Vũ trụ học, nghiên cứu về nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ, có một số hạn chế riêng đòi hỏi mức độ thận trọng cao. Các nhà khoa học không thể thực hiện các thí nghiệm trực tiếp trên vũ trụ, và họ cũng không thể du hành ngược thời gian. Điều tốt nhất họ có thể làm là thu thập thông tin gián tiếp về lịch sử của vũ trụ thông qua các quan sát cẩn trọng về những đối tượng xa xăm đã phát ra ánh sáng từ rất lâu về trước, rồi cố gắng tổng hợp lại thành một miêu tả hợp lý.

Nhưng, bằng chứng thu thập được phân bố không đồng đều, với thông tin rất chi tiết về một số thời kỳ, trong khi các thời kỳ khác có rất ít hoặc không có thông tin. Ngay cả khi một miêu tả phù hợp tốt với tất cả các bằng chứng khả dụng, luôn có khả năng rằng một miêu tả khác có thể phù hợp cũng tốt như vậy hoặc tốt hơn.

Đôi khi, giống như với phi hành gia của Clarke và Kubrick, một cái nhìn gần hơn sẽ tiết lộ rằng ý tưởng ban đầu là sai. Cũng như khối đá khổng lồ rất khác biệt khi được nhìn gần, những hình ảnh chính xác hơn về vũ trụ sơ khai có thể, trong tương lai gần, chỉ ra một quan điểm mới về nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ.

Cơ hội thay đổi quan điểm một cách đột phá không phải là quá xa vời. Chúng tôi nhận thức sâu sắc rằng mô hình lạm phát không phải là bức tranh hoàn chỉnh và thuyết phục như đôi khi được miêu tả. Vẫn còn một số nhược điểm và các dự đoán chưa được kiểm chứng. Quan trọng hơn, do công việc gần đây của chính mình, chúng tôi được biết về một giải thích khả dĩ khác cho các phát hiện của WMAP, một giải thích cũng chính xác như mô hình lạm phát nhưng dựa trên một phiên bản hoàn toàn khác về lịch sử vũ trụ.

Vũ trụ tồn tại với muôn vàn bí ẩn. Ảnh: Apostolos Makrakis.

Cuốn sách này sẽ mô tả phiên bản đầy tham vọng ấy, được gọi là mô hình tuần hoàn. Theo bức tranh này, Big Bang không phải là khởi đầu của không gian và thời gian mà, đúng hơn, là một sự kiện mà về nguyên tắc có thể được mô tả đầy đủ bằng các quy luật vật lý. Big Bang cũng không chỉ xảy ra một lần. Thay vào đó, vũ trụ trải qua các chu kỳ tiến hóa.

Trong mỗi chu kỳ, một vụ nổ lớn tạo ra vật chất và bức xạ nóng, chúng mở rộng ra và nguội đi để hình thành các thiên hà và ngôi sao mà ngày nay quan sát được. Sau đó, vũ trụ giãn nở tăng tốc, làm cho vật chất trở nên phân tán đến mức không gian dần trở thành một khoảng chân không gần như hoàn hảo. Cuối cùng, sau khoảng một nghìn tỷ năm hoặc hơn, một vụ nổ lớn mới xảy ra và một chu kỳ mới bắt đầu. Các sự kiện, mà chúng đã tạo ra cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ hôm nay, đã xảy ra trong một chu kỳ hoàn chỉnh trước đó, trước Big Bang gần nhất.

Mô hình tuần hoàn giải thích kết quả của WMAP và tất cả các quan sát thiên văn hiện hữu khác với cùng độ chính xác như mô hình lạm phát, nhưng cách giải thích thì khác hẳn. Từ góc nhìn tuần hoàn, hình ảnh WMAP là kỳ lạ gần như khối đá đơn độc của Clarke. Hình ảnh này thực sự mang tất cả chúng ta vào một cuộc hành trình xuyên chiều không gian để quan sát các sự kiện từ trước Big Bang đến tương lai xa xăm.

Trong những năm gần đây, nhiều chuyên gia đã xem nhẹ các khiếm khuyết của mô hình lạm phát. Một số đi xa đến mức coi mô hình này là “đã được chứng minh,” mặc dù nó chưa đạt tới đâu đó gần mức độ thuyết phục của thuyết tương đối Einstein hay thuyết điện từ Maxwell chẳng hạn. Trong khi một số khía cạnh của mô hình lạm phát đã được làm rõ và kiểm tra kỹ lưỡng, thì với phần còn lại chỉ mới có những phác thảo khái niệm thô giản.

Những vấn đề này trở nên rõ ràng trong hầu hết các cuộc thảo luận chung về mô hình lạm phát mà chúng tôi đã chứng kiến. Thường thì, khán giả, dù là các nhà khoa học được đào tạo hay những người không hiểu biết chuyên môn, đều chỉ ra cùng hai đặc điểm đáng lo ngại.

Thứ nhất, họ nói rằng, mô hình lạm phát xem ra đã được trù tính trước, một mớ chắp vá các thành phần không liên quan được thêm vào từng cái một để phù hợp với các quan sát. Thành phần đầu tiên là vật chất nhìn thấy thông thường, bao gồm các nguyên tử và các cấu phần hạ nguyên tử của chúng.

Thành phần thứ hai là vật chất tối, một thực thể vô hình bao quanh các thiên hà và chịu trách nhiệm về phần lớn khối lượng của chúng. Còn thành phần thứ ba là năng lượng tối, một chất vô hình hoàn toàn khác, nó trải đều khắp không gian và tạo ra lực phản hấp dẫn làm cho quá trình giãn nở của vũ trụ tăng tốc. Để phù hợp với vũ trụ như được nhìn thấy ngày nay, cả ba thành phần này phải tồn tại trong một sự kết hợp chính xác đặc biệt.

Ngoài ra, để giải thích sự tiến hóa trong quá khứ của vũ trụ, mô hình lạm phát đòi hỏi một thành phần khác nữa, được gọi là năng lượng lạm phát. Thành phần này cần thiết để thúc đẩy sự mở rộng bùng nổ của vũ trụ trong vài khoảnh khắc ngay sau Big Bang, rồi nó phải tan biến đi để không can thiệp vào quá trình tiến hóa tiếp theo của vũ trụ.