Vụ Nổ Lớn – Wikipedia tiếng Việt

” Big Bang ” đổi hướng tới đây. Đối với Big Bang ( xu thế ), xem Big Bang ( khuynh hướng ) Theo thuyết Vụ Nổ Lớn, thiên hà bắt nguồn từ một trạng thái vô cùng đặc và vô cùng nóng ( điểm dưới cùng ). Một lý giải thường gặp đó là khoảng trống tự nó đang co và giãn, khiến những thiên hà đang lùi ra xa lẫn nhau, giống như những điểm trên quả bóng thổi phồng. Hình này minh họa thiên hà phẳng đang co và giãn .

Các giai đoạn tiến hóa của vũ trụ, bắt đầu từ Vụ nổ lớn và giai đoạn lạm phát.

Lý thuyết Vụ Nổ Lớn, thường gọi theo tiếng Anh là Big Bang, là mô hình vũ trụ học nổi bật miêu tả giai đoạn sơ khai của sự hình thành vũ trụ.[1] Theo lý thuyết này, Vụ Nổ Lớn xảy ra cách đây khoảng 13,8 tỷ năm trước,[2][3][4][5][6] do đó được xem là tuổi của vũ trụ.[7][8][9][10] Sau giai đoạn này, vũ trụ ở vào trạng thái cực nóng và đặc rồi bắt đầu giãn nở nhanh chóng. Sau giai đoạn lạm phát, vũ trụ đủ “lạnh” để hình thành nhiều hạt hạ nguyên tử, bao gồm proton, neutron, và electron. Tuy những hạt nhân nguyên tử đơn giản có thể hình thành nhanh chóng sau Big Bang, phải mất hàng nghìn năm sau các nguyên tử trung hòa điện mới xuất hiện. Nguyên tố đầu tiên sinh ra là hiđrô, cùng với lượng nhỏ heli và lithi. Những đám mây khổng lồ chứa các nguyên tố nguyên thủy sau đó hội tụ lại bởi hấp dẫn để hình thành nên các ngôi sao và các thiên hà rồi siêu đám thiên hà, và nguyên tố nặng hơn hoặc được tổng hợp trong lòng ngôi sao hoặc sinh ra từ các vụ nổ siêu tân tinh.

Thuyết Vụ Nổ Lớn là một kim chỉ nan khoa học đã được kiểm chứng và được cộng đồng khoa học đồng ý thoáng đãng. Nó đưa ra cách lý giải hoàn thành xong về nhiều loại hiện tượng kỳ lạ quan sát thấy trong thiên hà, gồm có sự xuất hiện của những nguyên tố nhẹ, bức xạ nền vi sóng thiên hà, cấu trúc vĩ mô của thiên hà và định luật Hubble so với siêu tân tinh loại Ia. [ 11 ] Những sáng tạo độc đáo chính trong Vụ Nổ Lớn — sự co và giãn của thiên hà, trạng thái cực nóng lúc sơ khai, sự hình thành của heli và sự hình thành những thiên hà — được suy luận ra từ những quan sát này và những quan sát khác độc lập với mọi quy mô ngoài hành tinh học. Các nhà vật lý biết rằng khoảng cách giữa những đám thiên hà đang tăng lên, và họ lập luận rằng mọi thứ đã phải ở gần nhau hơn khi quay trở lại quá khứ. Ý tưởng này đã được xem xét một cách cụ thể khi quay ngược trở lại thời hạn đến thời gian vật chất có tỷ lệ và nhiệt độ cực cao, [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] và những máy gia tốc hạt lớn đã được thiết kế xây dựng nhằm mục đích thực thi những thí nghiệm gần giống với thời gian sơ khai, mang lại hiệu quả thôi thúc tăng trưởng cho quy mô. Mặt khác, những máy gia tốc chỉ có mức nguồn năng lượng bắn phá hạt số lượng giới hạn để hoàn toàn có thể điều tra và nghiên cứu miền nguồn năng lượng cao của những hạt cơ bản. Có rất ít manh mối về thời gian sớm nhất sau sự co và giãn. Do đó, kim chỉ nan Vụ Nổ Lớn không hề và không phân phối bất kể cách lý giải hay miêu tả nào về điểm khởi nguyên này ; thay vào đó nó miêu tả và lý giải sự tiến hóa chung của thiên hà sau thời gian lạm phát kinh tế .Nhà ngoài hành tinh học và linh mục Georges Lemaître là người tiên phong yêu cầu cái mà sau này trở thành triết lý Vụ Nổ Lớn trong nghiên cứu và điều tra của ông về ” giả thuyết về nguyên tử nguyên thủy. ” Trong nhiều năm, những nhà vật lý dựa trên sáng tạo độc đáo khởi đầu của ông nhằm mục đích kiến thiết xây dựng lên những triết lý khác nhau và từ từ được tổng hợp lại thành kim chỉ nan tân tiến. Khuôn khổ cho triết lý Vụ Nổ Lớn dựa trên thuyết tương đối rộng của nhà vật lý Albert Einstein và trên giả thiết đơn thuần về tính đồng nhất và đẳng hướng của khoảng trống. Dựa vào phương trình trường Einstein, nhà ngoài hành tinh học Alexander Friedmann đã tìm ra được những phương trình chi phối sự tiến hóa của thiên hà. Năm 1929, nhà thiên văn Edwin Hubble phát hiện ra khoảng cách giữa những thiên hà tỷ suất với giá trị di dời đỏ của chúng — một mày mò mà trước đó Lemaître đã nêu ra từ 1927. Quan sát của Hubble cho thấy mọi thiên hà ở rất xa cũng như những siêu đám thiên hà đang lùi ra xa khỏi Ngân Hà : nếu chúng càng ở xa, tốc độ lùi xa của chúng càng lớn. [ 15 ]Từng có thời hạn hội đồng những nhà khoa học chia làm hai nhóm giữa một bên ủng hộ thuyết Vụ Nổ Lớn và một bên ủng hộ thuyết Trạng thái dừng, [ 16 ] nhưng ngày này hầu hết những nhà khoa học bị thuyết phục bởi ngữ cảnh của triết lý Vụ Nổ Lớn tương thích nhất với những quan sát thống kê giám sát sau khi bức xạ nền vi sóng thiên hà phát hiện ra vào năm 1964, và đặc biệt quan trọng khi phổ của nó ( lượng bức xạ đo được ứng với mỗi bước sóng ) được phát hiện tương thích với bức xạ vật đen. Từ đó, những nhà thiên văn vật lý đã phối hợp những tài liệu lớn trong quan sát và đưa thêm những giám sát triết lý vào quy mô Vụ Nổ Lớn, và quy mô tham số của nó hay quy mô Lambda-CDM trở thành khuôn khổ triết lý cho những điều tra và nghiên cứu văn minh về thiên hà học. [ 17 ]

Tiến trình Vụ Nổ Lớn[sửa|sửa mã nguồn]

Khi ấy, tất cả chúng ta quay ngược thời hạn của sự co và giãn Vũ trụ sử dụng thuyết tương đối tổng quát sẽ thu được một trạng thái tỷ lệ và nhiệt độ có giá trị vô hạn ở thời hạn hữu hạn trong quá khứ. [ 18 ] Điểm kì khôi không-thời gian này chính là tín hiệu vượt ngoài khoanh vùng phạm vi tiên đoán của thuyết tương đối tổng quát. Chúng ta hoàn toàn có thể ngoại suy nhằm mục đích nghiên cứu và điều tra điểm kỳ dị nhưng không hề gần đến lúc kết thúc kỷ nguyên Planck. Điểm lạ mắt trước kỷ nguyên Planck gọi là ” Vụ Nổ Lớn “, [ 19 ] nhưng thuật ngữ cũng hoàn toàn có thể nhắc đến thời gian sớm hơn một chút ít, khi thiên hà là điểm cực nóng và đậm đặc, [ 20 ] [ ct 1 ] và hoàn toàn có thể xem là ” khởi sinh ” của Vũ trụ. Dựa trên quan trắc siêu tân tinh loại Ia về sự co và giãn không thời hạn, đo lường và thống kê về những thăng giáng nhỏ trong bức xạ nền vi sóng và đo về hàm đối sánh tương quan của những thiên hà, những nhà vật lý tính được ngoài hành tinh có tuổi 13,772 ± 0,059 tỷ năm. [ 22 ] Sự tương thích về độ tuổi tính theo ba chiêu thức giám sát độc lập này ủng hộ một cách thuyết phục quy mô ΛCDM miêu tả chi tiết cụ thể về thành phần vật chất trong thiên hà. Tháng 3 năm 2013 dữ liệu mới thu được từ tàu Planck cho hiệu quả tuổi thiên hà 13,798 ± 0,037 tỷ năm. [ 23 ]

Ảnh trường cực sâu Hubble (XDF)

