C
congratulation11
Thuyết Bigbang_
_ _ _Bùm!!!
Sự giải thích nguồn gốc của vũ trụ luôn là đề tài gây nhiều tranh cãi ở mọi thời đại. Bởi vì nó không chỉ mang ý nghĩa đơn thuần về mặt khoa học mà còn có ý nghĩa về mặt thế giới quan và phương pháp luận khoa học. Có nhiều giả thuyết về nguồn gốc của vũ trụ nhưng trong thế kỉ XX thuyết được nhiều người chấp nhận đó là thuyết Big Bang. Bài viết này sẽ giới thiệu một cách sơ lược về thuyết này.
1. THUYẾT BIG BANG LÀ GÌ?
Dựa trên lý thuyết của ngành vật lý các hạt cơ bản, qua những phương tiện quan sát, tính toán và kết quả thực nghiệm trong những máy gia tốc, vật lý thiên văn hiện đại cho rằng vũ trụ được tạo ra cách đây khoảng 15 tỷ năm do một vụ nổ Nguyên Thuỷ vĩ đại gọi là Big Bang(Vụ Nổ lớn). Vũ trụ Nguyên thuỷ chỉ là một đám sương mù mờ ảo. Theo những nghiên cứu của thiên văn học hiện đại, những thiên thể như sao, các hành tinh được hình thành từ những đám khí khổng lồ bị co và đông lại vì sức hút của trường hấp dẫn trong đám khí, rồi sau đó nổ tung ra.
Năm 1985 có một nhà vật lý đã nhận xét tại hội nghị khoa học: "Việc vũ trụ khởi đầu với Big Bang khoảng 15 tỷ năm trước cũng chắc chắn như Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời". Vậy thuyết Big Bang như thế nào mà mà họ tin tưởng như vậy?
Không nên hình dung rằng Big Bang giống như vụ nổ của một quả pháo khổng lồ, mà bạn có thể đứng lảng ra một bên để quan sát. Ở đây không có một bên nào hết, vì Big Bang là biểu hiện ra đời của chính không gian, thời gian. Bây giờ chúng ta chúng ta hãy xem cái gì đã xẩy ra sau Vụ Nổ lớn ở các khoảng thời gian khác nhau.
Từ điểm Zero Big Bang đến 10-43s. Trong khoảng thời gian cực nhỏ nhưng quan trọng này chúng ta mới biết được rất ít, bởi vì các định luật vật lý, như chúng ta đã biết, đều không đúng ở đây.
Ở 10-43s. Nhiệt độ của vũ trụ khoảng 1023K và vũ trụ dãn nở rất nhanh. Khi đó quá trình dãn nở rất nhanh, nhiệt độ giảm đều cho tới khi đạt tới giá trị hiện nay khoảng 3 K.
Từ 10-43s đến 10-35s. trong khoảng thời gian này, các lực mạnh, lực yếu và lực điện từ tác dụng như một lực duy nhất được mô tả bởi lý thuyết Thống nhất lớn, còn lực hấp dẫn tác dụng tách rời như hiện nay.
Từ 10-35s đến 10-10s. Lực mạnh tách ra, để lại lực điện từ, lực yếu và hấp dẫn vẫn còn tác dụng như một lực duy nhất.
Từ 10-10s đến 10-5s. Tất cả bốn lực đều tách biệt ra như hiện nay. Vũ trụ như một "món súp nóng" gồm các quark, leptôn và photon.
Từ 10-5s đến 3 phút. Các quark kết hợp để tạo nên các mezon và barion. Vật chất và phản vật chất huỷ nhau quét đi phản vật chất và chỉ để lại một lượng dư nhỏ vật chất, từ đó tạo nên vũ trụ của chúng ta hiện nay.
Từ 3 phút đến 105 năm. Các prôton và nơtron kết hợp để tạo ra các nucleit nhẹ và với độ phổ cập đồng vị đúng như hiện nay. Vũ trụ là một plasma của các hạt nhân và electron.
Từ 105 năm đến nay. Bắt đầu thời kỳ này các nguyên tử được tạo thành. Vũ trụ trở nên trong suốt đối với các photon và bức xạ. Từ đây chúng bắt đầu một hành trình dài dằng dặc và nay mới đến được chúng ta như bức xạ nền vi ba. Rồi các các nguyên tử cụm lại để tạo ra các thiên hà, sau đó là các sao và các hành tinh, rồi hình thành chính bản thân chúng ta.
