PHẦN MỘT VŨ TRỤ CHƯƠNG MỘT NHỮNG BỨC ẢNH SƠ SINH CỦA VŨ TRỤ

Nhà thơ chỉ cầu mong để đầu óc của mình bay bổng lên thiên đường. Nhà logic học lại tìm cách đem cả bầu trời vào trong đầu anh ta. Thế là đầu anh ta nhức như búa bổ.

- G. K. Chesterson

Khi còn là một đứa trẻ, tôi đã tự xung đột với những niềm tin của chính mình. Cha mẹ tôi được nuôi dưỡng theo truyền thống Phật giáo. Nhưng tôi lại tới trường đạo Chúa nhật vào mỗi tuần, nơi tôi thích được nghe những câu chuyện Kinh Thánh về những con cá voi*, cái nôi cói của Moses, hộp đựng pháp điển, chiếc thuyền Noah*, các cột muối*, những rẻ xương sườn và những quả táo*. Tôi đã từng bị cuốn hút bởi những dụ ngôn này của kinh Cựu Ước , chúng từng là phần ưa thích của tôi tại trường đạo Chúa nhật. Dường như đối với tôi thì các dụ ngôn về các trận đại hồng thủy*, về các bụi gai cháy* và chuyện nước rẽ ra* có nhiều điều thú vị hơn so với việc tụng kinh và thiền định của Phật giáo. Quả thật, những câu chuyện cổ xưa về chủ nghĩa anh hùng và bi kịch này minh họa sinh động cho những bài học đạo đức và luân lý đã luôn ở bên tôi trong suốt cuộc đời.

Một ngày ở trường đạo Chúa nhật, chúng tôi đã nghiên cứu sách Sáng thế . Đọc về việc Chúa Trời phán truyền như sấm từ trên thiên đường “Phải có ánh sáng!” nghe ấn tượng hơn nhiều so với việc yên lặng thiền định về Niết bàn. Vì hiếu kỳ ngây thơ, tôi đã hỏi cô giáo của mình rằng “Thế Chúa có mẹ không ạ?” Thường thì cô có câu trả lời nhanh chóng cũng như đưa ra một bài học sâu sắc về đạo đức. Nhưng lần này cô đã sửng sốt. Không, cô đã trả lời một cách lưỡng lự, Chúa chắc là không có mẹ. “Nhưng như thế thì Chúa ở đâu ra?” tôi hỏi. Cô ậm ừ rằng cô sẽ phải tham khảo ý kiến của vị mục sư về câu hỏi đó.

Tôi đã không nhận ra rằng mình đã vô tình bập phải một trong những câu hỏi lớn của thần học. Tôi đã bối rối không hiểu vì trong Phật giáo chẳng hề có Chúa Trời, mà có một vũ trụ vô tận về thời gian, không có khởi đầu mà cũng chẳng có kết thúc. Sau này, khi tôi bắt đầu nghiên cứu các thần thoại lớn trên thế giới, tôi đã biết rằng có hai loại vũ trụ luận trong tôn giáo, loại thứ nhất dựa trên một thời điểm duy nhất khi Chúa tạo ra vũ trụ, loại thứ hai dựa trên ý tưởng cho rằng vũ trụ đã luôn luôn tồn tại và sẽ luôn luôn như vậy.

Không thể có chuyện cả hai ý tưởng đều đúng, tôi đã nghĩ như vậy.

Sau đó, tôi bắt đầu thấy rằng những chủ đề phổ biến này giao nhau trong nhiều nền văn hóa khác. Chẳng hạn, trong thần thoại Trung Hoa, thuở khai thiên lập địa chỉ có một quả trứng vũ trụ. Vị thần hài nhi Bàn Cổ cư trú gần như vĩnh viễn bên trong quả trứng này, khi nó trôi nổi trên biển Hỗn mang vô hình. Rốt cuộc khi trứng nở ra, Bàn Cổ đã lớn rất nhanh, cao thêm mỗi ngày một trường, vì thế nửa trên của vỏ quả trứng trở thành trời và nửa dưới trở thành đất. Sau 18.000 năm, thần qua đời để sinh ra thế giới của chúng ta: máu của thần đã trở thành những con sông, đôi mắt của thần là mặt trời và mặt trăng, còn giọng nói của thần đã trở thành sấm sét.

Theo nhiều cách, thần thoại Bàn Cổ phản ánh một chủ đề được tìm thấy trong nhiều tôn giáo và thần thoại cổ xưa khác, rằng vũ trụ đã bắt đầu tồn tại từ trạng thái creatio ex nihilo (Sáng thế từ hư không). Trong thần thoại Hy Lạp, vũ trụ đã bắt đầu từ trạng thái hỗn độn (trên thực tế, từ “chaos” có nguồn gốc từ một từ trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là “địa ngục”). Khoảng không trống rỗng vô hình này thường được miêu tả như là một đại dương, như trong thần thoại Babylon và Nhật Bản. Chủ đề này cũng được tìm thấy trong thần thoại Ai Cập cổ đại, nơi mà thần mặt trời Ra xuất hiện từ một quả trứng trôi nổi. Trong thần thoại Polynesia, quả trứng vũ trụ được thay thế bằng vỏ quả dừa. Người Maya tin vào một biến thể khác của câu chuyện này, trong đó vũ trụ được sinh ra rồi chết đi sau 5.000 năm, chỉ cốt để tái sinh nhiều lần, lặp lại chu kỳ sinh diệt bất tận này.

Các thần thoại creatio ex nihilo này đại diện cho sự tương phản rõ nét với vũ trụ học theo Phật giáo và các dạng thức nhất định của Ấn giáo (đạo Hindu). Trong thần thoại của các tôn giáo này, vũ trụ là vô thủy vô chung, không có khởi đầu mà cũng chẳng có kết thúc. Có nhiều cấp độ tồn tại, nhưng cao nhất là Niết bàn, một trạng thái vĩnh cửu và chỉ có thể đạt được bằng thiền định thanh khiết nhất. Trong Mahapurana (Đại Vãng thế thư) của người theo Ấn giáo, người ta viết rằng “Nếu Đấng Tạo hóa đã sáng tạo ra thế giới thì Ngài đã ở đâu trước Sáng thế?… Chỉ biết rằng thế giới này tự bản thân mà có, cũng như chính bản thân thời gian, không có khởi đầu mà cũng chẳng có kết thúc”.

Các thần thoại này thể hiện sự mâu thuẫn rõ nét đối với nhau, mà rõ ràng không có giải pháp dung hòa giữa chúng. Chúng có tính loại trừ lẫn nhau: hoặc là vũ trụ đã có một khởi đầu hoặc là không có. Rõ ràng là không tồn tại quan điểm trung dung.

Tuy nhiên, ngày nay một giải pháp dường như đang hiện lên từ một hướng hoàn toàn mới - thế giới khoa học - kết quả của một thế hệ mới các công cụ khoa học hùng mạnh vươn xa vào không gian. Nếu như thần thoại cổ đại dựa vào sự uyên thâm của những người kể chuyện để giải thích nguồn gốc thế giới của chúng ta, thì ngày nay, các nhà khoa học đang dựa vào hệ thống công cụ gồm các vệ tinh không gian, laser, các thiết bị dò sóng hấp dẫn, các thiết bị đo giao thoa, các siêu máy tính tốc độ cao và Internet, trong quá trình cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ, đem lại cho chúng ta miêu tả hấp dẫn nhất về sự sáng tạo ra nó.