XDF bởi Hubble (hình vuông nhỏ) so với ảnh So sánh kích cỡ ảnh chụpbởi Hubble ( hình vuông vắn nhỏ ) so với ảnh Mặt Trăng – bức ảnh chứa vài nghìn thiên hà, mỗi thiên hà chứa hàng chục tỷ sao, trong vùng nhỏ của ngoài hành tinh .XDF (2012) – mỗi điểm sáng tương ứng với một thiên hà – một số có tuổi vào cỡ 13,2 tỷ năm[24] – người ta ước tính có khoảng 200 tỷ thiên hà trong vũ trụ quan sát được.Ảnh ( 2012 ) – mỗi điểm sáng tương ứng với một thiên hà – 1 số ít có tuổi vào cỡ 13,2 tỷ năm – người ta ước tính có khoảng chừng 200 tỷ thiên hà trong ngoài hành tinh quan sát được .XDF vẽ sự phân bố khoảng cách đến các thiên hà – đa phần có độ tuổi từ 5 tới 9 tỷ năm trước – các tiền thiên hà và những ngôi sao già nhất có tuổi trên 9 tỷ năm. (chú ý: do sự giãn nở của vũ trụ, khoảng cách đến các thiên hà này không phải là 9 tỷ năm ánh sáng)Bức ảnhvẽ sự phân bổ khoảng cách đến những thiên hà – đa số có độ tuổi từ 5 tới 9 tỷ năm trước – những tiền thiên hà và những ngôi sao 5 cánh già nhất có tuổi trên 9 tỷ năm. ( : do sự co và giãn của ngoài hành tinh, khoảng cách đến những thiên hà này không phải là 9 tỷ năm ánh sáng )Có rất nhiều giám sát và quy mô về pha sớm nhất của Vụ Nổ Lớn. Trong những quy mô phổ cập nhất ngoài hành tinh bắt đầu được choán đầy bởi vật chất, nguồn năng lượng phân bổ giống hệt và đẳng hướng với tỷ lệ nguồn năng lượng cực lớn cũng như áp suất và nhiệt độ rất cao, sau đó điểm lạ mắt này nhanh gọn co và giãn và lạnh đi. Sự co và giãn là ở thực chất của khoảng trống co và giãn, chứ không phải là vật chất và nguồn năng lượng ” nở ra ” vào một khoảng trống cố định và thắt chặt trước đó. Khoảng xê dịch thời gian 10 − 36 giây trong quy trình tiến độ co và giãn, một sự chuyển pha là nguyên do gây ra sự co và giãn lạm phát kinh tế của thiên hà, khi thể tích của ngoài hành tinh lan rộng ra tăng theo hàm mũ diễn ra trong khoảng chừng thời hạn rất ngắn đến thời gian giữa 10 − 33 và 10 − 32 giây. [ 25 ] Sự co và giãn này, do Alan Guth yêu cầu, nguyên do là do có một ” hằng số thiên hà học ” giá trị lớn và dương làm co và giãn khoảng trống, nhưng sau tiến trình lạm phát kinh tế hằng số này lại biến mất. [ 25 ] [ 26 ] Sau quá trình lạm phát kinh tế, size ngoài hành tinh đã tăng lên gấp 1030 so với kích cỡ khởi đầu. [ 27 ] Khi quy trình tiến độ lạm phát kinh tế kết thúc, thiên hà lúc này chứa pha vật chất plasma quark – gluon, cũng như những hạt cơ bản khác. [ 28 ] Lý thuyết lạm phát kinh tế không những lý giải sự giống hệt và đẳng hướng của khoảng trống mà còn ở những thăng giáng nhỏ trong nhiệt độ của CMB. [ 26 ] Nhiệt độ lúc này vẫn rất cao do vậy hoạt động ngẫu nhiên của những hạt là hoạt động với tốc độ tương đối tính, và sự sinh những cặp hạt – phản hạt liên tục tạo ra và hủy những cặp hạt này trong những va chạm. Ở một thời gian chưa được biết đúng chuẩn, những nhà vật lý đề xuất kiến nghị sống sót một pha gọi là ” nguồn gốc phát sinh baryon ” ( baryongenesis ) trong đó những phản ứng giữa vật chất và phản chất có sự vi phạm định luật bảo toàn số baryon, dẫn đến sự hình thành một lượng dư thừa rất nhỏ những hạt quark và lepton so với lượng phản quark và phản lepton — với tỷ suất khoảng chừng một hạt vật chất dư ra trên 30 triệu phản ứng. Kết quả này dẫn đến sự tiêu biểu vượt trội về vật chất so với phản vật chất trong ngoài hành tinh ngày này. [ 29 ]Vũ trụ liên tục giảm nhiệt độ và tỷ lệ, hay động năng của những hạt liên tục giảm ( những sự giảm này là do không thời hạn liên tục co và giãn ). Hiện tượng phá vỡ đối xứng ở tiến trình chuyển pha đưa đến hình thành riêng rẽ những tương tác cơ bản của vật lý và những tham số của những hạt sơ cấp mà chúng có như ngày này. [ 30 ] Sau khoảng chừng 10 − 11 giây, chỉ còn ít đặc thù của tiến trình vụ nổ mang tính ước đoán, do nguồn năng lượng của những hạt giảm xuống giá trị mà những nhà vật lý hạt hoàn toàn có thể nhìn nhận và đo được trong những thí nghiệm trên máy gia tốc. Đến 10 − 6 giây, hạt quark và gluon phối hợp lại thành baryon như proton và neutron. Một lượng dư thừa quark so với phản quark dẫn đến hình thành lượng baryon tiêu biểu vượt trội so với phản baryon. Nhiệt độ lúc này không đủ cao để phản ứng sinh cặp proton – phản proton xảy ra ( và tựa như cho sinh cặp neutron – phản neutron ), do vậy sự hủy khối lượng ngay lập tức xảy ra để lại đúng 1 hạt trong 1010 hạt proton và neutron, và không hạt nào có phản hạt của chúng. Một quy trình tựa như diễn ra khoảng chừng 1 giây cho cặp hạt electron và positron. Sau quy trình hủy cặp hạt-phản hạt, ngoài hành tinh chỉ còn lại những proton, neutron và electron và những hạt này không còn hoạt động với tốc độ tương đối tính nữa và tỷ lệ nguồn năng lượng của Vũ trụ chứa hầu hết photon ( với một lượng nhỏ là góp phần của neutrino ). [ 31 ]Một vài phút sau sự co và giãn, khi nhiệt độ lúc này giảm xuống 1 tỷ ( 109 ; SI ) kelvin và tỷ lệ tương tự với tỷ lệ không khí, lúc này hạt neutron phối hợp với proton để hình thành lên hạt nhân deuteri và heli trong quy trình gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân Vụ Nổ Lớn. [ 32 ] Hầu hết những proton không tham gia phản ứng phối hợp trở thành proton tự do và chính là hạt nhân của nguyên tử hiđrô. Vũ trụ liên tục lạnh đi, tỷ lệ nguồn năng lượng và khối lượng nghỉ của vật chất trở lên ép chế về lực mê hoặc so với bức xạ photon. Sau khoảng chừng 379.000 năm, nhiệt độ thiên hà lúc này khoảng chừng 3.000 K [ 33 ] electron và hạt nhân khởi đầu tích hợp lại với nhau tạo nên nguyên tử ( hầu hết là hiđrô ) ; và bức xạ photon không tương tác với electron tự do, nó không còn bị cản trở bởi plasma và Viral tự do trong khoảng trống. Bức xạ tàn dư này chính là bức xạ phông vi sóng thiên hà. [ 34 ]Trong thời hạn dài, những vùng có tỷ lệ vật chất tập trung chuyên sâu hơi lớn hơn so với sự phân bổ đồng đều của vật chất sẽ từ từ tạo tác động ảnh hưởng lực hút mê hoặc lên vật chất bên cạnh, và hiệu quả hình thành những vùng có tỷ lệ tập trung chuyên sâu vật chất lớn, hình thành lên những đám mây khí, sao, thiên hà, và những cấu trúc lớn khác trong thiên hà quan sát được thời nay. Chi tiết về quy trình này nhờ vào vào lượng và kiểu vật chất trong thiên hà. Có bốn loại vật chất mà những nhà vật lý đưa ra là vật chất tối lạnh, vật chất tối ấm, vật chất tối nóng, và vật chất baryon. Những hiệu quả khảo sát đúng mực nhất ( từ WMAP và tàu Planck ) cho thấy tài liệu tương thích với giá trị của quy mô Lambda-CDM ở đây quy mô dựa trên vật chất tối lạnh ( vật chất tối nóng bị loại trừ bởi pha tái sinh ion [ 35 ] ), và ước đạt chiếm khoảng chừng 23 % ( WMAP ) và mới nhất 26,8 % ( Planck ) của tổng năng lượng / vật chất, trong khi vật chất baryon chiếm 4.9 %. [ 36 ] [ 37 ] Trong ” quy mô lan rộng ra ” gồm có vật chất tối nóng trong dạng của neutrino, thì nếu ” tỷ lệ baryon vật lý ” Ωbh2 được ước đạt bằng 0,023 ( giá trị này khác với giá trị ‘ tỷ lệ baryon ‘ Ωb màn biểu diễn theo tỷ suất tỷ lệ tổng vật chất / nguồn năng lượng, mà giá trị WMAP đo được 0,046 ), và tương ứng tỷ lệ vật chất tối lạnh Ωch2 vào khoảng chừng 0,11, thì tỷ lệ neutrino tương ứng Ωvh2 ước đạt nhỏ hơn 0,0062. [ 36 ]Những số liệu quan sát độc lập từ những vụ nổ siêu tân tinh loại Ia và CMB cho thấy thời nay Vũ trụ bị thống trị bởi dạng nguồn năng lượng huyền bí gọi là nguồn năng lượng tối, và có vẻ như chúng thấm vào mọi vùng không thời hạn và như một dạng áp suất âm, đẩy mọi thứ ra xa. Quan sát mới nhất cho tác dụng nguồn năng lượng tối chiếm 68,3 % [ 37 ] tổng tỷ lệ nguồn năng lượng trong thiên hà quan sát được ngày này. Khi thiên hà còn sơ khai, hoàn toàn có thể nó đã chứa nguồn năng lượng tối, nhưng do thể tích khoảng trống nhỏ hơn và mọi thứ vẫn đang ở gần nhau, lúc này lực mê hoặc mạnh hơn và hút vật chất về nhau, và từ từ làm chậm lại sự co và giãn của không thời hạn. Nhưng sau hàng tỷ năm co và giãn, nguồn năng lượng tối lại vượt trội lực mê hoặc và như miêu tả bởi định luật Hubble nó đang làm sự co và giãn của không thời hạn tăng cường. Trong quy mô thiên hà học Lambda-CDM, nguồn năng lượng tối bộc lộ ở dạng đơn thuần nhất trải qua hằng số ngoài hành tinh học Λ Open trong phương trình trường Einstein của thuyết tương đối rộng, nhưng thực chất và chính sách hoạt động giải trí của hằng số này vẫn còn là câu hỏi lớn, và nói chung, chi tiết cụ thể của phương trình trạng thái ngoài hành tinh học và mối liên hệ với Mô hình chuẩn của vật lý hạt vẫn còn đang được khảo sát trên nghành nghề dịch vụ quan sát thực nghiệm và triết lý. [ 38 ]Tất cả quy trình tiến hóa của thiên hà sau kỷ nguyên lạm phát kinh tế được quy mô hóa và miêu tả bằng toán học khá phức tạp trong quy mô ΛCDM của thiên hà học, dựa trên hai khuôn khổ triết lý đó là cơ học lượng tử và thuyết tương đối tổng quát của Albert Einstein. Như chú ý quan tâm ở trên, chưa có quy mô triết lý nào miêu tả được đặc thù ngoài hành tinh trước đó 10 − 15 giây khi hình thành. Các nhà vật lý cần kim chỉ nan mê hoặc lượng tử thống nhất hai khuôn khổ triết lý hiện đại để hoàn toàn có thể vượt qua trở ngại này. Hiểu được quá trình sớm nhất trong lịch sử vẻ vang ngoài hành tinh hiện tại là một trong những yếu tố lớn nhất chưa xử lý được của vật lý học. [ 39 ]

Các tiên đề cơ sở[sửa|sửa mã nguồn]

Trên cấu trúc lớn, Vũ trụ nhìn gần như như nhau và đẳng hướng ( minh họa ) .Lý thuyết Vụ Nổ Lớn có hai tiên đề cơ sở : tính phổ quát của những định luật vật lý và nguyên tắc thiên hà học. Nguyên lý ngoài hành tinh học phát biểu rằng trên cấp vĩ mô Vũ trụ là đồng nhất và đẳng hướng. [ 40 ]Những sáng tạo độc đáo này khởi đầu chỉ là giả thuyết, nhưng thời nay những nhà vật lý đang có nỗ lực nhằm mục đích kiểm nghiệm hai tiên đề này. Ví dụ, họ kiểm tra giả thuyết về tính phổ quát của ngoài hành tinh bằng cách điều tra và nghiên cứu xem hằng số cấu trúc tinh xảo có đổi khác theo tuổi của ngoài hành tinh với độ đúng mực 10 − 5 hoặc tỉ số khối lượng proton trên electron có biến hóa ở những nơi khác trong thiên hà hay không. [ 41 ] Hơn nữa, thuyết tương đối tổng quát đã trải qua những thí nghiệm kiểm tra rất ngặt nghèo trong khoanh vùng phạm vi Hệ Mặt Trời cũng như ở những sao xung hay lỗ đen. [ ct 2 ]Nếu cấu trúc lớn của Vũ trụ hiện lên đẳng hướng khi quan sát từ Trái Đất, nguyên tắc thiên hà học có phiên bản đơn thuần hơn đó là nguyên tắc Copernicus, phát biểu rằng không có điểm và hướng ưu tiên đặc biệt quan trọng nào. Tính đồng nhất có nghĩa là vật chất và nguồn năng lượng phân bổ phần đông đồng đều trên khoảng cách lớn trong ngoài hành tinh. Đối với tính đẳng hướng và giống hệt, nguyên tắc thiên hà học đã được xác nhận với độ đúng mực cỡ 10 − 6 so với thăng giáng nhiệt độ trong quan sát CMB. [ 33 ] [ 42 ] [ ct 3 ]

