Vũ trụ dưới góc nhìn của vật lý hiện đại - Số phận của vũ trụ

Cũng như vũ trụ, mỗi ngôi sao cũng có một lịch sử của nó, nó được sinh ra, phát triển và chết đi theo cách riêng phụ thuộc vào năng lượng dự trữ trong chúng.

Do khối lượng chưa đủ lớn nên Mặt trời của chúng ta sẽ chọn cách “ra đi” nhẹ nhàng hơn, thay vì một vụ nổ siêu tân tinh. Khi năng lượng của Mặt trời gần cạn kiệt, sự mất cân bằng giữa lực hấp dẫn và năng lượng của lớp vỏ ngoài làm cho một phần của Mặt trời phun mạnh ra phía ngoài và biến thành sao khổng lồ đỏ. Cùng với tiến trình này, các hành tinh lân cận với nó sẽ bị thiêu rụi, trong đó có Trái đất. Chắc các bạn sẽ rất âu lo về số phận của chúng ta, nhưng nếu xem mỗi thế hệ loài người dài 100 năm thì cũng phải chờ đến năm mươi triệu thế hệ nữa sự xâm thực của Mặt trời mới bắt đầu. Chúng ta cũng còn từng ấy thời gian để tìm kiếm một ngôi nhà mới an toàn và dồi dào tài nguyên hơn.

Kịch bản cũng diễn ra tương tự với các ngôi sao có khối lượng không khác xa khối lượng Mặt trời nhiều lắm.

Nhưng với những ngôi sao nặng hơn thế nhiều, khoảng hơn 8 lần khối lượng Mặt trời, kết cục của nó sẽ hoành tráng, nhưng cũng chóng vánh hơn. Hồi kết của các ngôi sao này sẽ là một vụ nổ siêu tân tinh, làm rực sáng cả bầu trời đêm mà một ghi nhận của người phương Đông là Sao Khách vài trăm năm trước đây. Phần lõi còn lại sẽ co lại thành một sao nơ-tron hoặc tệ hơn, là một lỗ đen.

Xét về toàn cảnh, việc sinh hoặc hủy một vài ngôi sao nào đó lại không ảnh hưởng lắm đến hoạt động chung của vũ trụ. Vũ trụ đang dãn nở sẽ vẫn tiếp tục dãn nở. Quá trình này sẽ tiếp diễn mãi về sau, dừng lại hoặc sau đó đảo chiều, co lại tùy thuộc vào một đại lượng khác. Đó là tương quan giữa mật độ năng – khối lượng trong toàn vũ trụ và mật độ tới hạn. Các đo đạc gần đây cho thấy tương quan này gần bằng đơn vị, nghĩa là vũ trụ gần tĩnh. Trong khi đó, các diễn biến kế tiếp của vũ trụ sẽ quyết định số phận của nó. Nếu tương quan này dần lớn hơn 1 sẽ khẳng định ưu thế của năng – vật chất và mang lại kết cục là sau một thời gian lâu nữa, vũ trụ sẽ dần co lại và đem lại khả năng khởi đầu lại một Vụ nổ lớn khác. Nếu tương quan này đảo chiều, diễn tiến hiện nay của vũ trụ sẽ được tiếp diễn mãi mãi và biến thành một bãi tha ma các ngôi sao chết. Kịch bản này là hệ quả của chủ thuyết Vụ nổ lớn.

Tuy nhiên, vẫn có một vài kịch bản khả dĩ khác. Vũ trụ song hành là một trong số đó. Hawking cho rằng, có rất nhiều bản sao của chính bạn đang đọc bài viết này nhưng vì các bản sao này nằm trong các chiều khác của vũ trụ nên không thể mách lẻo cho bạn được. Các bản sao sẽ nằm trong các vũ trụ khác cùng tồn tại song hành với chính vũ trụ mà chúng ta đang sống. Ở đấy, khi bản sao của bạn nhảy ra khỏi tầng 5 của Cao ốc Vincom, bạn sẽ không lo mấy về một khả năng xấu nào đó, bạn sẽ vẫn lơ lửng và bình thản đi vào căn phòng ấm cúng của bạn. Tôi thích đùa bạn ư? Đúng vậy, nhưng điều đó là có thể, vì vật lý trong các vũ trụ song hành thường không giống với vũ trụ của chúng ta.

Một nổ lực mới đây nhất của Penrose có lẽ làm cho chúng ta an tâm hơn về khả năng tái sinh của chính vũ trụ này. Sẽ không có Vụ nổ lớn! Thay vào đó là một vũ trụ an toàn hơn, co dãn một cách tuần hoàn. Khi vũ trụ dãn nở đến một lúc nào đó, vật lý do Penrose và một số người khác đề nghị sẽ khiến cho vũ trụ bắt đầu quá trình co lại. Vũ trụ cũng không co lại quá mức, thành một điểm như trước thời điểm Vụ nổ lớn. Nó sẽ đạt tới một kích cỡ nhất định nào đó, trước khi quá trình động lực sẽ thổi bùng nó thành một pha mới của chính vũ trụ.

Sẽ còn nhiều kịch bản khác về số phận của vũ trụ được đưa ra. Nhưng cũng như mọi lý thuyết, cần phải được kiểm chứng trong thực tiễn. Với điều kiện cực hạn ở thời điểm sinh diệt của vũ trụ, những nổ lực của khoa học kỷ thuật khó mà vươn tới được. Vì vậy, một lựa chọn có phần tất yếu để nhận ra kết cục này, là hãy hướng mắt ra bên ngoài, vào chính vũ trụ mà chúng ta đang sống để được thực chứng nó hoặc may mắn hơn, tìm thấy một vài mảnh ghép quan trọng trong bộ xếp hình mà Mẹ Tự Nhiên đã cố tình làm rơi rớt lại.

Hết!

Kỳ 1: Vụ nổ lớn

Kỳ 2: Những tiếng vọng từ vũ trụ

Kỳ 3: Nhìn thấy và không nhìn thấy

Kỳ 4: Vận hành

Kỳ cuối: Số phận của vũ trụ

Thới Ngọc Tuấn Quốc