Điều đang dần dần hiện lên từ các dữ liệu này là sự tổng hợp lớn hai thần thoại đối lập. Có lẽ, như các nhà khoa học suy đoán, Sáng thế đã xảy ra nhiều lần trong đại dương vô thủy vô chung của Niết bàn. Trong bức tranh mới này, vũ trụ của chúng ta có thể được so sánh với một bong bóng nước đang trôi nổi trong một “đại dương” lớn hơn nhiều, với các bong bóng nước mới được hình thành liên tục. Theo học thuyết này, các vũ trụ, giống như các bọt nước hình thành trong nồi nước sôi, nằm trong chuỗi Sáng thế liên tục, đang trôi nổi trong một vũ đài lớn hơn nhiều, đó là Niết bàn của siêu không gian mười một chiều. Ngày càng có nhiều các nhà vật lý đề xuất rằng vũ trụ của chúng ta quả thật đã nảy sinh từ một đại biến cố dữ dội là vụ nổ lớn, nhưng nó cũng cùng tồn tại trong đại dương vĩnh hằng của các vũ trụ khác. Nếu chúng ta đúng, các vụ nổ lớn đang diễn ra ngay cả khi bạn đang đọc câu này.

Các nhà vật lý và thiên văn học trên khắp thế giới hiện nay đang suy đoán về việc các thế giới song song này có thể giống như cái gì, những quy luật nào chúng có thể tuân theo, chúng được sinh ra như thế nào và cuối cùng chúng có thể chết đi như thế nào. Có lẽ các thế giới song song này cằn cỗi, không có các thành phần cơ bản của sự sống. Hoặc có lẽ chúng trông cũng giống như vũ trụ của chúng ta, bị chia tách bằng một sự kiện lượng tử duy nhất đã làm cho các vũ trụ này xa rời khỏi vũ trụ của chúng ta. Và một vài nhà vật lý đang suy đoán rằng có lẽ sẽ có một ngày, nếu sự sống không thể trụ được trong vũ trụ hiện nay của chúng ta khi nó già đi và trở nên lạnh lẽo, thì chúng ta có thể buộc phải rời khỏi nó và đào thoát vào một vũ trụ khác.

Cơ chế dẫn dắt các học thuyết mới này là một lượng dữ liệu khổng lồ đang đổ về như thác từ các vệ tinh không gian của chúng ta khi chúng chụp ảnh các tàn tích của chính sự Sáng thế. Đáng chú ý là hiện nay các nhà khoa học đang tập trung chú ý vào những gì đã xảy ra chỉ 380.000 năm sau vụ nổ lớn, khi “ánh tàn dư” của Sáng thế bắt đầu lan tỏa khắp vũ trụ. Có lẽ bức tranh hấp dẫn nhất của bức xạ này từ Sáng thế đang đến từ một công cụ mới, được gọi là vệ tinh WMAP.

VỆ TINH WMAP

“Không thể tin được!” “Một mốc lịch sử!” nằm trong số những từ ngữ được các nhà vật lý thiên văn, thông thường vốn dè dặt, thốt lên trong tháng 2 năm 2003 khi họ miêu tả các dữ liệu quý giá thu được từ vệ tinh mới nhất của họ. WMAP (viết tắt trong tiếng Anh của Wilkinson microwave anisotropy probe, nghĩa là “tàu thăm dò dị hướng vi sóng Wilkinson”), đặt theo tên của nhà vũ trụ học tiên phong David Wilkinson và được phóng lên vào năm 2001, đã cung cấp cho các nhà khoa học, với độ chính xác chưa từng thấy, hình ảnh chi tiết của vũ trụ ban đầu khi nó chỉ mới 380.000 năm tuổi. Một nguồn năng lượng khổng lồ còn lại từ quả cầu lửa ban đầu, từng sinh ra các ngôi sao và các thiên hà, đã được luân chuyển trong khắp vũ trụ của chúng ta trong hàng tỉ năm. Ngày nay, nó đã bị vệ tinh WMAP chụp vào phim với chi tiết tinh tế, hình thành một bản đồ chưa bao giờ từng thấy trước đó, một bức ảnh của bầu trời với chi tiết ngoạn mục cho thấy bức xạ vi sóng được chính vụ nổ lớn tạo ra, điều từng được tạp chí Time gọi là “tiếng vọng của Sáng thế”. Sẽ không bao giờ các nhà thiên văn lại được ngắm nhìn bầu trời theo cùng một cách thế này một lần nữa.

Các phát hiện của vệ tinh WMAP biểu tượng cho “một nghi lễ vượt qua* đối với vũ trụ học, từ suy đoán chuyển thành khoa học chính xác” [1] , John Bahcall từ Viện Nghiên cứu cao cấp tại Princeton tuyên bố. Lần đầu tiên, các dữ liệu đồ sộ về giai đoạn đầu trong lịch sử của vũ trụ đã cho phép các nhà vũ trụ học trả lời chính xác những câu hỏi cổ xưa nhất trong số mọi câu hỏi, những câu hỏi đã từng làm nhân loại băn khoăn và thắc mắc kể từ lần đầu chúng ta ngắm nhìn vẻ đẹp thiên cảnh rõ ràng của bầu trời đêm. Vũ trụ bao nhiêu tuổi? Nó hợp thành từ cái gì? Số phận của vũ trụ như thế nào?

(Năm 1992, một vệ tinh trước đó là COBE [viết tắt trong tiếng Anh của Cosmic Background Explorer satellite, nghĩa là “vệ tinh thăm dò nền vũ trụ”] đã cho chúng ta những hình ảnh mờ nhạt đầu tiên của bức xạ nền này đang lan tỏa khắp bầu trời*. Mặc dù kết quả này là mang tính đột phá, nhưng nó cũng đáng thất vọng bởi vì nó đã cho ra một hình ảnh không rõ nét của vũ trụ ban đầu. Thế nhưng điều này đã không ngăn cản được báo chí hào hứng phong cho bức ảnh này tên gọi “bộ mặt của Chúa”. Nhưng một miêu tả chính xác hơn về các hình ảnh mờ nhạt từ COBE sẽ là chúng thể hiện một “bức ảnh sơ sinh” của vũ trụ hồng hoang. Nếu vũ trụ ngày nay là một ông lão tám mươi tuổi, thì các bức ảnh của COBE, và sau đó là của WMAP, đã chỉ ra hình ảnh ông ta lúc sơ sinh, chỉ chưa đầy một ngày tuổi.)

