S.W.Hawking-Sự khởi đầu của thời gian - Kỳ 2

S.W.Hawking Những nổ lực hướng đến sự khởi đầu của thời gian.ND Mặc dù các định luật khoa học dường như tiên đoán vũ trụ có một khởi đầu, nhưng chúng cũng có biểu hiện không xác định được sự khởi đầu này trông như thế nào.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
S.W.Hawking-Sự khởi đầu của thời gian - Kỳ 2 S.W.Hawking-Sự khởi đầu của thời gian - Kỳ 2 S.W.Hawking Những nổ lực hướng đến sự khởi đầu của thời gian.ND Mặc dù các định luật khoa học dường như tiên đoán vũ trụ có một khởi đầu,nhưng chúng cũng có biểu hiện không xác định được sự khởi đầu này trông nhưthế nào. Điều này rất khó thỏa mãn. Vì vậy, có một số nổ lực hòng tìm thấy câu trảlời, như có một điểm kì dị với mật độ vô hạn từng tồn tại trong quá khứ. Điều nàydẫn đến đồ thị miêu tả khoảng cách giữa hai thiên hà là một đường cong tiến đếnkhông, nhưng không đi qua điểm này, tại một thời điểm xác định nào đó trong quákhứ. Thay vào đó, ý tưởng cho rằng khi các thiên hà chạy ra xa nhau, các thiên hàmới được tạo thành giữa chúng, từ lượng vật chất liên tục được tạo thành. Đây làlý thuyết Vũ trụ bền vững được đề nghị bởi Bondi, Gold và Hoyle. Thuyết vũ trụ bền vững, theo cách gọi của Karl Popper, một lý thuyết tốt vềmặt khoa học: nó tạo nên những tiên đoán xác định, có thể được kiểm nghiệm thựctế và có khả năng sữa sai. Nhưng thật không may cho lý thuyết này, chúng khôngcó căn cứ. Trở ngại đầu tiên đến từ các quan sát thiên văn ở Cambridge của một sốnguồn sóng vô tuyến với cường độ khác nhau. Bình thường, ta mong đợi các nguồnsóng uể oải này sẽ ở khoảng cách xa hơn nhiều, do đó sẽ chiếm số lượng lớn so vớicác nguồn sáng ở gần chúng ta hơn. Tuy nhiên, biểu đồ về số nguồn sóng vô tuyếntheo cường độ sáng lại đi ngược lại tiên đoán đỉnh nhọn ở cường độ thấp của lýthuyết vũ trụ ổn định. Một nổ lực giải thích biểu diễn của đồ thị này, bằng cách giả thiết rằng cómột số nguồn sóng vô tuyến yếu nằm trong thiên hà của chúng ta, và cũng vì vậykhông cho thấy gì nhiều từ vũ trụ(vì dải Ngân hà của chúng ta chỉ là một trong sốnhiều tỉ thiên hà trong vũ trụ.ND). Lập luận này không thực sự đứng vững chonhững quan sát trong tương lai gần. Nhưng chiếc đinh cuối cùng để mở cổ quan tàicho lý thuyết vũ trụ ổn định đến từ khám phá bức xạ nền thang sóng vi ba vào năm1965. Bức xạ này là như nhau theo mọi hướng. Phổ bức xạ ở trạng thái cân bằngnhiệt có nhiệt độ 2,7 độ trên Không độ tuyệt đối. Lý thuyết vũ trụ ổn định thất bạitrong việc tìm lời giải cho sự tồn tại của bức xạ này. Một nổ lực khác nhằm lẫn tránh sự khởi đầu của thời gian là đề xuất, có thểtất cả các thiên hà không gặp nhau tại một điểm trong quá khứ. Mặc dù về trungbình, các thiên hà chuyển động ra xa nhau với tốc độ ổn định, vận tốc cộng thêmcủa chúng là nhỏ so với vận tốc dãn nở của vũ trụ. Vận tốc cộng thêm hay vận tốcriêng của các thiên hà, có thể vuông góc với hướng dãn nở chính. Lập luận ở đây là,khi bạn lần ngược lại vị trí của các thiên hà trong quá khứ, các vận tốc riêng sẽkhiến cho các thiên hà không thể gặp nhau. Thay vào đó, có thể là một pha thu nhỏcủa vũ trụ trước đó, ở đó các thiên hà đang chuyển động hướng vào nhau. Vận tốcriêng khiến cho các thiên hà không thể va chạm với nhau mà chuyển động rượtđuổi nhau, sau đó lại bắt đầu chuyển động ra xa nhau. Sẽ không có bất cứ kì dị vớimật độ vô hạn hay một sự phá vở các định luật vật lý nào. Như vậy, sự khởi đầucủa vũ trụ, và cũng của thời gian là không cần thiết. Hơn nữa, ta có thể xem vũ trụđang dao động, mặc dù vẫn không thể khắc phục vấn đề về Nguy ên lý hai nhiệtđộng lực: ta mong muốn vũ trụ sẽ trở nên hỗn loạn hơn trong mỗi dao động này.Thật khó để hiểu được vũ trụ dao động tại điểm vô cùng của thời gian là như thếnào. Khả năng các thiên hà lẫn tránh nhau (không va chạm nhau) được củng cốbởi một bài báo của hai người Nga. Họ tìm thấy rằng sẽ không có kì dị nào cả trongmột lời giải phương trình trường của thuyết tương đối rộng, hoàn toàn tổng quátvà không có bất cứ một đối xứng tổng quát nào. Tuy nhiên, tuyên bố của họ bị bácbỏ bởi một số định lý do Penrose và tôi tìm ra. Chúng cho thấy, thuyết tương đốirộng tiên đoán sự tồn tại của các kì dị, khi một lượng vật chất đủ lớn tập trungtrong một khu vực. Định lý đầu tiên được thiết kế để chỉ ra sự kết thúc của thờigian, bên trong một lỗ đen, tạo thành bởi sự co sụp của một ngôi sao (đủ nặng.ND).Tuy nhiên, sự dãn nở của vũ trụ lại giống với phép nghịch đảo thời gian của sự cosụp của một ngôi sao. Hơn nữa, tôi muốn chỉ cho bạn thấy rằng, các bằng chứngquan sát cho thấy vũ trụ chứa một lượng vật chất đủ lớn, khiến cho quá trình củavũ trụ giống với phép nghịch đảo thời gian của một lỗ đen, và do đó mang đến mộtkì dị. Để thảo luận về các quan sát trong vũ trụ, thật hữu ích nếu vẽ ra một giãn đồsự kiện trong không gian và thời gian, với thời gian là trục đứng và không gian làmặt ngang(phần không gian vuông góc với trục thời gian.ND). Để miêu tả chính xácgiãn đồ này, tôi thật sự cần một khung mẫu bốn chiều. Tuy nhiên, do giới hạn củatrang giấy này, chúng ta có thể tạm biểu diễn chúng trong một mặt hai chiều. Do đó,tôi chỉ có thể vẽ ra đây một hướng không gian. Khi ch ...