2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH THUYẾT BIG BANG
Có thể nói thuyết Big Bang là trí tuệ chung của nhiều nhà khoa học, được hình thành qua nhiều giai đoạn khác nhau, ở những địa danh khác nhau, mỗi giai đoạn có một cha đẻ tương ứng. Ta hãy lần lượt điểm qua các địa danh và cha đẻ của nó.
a) Người cha thiên tài Albert Einstein (1879 - 1955) đứa con vũ trụ dãn nở mà lý thuyết tương đối tổng quát của mình đã đưa ra. Theo quan niệm lúc bấy giờ tất cả mọi người, dù là vĩ nhân hay thứ dân đều nghĩ rằng vũ trụ là dừng, là bất biến không thay đổi. Chính trên quan niệm đó mà Einstein đã rất bối rối khi tìm ra các nghiệm phương trình của chính mình, đúng ra là hai nghiệm mô tả vũ trụ hoặc là đang dãn nở hoặc là co lại. Ông đã chữa cháy bằng cách thêm vào phương trình của mình một số hạng chứa "Hằng số vũ trụ" để được một nghiệm mô tả vũ trụ dừng. Vài năm sau chính Einstein phải thừa nhận rằng: "Đây là sai lầm đẹp nhất trong đời (khoa học) của tôi".
b) Người cha bị rơi vào quên lãng Alexxandro Fried Mann (1888 - 1925). Bởi chính ông là một nhà khoa học nghiên cứu các vấn đề khí động học phục vụ pháo binh. Vào năm 1920, ông bắt đầu làm quen với các phương trình Einstein. Fried Mann đã loại bỏ ngay "Số hạng vũ trụ". Bằng giấy và bút chì ông đã giải được các phương trình Einstein. Tất cả các nghiệm được chia làm hai loại, dẫn đến hai mô hình vũ trụ dãn nở mãi mãi hoặc vũ trụ dãn nở đến một thời điểm nào đó rồi co lại do lực hấp dẫn lấn át xu hướng dãn nở. Như vậy trong trường hợp thứ hai toàn bộ vật chất sẽ tập trung tại một điểm, thể tích bằng không, siêu đặc, rồi sau đó vũ trụ lại tham gia vào một pha dãn nở mới, rồi co lại, cứ như vậy. Đồng thời ông cũng tính được tuổi thọ của vũ trụ là 10 tỷ năm. Một kết quả đáng quý vào thời điểm bấy giờ. Nhưng tiếc thay Fried Mann không tiếp tục mà ông lại quay trở về công việc ban đầu của mình.
c) Người cha chính thức Greorges Lemaltre (1894 - 1966) là một vị linh mục người Bỉ, đồng thời là một nhà khoa học rất lớn, Lemaltre phát hiện ra các công trình của nhiều nhà thiên văn Mỹ, trong đó có Edwin Hubble và rút ra kết luận là trong vũ trụ tồn tại nhiều thiên hà và các thiên hà đang chạy xa nhau với vận tốc lớn, bởi vì vũ trụ đang dãn nở. Ngoài ra Lemaltre đưa thêm một ý tưởng thiên tài rằng: vũ trụ có một thời điểm khởi đầu.
d) Người cha lơ đãng George Gamow (1904 - 1968). Vào những năm 40 vật lý hạt nhân đang còn ở giai đoạn thiếu thời, không ai có thể tin được ý tưởng siêu nguyên tử nguyên thuỷ của Lemaltre. Người ta cho rằng có thể lúc đầu toàn bộ vật chất vũ trụ tồn tại dưới dạng một khối nơtron lạnh giá, một loại Vụ Nổ lớn lạnh. Gamow về phần mình lại tin vào Vụ Nổ lớn nóng, nóng khủng khiếp và đã giải thích được tỷ lệ các nguyên tố hoá học trong thiên nhiên: 72% Hiđrô, 7% Hêli còn tất cả những nguyên tố nặng hợp lại không đến 1%. Gamow cùng các đồng nghiệp cũng đã đề cập đến trụ cột thứ ba của thuyết Vụ Nổ lớn bằng cách cho rằng ngày nay vẫn phải còn tồn tại một dấu vết gì đó của nồi xúp nguyên thuỷ, đó là bức xạ "hoá thạch" soi sáng tận cùng sâu thẳm của vũ trụ. Ông cũng tính được bức xạ này có nhiệt độ là 5K. Đáng tiếc lúc bấy giờ điều tiên đoán này chẳng được ai quan tâm. Mãi đến năm 1965 mới có hai thanh niên nhảy lên vũ đài và đem lại thắng lợi lớn cho thuyết Vụ Nổ lớn của Gamow.
Như vậy bằng trí tuệ thiên tài, các nhà Thiên văn Vật lý đã đưa ra một mô hình lý thuyết về Vụ Nổ lớn Big Bang có sức thuyết phục nhất từ trước đến nay. Cho đến thời điểm này thì bằng những quan sát, thực nghiệm họ đã chứng minh được lý thuyết đã đưa ra là đúng đắn.