Lý do mà vệ tinh WMAP có thể cho chúng ta những hình ảnh chưa từng có của vũ trụ sơ sinh là ở chỗ bầu trời đêm cũng giống như một cỗ máy thời gian. Vì ánh sáng truyền đi với một tốc độ hữu hạn, nên các ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy vào ban đêm là hình ảnh của chúng trước kia, chứ không phải bây giờ. Phải mất trên một giây để ánh sáng đi từ Mặt Trăng tới Trái Đất, do đó, khi chúng ta chiêm ngưỡng Mặt Trăng, chúng ta thực sự thấy nó trước đó một giây. Phải mất khoảng tám phút để ánh sáng đi từ Mặt Trời đến Trái Đất. Tương tự như vậy, nhiều ngôi sao quen thuộc, mà chúng ta nhìn thấy trên bầu trời xa xôi tới mức phải mất từ 10 tới 100 năm để ánh sáng của chúng truyền tới mắt chúng ta. (Nói cách khác, chúng nằm cách Trái Đất từ 10 tới 100 năm ánh sáng. Một năm ánh sáng là khoảng 6.000 tỉ dặm Anh*, hoặc khoảng cách mà ánh sáng di chuyển trong một năm). Ánh sáng từ các thiên hà xa xăm có thể cách xa ta hàng trăm triệu tới hàng tỉ năm ánh sáng. Kết quả là chúng thể hiện một thứ ánh sáng “hóa thạch”, mà một số được phát ra thậm chí còn trước cả thời những con khủng long tung hoành. Một số thiên thể xa nhất mà chúng ta thấy được qua kính viễn vọng của mình được gọi là các chuẩn tinh (quasar), những cỗ máy thiên hà khổng lồ phát sinh một lượng năng lượng không thể tin được gần rìa của vũ trụ nhìn thấy được, có thể nằm cách Trái Đất từ 12 tới 13 tỉ năm ánh sáng. Và bây giờ, vệ tinh WMAP đã phát hiện được bức xạ khởi phát ra thậm chí còn trước cả khi đó, từ quả cầu lửa ban đầu đã tạo ra vũ trụ.

Để miêu tả vũ trụ, các nhà vũ trụ học đôi khi sử dụng ví dụ về việc nhìn xuống từ trên đỉnh của tòa nhà Empire State*, cao chót vót trên 100 tầng tại khu Manhattan. Khi nhìn từ trên đỉnh tòa nhà xuống, bạn khó nhìn thấy mặt đường phố. Nếu chân đế của tòa nhà Empire State tượng trưng cho vụ nổ lớn, và nếu nhìn từ trên đỉnh xuống, thì các thiên hà xa xăm sẽ nằm trên tầng mười. Các chuẩn tinh xa xăm được các nhìn thấy qua kính viễn vọng trên Trái Đất sẽ nằm trên tầng bảy. Nền vũ trụ được đo bằng vệ tinh WMAP đã cho chúng ta phép đo lường chính xác tuổi của vũ trụ với độ chính xác đáng kinh ngạc, sai lệch chỉ 1%: 13,7 tỉ năm.

Sứ mệnh của WMAP là đỉnh cao của trên một thập kỷ làm việc cật lực của các nhà vật lý thiên văn. Khái niệm về vệ tinh WMAP được đề xuất lần đầu với NASA vào năm 1995 và đã được chấp thuận hai năm sau đó. Vào ngày 30 tháng 6 năm 2001, NASA đã phóng vệ tinh WMAP trên tên lửa Delta II vào một quỹ đạo quanh Mặt Trời nằm giữa Trái Đất và Mặt Trời. Điểm đến được chọn lựa cẩn thận là điểm Lagrange 2 (tức L2, một điểm đặc biệt có sự ổn định tương đối gần Trái Đất)*. Từ điểm thuận lợi này, vệ tinh luôn luôn được tránh hướng về phía Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng, do đó có một tầm quan sát vũ trụ không bị trở ngại. Cứ sáu tháng một lần nó lại quét được đầy đủ toàn bộ bầu trời.

Nó có một hệ thống thiết bị đo đạc tối tân. Với các cảm biến mạnh, nó có thể phát hiện bức xạ vi sóng yếu ớt còn sót lại từ vụ nổ lớn tràn ngập vũ trụ, hầu như vẫn bị bầu khí quyển của chúng ta hấp thụ. Vệ tinh composit nhôm này có kích thước 3,8 mét nhân 5 mét và nặng 840 kg. Nó có hai kính viễn vọng giáp lưng, thu bức xạ vi sóng từ bầu trời xung quanh, và cuối cùng truyền dữ liệu về Trái Đất bằng sóng vô tuyến. Nó được nuôi bằng nguồn 419 Watts điện (công suất của năm bóng đèn thông thường). Cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu kilômét, vệ tinh WMAP cũng nằm ngoài các nhiễu loạn của khí quyển Trái Đất là những thứ có thể át nền vi sóng yếu ớt, và nó có thể nhận được các số đo liên tục của toàn bộ bầu trời.

Vệ tinh này hoàn thành việc quan sát toàn bộ bầu trời lần đầu tiên trong tháng 4 năm 2002. Sáu tháng sau, việc quan sát toàn bộ bầu trời lần thứ hai đã được thực hiện. Hiện nay, vệ tinh WMAP đã cho chúng ta bản đồ chi tiết và toàn diện nhất từ trước tới nay về bức xạ này. Sự tồn tại của bức xạ nền vi sóng do WMAP ghi lại đã được George Gamow và nhóm của ông tiên đoán lần đầu tiên vào năm 1948. Ông cũng là người đã lưu ý rằng bức xạ này có một nhiệt độ gắn liền với nó. WMAP đã đo nhiệt độ này và cho thấy nó chỉ cao hơn độ không tuyệt đối một chút, tức là từ 2,7249 tới 2,7251 độ Kelvin.

Đây là “bức ảnh sơ sinh” của vũ trụ, khi nó mới chỉ 380.000 năm tuổi, do vệ tinh WMAP chụp. Mỗi chấm hầu như tương ứng với một thăng giáng lượng tử nhỏ nhoi trong ánh tàn dư muộn của Sáng thế đã dãn nở để tạo ra các thiên hà và các quần thiên hà mà chúng ta thấy ngày nay.

Đối với người “ngoại đạo”, bản đồ bầu trời của WMAP trông chẳng mấy thú vị, nó chỉ là một bộ sưu tập các chấm ngẫu nhiên. Tuy nhiên, bộ sưu tập các chấm này đã khiến cho một số nhà thiên văn gần như phải rơi nước mắt, vì chúng thể hiện các thăng giáng hay các bất thường trong cuộc đại biến động dữ dội ban đầu của vụ nổ lớn ngay sau khi vũ trụ được tạo ra. Các thăng giáng nhỏ nhoi này giống như các “hạt giống” để từ đó đã dãn nở ra rất nhiều khi bản thân vũ trụ đã nổ tung ra tứ phía. Ngày nay, các hạt giống nhỏ này đã trổ hoa thành các quần thiên hà (đám thiên hà) và các thiên hà chiếu sáng bầu trời mà chúng ta thấy. Nói cách khác, Ngân Hà của chúng ta và tất cả các quần thiên hà chúng ta nhìn thấy xung quanh mình đã từng một thời là một trong các thăng giáng nhỏ này. Bằng cách đo đạc sự phân bố của các thăng giáng này, chúng ta nhìn thấy nguồn gốc của các quần thiên hà, giống như các chấm vẽ trên tấm thảm vũ trụ treo trên bầu trời đêm,

Ngày nay, khối lượng các dữ liệu thiên văn đang vượt các thuyết của các nhà khoa học. Trên thực tế, tôi có thể lập luận rằng chúng ta đang bước vào một thời kỳ hoàng kim của vũ trụ học. (Cho dù vệ tinh WMAP có ấn tượng như thế nào thì rất có thể nó sẽ bị vệ tinh Planck, mà người châu Âu dự tính phóng lên vào năm 2007*, làm nhỏ bé lại; Planck sẽ cung cấp cho các nhà thiên văn các bức ảnh thậm chí còn chi tiết hơn về bức xạ nền vi sóng). Vũ trụ học ngày nay cuối cùng đã tới tuổi trưởng thành, đang nổi lên từ những cái bóng của khoa học sau khi đã tàn tạ nhiều năm trong một bãi lầy của suy đoán tự biện và phỏng đoán lung tung. Về mặt lịch sử, các nhà vũ trụ học đã phải chịu điều tiếng khá khó chịu. Niềm đam mê mà cùng với nó họ đã đề xuất các học thuyết lớn của vũ trụ lại chỉ kết hợp với sự nghèo nàn đến cùng cực của các dữ liệu của họ. Như Lev Landau, một người đoạt giải Nobel, từng hài hước: “các nhà vũ trụ học thường phạm sai lầm, nhưng không bao giờ bị nghi ngờ”. Các khoa học có một châm ngôn cũ: “Đầu tiên là suy đoán, rồi suy đoán nhiều hơn nữa, thế là chúng ta có vũ trụ học”.

