LÝ THUYẾT KHỦNG HOẢNG: LỊCH SỬ, NGUYÊN TẮC, SỰ THẬT ĐỂ VÀ CHỐNG LẠI - ARTE - 2024

Lý thuyết Vụ nổ lớn, Vụ nổ lớn hoặc Vụ nổ lớn đề xuất rằng vũ trụ cuối cùng sẽ co lại để hình thành một điểm kỳ dị lớn trong không-thời gian. Do đó, nó là một dạng đảo ngược của Vụ nổ lớn.

Nếu vũ trụ có sự khởi đầu trong sự giãn nở dữ dội của một điểm kỳ dị trong đó tất cả không-thời gian đều tập trung, thì kết thúc của nó chính xác là quá trình ngược lại. Ý tưởng này không mới, vì các nhà khoa học từ lâu đã tự hỏi liệu lực hấp dẫn, kiến ​​trúc sư vĩ đại của vật chất, một ngày nào đó có thể gây ra sự sụp đổ hoàn toàn của nó hay không.

Hình 1. Hình ảnh động này cho thấy điều gì đó sẽ xảy ra trong Vụ nổ lớn: các thiên hà tiến lại gần nhau cho đến khi chúng tạo thành một điểm kỳ dị trong không gian nhỏ bé. Nguồn: Wikimedia Commons.

Big Crunch nói về sự kết thúc của vũ trụ sẽ như thế nào nếu lực hấp dẫn thắng thế. Đó không phải là một lý thuyết về nguồn gốc của nó, mặc dù có một lý thuyết khác, đó là vũ trụ dao động, kết hợp Vụ nổ lớn với Vụ nổ lớn để tạo ra hình ảnh về các vũ trụ vô hạn trong các chu kỳ giãn nở và co lại không đổi.

Mặc dù vũ trụ đang giãn nở vào thời điểm hiện tại, và có nhiều bằng chứng chứng minh điều này, Vụ nổ lớn cho thấy một lúc nào đó lực hấp dẫn sẽ đủ mạnh để ngăn chặn sự giãn nở này.

Và không chỉ dừng lại, mà còn đảo ngược nó đến mức gây ra sự co lại liên tục, đưa các ngôi sao và thiên hà ngày càng gần hơn. Nhưng sẽ không phải là tất cả, bằng cách co lại, vũ trụ sẽ dần dần nóng lên ở quy mô không thể tưởng tượng được, khiến các hành tinh trở nên không thể tồn tại được.

Quá trình nén sẽ tiếp tục cho đến khi không-thời gian và mọi thứ trong nó giảm xuống mức kỳ dị mà từ đó một vũ trụ mới cuối cùng có thể được sinh ra. Hoặc có thể không, vì hiện tại không có cách nào để biết.

Lịch sử và nguyên tắc của lý thuyết Big Crunch

Mặc dù hiện tại bằng chứng cho thấy vũ trụ đang giãn nở là không thể nghi ngờ, nhưng lực hấp dẫn không bao giờ ngừng tồn tại, có thể trở thành lực chi phối bất cứ lúc nào và khiến các hành tinh, ngôi sao và thiên hà xích lại gần nhau hơn.

Các nhà khoa học đề xuất rằng sự giãn nở hiện tại là do năng lượng tối, một trường lấp đầy tất cả không gian nhưng bản chất thực sự của nó vẫn chưa được biết rõ, mặc dù nó được cho là do chính không gian tạo ra và tăng lên khi nó lớn lên.

Và vũ trụ càng mở rộng, không gian càng được tạo ra nhiều và kéo theo đó là nhiều năng lượng tối với áp suất âm, tạo ra một kịch bản về sự giãn nở vô thời hạn và ngày càng nhanh chóng.

Tuy nhiên, nếu bạn bắt đầu từ một vũ trụ đóng, sự giãn nở không thể diễn ra mãi mãi và năng lượng tối nhất thiết phải yếu đi, mặc dù không biết khi nào điều đó sẽ bắt đầu xảy ra. Một số người tin rằng nó đã bắt đầu, mặc dù vũ trụ dường như đang tăng tốc độ giãn nở của nó.

Sự suy yếu này sẽ làm cho lực hấp dẫn đóng vai trò ưu thế hơn, khiến mật độ vũ trụ tăng trở lại. Mật độ ít nhất 3 nguyên tử / mét khối được coi là cần thiết để điều này xảy ra.