_ _ _Bùm!!!
Sự giải thích nguồn gốc của vũ trụ luôn là đề tài gây nhiều tranh cãi ở mọi thời đại. Bởi vì nó không chỉ mang ý nghĩa đơn thuần về mặt khoa học mà còn có ý nghĩa về mặt thế giới quan và phương pháp luận khoa học. Có nhiều giả thuyết về nguồn gốc của vũ trụ nhưng trong thế kỉ XX thuyết được nhiều người chấp nhận đó là thuyết Big Bang. Bài viết này sẽ giới thiệu một cách sơ lược về thuyết này.
1. THUYẾT BIG BANG LÀ GÌ?
Dựa trên lý thuyết của ngành vật lý các hạt cơ bản, qua những phương tiện quan sát, tính toán và kết quả thực nghiệm trong những máy gia tốc, vật lý thiên văn hiện đại cho rằng vũ trụ được tạo ra cách đây khoảng 15 tỷ năm do một vụ nổ Nguyên Thuỷ vĩ đại gọi là Big Bang(Vụ Nổ lớn). Vũ trụ Nguyên thuỷ chỉ là một đám sương mù mờ ảo. Theo những nghiên cứu của thiên văn học hiện đại, những thiên thể như sao, các hành tinh được hình thành từ những đám khí khổng lồ bị co và đông lại vì sức hút của trường hấp dẫn trong đám khí, rồi sau đó nổ tung ra.
Năm 1985 có một nhà vật lý đã nhận xét tại hội nghị khoa học: "Việc vũ trụ khởi đầu với Big Bang khoảng 15 tỷ năm trước cũng chắc chắn như Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời". Vậy thuyết Big Bang như thế nào mà mà họ tin tưởng như vậy?
Không nên hình dung rằng Big Bang giống như vụ nổ của một quả pháo khổng lồ, mà bạn có thể đứng lảng ra một bên để quan sát. Ở đây không có một bên nào hết, vì Big Bang là biểu hiện ra đời của chính không gian, thời gian. Bây giờ chúng ta chúng ta hãy xem cái gì đã xẩy ra sau Vụ Nổ lớn ở các khoảng thời gian khác nhau.
Từ điểm Zero Big Bang đến 10-43s. Trong khoảng thời gian cực nhỏ nhưng quan trọng này chúng ta mới biết được rất ít, bởi vì các định luật vật lý, như chúng ta đã biết, đều không đúng ở đây.
Ở 10-43s. Nhiệt độ của vũ trụ khoảng 1023K và vũ trụ dãn nở rất nhanh. Khi đó quá trình dãn nở rất nhanh, nhiệt độ giảm đều cho tới khi đạt tới giá trị hiện nay khoảng 3 K.
Từ 10-43s đến 10-35s. trong khoảng thời gian này, các lực mạnh, lực yếu và lực điện từ tác dụng như một lực duy nhất được mô tả bởi lý thuyết Thống nhất lớn, còn lực hấp dẫn tác dụng tách rời như hiện nay.
Từ 10-35s đến 10-10s. Lực mạnh tách ra, để lại lực điện từ, lực yếu và hấp dẫn vẫn còn tác dụng như một lực duy nhất.
Từ 10-10s đến 10-5s. Tất cả bốn lực đều tách biệt ra như hiện nay. Vũ trụ như một "món súp nóng" gồm các quark, leptôn và photon.
Từ 10-5s đến 3 phút. Các quark kết hợp để tạo nên các mezon và barion. Vật chất và phản vật chất huỷ nhau quét đi phản vật chất và chỉ để lại một lượng dư nhỏ vật chất, từ đó tạo nên vũ trụ của chúng ta hiện nay.
Từ 3 phút đến 105 năm. Các prôton và nơtron kết hợp để tạo ra các nucleit nhẹ và với độ phổ cập đồng vị đúng như hiện nay. Vũ trụ là một plasma của các hạt nhân và electron.
Từ 105 năm đến nay. Bắt đầu thời kỳ này các nguyên tử được tạo thành. Vũ trụ trở nên trong suốt đối với các photon và bức xạ. Từ đây chúng bắt đầu một hành trình dài dằng dặc và nay mới đến được chúng ta như bức xạ nền vi ba. Rồi các các nguyên tử cụm lại để tạo ra các thiên hà, sau đó là các sao và các hành tinh, rồi hình thành chính bản thân chúng ta.