Cuối thập niên 1960, khi theo học chuyên ngành Vật lý tại Harvard, trong một thời gian ngắn tôi đã thử “nghịch ngợm” với khả năng nghiên cứu vũ trụ học. Từ nhỏ tôi đã luôn có niềm đam mê với nguồn gốc của vũ trụ. Tuy nhiên, chỉ thoáng nhìn vào lĩnh vực này đã cho thấy nó từng sơ khai một cách đáng xấu hổ. Nó đã không hề là một khoa học thực nghiệm, nơi người ta có thể thử nghiệm các giả thuyết với các công cụ chính xác, mà là một tập hợp các học thuyết lỏng lẻo mang tính suy đoán cao. Các nhà vũ trụ học không ngừng tranh luận nảy lửa về việc liệu vũ trụ có được sinh ra trong một vụ nổ vũ trụ hay nó đã luôn luôn tồn tại trong trạng thái tĩnh định. Nhưng với các dữ liệu quá ít ỏi, các lý thuyết nhanh chóng vượt xa các dữ liệu. Trên thực tế, càng ít dữ liệu thì các cuộc tranh luận lại càng dữ dội.

Xuyên suốt lịch sử của vũ trụ học, sự khan hiếm dữ liệu đáng tin cậy cũng đã dẫn tới những mâu thuẫn gay gắt giữa các nhà thiên văn trong nhiều thập niên. (Chẳng hạn, ngay trước khi nhà thiên văn Allan Sandage của Đài quan sát núi Wilson được đề nghị diễn thuyết về tuổi vũ trụ, diễn giả trước đó đã thông báo một cách châm biếm rằng: “Những gì bạn sẽ nghe sau đây là sai bét”. [2] Và Sandage, khi nghe thấy nhóm đối thủ đã gây ra sự ầm ĩ như thế, chỉ có thể gầm lên: “Đó là một mớ những lời tầm bậy. Đó là chiến tranh - đúng là chiến tranh!”). [3]

TUỔI CỦA VŨ TRỤ

Các nhà thiên văn luôn tha thiết muốn biết tuổi của vũ trụ. Trong nhiều thế kỷ, các học giả, tu sĩ và các nhà thần học đã cố gắng ước tính tuổi của vũ trụ, bằng cách sử dụng phương pháp duy nhất mà họ có trong tay: phả hệ của nhân loại kể từ thời ông Adam và bà Eva. Trong thế kỷ vừa qua, các nhà địa chất đã đo các bức xạ tàn dư trong các loại đá để đưa ra ước tính tốt nhất về tuổi Trái Đất. Trong khi đó, vệ tinh WMAP ngày nay đã đo được tiếng vọng của chính vụ nổ lớn để cung cấp cho chúng ta tuổi có căn cứ đích xác nhất của vũ trụ. Các dữ liệu WMAP tiết lộ rằng vũ trụ đã sinh ra trong một vụ nổ dữ dội diễn ra 13,7 tỉ năm trước.

(Trong nhiều năm, một trong những điều làm các nhà vũ trụ học vô cùng bối rối là tuổi của vũ trụ được tính toán lại trẻ hơn so với tuổi của các hành tinh và các ngôi sao, vì dữ liệu sai. Các ước tính trước đây về tuổi của vũ trụ tùng thấp tới mức là chỉ từ 1 đến 2 tỉ năm, mâu thuẫn với tuổi Trái Đất [4,5 tỉ năm] và tuổi của những ngôi sao già nhất [12 tỉ năm]. Những mâu thuẫn này hiện nay đã được loại bỏ.)

WMAP đã đem lại một bước ngoặt bất ngờ và kỳ lạ cho cuộc tranh luận về việc vũ trụ được hình thành từ cái gì, một câu hỏi mà những người Hy Lạp đã đặt ra hơn 2.000 năm trước đây. Trong thế kỷ vừa qua, các nhà khoa học tin rằng họ đã biết câu trả lời cho câu hỏi này. Sau hàng nghìn thí nghiệm chi li, các nhà khoa học đã kết luận rằng vũ trụ về cơ bản được hình thành từ khoảng 100 loại nguyên tử khác nhau, sắp xếp trong một bảng tuần hoàn có trật tự, bắt đầu với nguyên tố hyđrô. Điều này thiết lập cơ sở của hóa học hiện đại và trên thực tế đã được giảng dạy trong mọi tiết khoa học tại trường trung học. Hiện nay, WMAP lại đánh đổ niềm tin đó.

Khi xác nhận các thí nghiệm trước, vệ tinh WMAP đã chỉ ra rằng vật chất có thể thấy được mà chúng ta nhìn thấy xung quanh chúng ta (bao gồm núi non, các hành tinh, các vì sao và các thiên hà) chỉ chiếm 4% nhỏ nhoi trong toàn bộ lượng vật chất và năng lượng của vũ trụ. (Trong số 4% đó, phần lớn tồn tại dưới dạng nguyên tố hyđrô và hêli, và chắc chỉ có 0,03% ở dạng các nguyên tố nặng.) Phần lớn vũ trụ trên thực tế được hợp thành từ thứ vật chất bí ẩn, vô hình, hoàn toàn không rõ nguồn gốc. Các nguyên tố thân thuộc đã tạo nên thế giới của chúng ta chỉ chiếm 0,03% của vũ trụ. Theo nghĩa nào đó, khoa học đang thụt lùi vài thế kỷ, trở lại thời kỳ trước khi xuất hiện giả thuyết nguyên tử, khi mà các nhà vật lý vật lộn với một thực tế rằng vũ trụ bị chi phối bởi các dạng vật chất và năng lượng hoàn toàn mới, chưa được biết đến.

Theo WMAP, 23% vũ trụ được hợp thành từ một loại vật chất kỳ lạ, chưa xác định được, gọi là vật chất tối, có khối lượng, bao quanh các thiên hà thành một quầng khổng lồ, nhưng hoàn toàn vô hình. Vật chất tối phổ biến và phong phú tới mức trong Ngân Hà của chính chúng ta, nó nặng hơn tất cả các ngôi sao tới 10 lần. Mặc dù vô hình, vật chất tối kỳ lạ này có thể được các nhà khoa học quan sát gián tiếp vì nó uốn cong ánh sáng từ các ngôi sao, giống như thủy tinh, do đó có thể được định vị bằng mức độ biến dạng quang học mà nó tạo ra.

