Theo “thuyết tương đối rộng” của Albert Einstein, Vũ trụ khởi phát từ trạng thái đặc biệt gọi là Big Bang, nơi mật độ vật chất trở nên vô hạn và các định luật vật lý không còn áp dụng như thông thường. Từ đây, nảy sinh câu hỏi nền tảng: Nếu ngay tại điểm khởi đầu, các định luật không còn hiệu lực, thì chúng xuất hiện từ đâu.
 |
| Sách Nguồn gốc thời gian. Ảnh: ML. |
Những nghịch lý từ Big Bang đến đa Vũ trụ
Để trả lời, Stephen Hawking cùng Jim Hartle đề xuất giả thuyết “không biên”. Khi tính đến hiệu ứng lượng tử, điểm khởi đầu không còn là một “điểm nhọn” vô hạn mà được “làm trơn”, giống như bề mặt cong của một quả cầu. Theo đó, Vũ trụ không có ranh giới hay điểm bắt đầu rõ ràng theo cách hiểu thông thường.
Tuy nhiên, giả thuyết này gặp khó khăn khi so sánh với mô hình “lạm phát” - cách giải thích phổ biến cho rằng Vũ trụ đã giãn nở cực nhanh ngay sau Big Bang. Trong khi lạm phát cần đủ mạnh để hình thành thiên hà và cấu trúc vật chất, thì mô hình không biên lại dự đoán sự giãn nở quá chậm, dẫn đến những Vũ trụ gần như trống rỗng. Đây được xem là điểm yếu của cách tiếp cận còn pha trộn giữa cổ điển và lượng tử.
Song song với bài toán nguồn gốc là câu hỏi về sự “tinh chỉnh” của Vũ trụ. Các nhà khoa học nhận thấy Vũ trụ được xác định bởi nhiều hằng số cơ bản như độ mạnh của lực hấp dẫn hay tốc độ giãn nở. Chỉ cần những giá trị này thay đổi rất nhỏ, Vũ trụ đã trở nên hoàn toàn khác.
Chẳng hạn, nếu lực hấp dẫn mạnh hơn một chút, các ngôi sao sẽ cháy hết nhiên liệu quá nhanh, không đủ thời gian cho sự sống hình thành. Ngược lại, nếu Vũ trụ giãn nở nhanh hơn, vật chất không thể kết tụ thành thiên hà. Chính sự “vừa khít” này khiến giới khoa học đặt câu hỏi: Vì sao Vũ trụ lại có những điều kiện phù hợp đến vậy.
Một hướng giải thích là giả thuyết đa Vũ trụ. Các nhà vật lý như Andrei Linde và Alexander Vilenkin cho rằng có thể tồn tại vô số Vũ trụ khác nhau, mỗi Vũ trụ có đặc điểm riêng. Trong số đó, việc tồn tại một Vũ trụ phù hợp với sự sống không còn là điều đặc biệt.
Để lý giải vì sao con người tồn tại trong một Vũ trụ như vậy, một số quan điểm cho rằng chúng ta chỉ quan sát được một Vũ trụ phù hợp với sự sống. Tuy nhiên, như Nguồn gốc thời gian phân tích, cách giải thích này không thể kiểm chứng và cũng không cho biết vị trí của chúng ta trong vô số khả năng có thể có.
Chính những nghịch lý và yếu điểm của “đa Vũ trụ vị nhân” đã thúc bách Hawking xây dựng một lý thuyết mới, một lý thuyết thuần lượng tử. Đó là “Lý thuyết cuối cùng”, mà ông thích gọi là “top - down cosmology” (TDC) - Vũ trụ học trên - xuống - dưới.
 |
| Hertog và Hawking. Ảnh: The Guardian. |
Một cách nhìn mới về nguồn gốc các định luật vật lý
Phần trung tâm của cuốn sách trình bày lý thuyết mà Stephen Hawking phát triển cùng Thomas Hertog trong hơn 20 năm: Vũ trụ học “trên - xuống - dưới” (top -down cosmology, TDC).
Thay vì bắt đầu từ quá khứ, cách tiếp cận này xuất phát từ những gì quan sát được hôm nay để lần ngược về quá khứ. Điểm xuất phát không còn là một giả định về khởi đầu, mà là chính thực tại quan sát.
Trong cách nhìn này, các định luật vật lý không phải những quy tắc tồn tại sẵn, mà có thể hình thành và thay đổi cùng với sự phát triển của Vũ trụ - phần nào giống với tiến hóa sinh học mà Charles Darwin mô tả. Ở mức sâu hơn, những khái niệm quen thuộc như hạt, lực hay thời gian cũng không còn cố định.
Dựa trên các ý tưởng của vật lý lượng tử, lý thuyết cho rằng Vũ trụ không chỉ có một “lịch sử” duy nhất, mà tồn tại nhiều khả năng khác nhau. Những khả năng này được mô tả qua các mô hình do Richard Feynman và Hugh Everett đề xuất.
Một điểm quan trọng là vai trò của quan sát. Con người không đứng ngoài Vũ trụ, mà chính việc quan sát cũng là một phần của quá trình đó. Những gì chúng ta thấy có liên quan đến cách Vũ trụ lựa chọn giữa các khả năng.
Từ đây, vấn đề “tinh chỉnh” được đặt lại: thay vì giả định một thiết kế sẵn có, các điều kiện phù hợp với sự sống có thể là kết quả của một quá trình phát triển lâu dài của chính Vũ trụ và các định luật của nó.
Cách tiếp cận này cũng giúp tránh phải dựa vào những giả định như nguyên lý vị nhân, nhấn mạnh quá trình hình thành và biến đổi của các cấu trúc vật lý.
Bên cạnh việc trình bày lý thuyết, Nguồn gốc thời gian còn phác họa lịch sử Vũ trụ học cổ đại, qua cuộc cách mạng khoa học với Nicolaus Copernicus và Isaac Newton, đến các lý thuyết hiện đại.
Cuốn sách cũng phản ánh hành trình tư duy của Stephen Hawking - từ các nghiên cứu về kỳ dị và lỗ đen đến việc tìm kiếm một cách hiểu mới về Vũ trụ. Những chuyển biến này cho thấy khoa học luôn được điều chỉnh trước những câu hỏi chưa có lời giải.
Dù lý thuyết “trên - xuống - dưới” vẫn cần được kiểm nghiệm, công trình của Hawking và Hertog đã mở ra một hướng tiếp cận mới, trong đó câu hỏi về sự “tinh chỉnh” không còn gắn với một thiết kế sẵn có, mà liên quan đến chính quá trình hình thành và phát triển của Vũ trụ.
Đọc được sách hay, hãy gửi review cho Tri Thức - Znews
Bạn đọc được một cuốn sách hay, bạn muốn chia sẻ những cảm nhận, những lý do mà người khác nên đọc cuốn sách đó, hãy viết review và gửi về cho chúng tôi. Tri Thức - Znews mở chuyên mục “Cuốn sách tôi đọc”, là diễn đàn để chia sẻ review sách do bạn đọc gửi đến qua Email: books@znews.vn. Bài viết cần gửi kèm ảnh chụp cuốn sách, tên tác giả, số điện thoại.
Trân trọng.
