Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 44)

Một lời giải có thể có Tôi vẫn chưa giải thích các ngôi sao và thiên hà có thể hình thành như thế nào lúc ban đầu. Điều này chỉ có thể xảy ra nếu như có những điểm kì dị, hay nếp gấp, trong cấu trúc của không gian làm cho vật chất tại đó đậm đặc hơn mức trung bình. Miễn là không gian không giãn ra quá nhanh, cái lúc này không thể tránh được là vật chất trong những vùng đó sẽ cụm lại thêm nữa. Ở đây tương tự như ví dụ các phân tử...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 44)Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 44)Một lời giải có thể cóTôi vẫn chưa giải thích các ngôi sao và thiên hà có thể hìnhthành như thế nào lúc ban đầu. Điều này chỉ có thể xảy ra nếunhư có những điểm kì dị, hay nếp gấp, trong cấu trúc của khônggian làm cho vật chất tại đó đậm đặc hơn mức trung bình. Miễnlà không gian không giãn ra quá nhanh, cái lúc này không thểtránh được là vật chất trong những vùng đó sẽ cụm lại thêm nữa.Ở đây tương tự như ví dụ các phân tử không khí ở trong hộp màtôi đã trình bày ở phần trước. Trong trường hợp đó, thể tích bêntrong cái hộp không giãn ra, và những vùng có mật độ hơi caohơn phát sinh do sự ngẫu nhiên thuần túy. Trong Vũ trụ sơ khai,những vùng có vật chất cụm lại với nhau đó cuối cùng sẽ nónglên đến mức sự nhiệt hạch hạt nhân khởi phát và các ngôi sao rađời. Tuy nhiên, lượng gấp nếp phải là vừa đủ. Nếu quá ít thì vậtchất sẽ không bao giờ co cụm lại và các thiên hà và các ngôi sao(do đó cả chúng ta nữa) sẽ không bao giờ hình thành. Mặt khác,nếu không gian bị gấp nếp quá nhiều thì mật độ cao của vật chấttrong những vùng đó nhanh chóng mang lại sự ra đời của nhữnglỗ đen khổng lồ.Cho dù chúng ta không hiểu nguồn gốc của những kì dị này,nhưng ít nhất chúng ta nên đi tìm bằng chứng thực nghiệm rằngchúng tồn tại trong Vũ trụ sơ khai. Người ta đã dự đoán trên líthuyết rằng chúng sẽ trình hiện dưới dạng những biến thiên nhiệtđộ nhỏ xíu trong bức xạ nền vi sóng, cái tôi đã đề cập ở Chương3, là ánh le lói của Big Bang. Tuy nhiên, hiệu ứng này phải thậtnhỏ để nó không thể bị phát hiện ra từ Trái đất. Hồi năm 1992,NASA đã công bố rằng vệ tinh COBE (viết tắt của Tàu thámhiểm Bức xạ nền Vũ trụ) đã phát hiện ra một sự chênh lệchtrong nhiệt độ của bức xạ nền với độ lớn vừa đúng. Khám phátrên được xem là bằng chứng cuối cùng rằng mô hình Big Banglà đúng. Tuy nhiên, một số nhà thiên văn học cho rằng phát biểunhư vậy là quá cường điệu và rằng COBE chẳng làm gì hơn làủng hộ các quan niệm của chúng ta về sự hình thành thiên hà.Vậy thì mọi thứ có khớp với nhau không? Entropy của Vũ trụ cóbắt đầu từ một giá trị thấp lúc Big Bang không? Nó có tiếp tụctăng lên hay không dẫu rằng Vũ trụ một ngày nào đó sẽ lại đếnmột Vụ Co Lớn, và do đó mang lại cho chúng ta một mũi tênthời gian không đảo chiều? Tôi tin như thế, tất nhiên giả sử rằngVũ trụ một ngày nào đó sẽ co lại (không có khả năng đâu, tôibiết vậy).Ngay sau Big Bang, Vũ trụ nóng bỏng và giàu năng lượng, vàdo đó ở trong một trạng thái có entropy thấp. Khi nó giãn ra, nónguội đi. Entropy của nó tăng nhanh, nhưng không phải do sựtruyền nhiệt mà vì năng lượng của nó có thể xem là đã sử dụnghết để thực hiện công cho sự giãn nở.Khi Vũ trụ nguội đi, một phần nhỏ năng lượng của nó trở nên bịkhóa bên trong các nguyên tử hydrogen. Sau đó, nhờ sự gấp nếptrong không gian mang lại những hạt mầm cho sự hình thànhsao, lực hấp dẫn sớm có thể làm cho những nguyên tử này cocụm lại với nhau để hình thành các thiên hà và các ngôi sao bêntrong chúng. Rồi nó cung cấp phương tiện để khai thác nănglượng này bên trong các nguyên tử qua sự nhiệt hạch hạt nhân.Nếu các thiên hà và các sao đã không ra đời, thì Vũ trụ đã tậndiệt trong một cái chết nhiệt cách nay lâu rồi. Lúc này nó đã làmột nơi tối đen lạnh lẽo. Năng lượng khóa bên trong các ngôisao đúng là đang trì hoãn cái không thể tránh được đó. Hiểu theomột nghĩa nào đó thì cái chết nhiệt của Vũ trụ đã xảy ra rồi. Cácthiên hà thật ra chỉ là những cái túi nhỏ cô lập cản trở sự tăngnhanh entropy xung quanh chúng. Bức xạ nền vi sóng với nhiệtđộ của nó chỉ ba độ trên không độ tuyệt đối là bằng chứng rằngVũ trụ gần như hoàn toàn đã xả hết dây cót.Một số tác giả từng khẳng định rằng cái chết nhiệt của Vũ trụ sẽkhông bao giờ xảy ra cho dù nó có tiếp tục giãn nở mãi mãi. Họcho rằng vì không gian sẵn có cho vật chất trong Vũ trụ luônluôn tăng lên, nên sẽ luôn luôn có thêm chỗ cho nó phân tán vào.Lập luận này là sai. Một khi vật chất và bức xạ phân tán đềukhắp không gian thì bất cứ sự giãn nở thêm nào sẽ chỉ làm giảmmật độ (lượng vật chất có trong một thể tích cho trước). Nó sẽkhông làm thay đổi trạng thái cân bằng