóng là một đơn vũ trụ. Các bong bóng có thể nỗi cùng nhau bằng những lỗ sâu đục (wormhole). Theo thuyết tương đối tổng quát, chúng là đường tắt nối những vùng không thời hạn trong một bong bóng, thậm chí còn nối những bong láng vũ trụ với nhau. Chúng chất nhận được năng lượng phun trào giữa những bong bóng. Rất có thể hình dung một sự phun trào như thế chính là Big Bang đã có mặt vũ trụ mà lại ta đang sống.

*


Như vậy gồm thể chúng ta đang sống trong một đối kháng vũ trụ hữu hạn. Đơn ngoài trái đất này là một trong những trong vô vàn những màng hay khủng hoảng bong bóng của một đa vũ trụ vô hạn. Người nào cũng có thể hài lòng, du say đắm vũ trụ vô hạn xuất xắc hữu hạn.

Giả thuyết này giúp loại trừ đấng sáng tạo tối cao. Trong cửa nhà nổi danh Giai điệu bí mật (đã dịch ra tiếng Việt), Trịnh Xuân Thuận đặt niềm tin vào đấng sáng và nhận định rằng ông mong 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 bài toán bất khả, cũng giống như xem cuộc sống chỉ là sự việc biến bất chợt không thoả mãn được lòng tự tôn của bé người. Thiển nghĩ vụ việc có khi ngược lại. Ví như con fan do một đấng về tối thượng tạo ra thì bọn họ chỉ là những con rối. Khi ấy sẽ không có ý chí thoải mái chủ đề ưa chuộng của Bergson; cũng không có sự lựa chọn một trong những kĩ năng khác nhau, như một cách tự quyết định số phận – đặc thù cơ phiên bản của tính người. Còn nếu chúng ta xuất hiện tại như sự kết hợp vi diệu thân cái tự dưng và mẫu tất nhiên bọn họ cần sống xứng danh với tất cả những trở ngại của sự sinh thành. Với điều đó hoàn toàn có thể có chân thành và 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 bọn chúng tỏ nó cất một năng lượng vô hạn, điều bất nghĩa về mặt đồ gia dụng lý? cực kỳ may chưa phải như vậy.

Tính bật định lượng tử được 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 hạn tồn trên ngắn ngủi. Bọt bong bóng càng ít năng lượng thì mãi sau càng lâu. Vì tích điện trường lôi kéo là âm, còn tích điện chứa trong vật chất là dương, yêu cầu nếu đa vũ trụ là phẳng (dù đối chọi vũ trụ hoàn toàn có thể cong), nhị dạng tích điện đó triệt tiêu nhau và tích điện đa vũ trụ đúng mực bằng không. Khi đó những qui tắc lượng tử có thể chấp nhận được nó vĩnh cửu mãi mãi. Nói cách khác, chính tình trạng bất định là nguyên nhân khiến cho vũ trụ rất có thể xuất hiện nay từ hư vô, một ý tưởng khác biệt đến mức lúc nghe đến Gamow đề cập tại Princeton trong thời điểm 1940, Einstein đang đứng sững thân đường khiến cho hai người suýt bị xe pháo đâm chết.

Ta hoàn toàn có thể đặt câu hỏi, vậy hư vô trường đoản cú đâu xuất hiện? có lẽ đó là câu hỏi không hòa hợp lý. Thoả xứng đáng hơn là để câu hỏi, tại sao có tình cô động để vũ trụ rất có thể sinh thành? cùng liệu gồm những thắc mắc nền tảng không chỉ có vậy hay không?

Cuối thuộc xin nhấn mạnh vấn đề sự thống duy nhất giữa vi mô cùng vĩ mô. Bao gồm nhờ đi mang lại tận cùng bản chất vi mô nhưng khoa học có thể hiểu tăm dạng vũ trụ. Những chủ ý cho rằng qui giản luận (re-ductionism), một biện pháp tiếp cận dựa vào phép phân tích để ngày dần đi sâu vào cấu tạo vi mô của cầm giới, đã không còn hết tài năng nhận thức là không có cơ sở. Trong cuốn các giấc mơ về định hướng cuối cùng, 1992, Steven Weinberg, nhà thứ lý chiếm giải Nobel vì công lao thống nhất các tương tác yếu với điện tử, đã dành hẳn nhì chương để phê phán những nhà triết học với bênh vực cho qui giản luận cùng phép phân tích.