Thuyết tương đối rộng miêu tả không thời gian bằng tenxơ mêtric, cho phép xác định khoảng cách, thời gian giữa hai điểm trong không thời gian. Những điểm này, tương ứng là các ngôi sao, thiên hà hoặc những thiên thể khác, được gắn bởi một tọa độ trong hệ tọa độ không thời gian. Nguyên lý vũ trụ học cho kết quả là mêtric sẽ đồng nhất và đẳng hướng trên thang vĩ mô, và mêtric này được miêu tả duy nhất bằng mêtric Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (mêtric FLRW). Trong mêtric chứa một hệ số tỷ lệ (scale factor) a(t) miêu tả sự biến đổi kích thước không gian theo thời gian. Sự biến đổi này cho phép các nhà vật lý lựa chọn một hệ tọa độ phù hợp gọi là tọa độ đồng chuyển động. Trong hệ tọa độ này, các trục tọa độ không gian giãn nở cùng với Vũ trụ, mà mọi thiên thể như đang chuyển động do sự giãn nở của không gian nhưng vẫn có giá trị cố định theo các trục tọa độ. Như vậy không gian vũ trụ có tính động lực, nó giãn nở hay co lại (chứ không phải các thiên hà đang lùi ra xa trong một không gian bất biến.) Trong khi khoảng cách biểu diễn trong hệ tọa độ đồng chuyển động là không đổi giữa hai thiên hà, thì khoảng cách vật lý thực tế giữa chúng lại giãn nở tăng lên tỷ lệ với hệ số a(t) trong Vũ trụ.[43]

Vụ Nổ Lớn không phải là hiện tượng kỳ lạ nổ vật chất bắn ra xa và lấp đầy khoảng trống trống rỗng có từ trước. Thay vì vậy, khoảng trống tự nó co và giãn ở khắp nơi theo thời hạn và khoảng cách vật lý thực tăng lên giữa hai điểm đồng hoạt động. Bởi vì mêtric FLRW dựa trên sự phân bổ đồng đều của vật chất và nguồn năng lượng, nó chỉ vận dụng cho Vũ trụ trên khoảng cách vĩ mô ( trên 100 Mpc ) [ 44 ] — sự tập trung chuyên sâu cục bộ của vật chất như hệ hành tinh, thiên hà thậm chí còn nhóm thiên hà link bởi trường mê hoặc không bị tác động ảnh hưởng bởi sự co và giãn trên khoảng cách lớn của khoảng trống. Các thiên hà gần tiến về nhau hoặc lùi ra xa đa phần là do tương tác mê hoặc giữa chúng, và hầu hết không bị ảnh hưởng tác động bởi hằng số thiên hà học. [ 44 ]

Một đặc điểm quan trọng của không thời gian Vụ Nổ Lớn đó là sự có mặt của chân trời. Do Vũ trụ chỉ có tuổi hữu hạn, và ánh sáng có tốc độ hữu hạn, có những sự kiện trong quá khứ mà ánh sáng không đủ thời gian để đến được chúng ta. Điều này đặt ra giới hạn hoặc có một chân trời quá khứ về những thiên thể ở xa nhất mà có thể quan sát được. Ngược lại, bởi vì không gian đang giãn nở, các vật thể càng ở xa thì lùi càng xa hơn, và ánh sáng phát ra từ hành tinh chúng ta có thể không bao giờ “đến được” những vật thể ở rất xa này. Đây là định nghĩa cho chân trời tương lai, nó đặt ra giới hạn cho những sự kiện trong tương lai mà chúng ta có thể ảnh hưởng đến được. Ảnh hưởng cụ thể của từng loại chân trời phụ thuộc chi tiết vào mêtric FLRW miêu tả Vũ trụ của chúng ta. Sự hiểu biết của chúng ta về Vũ trụ quay ngược lại thời gian sơ khai gợi ra có một chân trời quá khứ, mặc dù trong thiên văn khả năng quan sát của chúng ta còn bị giới hạn bởi độ mờ đục do vật chất quá đậm đặc lúc Vũ trụ còn trẻ. Vì vậy chúng ta không thể nhìn xa hơn về quá khứ, cũng như chân trời này lùi ra xa trong không gian. Nếu sự giãn nở của không gian Vũ trụ tiếp tục gia tốc, sẽ có một chân trời tương lai.[45]

Fred Hoyle là người đầu tiên sử dụng thuật ngữ Big Bang năm 1949 trên một chương trình radio của BBC. Hoyle là người ủng hộ “Thuyết trạng thái dừng” của vũ trụ, và ông đưa ra thuật ngữ này để ví von khôi hài mô hình lý thuyết của những người khác về vũ trụ giãn nở. Hoyle phê phán mạnh mẽ cũng như bác bỏ lý thuyết này và nói rằng thuật ngữ Big Bang khắc họa sự khác biệt lớn giữa hai mô hình.[46][47][48]

Lịch sử tăng trưởng[sửa|sửa mã nguồn]

Vạch hấp thụ của một siêu đám thiên hà ở xa ( phải ) so với những vạch phát ra từ Mặt Trời ( trái ), mũi trên chỉ sự di dời đỏ . So sánh độ phân giải bức xạ phông vi sóng từ những quan sát . So sánh độ phân giải ở mức chi tiết cụ thể hơn của CMB từ COBE, WMAP và Planck .Mô hình Vụ Nổ Lớn tăng trưởng từ những quan sát về cấu trúc của Vũ trụ và từ phương diện triết lý. Năm 1912 Vesto Slipher đo di dời Doppler của ” tinh vân xoắn ốc ” ( thời đó người ta chưa biết tinh vân xoắn ốc là những thiên hà ), và ông sớm phát hiện ra đa phần những tinh vân này đang lùi ra xa Trái Đất. Nhưng ông không nhận ra ý nghĩa thiên hà của phát hiện này, chính do trong thời hạn này có tranh cãi lớn xung quanh những tinh vân này có hay không là những ” hòn hòn đảo ngoài hành tinh ” bên ngoài Ngân Hà. [ 49 ] [ 50 ] Cuối năm 1915, Albert Einsein hoàn thành xong thuyết tương đối rộng, và năm 1917 ông vận dụng triết lý của mình cho toàn thể thiên hà. Tuy nhiên những phương trình của ông tiên đoán thiên hà hoàn toàn có thể co lại bởi trường mê hoặc hút vật chất về nhau. Để cho ngoài hành tinh tĩnh tại như mọi người đương thời cũng như ông từng nghĩ, ông đã đưa thêm hằng số thiên hà học – có ý nghĩa như một lực đẩy nhằm mục đích cân đối với lực hấp dẫn-vào những phương trình của mình. [ 51 ] Năm 1922, Alexander Friedmann, nhà toán học và thiên hà học người Nga đã suy luận ra phương trình Friedmann từ phương trình trường Einstein, và phát hiện ra ngoài hành tinh đang co và giãn mà không cần một hằng số thiên hà học như Einstein đã nêu ra. [ 52 ] Năm 1924 những đo lường và thống kê của nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble so với khoảng cách đến những tinh vân mà ông hoàn toàn có thể quan sát ở thời đó chỉ ra rằng, quả thực những tinh vân xoắn ốc này là những thiên hà. Cũng trong năm 1924 Carl Wilhelm Wirtz, và năm 1925 Knut Lundmark, hai người đã nhận ra những tinh vân ở xa hơn thì lùi ra xa nhanh hơn so với những tinh vân ở gần. [ 51 ] Georges Lemaître và Einstein sau khi thuyết trình về nguồn gốc thiên hà, đây là một kim chỉ nan khoa học về cách thiên hà khởi đầu, mà đã liên tục tạo ra những ngôi sao 5 cánh và những thiên hà ngày này. Lemaitre qua đời vào ngày 20 tháng 6 năm 1966, ngay sau khi biết được phát hiện bức xạ nền vi sóng thiên hà .Điều này cung ứng thêm vật chứng cho triết lý của ông về sự sinh ra của ngoài hành tinh. Công việc của Lemaitre đã được công nhận thoáng đãng trên toàn thế giới, và có ảnh hưởng tác động to lớn cho đến ngày này. Năm 1931 Lemaître liên tục nghiên cứu và điều tra trước đó và đề xuất kiến nghị về manh mối cho sự co và giãn của Vũ trụ, nếu tất cả chúng ta đi ngược lại thời hạn, vào thời gian càng xa trong quá khứ thì thiên hà càng nhỏ hơn, cho đến một thời gian hữu hạn ở quá khứ, mọi khối lượng và nguồn năng lượng của Vũ trụ tập trung chuyên sâu lại tại một điểm, gọi là ” nguyên tử nguyên thủy “, nơi mở màn hình thành lên cấu trúc không thời hạn. [ 53 ] Ông là người tiên phong yêu cầu triết lý về co và giãn thiên hà, mà người ta thường hay gán nhầm cho Edwin HubbleBắt đầu từ năm 1924, Hubble nỗ lực tăng trưởng giải pháp đo khoảng cách đến những thiên hà xa, dựa trên sự biến hóa độ sáng của những sao Cepheid-một ngọn nến chuẩn để đo khoảng cách đến những thiên hà cho những nhà thiên văn-bằng sử dụng kính thiên văn mới lắp ráp Hooker đường kính 2.500 mm tại đài quan sát núi Wilson. Nhờ kính mới mà ông đã hoàn toàn có thể ước tính được khoảng cách đến những thiên hà có độ di dời đỏ đã được đo trước đó bởi Slipher. Năm 1929 Hubble phát hiện ra đối sánh tương quan giữa khoảng cách và tốc độ lùi xa của thiên hà — mà thời nay gọi là định luật Hubble. [ 15 ] [ 54 ] Lemaître cũng đã từng đoán ra định luật này dựa trên nguyên tắc ngoài hành tinh học và phương trình Friedmann. [ 38 ] Sau tổng thể những tò mò trên, Einstein đã từ bỏ hằng số thiên hà học và gọi đây là sai lầm đáng tiếc lớn nhất của ông. Vì ông nhận ra là đã dựa trên niềm tin có từ lâu về ngoài hành tinh tĩnh tại, mà thực tiễn quy mô này chưa hề được kiểm chứng do trước đây chỉ là niềm tin từ những nhà triết học cũng như cộng đồng khoa học. [ 51 ]Trong những thập niên 1920 và 1930 đa phần những nhà thiên hà học ủng hộ cho quy mô ” Trạng thái dừng “, một Vũ trụ tĩnh tại và vĩnh hằng. Một số người còn cho rằng khái niệm về sự khởi đầu của thời hạn từ Vụ Nổ Lớn là mang vai trò của tôn giáo vào trong vật lý ; những chống đối này sau này còn được những người ủng hộ thuyết Trạng thái dừng lặp lại. [ 55 ] Sự nhận thức của họ còn được củng cố chính bới nhà sáng lập thuyết Big Bang, Monsignor Georges Lemaître, là một thầy tu Công giáo La Mã. [ 56 ] Arthur Eddington ủng hộ quan điểm của Aristotle khi cho rằng ngoài hành tinh không có sự khởi đầu của thời hạn, hay vật chất là sống sót vĩnh hằng. Sự khởi đầu thời hạn là điều ” không hề gật đầu ” so với ông. [ 57 ] [ 58 ] Tuy thế, Lemaître đã viết