Đề cập đến các kết quả kỳ lạ thu được từ vệ tinh WMAP, John Bahcall, một nhà thiên văn từ Princeton, đã nói: “Chúng ta sống trong một vũ trụ đáng ngờ, điên rồ, nhưng là một vũ trụ có các đặc trưng xác định mà chúng ta biết hiện nay”. [4]

Nhưng có lẽ điều ngạc nhiên lớn nhất từ các dữ liệu WMAP, những dữ liệu đã làm cho cộng đồng khoa học điên đầu, là dữ liệu cho rằng 73% vũ trụ, nghĩa là lượng lớn nhất, được hợp thành từ một dạng năng lượng hoàn toàn không biết rõ và được gọi là năng lượng tối, tức năng lượng vô hình ẩn trong chân không của không gian. Được chính Einstein đưa ra vào năm 1917 và sau đó đã bị loại bỏ (ông gọi nó là “sai lầm lớn nhất” của mình), năng lượng tối, hay năng lượng của hư không hoặc không gian trống rỗng, hiện nay đang xuất hiện trở lại như là một lực đẩy trong toàn thể vũ trụ. Năng lượng tối này hiện được cho là tạo ra một trường phản hấp dẫn mới, đang đẩy các thiên hà ra xa nhau. Số phận cuối cùng của bản thân vũ trụ sẽ được xác định bằng năng lượng tối.

Hiện nay, không một ai có bất kỳ sự hiểu biết nào về việc “năng lượng của hư không” từ đâu tới. “Thành thật mà nói, chúng ta đúng là không hiểu nó. Chúng ta biết các hiệu ứng của nó là gì [nhưng] chúng ta hoàn toàn không có manh mối gì… tất cả mọi người đều không có manh mối gì về nó,” [5] Craig Hogan, một nhà thiên văn tại Đại học Washington ở Seattle, thừa nhận.

Nếu chúng ta dựa vào học thuyết mới nhất về các hạt hạ nguyên tử để thử tính toán giá trị của năng lượng tối này, thì chúng ta sẽ tìm thấy một con số chênh lệch tới 10¹²⁰ (đó là số 1 theo sau là 120 số 0) lần. Chênh lệch này giữa lý thuyết và thực nghiệm là khoảng chênh lớn nhất từng thấy trong lịch sử khoa học. Đây là một trong những điều gây lúng túng lớn nhất cho chúng ta lý thuyết tốt nhất của chúng ta cũng không thể tính toán được giá trị của nguồn năng lượng khổng lồ này trong toàn thể vũ trụ. Chắc chắn có cả một giá treo đủ các giải Nobel đang chờ đón những cá nhân có thể làm sáng tỏ điều bí ẩn về vật chất tối và năng lượng tối.

LẠM PHÁT VŨ TRỤ

Các nhà thiên văn vẫn đang cố gắng lội qua thác dữ liệu này từ WMAP. Khi nó quét sạch các khái niệm cũ trước đây về vũ trụ, một bức tranh vũ trụ mới đang hiện lên. “Chúng ta đã đặt nền tảng cho một lý thuyết mạch lạc thống nhất về vũ trụ,” [6] Charles L. Bennett, người lãnh đạo một nhóm quốc tế đã giúp xây dựng và phân tích vệ tinh WMAP, tuyên bố. Cho tới nay, lý thuyết hàng đầu là “thuyết vũ trụ lạm phát”, một cải tiến chắt lọc chính của thuyết vụ nổ lớn, được nhà vật lý Alan Guth của MIT (Học viện Công nghệ Massachusetts) đề xuất lần đầu tiên. Trong kịch bản lạm phát này, trong một phần triệu tỉ tỉ (10²⁴) đầu tiên của giây*, một lực phản hấp dẫn bí ẩn đã làm cho vũ trụ dãn nở nhanh hơn nhiều so với người ta nghĩ lúc ban đầu. Thời kỳ lạm phát này là một sự bùng nổ không thể tưởng tượng nổi, với vũ trụ dãn nở nhanh hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng. (Điều này không vi phạm tuyên bố của Einstein rằng không có gì có thể truyền nhanh hơn ánh sáng, vì nó là một không gian trống rỗng đang dãn nở. Đối với các vật thể vật chất, rào cản ánh sáng không thể nào bị phá vỡ.) Trong vòng một phần rất nhỏ của một giây, vũ trụ đã dãn nở với một hệ số nhân không thể tưởng tượng nổi là 10⁵⁰.

Để hình dung sức mạnh của thời kỳ lạm phát này, hãy tưởng tượng một quả bóng đang được nhanh chóng thổi phồng, mà các thiên hà được vẽ trên bề mặt quả bóng. Vũ trụ mà chúng ta nhìn thấy, với tất cả các ngôi sao và các thiên hà đều nằm trên bề mặt quả bóng này, chứ không phải là ở bên trong quả bóng. Bây giờ hãy vẽ một vòng tròn cực nhỏ vào quả bóng này. Vòng tròn nhỏ xíu này tượng trưng cho vũ trụ nhìn thấy được, tức là tất cả mọi thứ chúng ta có thể nhìn thấy qua kính viễn vọng của mình. (Để so sánh, nếu toàn thể vũ trụ thấy được nhỏ bằng một hạt hạ nguyên tử, thì vũ trụ thực sẽ lớn hơn nhiều cái vũ trụ nhìn thấy được xung quanh ta.) Nói cách khác, dãn nở lạm phát mãnh liệt tới mức có hẳn cả những khu vực của vũ trụ vượt ra ngoài vũ trụ nhìn thấy được của chúng ta và chúng sẽ vĩnh viễn nằm ngoài tầm nhìn của chúng ta.

Quá trình dãn nở lạm phát này trên thực tế khủng khiếp tới mức quả bóng này dường như là phẳng ở khu vực lân cận với chúng ta, một thực tế đã được vệ tinh WMAP xác minh về mặt thực nghiệm. Cũng giống như Trái Đất dường như là phẳng đối với chúng ta bởi vì chúng ta là quá nhỏ bé so với bán kính của Trái Đất, vũ trụ dường như là phẳng chỉ vì độ cong của nó có quy mô lớn hơn nhiều.

Bằng cách giả sử rằng vũ trụ ban đầu đã trải qua quá trình lạm phát này, người ta có thể gần như dễ dàng giải thích nhiều câu đố liên quan đến vũ trụ, chẳng hạn như tại sao nó lại có vẻ phẳng và đồng nhất. Bình luận về thuyết lạm phát, nhà vật lý Joel Primark đã nói: “Chưa bao giờ có thuyết nào đẹp như thuyết này mà sai lầm cả” [7] .

ĐA VŨ TRỤ

Vũ trụ lạm phát, mặc dù phù hợp với các dữ liệu từ vệ tinh WMAP, vẫn chưa trả lời cho câu hỏi: cái gì đã gây ra lạm phát? Cái gì đã gây ra lực phản hấp dẫn làm phình to vũ trụ? Có trên năm mươi đề xuất giải thích cái gì là nguồn gốc của lạm phát và cái gì cuối cùng đã chấm dứt lạm phát, tạo ra vũ trụ chúng ta thấy xung quanh mình. Nhưng không có sự đồng thuận tuyệt đối. Phần lớn các nhà vật lý tập hợp xung quanh ý tưởng cốt lõi về một thời kỳ lạm phát nhanh, nhưng không có đề xuất dứt khoát để trả lời cái gì là động cơ đằng sau lạm phát.

