Vũ trụ sẽ kết thúc như thế nào? Ngay bây giờ các nhà vũ trụ học có hai kịch bản đau khổ không kém được vạch ra cho số phận dài hạn của Vũ trụ. Mặt khác, sự giãn nở của Vũ trụ có thể tiếp tục vô tận nhờ sự gia tốc của năng lượng tối. Chúng ta sẽ phải đối mặt với một tương lai lạnh lẽo, cô đơn khi các thiên hà khác xa dần vào khoảng cách. Khách mời của tôi hôm nay là Eric Linder từ Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và anh ấy đề xuất các thí nghiệm có thể giúp chúng tôi biết được số phận nào trong hai số phận này đang chờ chúng tôi.
Nghe cuộc phỏng vấn: Số phận của vũ trụ (6,2 MB)
Hoặc đăng ký Podcast: iverseetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Bạn có thể đặt ra hai số phận có thể chờ đợi Vũ trụ của chúng ta không?
Eric Linder: Chà, bức tranh của chúng ta về số phận của Vũ trụ đã thực sự thay đổi đáng kể trong 5-10 năm qua. Chúng ta từng nghĩ nó khá đơn giản, đó chỉ là vấn đề có bao nhiêu nội dung trong Vũ trụ, có bao nhiêu vấn đề. Nếu có đủ vật chất, thì lực hấp dẫn sẽ khiến Vũ trụ chậm lại trong quá trình mở rộng hiện tại của nó, và về cơ bản là sụp đổ và chúng ta có một thứ mà một số người gọi là Big Crunch để kết thúc Vũ trụ của chúng ta. Và nếu không có đủ vật chất, sẽ không có đủ lực hấp dẫn để làm chậm quá trình mở rộng hiện tại và nó sẽ ngày càng lan tỏa - một nơi lạnh lẽo và cô đơn hơn để sống. Năm 1998, hai nhóm nhà khoa học này đã phát hiện ra Sự việc kỳ lạ xảy ra là sự giãn nở của Vũ trụ không bị chậm lại một cách đột ngột hoặc thậm chí dần dần, dưới sức hút của vật chất trong Vũ trụ, mà đúng hơn là nó đang tăng tốc. Nó đang tăng tốc. Giống như nếu bạn ném một quả bóng chày lên không trung mà bạn biết cuối cùng nó sẽ chậm lại, đạt đến đỉnh và thường quay trở lại Trái đất. Nếu bạn ném nó đủ mạnh, nó sẽ đi vào quỹ đạo. Nhưng ở đây, Vũ trụ đã ném một quả bóng chày lên không trung, và bây giờ quả bóng chày đó đang tăng tốc ngày càng nhanh hơn. Vì vậy, điều này đã khiến các nhà khoa học hoàn toàn bối rối, và hoàn toàn trái ngược với những gì chúng ta đang mong đợi. Trong bức tranh mới này, số phận của Vũ trụ dường như sẽ đơn giản mở rộng mãi mãi, trở nên lạnh hơn, lan tỏa hơn, các nguyên tử sẽ ngày càng lan rộng ra, khoảng cách giữa các thiên hà sẽ tăng lên. Và chúng ta sẽ có số phận của Vũ trụ, đôi khi được gọi là Death Heat Death, nơi mọi thứ trở nên rất lạnh lẽo và bất động và bị cô lập với nhau.
Nhưng nó phụ thuộc vào những gì mà gây ra gia tốc này. Đó là bí ẩn lớn. Có thể rằng vật lý mang lại cho chúng ta khả năng tăng tốc này có thể đột ngột biến mất, trong trường hợp đó, chúng ta sẽ quay trở lại bức tranh trước đó, nơi Vũ trụ có thể sụp đổ. Hoặc nó có thể làm điều gì đó hoàn toàn kỳ quái và chúng tôi không biết. Vì vậy, đây là một câu hỏi lớn mà chúng tôi muốn tìm hiểu. Số phận của Vũ trụ là gì, nhưng cố gắng tìm hiểu, vật lý trong gia tốc này là gì.
Fraser: Tại sao câu hỏi đó chưa được trả lời? Chúng ta đã không có một cái nhìn đủ tốt về siêu tân tinh?