Nếu thế giới khởi đầu từ một điểm lượng tử, những khái niệm khoảng trống và thời hạn sẽ không có bất kể một ý nghĩa gì tại thời gian khởi đầu ; nó chỉ khởi đầu có một ý nghĩa nhận thức được khi lượng tử bắt đầu đã phân loại thành đủ một số lượng tử. Nếu đề xuất kiến nghị này là đúng, sự khởi nguyên của thế giới hoàn toàn có thể còn hơi sớm hơn sự khởi đầu của khoảng trống và thời hạn. [ 59 ]

Ở câu trên ý của Lemaître về sự phân loại lượng tử theo cách hiểu ngày này chính là tiến trình của Vụ Nổ Lớn từ một nguyên tử nguyên thủy. ( điểm lượng tử )Trong thập niên 1930 những ý tưởng sáng tạo khác cũng đã được yêu cầu như những quy mô ngoài hành tinh học không tiêu chuẩn nhằm mục đích lý giải những tác dụng quan sát của Hubble, gồm có ” quy mô Milne ” ; [ 60 ] ” Vũ trụ xê dịch “, một ngoài hành tinh nở ra rồi co lại trở lại điểm kì khôi bắt đầu ( do Friedmann đề xuất kiến nghị tiên phong, với Albert Einstein và Richard Tolman là những người ủng hộ ) ; [ 61 ] và giả thiết về ” sự mỏi ” ánh sáng của Fritz Zwicky. [ 62 ]Sau cuộc chiến tranh thế giới lần thứ II, hai quy mô điển hình nổi bật còn đứng vững. Một là quy mô ” Trạng thái dừng ” của Fred Hoyle, với đề xuất kiến nghị năng lực vật chất được sinh ra khi thiên hà co và giãn. Trong quy mô này thiên hà gần như nhau tại mọi điểm trong thời hạn. [ 63 ] Mô hình kia là quy mô Vụ Nổ Lớn do Lemaître khởi xướng, và George Gamow là người ủng hộ và tăng trưởng kim chỉ nan với khái niệm tổng hợp hạt nhân Vụ Nổ Lớn ( BBN ), một khái niệm ông nêu ra khi điều tra và nghiên cứu quy trình và nguồn gốc sinh ra những nguyên tố nhẹ nhất. [ 64 ] Những người khác như Ralph Alpher và Robert Herman cũng ủng hộ lý thuyết và tiên đoán sự sống sót của bức xạ nền vi sóng ( CMB ). [ 65 ] Và kỳ quặc là chính Hoyle đã nêu ra tên gọi Big Bang cho triết lý của Lemaître trong chương trình radio của Đài truyền hình BBC vào tháng 3 năm 1949. [ 66 ] [ ct 4 ] Trong một thời hạn, số lượng người ủng hộ cho hai kim chỉ nan là gần bằng nhau. Cuối cùng, những quan sát thiên văn, hầu hết từ những nguồn vô tuyến, mở màn ủng hộ Vụ Nổ Lớn và vượt mặt Thuyết trạng thái dừng. Sự phát hiện và xác nhận đặc thù của bức xạ nền vi sóng thiên hà vào năm 1964 [ 68 ] mang lại thắng lợi cho Vụ Nổ Lớn và triết lý trở thành quy mô tương thích nhất cho nguồn gốc và sự tiến hóa của Vũ trụ. Những điều tra và nghiên cứu lúc bấy giờ trong ngoài hành tinh học gồm có sự hình thành sao và thiên hà sau Vụ Nổ Lớn, quan sát và đo lường và thống kê đúng chuẩn hơn bức xạ phông vi sóng cũng như vận tốc co và giãn của thiên hà, kiểm nghiệm cơ sở của Nguyên lý thiên hà học. Về phương diện triết lý đó là khám phá điểm kì khôi tại Vụ Nổ Lớn cũng như về một kim chỉ nan mê hoặc lượng tử và tương lai tối hậu của thiên hà .Giữa thập niên 1990, khi những nhà thiên văn quan sát những cụm sao cầu họ thấy có vẻ như có gì đó xích míc với kim chỉ nan Vụ Nổ Lớn. Các mô phỏng máy tính mà cho tác dụng khớp với thực nghiệm về phân loại sao trong cụm sao cầu gợi ra rằng tuổi của chúng vào khoảng chừng 15 tỷ năm, lớn hơn tưổi của Vũ trụ là 13.8 tỷ năm. Vấn đề này ngay sau đó được xử lý khi vào cuối thập niên 1990 những mô phỏng siêu máy tính mới về hiệu ứng mất khối lượng trong gió sao cho hiệu quả tuổi của cụm sao cầu giảm đi. [ 69 ] Vẫn còn những câu hỏi tương quan đến tuổi của những cụm sao cầu được đo đúng mực đến mức nào, nhưng rõ ràng rằng quan sát về tuổi cụm sao cầu không hề cho giá trị xích míc với quy mô Vụ Nổ Lớn .Những văn minh quan trọng trong ngoài hành tinh học Vụ Nổ Lớn đã diễn ra từ cuối thập niên 1990 nhờ sự tăng trưởng của công nghệ tiên tiến cũng như hiệu suất cao trong giải quyết và xử lý tài liệu từ những dự án Bất Động Sản khảo sát như COBE, [ 70 ] kính thiên văn khoảng trống Hubble, WMAP. [ 71 ] và tàu Planck [ 2 ] Các nhà ngoài hành tinh học lúc bấy giờ đã có những tài liệu đúng chuẩn về những tham số của quy mô Vụ Nổ Lớn, và giật mình đã phát hiện ra sự co và giãn đang tăng cường của khoảng trống thiên hà .

Bằng chứng thực nghiệm[sửa|sửa mã nguồn]

Những chứng cứ quan sát sớm và trực tiếp nhất đó là sự giãn nở không gian do Hubble phát hiện trong dữ liệu dịch chuyển đỏ các thiên hà, những đo lường chi tiết về bức xạ phông vi sóng vũ trụ, sự có mặt của các nguyên tố nhẹ nguyên thủy rạo ra bởi tổng hợp hạt nhân Vụ Nổ Lớn, sự hình thành cấu trúc lớn của vũ trụ[72] và sự hình thành và tiến hóa của thiên hà[73] được tiên đoán bởi ảnh hưởng của lực hấp dẫn trong mô hình chuẩn vũ trụ học. Những bằng chứng quan sát này đôi khi được gọi là “bốn trụ cột của lý thuyết Vụ Nổ Lớn”.[74]

Mô hình văn minh đúng chuẩn về Vụ Nổ Lớn hấp dẫn từ nhiều hiện tượng kỳ lạ vật lý lạ mắt mà chưa từng được quan sát trong phòng thí nghiệm trên Trái Đất hay được miêu tả bởi Mô hình chuẩn của vật lý hạt. Trong số những đặc thù này, vật chất tối hiện đang là nghành nghề dịch vụ nghiên cứu và điều tra khảo sát năng động trong những phòng thí nghiệm. [ 75 ] Những yếu tố khác như yếu tố tích tụ vật chất tối ở quầng thiên hà ( cuspy halo problem ) hay yếu tố thiên hà lùn liên hệ với vật chất tối lạnh. Năng lượng tối cũng là chủ đề được nhiều nhà khoa học quan tâm, nhưng người ta vẫn chưa biết liệu hoàn toàn có thể phát hiện được trực tiếp nguồn năng lượng tối hay không. [ 76 ] Giai đoạn lạm phát kinh tế thiên hà và nguồn gốc phát sinh baryon vẫn còn nhiều đặc thù phỏng đoán và giả thuyết trong quy mô Vụ Nổ Lớn. [ ct 5 ] Những điều tra và nghiên cứu nhằm mục đích lý giải định lượng cho những hiện tượng kỳ lạ này vẫn đang được những nhà vật lý tìm kiếm. Chúng cũng nằm trong list những yếu tố chưa giải được của vật lý học .

Định luật Hubble và sự co và giãn của khoảng trống[sửa|sửa mã nguồn]

Khi quan sát những thiên hà và quasar từ xa những nhà thiên văn nhận thấy những thiên thể này có phổ bị di dời đỏ — sóng điện từ phát ra từ chúng bị di dời bước sóng. Để nhận ra điều này những nhà thiên văn thu lấy phổ của vật thể và so sánh những dải phổ vạch phát xạ hoặc hấp thụ tương ứng với phổ nguyên tử của nguyên tố hóa học khi cho ánh sáng truyền qua. Sự di dời đỏ này có tính đồng nhất và đẳng hướng, phân bổ đều đặn theo những thiên thể quan sát trong mọi hướng. Nếu di dời đỏ được coi như là một kiểu di dời Doppler, tất cả chúng ta sẽ tính được tốc độ lùi ra xa của thiên thể, và do vậy hoàn toàn có thể ước đạt được khoảng cách đến chúng trải qua những chuẩn khoảng cách sẵn có. Khi những nhà khoa học vẽ đồ thị đối sánh tương quan giữa tốc độ lùi xa và khoảng cách đến những thiên hà họ nhận thấy có một quan hệ tuyến tính hay chính là định luật Hubble : [ 15 ]

v = H0D,

trong đó

  • v vận tốc lùi ra xa của thiên hà hoặc những thiên thể ở xa,
  • D là khoảng cách đồng chuyển động đến chúng
  • H0 là hằng số Hubble, mà giá trị hiện tại vào khoảng

    67.15

    +1,3
    −1,4

    km/s/Mpc từ tàu WMAP.[36]

Có hai cách lý giải cho định luật Hubble. Một là tất cả chúng ta đang ở tâm của một vụ nổ đẩy những thiên hà ra xa — mà có vẻ như không tương thích với nguyên tắc Copernicus — hoặc Vũ trụ với khoảng trống đang co và giãn đều ở mọi nơi. Cách lý giải thứ hai được nhà vật lý Alexander Friedmann tìm ra lần tiên phong nhờ điều tra và nghiên cứu những hệ quả của thuyết tương đối rộng năm 1922 [ 52 ] và bởi Georges Lemaître năm 1927, [ 77 ] trước những tác dụng quan sát, nghiên cứu và phân tích của Hubble năm 1929 trên phương diện thực nghiệm. Hiện tượng khoảng trống co và giãn vẫn là hòn đá tảng của kim chỉ nan Vụ Nổ Lớn, do những nhà khoa học Friedmann, Lemaître, Robertson, và Walker tăng trưởng và điều tra và nghiên cứu những đặc thù của mêtric co và giãn .