Do không ai biết chính xác lạm phát đã bắt đầu như thế nào, nên luôn luôn có khả năng rằng cơ chế tương tự có thể xảy ra một lần nữa - rằng các vụ nổ lạm phát có thể lặp đi lặp lại. Đây là ý tưởng được nhà vật lý học người Nga Andrei Linde của Đại học Stanford đề xuất - rằng bất kỳ cơ chế nào đã làm cho một phần vũ trụ nở phình đột ngột vẫn còn hoạt động thì có lẽ cũng đang ngẫu nhiên làm cho các vùng xa xăm khác của vũ trụ cũng phình ra.

Theo thuyết này, một mảng nhỏ của vũ trụ có thể nở phình đột ngột và “nảy chồi”, sinh ra một vũ trụ “con” hoặc vũ trụ “sơ sinh”, tới lượt nó lại nảy chồi ra một vũ trụ sơ sinh khác, và quá trình nảy chồi này tiếp tục mãi mãi. Hãy tưởng tượng việc thổi các bong bóng xà phòng vào trong không khí. Nếu chúng ta thổi đủ mạnh, chúng ta thấy rằng một số bong bóng xà phòng chia đôi và sinh ra các bong bóng xà phòng mới. Theo cùng một cách như vậy, các vũ trụ có thể liên tục sinh ra các vũ trụ mới. Trong kịch bản này, các vụ nổ lớn đã xảy ra liên tục. Nếu điều này là đúng, chúng ta có thể đang sống trong một đại dương của các vũ trụ như vậy, giống như một bọt nước đang trôi nổi trong một đại dương của các bọt nước khác. Trên thực tế, một từ hay hơn từ “vũ trụ” (universe) có thể là “đa vũ trụ” (multiverse) hoặc “siêu vũ trụ” (megaverse).

Linde gọi thuyết này là lạm phát vĩnh cửu, tự tái tạo hay “lạm phát hỗn loạn”, do ông đã mường tượng ra một quá trình dãn nở lạm phát liên tục và bất tận của các vũ trụ song song.

“Lạm phát áp đặt khá mạnh ý tưởng về đa vũ trụ lên chúng ta” [8] Alan Guth, người đầu tiên đề xuất thuyết lạm phát, tuyên bố.

Thuyết này cũng có nghĩa là tại một thời điểm nào đó, vũ trụ của chúng ta có thể nảy chồi ra một vũ trụ con của chính nó. Có lẽ vũ trụ của chính chúng ta có thể đã khởi đầu bằng cách nảy chồi ra từ một vũ trụ cổ hơn có trước đó.

Bằng chứng lý thuyết đang tăng lên để củng cố cho sự tồn tại của đa vũ trụ, trong đó toàn bộ những vũ trụ liên tục làm các vũ trụ khác mọc ra hoặc “nảy chồi”. Nếu điều đó là đúng, nó sẽ thống nhất hai thần thoại tôn giáo lớn, Sáng thế và Niết bàn. Sáng thế sẽ diễn ra liên tục trong phạm vi cơ cấu của Niết bàn vô tận.

Như nhà thiên văn hoàng gia Vương quốc Anh là Tôn ông Martin Rees đã nói: “Cái mà theo thông lệ được gọi là “vũ trụ này có thể chỉ là một thành viên của một dàn đồng ca. Vô số các cách thức khác có thể tồn tại, trong đó các quy luật là hoàn toàn khác hẳn. Vũ trụ mà trong đó chúng ta đã sinh ra thuộc về một tập hợp con khác thường cho phép những tổ chức phức tạp và ý thức có thể phát triển.” [9]

Tất cả các hoạt động nghiên cứu này về chủ đề đa vũ trụ là căn nguyên của suy đoán tư biện về việc các vũ trụ khác này có thể giống cái gì, chúng có chứa sự sống hay không, và thậm chí là có khả năng rốt cuộc sẽ tiếp xúc được với chúng hay không. Các tính toán đã được các nhà khoa học ở Cal Tech (Học viện Công nghệ California), MIT, Princeton và các trung tâm nghiên cứu khác thực hiện để xác định xem việc tiến vào một vũ trụ song song có phù hợp với các định luật vật lý hay không.

THUYẾT M VÀ CHIỀU THỨ MƯỜI MỘT

Ý tưởng thực sự về các vũ trụ song song đã từng một thời được các nhà khoa học xem xét với sự ngờ vực như thể đó là một lĩnh vực của những điều thần bí, lang băm và kỳ quặc. Bất cứ nhà khoa học nào dám táo bạo nói hay viết về các vũ trụ song song đã phải hứng chịu sự chế giễu và nguy cơ tiêu tan sự nghiệp của mình, bởi vì ngay đến bây giờ vẫn không có bằng chứng thực nghiệm chứng minh sự tồn tại của chúng.

Nhưng gần đây, xu thế này đã đột ngột xoay chiều, nhờ những bộ óc giỏi nhất trên trái đất đang làm việc với sự tập trung cao độ về đề tài này. Lý do cho sự thay đổi đột ngột này là sự xuất hiện của một thuyết mới là thuyết dây, và phiên bản mới nhất của nó là thuyết M, không chỉ hứa hẹn sẽ làm sáng tỏ bản chất của đa vũ trụ mà còn cho phép chúng ta “đọc được Ý nghĩ của Chúa”, như Einstein đã từng hùng hồn diễn tả. Nếu được chứng minh là đúng, nó sẽ tiêu biểu cho các thành tựu hoàn thiện của 2.000 năm nghiên cứu vật lý gần đây, kể từ khi những người Hy Lạp bắt đầu tìm kiếm một học thuyết duy nhất chặt chẽ và toàn diện về vũ trụ.

Các bài báo công bố về thuyết dây và thuyết M thật đáng kinh ngạc, lên tới hàng vạn bài. Hàng trăm cuộc hội thảo quốc tế đã được tổ chức về chủ đề này. Mọi trường đại học lớn trên thế giới hoặc là có nhóm đang làm việc về thuyết dây hoặc là cố gắng trong vô vọng để tìm hiểu nó. Mặc dù không phải là một học thuyết có thể thử nghiệm được bằng các công cụ hiện tại yếu kém của chúng ta, nó đã thổi bùng mối quan tâm to lớn của các nhà vật lý, các nhà toán học, và thậm chí cả các nhà thực nghiệm, những người hy vọng sẽ thử nghiệm phần ngoại vi của thuyết này trong tương lai bằng các thiết bị dò sóng hấp dẫn tối tân đặt ngoài không gian và các cỗ máy đập vỡ nguyên tử khổng lồ.

Cuối cùng, thuyết này có thể trả lời được câu hỏi từng đeo đuổi các nhà vũ trụ học kể từ khi thuyết vụ nổ lớn lần đầu tiên được đề xuất: điều gì đã xảy ra trước vụ nổ lớn?

Điều này đòi hỏi chúng ta phải vận dụng toàn lực các kiến thức vật lý của chúng ta, các phát minh vật lý đã tích lũy qua nhiều thế kỷ. Nói cách khác, chúng ta cần một “thuyết về vạn vật”, một lý thuyết về mọi lực vật lý đang chi phối vũ trụ. Einstein đã dành ba mươi năm cuối cùng của cuộc đời mình để theo đuổi thuyết này, nhưng cuối cùng ông đã thất bại.

