Vào những năm 1950, nhà vũ trụ học người Anh Fred Hoyle đã chỉ ra rằng sự tổng hợp hiệu quả của carbon từ helium ở các ngôi sao dựa trên sự cân bằng mong manh giữa lực hạt nhân mạnh, mà nó gắn kết hạt nhân nguyên tử, và lực điện từ.

Nếu lực mạnh là mạnh hơn hay yếu đi chỉ chút xíu - chỉ vài phần trăm - thì các năng lượng liên kết hạt nhân sẽ thay đổi, làm tổn hại quá trình tổng hợp carbon và do đó cả quá trình hình thành sự sống dựa trên carbon. Hoyle cảm thấy điều này lạ lùng đến nỗi ông bảo vũ trụ giống một “công việc được sắp đặt,” cứ như “một siêu trí tuệ đã đùa giỡn với vật lý cũng như với hóa học và sinh học.”

Tuy nhiên, sự tinh chỉnh kỳ ảo nhất nhằm tạo sự sống liên quan tới năng lượng tối. Giá trị của mật độ năng lượng tối mà chúng ta đo được là cực kỳ nhỏ - quá đỗi kinh ngạc, chỉ 10-123 của giá trị mà nhiều nhà vật lý xem là giá trị tự nhiên. Mà, mật độ nhỏ xíu này chính xác là mật độ đã làm cho vũ trụ “do dự” trong khoảng tám tỷ năm trước khi năng lượng tối có khả năng tập trung đủ nồng độ để tăng tốc sự giãn nở.

Ngay từ năm 1987, Steven Weinberg đã chỉ ra rằng nếu mật độ năng lượng tối lớn hơn một chút - chẳng hạn 10-121 lần giá trị tự nhiên của nó - thì hiệu ứng đẩy của nó sẽ mạnh hơn và tác động sớm hơn, một lần nữa khép lại cơ hội hình thành các thiên hà.

Tóm lại, như Stephen nhấn mạnh trong cuộc trao đổi đầu tiên của chúng tôi, dường như bằng cách nào đó vũ trụ đã được thiết kế để làm cho sự sống là khả thi.

Trong bối cảnh này của yếu tố Goldilocks vũ trụ, nhà vật lý lý thuyết và nhà văn nổi tiếng Paul Davies đã nói: “Giống như món cháo đặc trong câu chuyện về Goldilocks và ba chú gấu, vũ trụ dường như “vừa đúng phù hợp” cho sự sống, theo nhiều cách lý thú.”

Và, đương khi điều này không hoàn toàn có nghĩa là vũ trụ tràn đầy sự sống, những điều chỉnh thích hợp làm cho nó trở thành tổ ấm của sự sống hoàn toàn không phải là các phẩm chất bề ngoài của thế giới.

Thay vì vậy, chúng được khắc ghi sâu sắc dưới dạng toán học của các định luật vật lý. Khối lượng và tính chất của mảng các hạt, lực điều hành tương tác của chúng, và ngay cả thành phần tổng thể của vũ trụ - tất cả chúng dường như được thiết kế riêng để trợ giúp một dạng nào đó của sự sống - phản ánh tính chất đặc thù của các quan hệ toán học, mà chúng xác định cái mà các nhà vật lý gọi là các định luật của tự nhiên.

Như vậy, điều bí ẩn về thiết kế trong vũ trụ học là, các định luật nền tảng của vật lý dường như đã được sắp đặt một cách đặc biệt để tạo thuận lợi cho sự sống xuất hiện. Cứ như thể có một hoạch định bí mật đang triển khai, nó đan kết sự tồn tại của chúng ta cùng với các quy tắc cơ bản, theo đó vũ trụ vận hành. Điều này có vẻ khó tin. Mà nó là vậy! Hoạch định ấy là gì?

Giải mã những bí ẩn của vũ trụ là khao khát của loài người. Ảnh: NASA Science.

Bây giờ, tôi muốn nhấn mạnh rằng đây là thách đố rất không bình thường với các nhà vật lý lý thuyết. Thường thì nhà vật lý sử dụng các định luật của tự nhiên để mô tả hiện tượng này hay hiện tượng khác hoặc để dự đoán kết quả của một thí nghiệm. Họ còn nỗ lực tổng quát hóa các định luật đã có để nó bao quát phạm vi rộng hơn các hiện tượng tự nhiên.

Nhưng, những câu hỏi về thiết kế này dẫn ta vào một con đường hoàn toàn khác. Chúng thúc giục ta suy ngẫm về bản chất sâu xa hơn của các định luật, và việc chúng ta phù hợp như thế nào với sơ đồ của các định luật ấy.

Niềm hứng khởi của vũ trụ học hiện đại là nó cung cấp một khuôn khổ khoa học trong đó chúng ta có thể hy vọng làm sáng tỏ bí ẩn lớn nhất trong tất cả các bí ẩn này. Vì vũ trụ học là một lĩnh vực của vật lý, ở đó chúng ta là một phần cố hữu của bài toán mà chúng ta đang gắng giải.