Mô hình đòi hỏi phương trình v = HD thỏa mãn mọi lúc, với D là khoảng cách đồng chuyển động, v là vận tốc lùi xa, thậm chí v, H, và D có thể có giá trị biến đổi khi vũ trụ giãn nở (do đó chúng ta viết H0 nhằm ký hiệu “hằng số” Hubble do chúng ta quan sát ngày nay). Đối với khoảng cách nhỏ hơn kích thước của Vũ trụ quan sát được, dịch chuyển đỏ Hubble có thể coi như dịch chuyển Doppler tương ứng với vận tốc lùi xa v. Tuy nhiên, hiện tượng dịch chuyển đỏ có bản chất khác với cách giải thích cổ điển của hiệu ứng Doppler, mà là ở kết quả của sự giãn nở không gian vũ trụ giữa thời gian ánh sáng phát ra từ thiên thể xa xôi và thời gian nó đến được thiết bị quan sát.[78]

Mêtric co và giãn của khoảng trống là hệ quả trực tiếp từ bằng chứng thực nghiệm về nguyên tắc thiên hà học và đơn cử hơn nguyên tắc Copernicus, mà cùng với định luật Hubble thì không có một cách lý giải nào khác cho sự co và giãn này. Giá trị di dời đỏ của những thiên thể cho thấy sự giống hệt và đẳng hướng gần tuyệt vời của khoảng trống ngoài hành tinh, [ 15 ] và là bằng chứng thực nghiệm ủng hộ cho nguyên tắc ngoài hành tinh học rằng khi nhìn theo mọi hướng Vũ trụ giống như nhau, nguyên tắc này còn được ủng hộ bởi những vật chứng khác. Nếu sự di dời đỏ là tác dụng của một vụ nổ tỏa ra từ tâm nào đó thì chúng sẽ không giống nhau khi quan sát ở những hướng khác nhau. [ 79 ]Kết quả khảo sát về bức xạ phông vi sóng ngoài hành tinh trên động lực của những hệ thiên thể là một vật chứng thuyết phục khác cho nguyên tắc Copernicus, rằng trên cấp vĩ mô của ngoài hành tinh, Trái Đất không phải là TT của ngoài hành tinh. [ 80 ] Các nhà khoa học đã chứng tỏ bức xạ phát ra từ Vụ Nổ Lớn phải ấm hơn tại những thời gian sớm hơn trong lịch sử dân tộc thiên hà. Sự lạnh đi đồng đều của CMB trên hàng tỷ năm chỉ hoàn toàn có thể lý giải được nếu Vũ trụ trải qua sự co và giãn khoảng trống, và ngoại trừ năng lực tất cả chúng ta ở một TT đặc biệt quan trọng nào đó của vụ nổ. [ 27 ]

Bức xạ phông vi sóng ngoài hành tinh[sửa|sửa mã nguồn]

[22][81] Bức xạ nền hiện lên gần như đẳng hướng với độ chính xác 1 phần 100.000.[82]Ảnh sau 9 năm nghiên cứu và phân tích của tài liệu từ WMAP về CMB ( 2012 ). Bức xạ nền hiện lên gần như đẳng hướng với độ đúng mực 1 phần 100.000 .Năm 1964, hai nhà vô tuyến học Arno Penzias và Robert Wilson vô tình phát hiện ra bức xạ phông vi sóng thiên hà CMB, một tín hiệu thuộc bước sóng vi ba đến từ mọi hướng trong khoảng trống. [ 68 ] Việc phát hiện này mang lại chứng cứ thực nghiệm quan trọng xác nhận những tiên đoán tổng quát về : bức xạ được đo với đặc thù tương thích hoàn hảo nhất với phổ bức xạ vật đen trong mọi hướng ; phổ này cũng bị di dời đỏ bởi sự co và giãn của khoảng trống thiên hà, với giá trị nhiệt độ ngày này đo được xê dịch 2,725 K. Sự đồng đều tinh xảo này là tác dụng ủng hộ cho quy mô Vụ Nổ Lớn, và Penzias và Wilson nhận giải Nobel Vật lý năm 1978 cho tò mò của họ .

Khái niệm bề mặt tán xạ cuối cùng tương ứng với sự phát xạ của CMB ngay sau giai đoạn tái kết hợp, kỷ nguyên mà các nguyên tử hiđrô trung hòa trở lên ổn định. Trước kỷ nguyên này, vũ trụ chứa đầy biển plasma hỗn hợp đặc nóng photon-baryon và photon bị tán xạ qua lại bởi các hạt điện tích tự do. Giá trị đỉnh tương ứng với khoảng thời gian 372±14 nghìn năm,[35] sau thời gian này vật chất trở lên trong suốt hơn do chúng kết hợp thành nguyên tử trung hòa và photon có thể tự do di chuyển quãng đường dài mà không bị tán xạ và cuối cùng chúng đến được các thiết bị khảo sát của chúng ta ngày nay.[72]

[83] Các điểm dữ liệu và thanh độ lệch sai số trên đồ thị được nối với nhau bằng đường cong lý thuyết tiên đoán.Phổ nguồn năng lượng của CMB đo bởi thiết bị FIRAS trên tàu COBE là một trong những phổ bức xạ vật đen được đo đúng mực nhất trong tự nhiên. Các điểm tài liệu và thanh độ lệch sai số trên đồ thị được nối với nhau bằng đường cong kim chỉ nan tiên đoán .Năm 1989 NASA phóng tàu ” Cosmic Background Explorer satellite ” ( COBE ). Nhiệm vụ của nó là tìm bằng chứng thực nghiệm cho những đặc thù của CMB, và nó đã đo được bức xạ tàn dư đồng đều theo mọi hướng với nhiệt độ 2,726 K ( những khảo sát gần đây mang lại tác dụng đúng mực hơn là 2,725 K ) và lần tiên phong con tàu đã phát hiện ra sự thăng giáng nhỏ ( phi đẳng hướng ) trong CMB, với độ đúng chuẩn 1 trên 105. [ 70 ] John C. Mather và George Smoot đã nhận giải Nobel Vật lý năm 2006 cho vai trò là những người chỉ huy dự án Bất Động Sản COBE. Trong những thập kỷ tiếp sau, tính phi đẳng hướng trong CMB đã được quan sát trên những thí nghiệm ở mặt đất cũng như bằng bóng thám không. Trong thí nghiệm năm 2000 – 2001, dự án Bất Động Sản thực nghiệm BOOMERanG đã tìm thấy hình dạng của Vũ trụ phần đông là khoảng trống phẳng dựa trên tác dụng đo độ phân giải góc nổi bật ( đường kính góc trên khung trời ) về tính phi đẳng hướng. [ 84 ] [ 85 ]

Đầu năm 2003, các nhà khoa học NASA công bố kết quả khảo sát đầu tiên từ tàu WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), mang lại dữ liệu thực nghiệm chính xác hơn trước về các tham số trong mô hình chuẩn của Vũ trụ học. Kết quả cũng bác bỏ nhiều tham số khác nhau tương ứng với một vài mô hình lạm phát cụ thể, nhưng nói chung đề phù hợp với những đặc điểm khái quát của mô hình lạm phát.[71] Tàu Planck phóng lên từ tháng 5 năm 2009. Tháng 3 năm 2013 các nhà khoa học ESA cho công bố dữ liệu từ Planck với độ chính xác cao hơn WMAP và cho thấy Vũ trụ hầu như đồng nhất và đẳng hướng trên độ phân giải góc nhỏ. Đối với độ phân giải góc lớn hơn, họ phát hiện thấy có sự phi đẳng hướng nhỏ trên 2 cực của bầu trời và đang nỗ lực giải thích kết quả này trên lý thuyết. Nhiều khảo sát trên mặt đất và bằng bóng thám không khác cũng đang được thực hiện trên khắp thế giới.

Sự hình thành những nguyên tố cơ bản[sửa|sửa mã nguồn]

Một số phản ứng hạt nhân xảy ra trong quá trình Tổng hợp hạt nhân Vụ Nổ Lớn ; loại sản phẩm là hạt nhân nhẹ và không sinh ra hạt nhân nào nặng hơn Be .Lý thuyết Vụ Nổ Lớn hoàn toàn có thể tính được số lượng tập trung chuyên sâu của những nguyên tố heli – 4, heli-3, deuteri, và lithi – 7 trong Vũ trụ theo tỉ số với lượng hiđrô thường thì. [ 32 ] Tỷ lệ xuất hiện của từng nguyên tố nhờ vào vào một tham số đó là tỉ số photon trên baryon. Giá trị này hoàn toàn có thể tính độc lập từ chi tiết cụ thể thăng giáng trong cấu trúc CMB. Kết quả triết lý cho những tỉ số ( theo khối lượng ) là khoảng chừng 0,25 cho 4H e / H, khoảng chừng 10 − 3 so với 2H / H, khoảng chừng 10 − 4 so với 3H e / H và khoảng chừng 10 − 9 so với 7L i / H.. [ 32 ]Tất cả những giá trị kim chỉ nan về tỷ số photon-baryon cho những nguyên tố đều tương thích thô với tác dụng thực nghiệm. Tỷ số này tương thích tuyệt vời với phép đo cho deuteri, gần với của 4H e, và lệch 2 giá trị thập phân cho 7L i ; hai trường hợp cuối là do độ sai số mạng lưới hệ thống trong phép đo. Trên toàn bộ, sự đồng nhất nói chung về số lượng những nguyên tố nguyên thủy tiên đoán bởi quy mô Vụ Nổ Lớn với giá trị thực nghiệm là manh mối thuyết phục cho kim chỉ nan này, do nó là triết lý duy nhất cho tới nay có năng lực lý giải cho tỷ suất xuất hiện của những nguyên tố nhẹ từ thời gian sơ khai. Và những nhà kim chỉ nan chỉ ra không hề kiểm soát và điều chỉnh những tham số cho Vụ Nổ Lớn nhằm mục đích tạo ra lượng heli nhiều hay ít hơn 20 – 30 %. [ 86 ] Quả thực không hề có một nguyên do thích đáng nào ngoài quy mô Vụ Nổ Lớn, ví dụ, lúc Vũ trụ còn sơ khai ( trước khi những ngôi sao 5 cánh hình thành, như giả sử những nguyên tố nhẹ được sinh ra bởi những phản ứng tổng hợp hạt nhân trong lòng ngôi sao 5 cánh ) mà có nhiều heli hơn deuteri hoặc lượng deuteri hơn 3H e, và theo một hằng số duy nhất. [ 87 ]

Sự phân bổ và tiến hóa của những thiên hà[sửa|sửa mã nguồn]

Ảnh panorama hàng loạt khung trời trong bước sóng gần hồng ngoại cho thấy sự phân bổ những thiên hà bên ngoài Ngân Hà. Các thiên hà được tô màu tương ứng với di dời đỏ của nó .Dựa trên những quan sát cụ thể về hình thái của những thiên hà và cấu trúc lớn trên Vũ trụ về sự phân bổ thiên hà và quasar đều cho tác dụng khớp với triết lý hiện tại về Vụ Nổ Lớn. Bằng cách tích hợp quy mô với tài liệu thực nghiệm cho thấy những quasar và thiên hà tiên phong hình thành khoảng chừng 1 tỷ năm sau Vụ Nổ Lớn, và từ đó hình thành lên những cấu trúc lớn cấp ngoài hành tinh, như những đám thiên hà, siêu đám thiên hà hay sợi thiên hà ( cosmic filament ) và khoảng trống ( void ). Những ngôi sao 5 cánh hình thành tiên phong và tiến hóa trong những thiên hà sớm này ( thiên hà hình thành lúc thiên hà sơ khai ) hiện lên rất khác với những ngôi sao 5 cánh trong những thiên hà gần thời nay ( thiên hà trẻ ) – ví dụ như về độ sắt kẽm kim loại trong thành phần ngôi sao 5 cánh. Thậm chí, hình thái những thiên hà trẻ thuở thiên hà sơ khai ( ở khoảng cách rất lớn ) cũng khác so với những thiên hà mới hình thành nhưng ở gần Ngân Hà hơn. Những tác dụng này tương phản trọn vẹn với mô hình trạng thái dừng. Theo dõi tiến trình hình thành những ngôi sao 5 cánh, sự phân bổ thiên hà và quasar và những cấu trúc lớn hơn, toàn bộ đều tương thích tốt với những mô phỏng trên siêu máy tính về sự hình thành và tiến hóa của thiên hà dựa theo quy mô Vụ Nổ Lớn, đồng thời cũng giúp những nhà ngoài hành tinh học hoàn thành xong hơn quy mô kim chỉ nan của họ. [ 88 ] [ 89 ]