Ở thời điểm hiện tại, lý thuyết hàng đầu (và duy nhất có thể giải thích cho sự đa dạng của các lực mà chúng ta thấy đang dẫn dắt vũ trụ là thuyết dây hoặc trong hiện thân mới nhất của nó là thuyết M (M là viết tắt của “membrane” [“màng”] nhưng cũng có thể có nghĩa là “mystery” [“bí hiểm”], “magic” [ma thuật”], hoặc thậm chí là “mother” [“mẹ”]. Mặc dù thuyết dây và thuyết M về cơ bản là giống nhau, nhưng thuyết M là một cơ cấu nền tảng khó hiểu hơn và phức tạp hơn nhằm hợp nhất các thuyết dây khác nhau).

Kể từ thời Hy Lạp cổ đại, các nhà triết học đã suy đoán rằng các viên gạch” tột cùng nhỏ xây dựng nên vật chất có thể được hợp thành từ các hạt tí hon gọi là các nguyên tử. Ngày nay, với các cỗ máy đập vỡ nguyên tử và các máy gia tốc hạt mạnh mẽ của mình, chúng ta có thể phá vỡ chính các nguyên tử thành các electron (điện tử) và các hạt nhân, tới lượt chúng lại có thể bị phá vỡ thành các hạt hạ nguyên tử thậm chí còn nhỏ hơn. Nhưng thay vì tìm thấy một cơ cấu nền tảng tao nhã và đơn giản, thật đau khổ khi thấy rằng ở đó có hàng trăm hạt hạ nguyên tử tuôn ra từ các máy gia tốc của chúng ta, với những tên gọi kỳ lạ như nơtrino, quark, meson, lepton, hadron, gluon, boson W và v.v. Thật khó để tin rằng Tự nhiên, ở cấp độ nền tảng nhất của nó, lại có thể tạo ra một rừng rậm rất lộn xộn gồm các hạt hạ nguyên tử kỳ quái.

Thuyết dây và thuyết M dựa trên một ý tưởng đơn giản và tao nhã cho rằng sự đa dạng đến bối rối của các hạt hạ nguyên tử hợp thành vũ trụ cũng tương tự như các nốt nhạc mà người ta có thể chơi trên dây đàn vĩ cầm, hoặc trên một màng như một trống. (Chúng không phải là những sợi dây và các màng thông thường, chúng tồn tại trong siêu không gian mười và mười một chiều.)

Theo truyền thống, các nhà vật lý từng xem electron là hạt điểm, vì chúng tột cùng nhỏ. Điều này có nghĩa là các nhà vật lý đã phải đưa ra một hạt điểm khác biệt cho mỗi một trong số hàng trăm các hạt hạ nguyên tử mà họ đã tìm thấy và đó là một điều cực kỳ gây bối rối. Nhưng theo thuyết dây, nếu chúng ta có một siêu kính hiển vi có thể nhòm kỹ vào tâm của một electron, chúng ta sẽ thấy rằng nó hoàn toàn không phải là một hạt điểm mà là một sợi dây nhỏ xíu đang rung động. Nó chỉ có vẻ là một hạt điểm và các công cụ quan sát của chúng ta quá thô sơ.

Sợi dây nhỏ xíu này, tới lượt nó, lại rung động ở các tần số và các cộng hưởng khác nhau. Nếu chúng ta gảy sợi dây đang rung động này, nó sẽ thay đổi âm điệu và trở thành một hạt hạ nguyên tử khác, chẳng hạn như một quark. Gảy lần nữa thì nó biến thành một nơtrino. Theo cách này, chúng ta có thể giải thích cơn bão tuôn trào các hạt hạ nguyên tử chẳng khác gì những nốt nhạc khác nhau của sợi dây này. Bây giờ chúng ta có thể thay thế hàng trăm hạt hạ nguyên tử được nhìn thấy trong phòng thí nghiệm bằng một đối tượng duy nhất là sợi dây.

Trong bảng từ vựng mới này, các định luật vật lý, được xây dựng cẩn thận sau hàng nghìn năm thực nghiệm, chẳng khác gì các luật hòa âm mà người ta có thể viết ra cho những dây đàn và các màng trống. Các định luật hóa học là các giai điệu mà người ta có thể chơi trên các dây. Vũ trụ là bản giao hưởng của các dây đàn. Và “Ý nghĩ của Chúa”, như Einstein đã hùng hồn viết, là bản nhạc vũ trụ đang âm vang trong khắp siêu không gian. (Điều này làm nảy sinh một câu hỏi khác: Nếu vũ trụ là một bản giao hưởng của các dây thì có cần một nhà soạn nhạc hay không? Tôi đề cập tới câu hỏi này trong chương mười hai.)

KẾT THÚC CỦA VŨ TRỤ

WMAP không chỉ đưa ra cái nhìn thoáng qua chính xác nhất của vũ trụ ban đầu, nó còn đưa ra hình ảnh chi tiết nhất về việc vũ trụ của chúng ta sẽ chết đi như thế nào. Cũng như chính lực phản hấp dẫn bí ẩn đã đẩy các thiên hà ra xa tại lúc khởi đầu của thời gian, chính lực phản hấp dẫn này bây giờ lại đang đẩy vũ trụ đến số phận cuối cùng của nó. Trước đây các nhà thiên văn nghĩ rằng sự dãn nở của vũ trụ đã dần dần giảm đi. Nhưng bây giờ chúng ta nhận ra rằng vũ trụ đang thực sự tăng tốc, với các thiên hà đang bị đẩy mạnh ra xa chúng ta với tốc độ đang gia tăng. Chính cái nguồn năng lượng tối chiếm 73% vật chất và năng lượng trong vũ trụ ấy đang làm tăng tốc sự dãn nở của vũ trụ, đẩy các thiên hà ra xa với tốc độ gia tăng hơn bao giờ hết. “Vũ trụ đang hành xử như một người lái xe giảm tốc độ khi gặp đèn đỏ và sau đó nhấn chân ga khi ánh đèn chuyển thành màu xanh,” [10] Adam Riess từ Viện Nghiên cứu Kính viễn vọng không gian nói.

Trừ phi có điều gì đó xảy ra để đảo ngược sự dãn nở này, trong vòng 150 tỉ năm tới Ngân Hà của chúng ta sẽ trở nên hoàn toàn cô đơn, với 99,99999 % tất cả các thiên hà gần đó đang tăng tốc vượt qua rìa của vũ trụ có thể nhìn thấy được. Các thiên hà quen thuộc trên bầu trời đêm sẽ lao nhanh ra khỏi chúng ta tới mức ánh sáng của chúng sẽ không bao giờ đến được với chúng ta. Bản thân các thiên hà này sẽ không biến mất, nhưng chúng sẽ ở xa tới mức các kính viễn vọng của chúng ta không thể quan sát được chúng. Mặc dù vũ trụ nhìn thấy được chứa khoảng 100 tỉ thiên hà, trong 150 tỉ năm tới chỉ còn một vài nghìn thiên hà nằm trong siêu quần thiên hà địa phương là có thể nhìn thấy được. Nếu xa hơn nữa trong tương lai thì chỉ có cụm thiên hà địa phương của chúng ta, bao gồm khoảng 36 thiên hà, sẽ choán toàn bộ vũ trụ có thể nhìn thấy được, với hàng tỉ thiên hà đang trôi dạt qua rìa chân trời. (Đó là vì lực hấp dẫn trong cụm thiên hà địa phương đủ thắng được sự dãn nở này. Trớ trêu thay, khi các thiên hà xa xăm vượt ra khỏi tầm nhìn, thì bất kỳ nhà thiên văn nào sống trong kỷ nguyên tăm tối này đều có thể hoàn toàn không phát hiện ra sự dãn nở trong vũ trụ, vì bản thân cụm thiên hà địa phương không dãn nở bên trong. Trong tương lai xa xôi, các nhà thiên văn lần đầu tiên phân tích bầu trời đêm có thể không nhận ra bất kỳ sự dãn nở nào và kết luận rằng vũ trụ là tĩnh tại và chỉ bao gồm 36 thiên hà.)

