Câu chuyện này đã được cập nhật vào ngày 23 tháng 8 lúc 9:20 sáng E.T.
Chúng ta không sống trong vũ trụ đầu tiên. Có những vũ trụ khác, trong những thời đại khác, trước chúng ta, một nhóm các nhà vật lý đã nói. Giống như chúng ta, những vũ trụ này đầy những lỗ đen. Và chúng ta có thể phát hiện dấu vết của những lỗ đen đã chết từ lâu trên nền vi sóng vũ trụ (CMB) - bức xạ là tàn dư của sự ra đời dữ dội của vũ trụ chúng ta.
Ít nhất, đó là cái nhìn hơi lập dị của nhóm các nhà lý thuyết, bao gồm nhà vật lý toán học nổi tiếng của Đại học Oxford Roger Penrose (cũng là một cộng tác viên quan trọng của Stephen Hawking). Penrose và acolytes của ông tranh luận về một phiên bản sửa đổi của Big Bang.
Trong Penrose và lịch sử không gian và thời gian của các nhà vật lý có khuynh hướng tương tự (mà họ gọi là vũ trụ học tuần hoàn, hay CCC), các vũ trụ nổi lên, mở rộng và chết theo trình tự, với các lỗ đen từ mỗi dấu vết để lại trong vũ trụ. Và trong một bài báo mới phát hành ngày 6 tháng 8 trên tạp chí arXiv, Penrose, cùng với nhà toán học Đại học Hàng hải New York Daniel An và nhà vật lý lý thuyết của Đại học Warsaw Krzysztof Meissner, đã lập luận rằng những dấu vết đó có thể nhìn thấy trong dữ liệu hiện có từ CMB .
An giải thích làm thế nào những dấu vết này hình thành và tồn tại từ một eon đến tiếp theo.
"Nếu vũ trụ cứ lặp đi lặp lại và các lỗ đen nuốt chửng mọi thứ, tại một thời điểm nhất định, chúng ta sẽ chỉ có các lỗ đen", ông nói với Live Science. Theo lý thuyết nổi tiếng nhất của Hawking, các lỗ đen dần mất đi một phần khối lượng và năng lượng của chúng theo thời gian thông qua bức xạ của các hạt không khối lượng gọi là graviton và photon. Nếu bức xạ Hawking này tồn tại, "thì điều sẽ xảy ra là những lỗ đen này sẽ dần dần thu nhỏ lại."
Tại một thời điểm nhất định, những lỗ đen đó sẽ tan rã hoàn toàn, An nói, để lại cho vũ trụ một khối lượng lớn photon và graviton.
"Điều về khoảng thời gian này là các graviton và photon không khối lượng thực sự không trải nghiệm thời gian hoặc không gian," ông nói.
Graviton và photon, những người du hành tốc độ ánh sáng không khối lượng, không trải nghiệm thời gian và không gian giống như chúng ta - và tất cả các vật thể lớn, chuyển động chậm khác trong vũ trụ - làm. Thuyết tương đối của Einstein chỉ ra rằng các vật thể có khối lượng dường như di chuyển theo thời gian chậm hơn khi chúng tiến gần đến tốc độ ánh sáng, và khoảng cách trở nên lệch khỏi quan điểm của chúng. Những vật thể vô khối như photon và graviton truyền đi với tốc độ ánh sáng, vì vậy chúng hoàn toàn không trải nghiệm thời gian hay khoảng cách.
Vì vậy, một vũ trụ chứa đầy graviton hoặc photon sẽ không có ý nghĩa gì về thời gian hay không gian là gì, "An nói.
Vào thời điểm đó, một số nhà vật lý (bao gồm Penrose) tranh luận, vũ trụ rộng lớn, trống rỗng, sau lỗ đen bắt đầu giống với vũ trụ siêu nén tại thời điểm vụ nổ lớn, nơi không có thời gian hay khoảng cách giữa bất cứ thứ gì.
"Và sau đó nó lại bắt đầu lại," An nói.