Các đám mây khí nguyên thủy[sửa|sửa mã nguồn]

Năm 2011 những nhà thiên văn học tìm thấy chứng cứ mà họ tin rằng đây là những đám mây khí nguyên sơ của thiên hà nguyên thủy, bằng nghiên cứu và phân tích vạch hấp thụ trong phổ của những quasar ở xa. Trước khi có mày mò này, mọi thiên thể khác được quan sát đều chứa những nguyên tố nặng hình thành trong lòng những ngôi sao 5 cánh. Tuy nhiên, hai đám mây khí nguyên thủy chỉ chứa những nguyên tố hiđrô và deuteri. [ 90 ] [ 91 ] Do những đám mây nguyên thủy này không chứa những nguyên tố nặng nào, có vẻ như chúng hình thành từ những phút tiên phong sau Vụ Nổ Lớn, trong quy trình tiến độ tổng hợp hạt nhân Big Bang. Thành phần của chúng tương thích với thành phần theo tiên đoán của kim chỉ nan Vụ Nổ Lớn. Kết quả quan sát này cung ứng chứng cứ trực tiếp về những chu kỳ luân hồi này của thiên hà trước khi hình thành lên những ngôi sao 5 cánh tiên phong, khi hầu hết vật chất sơ khai trong thiên hà nguyên thủy sống sót trong những đám mây hiđrô trung hòa. [ 90 ]

Những loại chứng cứ khác[sửa|sửa mã nguồn]

Tưổi của Vũ trụ ước tính từ định luật co và giãn khoảng trống Hubble và độc lập từ bức xạ phông vi sóng CMB đều khớp khá tốt với tuổi của những ngôi sao già nhất, khi được đo bằng cách vận dụng kim chỉ nan về sự tiến hóa sao trong cụm sao cầu và trải qua chiêu thức định tuổi bằng đồng vị phóng xạ của từng sao nhóm II. [ 92 ]Mô hình chuẩn của ngoài hành tinh học tiên đoán nhiệt độ trong CMB cao hơn trong quá khứ cũng được ủng hộ bởi hiệu quả thực nghiệm quan sát những vạch hấp thụ nhiệt độ cực thấp trong những đám mây khí ở rất xa có di dời đỏ lớn. [ 93 ] Tiên đoán này cũng biểu lộ trong biên độ của hiệu ứng Sunyaev – Zel’dovich tại những cụm thiên hà mà biên độ này không phụ thuộc vào trực tiếp vào di dời đỏ. Khảo sát cũng đã xác nhận hiệu ứng này ở giá trị thô, do tại hiệu ứng này phụ thuộc vào vào cấu trúc phân bổ của những đám thiên hà đổi khác theo thời hạn ( những thiên hà có động lực hoạt động ), khiến cho tác dụng đo khó đúng chuẩn. [ 94 ] [ 95 ]

Liên hệ với những yếu tố trong vật lý[sửa|sửa mã nguồn]

Bất đối xứng baryon[sửa|sửa mã nguồn]

Người ta vẫn không hiểu tại sao Vũ trụ có nhiều vật chất hơn phản vật chất. [ 96 ] Giả thiết đưa ra là, khi ngoài hành tinh còn trẻ và nóng, thiên hà ở trong một trạng thái cân đối thống kê và có số baryon bằng số phản baryon. Tuy nhiên, những quan sát cho thấy rằng toàn bộ ngoài hành tinh đều được tạo thành từ vật chất, ngay cả tại những khoảng cách xa. Các nhà khoa học nêu ra giả thuyết có quy trình nguồn gốc sinh hạt baryon đã tạo ra sự bất đối xứng này. Để quy trình sinh hạt baryon Open, những điều kiện kèm theo Sakharov, do Andrei Sakharov đưa ra, cần phải được thỏa mãn nhu cầu. Các điều kiện kèm theo đó nhu yếu số những baryon không được bảo toàn, tức là đối xứng-C và đối xứng-CP bị vi phạm, và thiên hà xuất phát từ trạng thái cân đối nhiệt động. Tất cả những điều kiện kèm theo này Open trong Mô hình chuẩn vật lý hạt, nhưng hiệu ứng của nó không đủ mạnh để lý giải sự sống sót của bất đối xứng baryon. Các nghiên cứu và điều tra mới về vật lý hạt nguồn năng lượng cao cần được triển khai để lý giải yếu tố trên. [ 97 ]

Năng lượng tối[sửa|sửa mã nguồn]

Những phép đo cụ thể về liên hệ di dời đỏ – độ sáng biểu kiến so với những vụ nổ siêu tân tinh loại Ia cho thấy sự co và giãn của khoảng trống Vũ trụ đang tần suất từ thời gian khoảng chừng 6-7 tỷ năm trước. Để lý giải sự tần suất này, bằng sử dụng thuyết tương đối tổng quát những nhà vật lý nhận thấy trong thành phần nguồn năng lượng Vũ trụ cần phải có một dạng nguồn năng lượng mới Open dưới dạng áp suất âm, mà họ gọi là ” nguồn năng lượng tối “. Năng lượng tối, dù mới chỉ trên kim chỉ nan, đã xử lý được nhiều yếu tố khó. Kết quả từ khảo sát bức xạ phông vi sóng cho thấy hình học của thiên hà là khoảng trống phẳng, do vậy theo thuyết tương đối rộng Vũ trụ phải phần nhiều có tỷ lệ số lượng giới hạn khối lượng / nguồn năng lượng như tiên đoán của kim chỉ nan. Nhưng khi đo tỷ lệ khối lượng trong Vũ trụ bằng chiêu thức thấu kính mê hoặc của đám thiên hà, những nhà khoa học chỉ thu được khoảng chừng xê dịch 30 % tỉ số tỷ lệ như triết lý tiên đoán. [ 38 ] Do quy mô chuẩn thiên hà học đề xuất kiến nghị rằng nguồn năng lượng tối không tụ đám theo cách thường thì, nó là cách lý giải tốt nhất cho sự ” thiếu vắng ” trong tỷ lệ nguồn năng lượng số lượng giới hạn. Năng lượng tối cũng lý giải cho hai giải pháp đo hình học về độ cong toàn thể của Vũ trụ, một sử dụng chiêu thức thấu kính mê hoặc, một sử dụng phần đặc trưng trong cấu trúc lớn của ngoài hành tinh. [ 38 ]

Một số nhà vật lý cho rằng áp suất âm là tính chất của năng lượng chân không, một dạng thăng giáng chân không lượng tử do nguyên lý bất định Heisenberg; nhưng bản chất chính xác và sự tồn tại của nó vẫn còn là câu hỏi bí ẩn lớn trong mô hình Vụ Nổ Lớn. Ví dụ, một ước lượng thô sơ về mật độ năng lượng chân không theo cơ học lượng tử, sử dụng hằng số hấp dẫn G, hằng số Planck ħ và tốc độ ánh sáng c cho kết quả mật độ năng lượng chân không ρΛ [51]

ρ Λ ≈ M P c 2 l P. 3 { \ displaystyle { \ rho } _ { \ Lambda } \ approx { \ frac { M_ { P } c ^ { 2 } } { l_ { P } ^ { 3 } } } }{\rho }_{\Lambda }\approx {\frac {M_{P}c^{2}}{l_{P}^{3}}}

với MP là khối lượng Planck ( ~ 1019 GeV / c2 ) và lP là độ dài Planck ( ~ 10 − 33 cm ) hay tỷ lệ nguồn năng lượng chân không xê dịch 10118 GeV / cm³, và hằng số ngoài hành tinh học góp phần vào tỷ lệ nguồn năng lượng theo thuyết tương đối rộng có dạng

ρ Λ = Λ c 2 8 π G. { \ displaystyle \ rho _ { \ Lambda } = { \ frac { { \ Lambda } c ^ { 2 } } { 8 \ pi G } }. }\rho _{{\Lambda }}={\frac  {{\Lambda }c^{2}}{8\pi G}}.

và giá trị mật độ giới hạn năng lượng

ρ

c

{\displaystyle \rho _{c}}

\rho _{c} đo được là 0,5×10−5 GeV/cm³.[51] Giá trị lý thuyết và thực nghiệm đo được chênh lệch nhau cỡ 122 lần bậc độ lớn!

Các nhà khoa học đề xuất kiến nghị 1 số ít cách lý giải cho nguồn năng lượng tối gồm có hằng số thiên hà học và ” yếu tố thứ 5 “. Kết quả thu được từ đội WMAP năm 2008 cho tác dụng ngoài hành tinh chứa 73 % nguồn năng lượng tối, 23 % vật chất tối, 4,6 % vật chất thường thì và ít hơn 1 % neutrino. [ 36 ] Thuyết lý thuyết Vụ Nổ Lớn, tỷ lệ nguồn năng lượng vật chất giảm khi ngoài hành tinh co và giãn, nhưng tỷ lệ nguồn năng lượng tối vẫn là hằng số ( hoặc không đổi khác nhiều ) khi ngoài hành tinh co và giãn theo thời hạn. Do vậy trong quá khứ vật chất thường thì và vật chất tối chiếm tỷ suất lớn hơn so với giá trị thời nay, nhưng tỷ suất này giảm đi theo thời hạn và trong tương lai nguồn năng lượng tối sẽ ép chế những dạng vật chất dẫn đến sự co và giãn tăng cường của thiên hà. Tháng 3 năm 2013, tác dụng từ tàu Planck cho hiệu quả đúng chuẩn hơn WMAP và Vũ trụ chứa 68,3 % nguồn năng lượng tối, 26,8 % vật chất tối, 4,9 % vật chất thường và neutrino. [ 2 ]

Vật chất tối[sửa|sửa mã nguồn]

Biểu đồ hình quạt về tỷ suất những thành phần tỷ lệ nguồn năng lượng khác nhau trong Vũ trụ, theo quy mô ΛCDM – khoảng chừng gần 95 % dạng vật chất ngoại lai là vật chất tối và nguồn năng lượng tối. Vũ trụ chứa 68,3 % nguồn năng lượng tối, 26,8 % vật chất tối, 4,9 % vật chất thường và neutrino .