Nếu lực phản hấp dẫn này còn tiếp tục, vũ trụ cuối cùng sẽ tàn lụi trong một vụ đóng băng lớn. Mọi sự sống có trí tuệ trong vũ trụ cuối cùng sẽ đóng băng trong một cái chết đau đớn, khi nhiệt độ của không gian sâu thẳm hạ xuống sát độ 0 (không) tuyệt đối, nơi mà tự bản thân các phân tử khó có thể di chuyển. Tại một thời điểm nào đó sau hàng tỉ tỉ năm kể từ bây giờ, những ngôi sao sẽ ngừng tỏa sáng, các đám cháy hạt nhân của chúng đã tắt khi chúng cạn kiệt nguồn nhiên liệu của mình, làm đen tối vĩnh viễn bầu trời đêm. Sự dãn nở vũ trụ sẽ chỉ để lại một vũ trụ lạnh lẽo chết chóc của các sao lùn đen, sao nơtron và các lỗ đen. Thậm chí còn xa hơn nữa trong tương lai, bản thân các lỗ đen cũng sẽ mất hết năng lượng của chúng, để lại một làn sương mù vô hồn và lạnh lẽo của các hạt cơ bản đang trôi dạt. Trong một vũ trụ hoang vắng và lạnh lẽo như vậy, sự sống có trí tuệ theo bất kỳ định nghĩa nào có thể hiểu được là không thể về mặt vật lý. Các quy luật sắt đá của nhiệt động lực học ngăn cấm việc chuyển giao bất kỳ thông tin nào trong một môi trường đóng băng như vậy, và tất cả mọi dạng sự sống tất yếu sẽ chấm dứt.

Nhận thức đầu tiên rằng vũ trụ cuối cùng có thể biến mất trong băng giá đã được nêu lên trong thế kỷ 18. Bình luận về quan niệm đáng thất vọng cho rằng các định luật vật lý dường như làm sụp đổ mọi dạng sự sống có trí tuệ, Charles Darwin đã viết: “Hãy tin, như tôi tin, rằng con người trong tương lai xa sẽ là một sinh vật hoàn hảo hơn rất nhiều so với nó hiện nay, thì sẽ thấy quan niệm cho rằng nó và tất cả các giống có tri giác khác tất yếu phải chịu sự tuyệt diệt hoàn toàn sau một quá trình tiến bộ chậm chạp kéo dài như vậy là một suy nghĩ quá quắt.” [11] Thật không may, các dữ liệu mới nhất từ vệ tinh WMAP dường như xác nhận những lo sợ tồi tệ nhất của Darwin.

ĐÀO THOÁT VÀO SIÊU KHÔNG GIAN

Một quy luật vật lý cho rằng sự sống có trí tuệ trong vũ trụ nhất định sẽ phải đối mặt với cái chết cuối cùng. Nhưng một quy luật tiến hóa lại nói rằng khi môi trường thay đổi, thì sự sống hoặc là phải rời bỏ nó, hoặc phải thích nghi hoặc tàn lụi. Do không thể thích nghi với một vũ trụ đang lạnh giá đến chết, nên các lựa chọn duy nhất là tàn lụi hoặc rời bỏ chính vũ trụ này. Khi đối mặt với cái chết cuối cùng của vũ trụ, liệu có thể rằng các nền văn minh cách chúng ta hàng nghìn tỉ năm về sau sẽ phát minh ra công nghệ cần thiết để rời bỏ vũ trụ của chúng ta trong một chiếc “xuồng cứu sinh” đa chiều và trôi dạt tới một vũ trụ khác, trẻ hơn và ấm áp hơn nhiều? Hoặc họ sẽ sử dụng công nghệ vượt trội của mình để có thể “uốn cong thời gian” và du hành ngược trở lại quá khứ của chính họ, nơi nhiệt độ cao hơn nhiều?

Một số nhà vật lý đã đề xuất một số kế hoạch đáng tin cậy, mặc dù cực kỳ mang tính suy đoán, bằng cách sử dụng kiến thức vật lý tiên tiến nhất có thể, để cung cấp cái nhìn thực tế nhất vào các cổng hoặc các cửa ngõ đa chiều tới vũ trụ khác. Các bảng đen của các phòng thí nghiệm vật lý trên khắp thế giới đang có đủ các loại phương trình trừu tượng, khi các nhà vật lý tính toán xem người ta có thể sử dụng “năng lượng ngoại lai” và các lỗ đen để tìm một con đường thông sang một vũ trụ khác hay không. Liệu một nền văn minh tiên tiến, có lẽ vượt hơn chúng ta hàng triệu đến hàng tỉ năm về công nghệ, có thể khai thác được các định luật vật lý đã biết để tiến vào các vũ trụ khác hay không?

Nhà vũ trụ học Stephen Hawking tại Đại học Cambridge đã từng nhận xét dí dỏm: “Các lỗ giun, nếu tồn tại, sẽ là phương cách lý tưởng cho việc du hành nhanh chóng trong không gian. Bạn có thể đi qua một lỗ giun sang phía bên kia của thiên hà và trở lại vào bữa tối.” [12]

Và nếu các lỗ giun và các cổng đa chiều đơn giản là quá nhỏ không thể cho phép cuộc xuất hành cuối cùng ra khỏi vũ trụ này, thì khi đó vẫn còn một lựa chọn cuối cùng: thu nhỏ tổng lượng thông tin của một nền văn minh tiên tiến, có trí tuệ tới cấp độ phân tử và bơm nó qua cửa ngõ này, để sau đó nó sẽ tự lắp ráp ở phía bên kia cổng. Theo cách này, toàn bộ một nền văn minh có thể bơm hạt giống của mình qua một cửa ngõ đa chiều và tự động tái lập, ở giai đoạn hưng thịnh nhất của nó. Siêu không gian, thay vì là một thú tiêu khiển cho các nhà vật lý lý thuyết, có thể có tiềm năng trở thành sự cứu rỗi cuối cùng cho sự sống có trí tuệ trong một vũ trụ đang hấp hối.

Nhưng để hiểu đầy đủ các hàm ý của sự kiện này, trước hết chúng ta phải hiểu các nhà vũ trụ học và các nhà vật lý đã đi đến các kết luận đáng kinh ngạc này khó nhọc như thế nào. Trong tiến trình diễn giải của cuốn Các thế giới song song , chúng ta sẽ xem xét lịch sử vũ trụ học, nhấn mạnh những nghịch lý đã tồn tại nhan nhản trong lĩnh vực này qua nhiều thế kỷ, lên tới đỉnh cao trong thuyết lạm phát, mà, trong khi nhất quán với mọi dữ liệu thực nghiệm, lại buộc chúng ta phải nuôi dưỡng khái niệm về đa vũ trụ.