Linder: Đúng vậy, như tôi đã nói, sự tăng tốc của bản mở rộng này chỉ được phát hiện vào năm 1998. Và mọi người đã ngồi trên tay họ, họ đã cố gắng trả lời câu hỏi này rất say mê. Bằng cách thu được nhiều siêu tân tinh hơn, chúng ta có thể sử dụng những ngôi sao đang nổ này giống như pháo hoa trong vũ trụ. Nếu chúng ta biết rằng pháo hoa luôn phát ra cùng một năng lượng, với cùng độ sáng, chúng ta có thể biết được chúng ở xa như thế nào bởi độ sáng của chúng xuất hiện với chúng ta ngày hôm nay. Và vì vậy chúng ta cần nhiều hơn những siêu tân tinh này, và chúng ta cần những thứ ngày càng xa hơn, để chúng ta có thể lập bản đồ lịch sử của Vũ trụ; sự mở rộng của Vũ trụ trong một khoảng thời gian lớn hơn. Và mọi người đang dần làm điều đó. Có một số dự án rất lớn đang được tiến hành với kính viễn vọng trên mặt đất đang cố gắng để có được những gì chỉ là hàng chục siêu tân tinh, bây giờ chúng tôi đang cố gắng để có được hàng trăm siêu tân tinh. Nhưng cuối cùng, để thực sự trả lời những câu hỏi cơ bản này, chúng ta sẽ cần hàng ngàn siêu tân tinh ở khoảng cách rất xa. Để có được điều đó, chúng tôi sẽ cần các quan sát từ không gian, vì vậy hiện tại chúng tôi có một kính viễn vọng không gian - Kính thiên văn vũ trụ Hubble - phù hợp với các loại quan sát này và nó thực hiện công việc tuyệt vời. Nó nhìn thấy siêu tân tinh xa nhất mà chúng ta đã phát hiện ra; khoảng 10 tỷ năm trong lịch sử vũ trụ, nhưng nó chỉ có thể nhìn thấy chúng từng cái một. Và vì vậy, những gì các nhà khoa học đã đề xuất là chúng tôi xây dựng một đài quan sát không gian mới, một kính viễn vọng mới trong không gian, được gọi là SNAP (Siêu tân tinh gia tốc), và điều này sẽ có thể thu được hàng ngàn siêu tân tinh rất hiệu quả, rất nhanh, nhìn thấy chúng cực kỳ mờ nhạt và rất nhanh vô cùng sâu sắc. Và điều này đã thực sự thu hút trí tưởng tượng của cộng đồng khoa học. Đã có một số khuyến nghị từ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, từ các tổ chức chuyên nghiệp khác nhau, rằng một loại đài quan sát không gian như thế này sẽ tìm ra: vật lý bí ẩn này gây ra gia tốc hoàn toàn bất thường nào mà hành động ngược lại với trọng lực? Vì vậy, gần như giống như một phiên bản hấp dẫn của lực hấp dẫn mà thực sự sẽ viết lại tất cả các sách giáo khoa vật lý. Vì vậy, rất nhiều người nghĩ rằng chúng ta thực sự cần phải tiếp tục với những quan sát này, những quan sát chính xác hơn và nhiều quan sát khác, như bạn đã nói. Chúng ta chỉ cần cải thiện dữ liệu mà chúng ta đã có, và công nghệ đủ tốt để chúng ta có thể ra ngoài và làm điều này. Nó chỉ yêu cầu chúng ta ngồi xuống và xây dựng điều đó, và khởi chạy nó và cố gắng tìm ra những câu trả lời này.
Fraser: Bây giờ tôi đã nghe khá nhiều gợi ý về năng lượng tối này có thể là gì. Những loại điều bạn sẽ tìm kiếm trong các quan sát của bạn có thể ánh xạ chống lại một số trong những lý thuyết đã được đưa ra?
Linder: Vì vậy, ông trùm của tất cả các khái niệm về năng lượng tối đã được Albert Einstein đưa ra suốt từ năm 1917, cái mà ông gọi là hằng số vũ trụ. Và nó đã không đồng ý với các quan sát tại thời điểm đó, và vì vậy nó đã đi vào quỹ hưu trí trong một thời gian. Và cứ sau vài thập kỷ, các nhà khoa học lại đưa nó ra để nói, có lẽ điều đó có thể giải thích một số quan sát khác mà chúng tôi đã thực hiện. Và sau đó nó quay trở lại nghỉ hưu vì nó không thực sự phù hợp. Nhưng bây giờ có vẻ như đây là thời điểm của nó, để mang lại khái niệm 90 năm tuổi này từ Einstein, bởi vì nó có thể mang lại sự tăng tốc này cho sự mở rộng của Vũ trụ. Đây là một bức tranh rất đơn giản về cách bạn có thể tăng tốc, nhưng nó không giải quyết được mọi thứ. Có một số khía cạnh thực sự rất khó hiểu của nó. Bạn sẽ nghĩ gì nếu bạn thực hiện một số tính toán ngây thơ là nó sẽ tăng tốc Vũ trụ, nhưng nên bắt đầu tăng tốc Vũ trụ ngay từ giây phút đầu tiên, và chúng ta sẽ không có Vũ trụ mà chúng ta thấy ngày hôm nay nếu điều đó xảy ra . Trên thực tế, chúng ta sẽ không thể có được các ngôi sao và thiên hà và cấu trúc mà chúng ta thấy trong Vũ trụ. Và vì vậy, vì một số