Bằng cách này, các thiên hà sẽ ngày càng gần nhau hơn, đến thời điểm mà tất cả chúng tạo thành một thiên hà khổng lồ, sau đó sẽ tập trung lại để tạo ra một lỗ đen duy nhất, một điểm kỳ dị có kích thước cực kỳ nhỏ.

Hình 2. Sự rút lui có thể xảy ra của các thiên hà là nguyên nhân cho suy đoán vũ trụ học. Nguồn: Wikimedia Commons.

Nó là một loại Big Bang ngược lại, mặc dù các đặc điểm của vũ trụ mới cực nóng này sẽ khá khác biệt, vì mật độ sẽ không còn đồng đều.

Các hình học có thể có cho vũ trụ

Theo một tiêu chí vũ trụ học, nếu mật độ của vũ trụ là đồng nhất, thì độ cong của nó được xác định bởi mật độ trung bình, nói rằng độ cong là không đổi. Chỉ báo là thông số độ cong Ωo:

Ωo = mật độ trung bình của vũ trụ / mật độ năng lượng tới hạn

Trong đó mật độ năng lượng tới hạn là của một vũ trụ phẳng, không có độ cong. Có ba khả năng xảy ra cho tham số này: Ωo = 1, lớn hơn 1 hoặc nhỏ hơn 1. Khi Ωo> 1, chúng ta có một vũ trụ hình cầu hoặc vũ trụ đóng, trong đó Vụ nổ lớn là một khả năng rất thực tế.

Các phép đo hiện tại chỉ ra một vũ trụ hình học phẳng, do đó giả thuyết Vụ nổ lớn hiện không nhận được sự ủng hộ của đa số trong cộng đồng khoa học, ngoại trừ một số nhà vũ trụ học, như chúng ta sẽ thấy ngay sau đây.

Hình 3. Hình ảnh của ba dạng hình học có thể có của vũ trụ. Vụ nổ Lớn có thể xảy ra trong một vũ trụ hình cầu, có giới hạn và đóng. Nguồn: Wikimedia Commons.

Sự thật có lợi

Giả thuyết Vụ nổ lớn xuất phát từ nhiều nhà khoa học, những người mà ý tưởng về một vũ trụ không ngừng giãn nở là không thể chấp nhận được. Thừa nhận rằng Vụ nổ lớn là một khả năng có thật, vũ trụ sẽ có khởi đầu và kết thúc, điều này có thể khiến nhiều người yên tâm.

Mặt khác, đối với các nhà khoa học khác, Vụ nổ lớn được chấp nhận khi nó là một phần của chu kỳ giãn nở và co lại vô tận được đề xuất trong lý thuyết về vũ trụ dao động, bởi vì điều này sẽ tránh suy nghĩ chính xác về sự khởi đầu của vũ trụ như vậy, và thật đáng lo ngại khi suy đoán về những gì đã có trước khi có.

Vì những lý do này, nhiều nhà nghiên cứu vẫn tiếp tục làm việc để tạo ra những mô hình vũ trụ mới. Có những người đã đề xuất sửa đổi giá trị của hằng số vũ trụ, một hằng số do Albert Einstein đề xuất để các nghiệm của phương trình trường của ông sẽ dẫn đến một vũ trụ ổn định.

Theo dữ liệu thiên văn gần đây nhất, hằng số vũ trụ, được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp lambda viết hoa, có giá trị là: Λ = 10 ^-46 km ^-2 .

Một số nhà vũ trụ học tuyên bố rằng giá trị thậm chí thấp hơn của hằng số này, vốn đã rất nhỏ, chắc chắn dẫn đến một vũ trụ hữu hạn, trong đó sự co lại của không gian là khả thi. Theo cách này, Vụ nổ lớn sẽ là một kết thúc khả thi của vũ trụ.

Lý thuyết vũ trụ dao động

Còn được gọi là lý thuyết vũ trụ dao động hoặc Big Bounce, nó có nhiều điểm chung với Big Crunch.

Nó được đề xuất bởi nhà toán học Richard Tolman (1881-1948), người đã mặc định rằng vũ trụ giãn nở do xung lực từ Vụ nổ lớn, nhưng sau đó sự giãn nở dừng lại khi lực hấp dẫn trở thành lực chi phối.

Điều này đã và đang diễn ra theo chu kỳ, do đó vũ trụ không có, cũng như không bao giờ có điểm bắt đầu hay kết thúc.