Trong những năm 1970 và 1980 các quan sát thực nghiệm cho thấy rằng không có đủ “vật chất khả kiến” (vật chất quan sát được) để làm cho vật chất trong các thiên hà và giữa các thiên hà để giữ chúng quay bằng lực hấp dẫn. Điều này dẫn đến ý tưởng cho rằng 90% vật chất trong vũ trụ là vật chất ngoại lai không phát ra bước sóng điện từ, không được tạo thành từ các hạt baryon gọi là vật chất tối. Nếu không có giả thuyết về vật chất tối thì không giải thích được tại sao vũ trụ lại quá phẳng và có quá ít deuterium đến thế. Lúc đầu, vật chất tối còn gây tranh cãi nhưng bây giờ nó được chấp nhận rộng rãi và được coi như một phần của mô hình chuẩn Vũ trụ học, nhờ vào các quan sát về tính dị hướng của bức xạ phông vũ trụ, phân bố vận tốc của các đám thiên hà, phân bố cấu trúc trên vĩ mô của vũ trụ, nghiên cứu về thấu kính hấp dẫn, các phép đo tia X về đám thiên hà…[98]

Chứng cứ gián tiếp cho vật chất tối đến từ ảnh hưởng tác động mê hoặc lên những thiên thể, và chưa có dạng vật chất nào được tìm thấy trong phòng thí nghiệm. Nhiều ứng viên trong vật lý hạt cho vật chất tối đã được đề xuất kiến nghị, và đã có một vài dự án Bất Động Sản nhằm mục đích phát hiện chúng trực tiếp. [ 99 ]

Các bài toán[sửa|sửa mã nguồn]

Khi tất cả chúng ta nhìn vào CMB nó đã đi được quãng đường 46 tỷ năm ánh sáng. Tuy nhiên khi ánh sáng phát ra từ thời gian sớm hơn ( khi mới 300.000 năm tuổi ví dụ điển hình ), trong thời gian này ánh sáng chỉ đến được trong khoanh vùng phạm vi đường tròn nhỏ số lượng giới hạn. Do đó có hai điểm trên hình vẽ sẽ không khi nào hoàn toàn có thể liên hệ nhân quả được với nhau do tại hai hình cầu nhỏ không chạm với nhau. ( chú ý quan tâm rằng do Vụ Nổ Lớn xảy ra tại mọi điểm trong khoảng trống, và nên vô hiệu tâm lý nó nổ giống như một quả bom phát nổ-cho nên trọn vẹn hoàn toàn có thể có hai điểm bị số lượng giới hạn về nhân quả như bởi hình vẽ. )Nói chung có ba bài toán điển hình nổi bật từ kim chỉ nan Vụ Nổ Lớn : bài toán chân trời, bài toán độ phẳng, và bài toán đơn cực từ. Câu vấn đáp chung nhất cho những bài toán này là quy mô lạm phát kinh tế ; tuy nhiên, do triết lý này lại phát sinh những bài toán mới, có những triết lý khác đã được yêu cầu như ” giả thuyết độ cong Weyl “. [ 100 ] [ 101 ]

Bài toán chân trời[sửa|sửa mã nguồn]

Bài toán về chân trời phát sinh từ việc thông tin không hề truyền nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Trong một thiên hà có tuổi hữu hạn điều này đặt ra một số lượng giới hạn — chân trời hạt — về sự tách biệt của hai vùng khoảng trống bất kể có liên hệ nhân quả với nhau. [ 102 ] Khi đó tính đẳng hướng của CMB có một thử thách khi xem xét đến liên hệ nhân quả : nếu bức xạ hay vật chất đã từng chi phối Vũ trụ cho đến thời gian kết thúc kỷ nguyên của quá trình tán xạ sau cuối, chân trời hạt khi đó tương ứng rộng khoảng chừng 2 độ trên khung trời. Do vậy không có một chính sách nào khiến một vùng khoảng trống rộng hơn 2 độ phải có cùng nhiệt độ với vùng trong chân trời hạt. [ 103 ]Sự bất hợp lý này hoàn toàn có thể được xử lý bằng kim chỉ nan lạm phát kinh tế, triết lý này cho rằng có một trường nguồn năng lượng vô hướng như nhau và đẳng hướng thống trị thiên hà tại thời gian sớm ( trước khi hình thành baryon ). Trong quá trình lạm phát kinh tế, thiên hà trải qua sự tăng thể tích theo hàm mũ, và chân trời hạt lan rộng ra nhanh hơn so với người ta từng giả sử, do vậy những vùng lúc bấy giờ trên khung trời ở hai phía ngược nhau vẫn nằm trong chân trời hạt của nhau. Kết quả quan sát về tính đẳng hướng của CMB cho thấy một trong thực tiễn là những vùng khoảng trống lớn hơn có liên hệ nhân quả với nhau trước khi mở màn quá trình lạm phát kinh tế. [ 79 ]Nguyên lý bất định Heisenberg tiên đoán rằng trong quá trình lạm phát kinh tế sẽ có một sự thăng giáng nhiệt lượng tử, mà hoàn toàn có thể phóng đại trên khoanh vùng phạm vi thiên hà. Lý thuyết lạm phát kinh tế tiên đoán rằng thăng giáng nhiệt nguyên thủy có giá trị rất gần với không bao giờ thay đổi vô hướng và tuân theo phân bổ Gauss, mà đã được xác nhận bằng thực nghiệm đo đạc CMB. [ 79 ]Và nếu thực sự xảy ra tiến trình lạm phát kinh tế, sự co và giãn thể tích theo hàm mũ sẽ đẩy 1 số ít vùng khoảng trống vượt ra ngoài chân trời của thiên hà quan sát được .

Bài toán độ phẳng[sửa|sửa mã nguồn]

Hình học toàn cục của ngoài hành tinh được xác lập bởi tham số tỷ lệ Omega lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn 1. Theo thứ tự từ trên xuống tương ứng với những giá trị Omega là ngoài hành tinh đóng ( dạng cầu ) với độ cong hình học dương, thiên hà mở ( dạng hyperbol ) với độ cong âm và ngoài hành tinh phẳng với độ cong bằng 0 .Bài toán độ phẳng là một yếu tố quan sát thực nghiệm tích hợp với những tham số trong mêtric Friedmann – Lemaître – Robertson – Walker. [ 102 ] Hình học của thiên hà hoàn toàn có thể có độ cong khoảng trống dương, âm, hay bằng 0 nhờ vào vào tổng tỷ lệ nguồn năng lượng của nó. Trong phương trình Friedmann, nếu đặt độ cong k và hằng số thiên hà học Λ bằng 0 thì ta thu được tỷ lệ số lượng giới hạn ρ c { \ displaystyle \ rho _ { c } } và [ 51 ]

ρ c = 3 H 2 8 π G. { \ displaystyle \ rho _ { c } = { \ frac { 3H ^ { 2 } } { 8 \ pi G } }. }\rho _{c}={\frac  {3H^{2}}{8\pi G}}.

tham số mật độ

Ω

{\displaystyle \Omega }

\Omega được định nghĩa bằng tỷ số giữa mật độ quan sát được

ρ

{\displaystyle \rho }

\rho và mật độ giới hạn

ρ

c

{\displaystyle \rho _{c}}

[51]

Ω ≡ ρ ρ c = 8 π G ρ 3 H 2. { \ displaystyle \ Omega \ equiv { \ frac { \ rho } { \ rho _ { c } } } = { \ frac { 8 \ pi G \ rho } { 3H ^ { 2 } } }. }\Omega \equiv {\frac  {\rho }{\rho _{c}}}={\frac  {8\pi G\rho }{3H^{2}}}.

Độ cong có giá trị âm nếu

ρ
< ρ c {\displaystyle \rho <\rho _{c}} \rho <\rho _{c}, giá trị dương nếu lớn hơn, và bằng 0 nếu

ρ
=

ρ

c

{\displaystyle \rho =\rho _{c}}

\rho =\rho _{c}, và tương ứng với không gian phẳng. Vấn đề ở đây là bất kỳ một sự nhiễu loạn nhỏ lệch khỏi giá trị mật độ giới hạn sẽ bị tích lũy theo thời gian, trong khi đó Vũ trụ ngày nay có hình học gần với hình học không gian phẳng.[ct 6] Bản chất độ lệch theo thời gian của vũ trụ khỏi hình học phẳng có thể xuất hiện từ thời điểm Planck, lúc 10−43 giây, và trên thực tế Vũ trụ đã không tiến hóa thành các kịch bản “cái chết nhiệt” hoặc “Vụ Co Lớn” sau hàng tỷ năm cần được các nhà khoa học làm sáng tỏ. Ví dụ, ngay cả khi Vũ trụ mới được vài phút tuổi (thời điểm diễn ra tổng hợp các hạt nhân nhẹ), mật độ trong vũ trụ phải nằm trong giá trị một phần 1014 của giá trị mật độ giới hạn, nếu không Vũ trụ không thể giãn nở ra thành trạng thái như ngày nay (nếu giá trị lớn hơn, lực hấp dẫn sẽ đủ mạnh để hút mọi vật chất về nhau).[104]

Một cách xử lý yếu tố tỷ lệ số lượng giới hạn theo triết lý lạm phát kinh tế là : trong quá trình lạm phát kinh tế, không thời hạn co và giãn rất nhanh làm trơn phẳng độ cong hình học của khoảng trống. Do vậy, triết lý được cho phép sự lạm phát kinh tế đã khiến cho Vũ trụ có cấu trúc hình học gần như là phẳng như thời nay, hay tỷ lệ vật chất của nó gần bằng giao động tỷ lệ số lượng giới hạn trong kim chỉ nan Vụ Nổ Lớn .

Đơn cực từ[sửa|sửa mã nguồn]

Đơn cực từ là một trong những phản đề Open vào cuối những năm 1970. Lý thuyết thống nhất lớn tiên đoán những sai hỏng điểm trong khoảng trống có vai trò như những đơn cực từ có tỷ lệ cao hơn tỷ lệ mà những quan sát thu được, và cho đến nay, chưa tìm thấy một đơn cực từ nào. Bài toán này cũng được giải bằng kim chỉ nan lạm phát kinh tế, vô hiệu toàn bộ những sai hỏng điểm tương tự như như xử lý bài toán về độ phẳng của ngoài hành tinh ở phần trước .. [ 105 ]

Tương lai của kim chỉ nan Vụ Nổ Lớn[sửa|sửa mã nguồn]

Minh họa sự co và giãn của Vũ trụ, khoảng trống ( gồm có những miền không quan sát được trong ngoài hành tinh ) được màn biểu diễn tại mỗi thời gian bằng mặt cắt hình tròn trụ. Chú ý phía bên trái hình có một sự co và giãn lớn ( không theo tỷ suất ) Open trong kỷ nguyên lạm phát kinh tế, và là tâm của sự co và giãn tần suất. Hình ảnh CMB từ tàu WMAP được chèn vào phía trái cũng như những ngôi sao 5 cánh, thiên hà Open ở những thời gian thích hợp .Trước khi phát hiện ra có sống sót dạng nguồn năng lượng là nguồn năng lượng tối, những nhà ngoài hành tinh học đề xuất kiến nghị ra hai ngữ cảnh cho tương lai của Vũ trụ. Nếu tỷ lệ khối lượng của Vũ trụ lớn hơn tỷ lệ số lượng giới hạn, thì sẽ có thời gian Vũ trụ đạt đến thể tích cực lớn và khởi đầu co sụp lại. Nó sẽ mở màn nóng hơn và đậm đặc hơn, và kết thúc ở trạng thái tương tự như như thời gian khởi đầu — Vụ Co Lớn. [ 106 ] Kịch bản khác, nếu tỷ lệ vật chất trong Vũ trụ bằng hoặc nhỏ hơn tỷ lệ số lượng giới hạn, thì sự co và giãn khoảng trống Vũ trụ sẽ chậm dần nhưng không khi nào dừng lại. Quá trình hình thành sao sẽ từ từ tiêu thụ hết những đám mây phân tử hoặc những đám mây liên sao trở lên quá loãng khi Vũ trụ co và giãn để hoàn toàn có thể tập trung chuyên sâu lại hình thành những sao mới trong thiên hà ; theo thời hạn những sao sẽ đốt hết nguyên vật liệu và trở thành sao lùn trắng, sao neutron, và lỗ đen. Theo thời hạn những lỗ đen hoàn toàn có thể va chạm và sáp nhập thành những lỗ đen lớn hơn. Nhiệt độ của Vũ trụ sẽ giảm tiệm cận đến độ không tuyệt đối — ” Trạng thái nguội lạnh lớn “. Hơn nữa, nếu proton được tiên đoán sẽ phân hủy như kim chỉ nan thống nhất lớn là đúng, thì sau một thời hạn dài vật chất baryon sẽ biến mất, chỉ còn lại bức xạ và lỗ đen. Thậm chí thời hạn lâu, những lỗ đen cũng hoàn toàn có thể bốc hơi do bức xạ Hawking trên triết lý. Và entropy của Universe sẽ tăng tới điểm mà không hề lấy được một dạng nguồn năng lượng nào từ Vũ trụ, hay là ngữ cảnh ” Cái chết nhiệt “. [ 106 ]Những khảo sát tân tiến phát hiện ra thiên hà co và giãn đang tần suất hàm ý rằng nhiều vùng trong Vũ trụ quan sát được sẽ dần vượt qua chân trời sự kiện và tất cả chúng ta không quan sát được những vùng này. Kết quả sau cuối như thế nào thì những nhà khoa học không chắc. Mô hình chuẩn Lambda-CDM của Vũ trụ chứa nguồn năng lượng tối theo dạng hằng số thiên hà học. Lý thuyết này gợi ra rằng chỉ những hệ có liên hệ mê hoặc với nhau, như sao trong thiên hà, sẽ vẫn ở cùng nhau, và chúng sẽ chịu cái chết nhiệt khi ngoài hành tinh nở ra và lạnh đi. Có người cũng đề ra cách lý giải khác cho nguồn năng lượng tối, gọi là triết lý nguồn năng lượng bóng ma ( phantom energy ), với trạng thái sau cuối là mọi hạt nhân, nguyên tử trong hành tinh, sao, đám mây khí sẽ bị xé toạc ra-khi sự co và giãn ngày càng tăng – gọi là ” Vụ Xé Lớn ” ( Big Rip ) “. [ 107 ]