2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH THUYẾT BIG BANG
Có thể nói thuyết Big Bang là trí tuệ chung của nhiều nhà khoa học, được hình thành qua nhiều giai đoạn khác nhau, ở những địa danh khác nhau, mỗi giai đoạn có một cha đẻ tương ứng. Ta hãy lần lượt điểm qua các địa danh và cha đẻ của nó.
a) Người cha thiên tài Albert Einstein (1879 - 1955) đứa con vũ trụ dãn nở mà lý thuyết tương đối tổng quát của mình đã đưa ra. Theo quan niệm lúc bấy giờ tất cả mọi người, dù là vĩ nhân hay thứ dân đều nghĩ rằng vũ trụ là dừng, là bất biến không thay đổi. Chính trên quan niệm đó mà Einstein đã rất bối rối khi tìm ra các nghiệm phương trình của chính mình, đúng ra là hai nghiệm mô tả vũ trụ hoặc là đang dãn nở hoặc là co lại. Ông đã chữa cháy bằng cách thêm vào phương trình của mình một số hạng chứa "Hằng số vũ trụ" để được một nghiệm mô tả vũ trụ dừng. Vài năm sau chính Einstein phải thừa nhận rằng: "Đây là sai lầm đẹp nhất trong đời (khoa học) của tôi".
b) Người cha bị rơi vào quên lãng Alexxandro Fried Mann (1888 - 1925). Bởi chính ông là một nhà khoa học nghiên cứu các vấn đề khí động học phục vụ pháo binh. Vào năm 1920, ông bắt đầu làm quen với các phương trình Einstein. Fried Mann đã loại bỏ ngay "Số hạng vũ trụ". Bằng giấy và bút chì ông đã giải được các phương trình Einstein. Tất cả các nghiệm được chia làm hai loại, dẫn đến hai mô hình vũ trụ dãn nở mãi mãi hoặc vũ trụ dãn nở đến một thời điểm nào đó rồi co lại do lực hấp dẫn lấn át xu hướng dãn nở. Như vậy trong trường hợp thứ hai toàn bộ vật chất sẽ tập trung tại một điểm, thể tích bằng không, siêu đặc, rồi sau đó vũ trụ lại tham gia vào một pha dãn nở mới, rồi co lại, cứ như vậy. Đồng thời ông cũng tính được tuổi thọ của vũ trụ là 10 tỷ năm. Một kết quả đáng quý vào thời điểm bấy giờ. Nhưng tiếc thay Fried Mann không tiếp tục mà ông lại quay trở về công việc ban đầu của mình.
c) Người cha chính thức Greorges Lemaltre (1894 - 1966) là một vị linh mục người Bỉ, đồng thời là một nhà khoa học rất lớn, Lemaltre phát hiện ra các công trình của nhiều nhà thiên văn Mỹ, trong đó có Edwin Hubble và rút ra kết luận là trong vũ trụ tồn tại nhiều thiên hà và các thiên hà đang chạy xa nhau với vận tốc lớn, bởi vì vũ trụ đang dãn nở. Ngoài ra Lemaltre đưa thêm một ý tưởng thiên tài rằng: vũ trụ có một thời điểm khởi đầu.
d) Người cha lơ đãng George Gamow (1904 - 1968). Vào những năm 40 vật lý hạt nhân đang còn ở giai đoạn thiếu thời, không ai có thể tin được ý tưởng siêu nguyên tử nguyên thuỷ của Lemaltre. Người ta cho rằng có thể lúc đầu toàn bộ vật chất vũ trụ tồn tại dưới dạng một khối nơtron lạnh giá, một loại Vụ Nổ lớn lạnh. Gamow về phần mình lại tin vào Vụ Nổ lớn nóng, nóng khủng khiếp và đã giải thích được tỷ lệ các nguyên tố hoá học trong thiên nhiên: 72% Hiđrô, 7% Hêli còn tất cả những nguyên tố nặng hợp lại không đến 1%. Gamow cùng các đồng nghiệp cũng đã đề cập đến trụ cột thứ ba của thuyết Vụ Nổ lớn bằng cách cho rằng ngày nay vẫn phải còn tồn tại một dấu vết gì đó của nồi xúp nguyên thuỷ, đó là bức xạ "hoá thạch" soi sáng tận cùng sâu thẳm của vũ trụ. Ông cũng tính được bức xạ này có nhiệt độ là 5K. Đáng tiếc lúc bấy giờ điều tiên đoán này chẳng được ai quan tâm. Mãi đến năm 1965 mới có hai thanh niên nhảy lên vũ đài và đem lại thắng lợi lớn cho thuyết Vụ Nổ lớn của Gamow.
Như vậy bằng trí tuệ thiên tài, các nhà Thiên văn Vật lý đã đưa ra một mô hình lý thuyết về Vụ Nổ lớn Big Bang có sức thuyết phục nhất từ trước đến nay. Cho đến thời điểm này thì bằng những quan sát, thực nghiệm họ đã chứng minh được lý thuyết đã đưa ra là đúng đắn.
Nguồn: Thuvienvatly.com
Last edited by a moderator:
)