Các lý thuyết thay thế cho sự kết thúc của vũ trụ

Ngoài Big Crunch và lý thuyết vũ trụ dao động, nhiều nhà vũ trụ học tuyên bố rằng vũ trụ sẽ thay đổi kết thúc với Big Rip: nó có thể là sự giãn nở kết thúc hủy diệt vật chất, phân chia nó ngày càng nhiều.

Và một bộ phận khác của các nhà khoa học cho rằng sự giãn nở kéo theo sự lạnh đi liên tục. Như đã biết, chuyển động của các hạt cấu thành của vật chất dừng lại khi chúng đạt đến độ không tuyệt đối, một nhiệt độ lạnh không thể tưởng tượng được mà vẫn chưa đạt được.

Nếu vũ trụ mở, sự giãn nở có thể tiếp tục vô thời hạn, khi nhiệt độ của nó ngày càng gần với độ không tuyệt đối. Sự nguội lạnh này, được gọi là Big Freeze, sẽ gây ra hiện tượng chết nhiệt cuối cùng của vũ trụ trong tương lai xa.

Dữ liệu chống lại

Hai sự thật quan trọng có nghĩa là nhiều nhà khoa học không tin vào Vụ nổ lớn như một sự thay thế trong quá trình tiến hóa của vũ trụ.

Đầu tiên là vũ trụ hiện đang giãn nở, một thực tế được xác nhận bằng thực nghiệm bằng việc quan sát các ngôi sao siêu tân tinh ở xa và các phép đo bức xạ phông vũ trụ, tàn tích của Vụ nổ lớn.

Tất nhiên, có khả năng trong tương lai nó sẽ ngừng làm việc đó, vì có đủ thời gian cho nó và quan trọng nhất: còn rất nhiều điều mà chúng ta vẫn chưa biết về vũ trụ.

Thứ hai là các phép đo về độ cong của vũ trụ cho thấy rằng hình học của vũ trụ là phẳng. Và trong một hình học như thế này, Big Crunch là không thể. Điều này đã được tiết lộ bởi kết quả của nhiệm vụ Planck, cho thấy mật độ của vũ trụ lớn hơn 5% so với mật độ cần thiết để nó đóng cửa.

Sứ mệnh Planck là một dự án của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, bao gồm một vệ tinh nhân tạo được trang bị để thu thập dữ liệu về bản chất của không gian. Nó được phóng vào năm 2009 từ Guiana thuộc Pháp và được trang bị các tàu thăm dò, máy dò và kính thiên văn.

Hình 4. Mô hình vệ tinh Planck, được đặt tên để vinh danh nhà vật lý người Đức Max Planck (1858-1947), người tiên phong của Cơ học lượng tử. Nguồn: Wikimedia Commons. Ảnh của Mike Peel (www.mikepeel.net).

Các nhà khoa học ủng hộ Big Crunch

Trong số những người bảo vệ khả năng sắp xảy ra sự sụp đổ của vũ trụ kiểu Big Crunch có Nemanja Kaloper và Antonio Padilla. Các nhà nghiên cứu này làm việc với một mô hình trong đó họ đã sửa đổi giá trị của hằng số vũ trụ, thu được một vũ trụ ổn định và khép kín.

Kết quả của họ đã được công bố trên tạp chí Physical Review Letters, tuy nhiên, hiện tại không có quan sát nào hỗ trợ cho mô hình mới này.

Người giới thiệu

1. Harris, W. Cách thức hoạt động của lý thuyết Big Crunch. Được khôi phục từ: science.howstuffworks.com.
2. Mann, A. Vũ trụ sẽ kết thúc như thế nào? Được phục hồi từ: livescience.com.
3. Moskowitz, C. Void vô tận hay Big Crunch: Vũ trụ sẽ kết thúc như thế nào? Được khôi phục từ: space.com.
4. NeoFronteras. Sẽ có một cuộc đại nạn? Phục hồi từ: neofronteras.com.
5. Steinhardt, P. Sự tiến hóa vũ trụ trong một vũ trụ tuần hoàn. Được khôi phục từ: arxiv.org.
6. UCDavis. Nghiên cứu mới của Giáo sư Nemanja Kaloper về sự kết thúc của vũ trụ tạo ra sự đưa tin mạnh mẽ trên các phương tiện truyền thông. Được khôi phục từ: Physics.ucdavis.edu.
7. Wikipedia. Big Crunch. Được khôi phục từ: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Năng lượng tối. Được khôi phục từ: es.wikipedia.org.