Vật lý vượt khoanh vùng phạm vi triết lý Vụ Nổ Lớn[sửa|sửa mã nguồn]

Khuôn khổ triết lý và những nét khái quát của Vụ Nổ Lớn đã được kiểm nghiệm tương thích khá tốt với thực nghiệm, trong tương lai hoàn toàn có thể nó sẽ được tinh chỉnh và điều khiển những tham số trong quy mô. Chúng ta vẫn biết rất ít về thời gian sớm nhất trong lịch sử dân tộc Vũ trụ. Các phương trình phi lượng tử của thuyết tương đối rộng có hệ quả sống sót một điểm lạ mắt mê hoặc trong lúc ngoài hành tinh sơ khai, mặc dầu Kết luận này nhờ vào vào một vài giả sử. Hơn nữa, thuyết tương đối rộng cũng như những lý thuyết lượng tử mất hiệu lực thực thi hiện hành tiên đoán trước khi Vũ trụ đạt tới nhiệt độ Planck, và để hiểu được thời gian này những nhà vật lý cần một kim chỉ nan mê hoặc lượng tử hoàn toàn có thể tránh được điểm kì khôi này. [ 108 ]Các nhà khoa học đã yêu cầu ra một số ít thuyết nhưng chưa được kiểm chứng gồm có :

  • Mô hình điều kiện không biên Hartle–Hawking trong đó toàn bộ không thời gian là hữu hạn; Vụ Nổ Lớn cho thấy thời gian là hữu hạn nhưng không cần thiết phải có điểm kì dị. Điểm kì dị Vụ Nổ Lớn có thể hình dung là cực bắc địa cầu, và nói trước cực bắc địa cầu là cái gì (giống như trước thời điểm kì dị Big Bang là gì) trở lên không có ý nghĩa.[109]
  • Mô hình dàn (lattice) Vụ Nổ Lớn cho rằng Vũ trụ tại thời điểm Big Bang chứa vô hạn dàn hạt fermion chứa những miền tính chất cơ bản như cho phép các hạt quay, tịnh tiến và đối xứng gauge. Đối xứng này là đối xứng lớn nhất có thể và từ đó có trạng thái entropy thấp nhất.[110]
  • Mô hình vũ trụ Brane (màng) trong đó giai đoạn lạm phát là do sự di chuyển của các brane trong lý thuyết dây; các mô hình tiền Big Bang; mô hình ekpyrotic, trong đó Vụ Nổ Lớn là kết quả của sự va chạm giữa các brane; và mô hình xiclic (cyclic model), một biến thể của mô hình ekpyrotic trong đó sự va chạm xảy ra tuần hoàn. Trong mô hình sau Vụ Nổ Lớn sẽ được tiếp nối bởi Vụ Co Lớn và Vũ trụ tiến hóa theo chu kỳ này một cách vô hạn trong thời gian.[111][112][113][114]
  • Mô hình lạm phát vĩnh hằng, ở đây sự lạm phát phổ quát kết thúc trong phạm vi cục bộ và có những tiến trình ngẫu nhiên (hay mỗi loại có những hằng số vật lý riêng biệt, như c, G và h có giá trị khác với giá trị trong Vũ trụ chúng ta), tương ứng với một vũ trụ bong bóng đang giãn nở từ mỗi vụ nổ lớn của riêng chúng.[115][116]

Những yêu cầu trong hai quy mô cuối cho triết lý hậu Vụ Nổ Lớn được cho là Vũ trụ nhúng trong một ” thiên hà ” lớn hơn, hay đa ngoài hành tinh .

Giải thích theo triết học và tôn giáo[sửa|sửa mã nguồn]

Là một kim chỉ nan về nguồn gốc hình thành Vũ trụ, ngoài quy mô Vụ Nổ Lớn còn có những cách lý giải thuần túy triết học và tôn giáo về sự khai sinh của Vũ trụ. [ 117 ] [ 118 ] Kết quả là nó là nghành sôi động nhất có sự tranh luận xoay quanh khoa học và tôn giáo. [ 119 ] Một số người tin rằng Vụ Nổ Lớn hàm ý đấng phát minh sáng tạo, [ 120 ] trong khi những người khác thiên về khoa học nói thiên hà học Big Bang khiến tất cả chúng ta không cần đến một đấng phát minh sáng tạo nào. [ 118 ] [ 121 ]

  1. ^ [21] (xem thêm Chưa có sự thống nhất về pha Vụ Nổ Lớn lê dài bao lâu. Đối với một vài tác giả họ chỉ coi đây là kì quặc khởi phát trong thời hạn ngắn, so với tác giả khác họ lại xét đến cả hàng loạt lịch sử dân tộc ngoài hành tinh. Thông thường, khoảng chừng thời hạn tối thiểu vài phút ( trong thời hạn tổng hợp heli ) được coi là ” thời hạn diễn ra Vụ Nổ Lớn “. ( xem thêm tổng hợp hạt nhân Big Bang
  2. ^ tin tức cụ thể và tìm hiểu thêm về những thí nghiệm kiểm tra thuyết tương đối rộng xem ở bài kiểm nghiệm thuyết tương đối rộng
  3. ^ [33]Trong CMB cũng bị ảnh hưởng tác động bởi sự phi đẳng hướng do chuyền động của hệ Mặt Trời cũng như của thiên hà Ngân Hà với mức 0,1 %. Ngoài ra tài liệu mới nhất từ tàu Planck cho thấy ngoài hành tinh là như nhau và đẳng hướng trên một khoanh vùng phạm vi lớn nhất định, còn trên khoảng cách cực lớn, có vẻ như có sự phi đẳng hướng .
  4. ^ [67]Người ta thường nghĩ rằng khởi đầu Hoyle gọi tên như vậy để chê bai. Tuy nhiên, Hoyle sau đó bác bỏ sự chế giễu của ông, mà lúc đó ông nói vậy để nhấn mạnh vấn đề sự độc lạ trọn vẹn giữa hai triết lý cho thính giả .
  5. ^ Nếu pha lạm phát kinh tế là đúng, quy trình sản sinh baryon phải xảy ra, nhưng ngược lại thì chưa chắc đã đúng .
  6. ^

    Nói khái quát, năng lượng tối theo dạng hằng số vũ trụ học đẩy vũ trụ đến trạng thái phẳng; tuy nhiên, vũ trụ của chúng ta vẫn gần với không gian phẳng trong một vài tỷ năm, trước khi mật độ năng lượng tối trở lên lấn át.

Tài liệu gốc[sửa|sửa mã nguồn]

  • G. Lemaître, “Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques” (A homogeneous Universe of constant mass and growing radius accounting for the radial velocity of extragalactic nebulae), Annals of the Scientific Society of Brussels 47A (1927):41—General Relativity implies the universe has to be expanding. Einstein brushed him off in the same year. Lemaître’s note was translated in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 91 (1931): 483–490.
  • G. Lemaître, Nature 128 (1931) suppl.: 704, with a reference to the primeval atom.
  • R. A. Alpher, H. A. Bethe, G. Gamow, “The Origin of Chemical Elements,”Physical Review 73 (1948), 803. The so-called αβγ paper, in which Alpher and Gamow suggested that the light elements were created by protons capturing neutrons in the hot, dense early universe. Bethe’s name was added for symmetry.
  • G. Gamow, “The Origin of Elements and the Separation of Galaxies,” Physical Review 74 (1948), 505. These two 1948 papers of Gamow laid the foundation for our present understanding of big-bang nucleosynthesis.
  • G. Gamow, Nature 162 (1948), 680.
  • R. A. Alpher, “A Neutron-Capture Theory of the Formation and Relative Abundance of the Elements,” Physical Review 74 (1948), 1737.
  • R. A. Alpher and R. Herman, “On the Relative Abundance of the Elements,” Physical Review 74 (1948), 1577. This paper contains the first estimate of the present temperature of the universe.
  • R. A. Alpher, R. Herman, and G. Gamow Nature 162 (1948), 774.
  • A. A. Penzias and R. W. Wilson, “A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s,” Astrophysical Journal 142 (1965), 419. The paper describing the discovery of the cosmic microwave background.
  • R. H. Dicke, P. J. E. Peebles, P. G. Roll and D. T. Wilkinson, “Cosmic Black-Body Radiation,” Astrophysical Journal 142 (1965), 414. The theoretical interpretation of Penzias and Wilson’s discovery.
  • A. D. Sakharov, “Violation of CP invariance, C asymmetry and baryon asymmetry of the universe,” Pisma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 5, 32 (1967), translated in JETP Lett. 5, 24 (1967).
  • R. A. Alpher and R. Herman, “Reflections on early work on ‘big bang’ cosmology” Physics Today Aug 1988 24–34. A review article.

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Tổng quan về Vụ Nổ Lớn[sửa|sửa mã nguồn]

Mở đầu về Vụ Nổ Lớn[sửa|sửa mã nguồn]

  • S. Dodelson, Modern Cosmology, Academic Press (2003). Released slightly before the WMAP results, this is the most modern introductory textbook.
  • E. W. Kolb and M. S. Turner, The Early Universe, Addison-Wesley (1990). This is the classic reference for cosmologists.
  • P. J. E. Peebles, Principles of Physical Cosmology, Princeton University Press (1993). Peebles’ book has a strong historical focus.

Tôn giáo và triết học[sửa|sửa mã nguồn]

  • Leeming, David Adams, and Margaret Adams Leeming, A Dictionary of Creation Myths. Oxford University Press (1995), ISBN 0-19-510275-4.
  • Pius XII (1952), “Modern Science and the Existence of God,” The Catholic Mind 49:182–192.

Related Posts

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *