Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại Vận hành

Vũ trụ có yên tĩnh?Từ nhỏ ta đã quen với hình ảnh Mặt trời, Mặt trăng và các ngôi sao. Một cách trực quan, ta dễ dàng nhận thấy rằng, các thiên thể này quay quanh chúng ta, Mặt trời mọc ở hướng Đông và lặn ở hướng Tây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại Vận hành Vũ trụ dưới góc nhìncủa vật lý hiện đại - Vận hành Vũ trụ có yên tĩnh? Từ nhỏ ta đã quen với hình ảnh Mặt trời, Mặt trăng và các ngôi sao. Một cáchtrực quan, ta dễ dàng nhận thấy rằng, các thiên thể này quay quanh chúng ta, Mặttrời mọc ở hướng Đông và lặn ở hướng Tây. Quan niệm có từ ngàn xưa này dễkhiến chúng ta tự mãn về vị thế của mình trong vũ trụ này. Thực tế, ngôi nhà mà chúng ta đang sinh sống, trái đất, là một trong chínhành tinh quay quanh Mặt trời. Lực hấp dẫn mang lại sự an toàn cho chúng ta, khigiữ trái đất trên quỹ đạo gần tròn khá ổn định quanh Mặt trời. Trật tự này lặp lại một cách phổ biến, có hàng tỉ tỉ ngôi sao kiểu như Mặt trờicùng với hệ hành tinh, vệ tinh quay quanh chúng. Đến lượt mình, các ngôi sao nàycũng tham gia vào vũ điệu cuồng nhiệt của vũ trụ, quay quanh tâm của thiên hàchứa nó. Trên thang vĩ mô, lực hấp dẫn cũng đóng một vai trò tương tự như đã làmvới Trái đất. Nó giúp cho các hệ sao, hệ hành tinh có trật tự hơn, cản trở chuyểnđộng ra xa nhau và gây ra sự náo loạn vũ trụ do quán tính của chúng. Năng lượng tối lại đóng vai trò ngược lại, mang lại tác dụng đẩy và làm vũtrụ dãn nở. Nó phủ khắp mọi ngỏ ngách trong toàn vũ trụ nhưng lại tỏ ra bất hợptác với bàn tay công nghệ ngày càng vươn xa của chúng ta. Nhìn lại bức tranh vũ trụ, chắc các bạn sẽ có cảm giác rằng, vũ trụ có kíchthước gần 15 tỉ năm ánh sáng này bị chi phối chủ yếu bởi lực hấp dẫn và nănglượng tối, nhưng thực sự có phải như vậy? Chúng ta được cấu tạo từ những hạt rất nhỏ, các nguyên tử và phân tử. Xahơn, nguyên tử bao gồm lớp vỏ điện tử và các quark tạo nên hạt nhân. Tác dụnghút hấp dẫn sẽ làm cho chúng tiến lại gần nhau, đến mức, tất cả sẽ thu hẹp dần trởthành một viên kẹo và cứ thế nhỏ mãi. Rất khó tưởng tượng ra khi bạn gặp tôi lúcđó. Nhưng không, tự nhiên lại không vô tình đến vậy. Bản chất của thế giới vi môlà chuyển động nhiệt hỗn loạn nên rất khó để các hạt nhỏ bé ấy tiến lại quá gầnnhau. Một hệ các quy tắc bắt buộc dành cho các hạt này, mà ta quen gọi là vật lýlượng tử, khiến chúng giữ liên kết với nhau ở khoảng cách cho phép sự sống ngàynay tồn tại. Lực điện từ giữa các hạt mang điện như lực hút giữa điện tử mang điệnâm và hạt nhân mang điện dương. Lực mạnh cản trở các quark ra xa nhau quá mức,dễ dẫn đến phá vở cấu trúc nhân nguyên tử. Nguy ên lý loại trừ Pauli sẽ hạn chế cácđiện tử tiến vào gần hạt nhân một cách đồng bộ. Một đóng góp khác được tìm thấy trong phản ứng nhân, đó là lực yếu vớicường độ chỉ đứng sau lực mạnh. Cũng chính các phản ứng hạt nhân tạo ra luồngsinh khí ấm áp trong toàn vũ trụ. Năng lượng mà chúng tạo ra, mà một phần ởbước sóng ánh sáng nhìn thấy, làm cho màn đêm lung linh hơn. Sự sôi động trongcác ngôi sao do nhận năng lượng tử phản ứng tổng hợp hạt nhân trên chính bảnthân nó cũng góp phần cản trở sự suy sụp chóng vánh của các ngôi sao do hấp dẫn. Sự cân bằng giữa các lực chi phối thế giới lượng tử và lực hấp dẫn mang đếncho chúng ta hình ảnh thường thấy ngày nay. Các thiên hà, các ngôi sao, các hànhtinh, bạn, tôi. Tiến trình của vũ trụ gắn liến với sự điều chỉnh của các lực và phân bố năng- vật chất của vũ trụ Nhưng cách thức vận động và đóng góp của các lực sẽ thay đổi đáng kể khi tachạy nhanh khỏi thời điểm hiện tại. Lần ngược về quá khứ, vũ trụ sẽ bé dần, bé dầnlại. Kéo theo, mật độ năng lượng tăng lên vùn vụt cùng với nhiệt độ của vũ trụ.Tương quan về độ lớn và cách thức tác dụng của các lực cơ bản cũng kéo lại gầnnhau hơn. Những nổ lực mới đây nhất cho thấy, khi nhiệt độ tăng đủ cao, hằng sốtương tác của các lực mạnh, yếu và điện từ gần như đồng quy, trở thành một lựcduy nhất. Thay cho các ngôi sao trong một không gian hầu như trống rỗng là mộtbát súp nóng, nhung nhúc các hạt cơ bản như điện tử, nơ-tri-nô, các quark, photon.Sự kết hợp của các hạt này để hình thành nên cấu trúc hạt nhân làm cơ sở cho việchình thành các sao được diễn ra sau đó, khi vũ trụ đã nguội đi nhiều. Lực hấp dẫnvốn lẫn tránh sự thống nhất các tương tác do sự yếu đuối của mình cũng sẽ dầnmạnh lên cùng với sự điều chỉnh của ba lực kia và hợp nhất với nhau tại thời điểmngay sau Vụ nổ lớn. Siêu lực tạo thành liên lạc chính giữa các miền năng lượngđịnh xứ và là cơ sở cho việc hình thành các hạt cơ bản đầu tiên sau đó vài phần củagiây. Còn nếu đi nhanh về tương lai, dĩ nhiên, sự dãn nở sẽ vẫn tiếp diễn thêm mộtthời gian nữa. Vũ trụ sẽ lạnh dần, các ngôi sao cũng sẽ lụi tàn vì sử dụng quá đànăng lượng có giới hạn tích trữ trong chúng. Vũ trụ sẽ chuyển sang giai đoạn tốităm, các cấu trúc vật chất sẽ ở xa nhau hơn bao giờ hết. Nhưng sự dãn nở có tiếpdiễn mãi như vậy hay không? Số phận vũ trụ sẽ như thế nào? Còn chúng ta? ...