lý do, nó phải yếu hơn nhiều so với chúng ta nghĩ là giá trị tự nhiên của nó. Vì vậy, nó có thể là câu trả lời, nhưng chúng tôi không hiểu tại sao nó lại yếu như vậy, liên quan đến những gì chúng tôi nghĩ nó nên như vậy. Để giải quyết vấn đề đó, mọi người nghĩ ra những ý tưởng khác, ý tưởng tinh túy này hoặc chất thứ 5 đối với Vũ trụ nơi nó hoạt động như hằng số vũ trụ, nhưng nó thay đổi theo thời gian, và vì vậy nó có thể bắt đầu rất yếu và ngày nay nó có thể thống trị sự mở rộng của Vũ trụ. Và đó là một ý tưởng hấp dẫn, nhưng không ai thực sự có ý tưởng cơ bản đầu tiên về cách làm cho nó hoạt động chính xác. Ngay bây giờ, nó có một khái niệm nhưng các chi tiết thiên đường đã được nghiên cứu về cách nó phát sinh từ vật lý. Vì vậy, một điều khác mà chúng ta có thể rất quan tâm. Một khả năng khác là cách chúng ta phân tích dữ liệu, nói rằng, lực hấp dẫn là một lực hấp dẫn, nó được đưa ra bởi Thuyết tương đối rộng của Einstein. Có lẽ một cái gì đó bị phá vỡ ở đó. Có lẽ những gì chúng ta nhìn thấy là một sự cố trong lý thuyết về trọng lực khi chúng ta hiểu nó. Mọi người đã đưa ra những ý tưởng liên quan đến kích thước bổ sung chẳng hạn. Thay vì chỉ có ba chiều trong không gian, có thể có thêm một vài chiều trong không gian và lực hấp dẫn đó dần dần bị rò rỉ ra ngoài chiều không gian này và điều đó làm cho nó yếu hơn và sẽ tác động ngược lại với trọng lực và giúp chúng ta tăng tốc . Vì vậy, chúng tôi có tất cả những khả năng cực kỳ thú vị này về cách vật lý có thể thay đổi và chúng tôi không biết chúng là gì. Và vì vậy, những gì chúng ta cần là những quan sát rất chi tiết về lập bản đồ sự giãn nở của Vũ trụ thông qua siêu tân tinh, những ngôi sao phát nổ này - và cũng có những phương pháp khác - để thực sự cố gắng và quyết định, chúng ta sẽ viết lại sách giáo khoa vật lý như thế nào ; Chúng ta cần phải bắt đầu theo hướng nào để bắt đầu xóa bỏ mọi thứ và viết những điều mới. Vì vậy, nó cực kỳ thú vị đối với các nhà khoa học có câu đố đối mặt với chúng như thế này.
Fraser: Khi nào các nhiệm vụ này được lên kế hoạch để khởi động? Khi nào họ nên hoạt động?
Linder: Vì vậy, NASA và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã đồng ý hợp tác để đưa một sứ mệnh lên quỹ đạo. Tên chung cho nó được gọi là Sứ mệnh năng lượng tối chung. Và hiện tại có những nghiên cứu đang diễn ra về cách người ta sẽ thiết kế một chiếc kính thiên văn không gian như vậy. Và chúng tôi hy vọng rằng nếu đủ công chúng thể hiện sự quan tâm mạnh mẽ, và các xã hội chuyên nghiệp - như Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, đã đề xuất một nhiệm vụ như vậy. Nếu họ tiếp tục hỗ trợ điều này, thì chúng tôi hy vọng rằng chúng tôi có thể tiếp tục và khởi động nó trong vòng khoảng 6-7 năm. Vì vậy, rất nhiều khả năng các học sinh trong trường sẽ biết câu trả lời cho những điều trong 6-7 năm mà hiện tại không có nhà khoa học chuyên nghiệp nào có manh mối nhỏ nhất cho câu trả lời là gì. Vì vậy, nó luôn rất thú vị để có thể nói với sinh viên và có thể nói với công chúng: bạn sẽ biết những điều sau 6-7 năm mà chúng ta không biết câu trả lời là gì ngay bây giờ. Bạn sẽ trở nên thông minh hơn trong 6 hoặc 7 năm nữa so với chúng ta bây giờ. Vì vậy, nó thực sự là một nỗ lực thú vị ở giữa.
Fraser: Và nếu bạn có con đường của mình, đó sẽ là cái chết nóng bỏng, hay cái chết lạnh cóng?
Linder: Tôi nghĩ điều chính tôi thích là nó còn xa. Vì vậy, chúng ta biết rằng sự kết thúc của Vũ trụ sẽ không tồn tại trong ít nhất 10 tỷ tỷ năm - khoảng thời gian mà chúng ta đã có trong Vũ trụ - vì vậy chúng ta không phải lo lắng gì qua đêm, nhưng tôi không biết điều gì sẽ là giải pháp tốt nhất. Bạn có thể lập luận rằng một cái gì đó giống như sự đảo lộn của Lý thuyết Trọng lực Einstein và chỉ là một khuôn khổ vật lý hoàn toàn mới, và lãnh thổ mới để khám phá. Đó có thể là kết quả thú vị nhất mà bạn có thể có tất cả các khả năng khác nhau phát sinh. Nhưng như bạn đã nói, số phận của Vũ trụ thực sự thu hút trí tưởng tượng của chúng ta, của tất cả mọi người, từ các nhà khoa học đến học sinh.
