Big Bang theory

The Big Bang is the cosmological model of the universe whose primary assertion is that the universe has expanded into its current state from a primordial condition of enormous density and temperature. The term is also used in a narrower sense to describe the fundamental "fireball" that erupted at or close to an initial time-point in the history of our observed spacetime.

Big Bang




Theoretical support for the Big Bang comes from mathematical models, called Friedmann models. These models show that a Big Bang is consistent with general relativity and with the cosmological principle, which states that the properties of the universe should be independent of position or orientation.


Observational evidence for the Big Bang includes the analysis of the spectrum of light from galaxies, which reveal a shift towards longer wavelengths proportional to each galaxy's distance in a relationship described by Hubble's law. Combined with the evidence that observers located anywhere in the universe make similar observations (the Copernican principle), this suggests that space itself is expanding. The next most important observational evidence was the discovery of cosmic microwave background radiation in 1964. This had been predicted as a relic from when hot ionized plasma of the early universe first cooled sufficiently to form neutral hydrogen and allow space to become transparent to light, and its discovery led to general acceptance among physicists that the Big Bang is the best model for the origin and evolution of the universe. A third important line of evidence is the relative proportion of light elements in the universe, which is a close match to predictions for the formation of light elements in the first minutes of the universe, according to Big Bang nucleosynthesis.


Vietnamese
Các nhà khoa học cho rằng, vũ trụ thoát thai từ Vụ nổ lớn (Big Bang) tại thời điểm 13,7 tỉ năm trước. Mới đây họ lại khoe rằng, có đến ba kịch bản khác nhau cho cái thời khắc sinh thành đó.

Vũ trụ học là một khoa học còn rất non trẻ. Ngay cả khi Einstein đã đưa ra thuyết hấp dẫn năm 1916, bằng chứng thực nghiệm duy nhất về nguồn gốc vũ trụ chỉ là bầu trời ban đêm tối đen. Nghịch lý Olbers (1823) cho rằng nếu vũ trụ vô tận trong không thời gian thì nó có nhiều sao đến mức khi nhìn lên bầu trời theo bất cứ hướng nào, tia mắt ta bao giờ cũng gặp một ngôi sao. Và ta sẽ thấy bầu trời luôn sáng rực như mặt trời, ngay cả vào ban đêm.

Thuyết Big Bang tiêu chuẩn

Nhưng thực tế bầu trời ban đêm lại tối đen. Thật thú vị là trong bài thơ văn xuôi dài Eureka năm 1848, Edgar Poe (cha đẻ của truyện trinh thám) cho rằng, đó là do các ngôi sao chưa đủ thời gian để chiếu sáng toàn vũ trụ. Vậy bầu trời đêm tối đen chứng tỏ vũ trụ hữu hạn cả trong không gian và thời gian. Không chỉ đứng vững trước thử thách của thời gian mà giả thuyết còn đóng vai trò quyết định trong việc hình thành lý thuyết Big Bang.

Cơ sở lý luận của Big Bang là thuyết tương đối tổng quát, cho rằng không thời gian không phải là cái nền cố định để mọi biến dịch vũ trụ diễn ra trên đó, mà là các đại lượng động lực, phụ thuộc vật chất đồng thời chi phối vật chất. Điều đó dẫn tới việc không thời gian và do đó vũ trụ có thể có khởi đầu và kết thúc, một ý tưởng mà ban đầu chính Einstein cũng tìm cách chống lại.

Bằng chứng quyết định là phát hiện vũ trụ giãn nở của Hubble (Mỹ) những năm 20 của thế kỷ trước. Cho đến lúc đó, dải Ngân hà của chúng ta được xem là toàn bộ vũ trụ. Với viễn kính 100 inch tại núi Wilson, Hubble thấy Tinh vân tiên nữ, một thiên hà sánh đôi cách 2 triệu năm ánh sáng, đang tiến lại gần chúng ta. Khảo sát các thiên hà khác, ông thấy chúng đang tản ra xa. Điều đó có nghĩa vũ trụ gồm hàng tỉ thiên hà đang tản xa nhau.

Vũ trụ hiện đang giãn nở và các thiên hà ngày càng xa nhau chứng tỏ trong quá khứ chúng gần nhau, khi vũ trụ có kích thước nhỏ hơn. Suy diễn ngược thời gian mãi sẽ đi đến thời điểm khai sinh, khi toàn vũ trụ tập trung tại một điểm, nơi có mật độ và độ cong không thời gian vô hạn. Và một vụ bùng nổ 13,7 tỉ năm trước đã khiến vũ trụ sinh thành. Đó là mô hình Big Bang tiêu chuẩn.

Năm 1946, nhà vật lý Mỹ gốc Nga Gamow thấy rằng, ngọn lửa sáng thế buổi hồng hoang vẫn để lại “vết lông ngỗng” qua bức xạ tàn dư trải trên toàn vũ trụ, nay lạnh chỉ còn cỡ 30 trên 00 tuyệt đối. Năm 1965, hai kỹ sư vô tuyến Penzias và Wilson tình cờ phát hiện được bức xạ này khi chế tạo một ăngten có thể bắt sóng từ vệ tinh. Như từng xảy ra trong lịch sử, giải Nobel danh giá được trao cho phát kiến tình cờ của hai người khá ngoại đạo! Năm 1992, vệ tinh COBE (Mỹ) đo được phông bức xạ này với độ chính xác rất cao. Và Big Bang được thừa nhận rộng rãi.

Khá hài hước là cái tên Big Bang lại do nhà thiên văn Hoyle đặt ra năm 1950 trong loạt bài Nguồn gốc vũ trụ trên Đài BBC để chế diễu lý thuyết. Ông là người đề xuất thuyết vũ trụ dừng năm 1948, theo đó vũ trụ không có khởi đầu và kết thúc. Sau khám phá bức xạ tàn dư, nó đã chết vẻ vang như nhiều lý thuyết khoa học khác.

Big Bang từ đâu xuất hiện? Có giả thuyết cho rằng Vụ nổ lớn là kết quả của Vụ co lớn (Big Crunch) trước đó, khi lực hấp dẫn thắng dần sự giãn nở và vũ trụ bắt đầu co về một điểm. Nói cách khác Big Bang là điểm chuyển pha giữa các pha co giãn xen kẽ nhau của vũ trụ.

Nhược điểm chí tử của mô hình trên là bài toán kì dị. Tại Big Bang, do kích thước nhỏ vô hạn, nên mật độ năng lượng hay độ cong không thời gian lớn vô hạn, điều không có trên thực tế. Đó là vì thuyết tương đối tổng quát là lý thuyết về các hiện tượng vĩ mô, nên không mô tả các thăng giáng lượng tử đặc trưng cho thế giới vi mô. Với Vụ nổ lớn hay lỗ đen, là các thực tại vật lý vừa nhỏ (nơi các hiệu ứng lượng tử chi phối), vừa nặng (nơi các hiệu ứng hấp dẫn chi phối), cần một lý thuyết thống nhất giữa thuyết lượng tử và thuyết tương đối. Đó là thuyết hấp dẫn lượng tử.

(theo wikipedia)

Post a Comment

[Share]
toppage