Vậy, nếu vũ trụ mới không chứa bất kỳ lỗ đen nào từ vũ trụ trước đó, làm thế nào những lỗ đen đó có thể để lại dấu vết trong CMB?
Penrose nói rằng các dấu vết không phải của các lỗ đen, mà là hàng tỷ năm mà những vật thể đó đã sử dụng để đưa năng lượng vào vũ trụ của chúng thông qua bức xạ Hawking.
"Đó không phải là điểm kỳ dị của lỗ đen", hay đó là cơ thể thực tế, thực tế, ông nói với Live Science, "mà là toàn bộ bức xạ Hawking của lỗ hổng trong suốt lịch sử của nó."
Đây là những gì có nghĩa là: Tất cả thời gian một lỗ đen dành cho việc tự hòa tan qua bức xạ Hawking đều để lại dấu ấn. Và dấu ấn đó, được tạo ra trong các tần số bức xạ nền của không gian, có thể sống sót sau cái chết của vũ trụ. Nếu các nhà nghiên cứu có thể phát hiện ra dấu ấn đó, thì các nhà khoa học sẽ có lý do để tin rằng tầm nhìn của CCC về vũ trụ là đúng, hoặc ít nhất là không chắc chắn sai.
Để phát hiện ra dấu ấn mờ nhạt đó trước bức xạ mờ nhạt, lầy lội của CMB, An nói, anh đã điều hành một loại giải đấu thống kê giữa các mảng trời.
Một khu vực hình tròn nằm ở phần ba của bầu trời nơi các thiên hà và ánh sáng sao không lấn át CMB. Tiếp theo, ông nhấn mạnh các khu vực nơi phân phối tần số vi sóng phù hợp với những gì sẽ xảy ra nếu các điểm Hawking tồn tại. Ông nói, ông đã có những vòng tròn đó "cạnh tranh" với nhau, để xác định khu vực nào gần giống với phổ dự kiến nhất của các điểm Hawking.
Sau đó, anh ta so sánh dữ liệu đó với dữ liệu CMB giả mà anh ta tạo ngẫu nhiên. Thủ thuật này nhằm loại trừ khả năng những "điểm Hawking" dự kiến đó có thể hình thành nếu CMB hoàn toàn ngẫu nhiên. Nếu dữ liệu CMB được tạo ngẫu nhiên không thể bắt chước các điểm Hawking đó, điều đó sẽ gợi ý mạnh mẽ rằng các điểm Hawking mới được xác định thực sự là từ các lỗ đen của quá khứ.
Đây không phải là lần đầu tiên Penrose đưa ra một bài báo xuất hiện để xác định các điểm Hawking từ vũ trụ trong quá khứ. Trở lại năm 2010, ông đã xuất bản một bài báo với nhà vật lý Vahe Gurzadyan đưa ra một tuyên bố tương tự. Ấn phẩm đó đã gây ra sự chỉ trích từ các nhà vật lý khác, không thuyết phục được cộng đồng khoa học viết lớn. Hai bài báo tiếp theo (ở đây và ở đây) lập luận rằng bằng chứng về các điểm Hawking Penrose và Gurzadyan được xác định trên thực tế là kết quả của tiếng ồn ngẫu nhiên trong dữ liệu của họ.
Tuy nhiên, Penrose vẫn tiến về phía trước. (Nhà vật lý cũng đã lập luận nổi tiếng, mà không thuyết phục được nhiều nhà thần kinh học, rằng ý thức của con người là kết quả của điện toán lượng tử.)
Khi được hỏi liệu các lỗ đen từ vũ trụ của chúng ta một ngày nào đó có thể để lại dấu vết trong vũ trụ của eon tiếp theo hay không, Penrose trả lời: "Vâng, thực sự!"
Lưu ý của biên tập viên: Một phiên bản trước đó của câu chuyện này gọi CMB là "phóng xạ". Nó là phóng xạ, nhưng nó không phóng xạ. Câu chuyện đã được sửa chữa.
