HIỂU HƠN VỀ VŨ TRỤ HỌC

 
HIỂU HƠN VỀ VŨ TRỤ HỌC

Khi luận bàn về vũ trụ, có lẽ câu hỏi đầu tiên được nêu ra là: vũ trụ xuất phát từ đâu và khi nào? Và theo thời gian, nó vận hành ra sao? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nỗ lực tìm hiểu vấn đề đó ngang qua vài triết thuyết cơ bản.

Cách đây vài ngàn năm, nhiều người đã nghiên cứu và tìm cách giải thích về nguồn gốc của vũ trụ, đặc biệt là các triết gia thời Hy Lạp cổ đại. Trước hết, theo nhãn quan của một số tôn giáo, chẳng hạn như Hinduism, họ quan niệm vũ trụ được một con voi khổng lồ đỡ trên lưng, và con voi đó đứng trên con rùa, đồng thời, các con rùa cứ thế xếp chồng lên nhau. Với Do Thái Giáo, họ dựa vào Kinh Thánh Cựu Ước, cụ thể là sách Sáng Thế để giải thích về nguồn gốc của vũ trụ. Trong sách Sáng Thế có viết: “Lúc khởi đầu, Thiên Chúa sáng tạo trời đất. Đất còn trống rỗng, chưa có hình dạng, bóng tối bao trùm vực thẳm, và thần khí Thiên Chúa bay lượn trên mặt nước.” (Sáng Thế 1, 1-2). Tác giả của sách sáng thể giải thích là từ hỗn mang, Thiên Chúa tạo dựng nên vũ trụ này cách có trật tự và tốt đẹp chỉ trong vòng 6 ngày.

Đến thời Hy Lạp cổ đại, các triết gia tiền Socrates đã nghiên cứu và cho là có bốn nguyên tố cơ bản cấu thành nên vũ trụ là: đất, nước, khí, lửa. Với triết gia Plato, ông đưa ra vai trò của Thế Giới Linh Hồn (World Soul) và từ vật chất hỗn mang (chaos matter) dần hình thành những hình thức mang tính hình học (geomatrical forms). Plato phân chia pure form và pure matter, ở giữa chúng là bản thể (Substance); giữa bản thể (substance) với hình thức (form) là thực thể (acctuality); giữa bản thể (substance) với vật chất (matter) là tiềm thể (potential). Bên cạnh đó, với Aristotle, ông quan niệm về sự chuyển động (motion) với 2 khuynh hướng tự nhiên (nature) và dữ dội (violent). Ông đưa ra giải thuyết về sự tồn tại của 55 trí tuệ vũ trụ (cosmic intelligences), tựa như Thiên Chúa tối cao vận hành quả cầu vũ trụ (cosmic sphere) xoay vòng một cách hoàn hảo.

Vào thời trung cổ, Plotinus cho rằng mọi sự từ nhất thể mà ra, quan niệm đó gần giống với Aristotle. Nghĩa là vũ trụ xuất phát từ trên cao xuống dưới (flow from above), từ trên cao đó chính là cái đệ nhất mà ông gọi là The One. Điều này gần giống với quan niệm về Thiên Chúa trong Kinh Tin Kinh Nicea (Nicene Creed), tuyên xưng vai trò của Đức Giêsu Kitô như là Ngôi Lời (Logos) của Thiên Chúa để sáng tạo nên thế giới này. Thế nhưng, thánh Bonaventure quan niệm Đức Kitô như là Ngôi Lời của Chúa Cha, ngài cho rằng mọi sự xuất phát từ Thiên Chúa nhưng từ dưới lên trên. Tuy nhiên, cũng trong vấn đề vũ trụ luận này, thánh Thomas Aquinas khẳng định rằng sự hiện hữu của Thiên Chúa phải có trước tất cả mọi sự, để rồi Thiên Chúa tạo ra vạn vật. Thiên Chúa được sinh ra mà không phải được tạo thành (Substance=nessessary; ipsum esse slubs stein). Gần đây, trong Công Đồng Vat II, đã khẳng định rằng: “mục đích của vũ trụ được tạo thành là để Vinh Danh Thiên Chúa. Do đó, Thiên Chúa là khởi nguyên và cứu cánh của tạo thành.” Trở lại với Plotinus, ông đề ra thuyết nhật tâm, cụ thể là trái đất là trung tâm của vũ trụ này, tất các hành tinh quay với quỹ đạo đồng tâm Epicycle.

Đến thế kỷ XVI, Corpernicus qua quát sát hiện tượng nhật thực ông thấy mặt trăng che trái đất, và hiện tượng nguyệt thực thì trái đất che mặt trăng. Dựa vào các bóng của chúng, Corpernicus kết luật mặt trời là trung tâm của vũ trụ và ông đã đề ra thuyết nhật tâm. Đến thế kỷ XVII, Johannes Kepler cho là: các hành tinh quay mặt trời với quỹ đạo hình elip. Tư tưởng này, Kepler đã kế thừa từ nhà thiên văn học Đan Mạch là Tycho Branhe (họ dùng kính thiên văn để quan sát các hành tinh). Vào năm 1687, Issaac Newton, nhà vật lý học thiên tài người Anh, ngoài việc tìm ra công thức Vi Phân và công thức Phân tích quang phổ, ông cũng đã phát minh ra Định Luật Chuyển Động và Thuyết Vạn Vật Hấp Dẫn. Trong đó, ông định nghĩa Định Luật Vạn Vật Hấp Dẫn như sau: “mọi hạt đều hút những hạt khác trong vũ trụ với một lực tỉ lệ thuận với khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa tâm chúng.” Nhờ định luật Vạn Vật Hấp Dẫn, Newton đã tìm thấy lực hút trái đất và ông giải thích vì sao vạn vật, các hành tinh và cả mặt trăng đều quay quanh trái đất vì chúng có một lực hút. Thế nhưng, chúng phải quay quanh mặt trời, kể cả trái đất. Lý thuyết cơ học của Newton được nhiều người ưa chuộng, nhưng nó có điểm yếu là chưa tiên đoán chính xác sự di chuyển của điểm cận nhất của sao Thủy Mercury (ngôi sao bé gần mặt trời nhất).

Đến những năm 1905, 1915, Elbert Einstein, vĩ nhân tài năng người Đức đã đề ra thuyết Tương Đối Hẹp (special relativity) và Thuyết tương đối rộng (general relativity). Cả hai thuyết này đã giải quyết điểm yếu của cơ học Newton trước vấn đề đo khoảng cách chính xác giữa sao Thủy và mặt trời. Ông cũng đo được tốc độ ánh sáng là 300.000 km/s. Einstein cho rằng sao Thủy vì gần mặt trời nên nó chịu ảnh hưởng và bị uốn cong quỹ đạo nhất định. Sự uốn cong không thời gian xung quanh vật thể có khối lượng là một trong những điểm chính của thuyết tương đối rộng của E. Einstein. Với Einstein, vũ trụ này đang giãn nở.

Dựa theo thuyết Tương Đối của Einstein, Alexander Fricdmann (1922-1923) đã đề xuất vũ trụ đang giãn nở, và chính Georgors Lemaitre (1927) cũng cho rằng vũ trụ đang giãn nở từ một điểm nào đó, và ông đã đưa ra lý thuyết “Big Bag”. Thuyết Big Bag khởi đi từ việc vũ trụ giãn nở, ngược dòng thời gina nó về mới điểm khởi phát, nguyên thủy là một quả cầu lửa to khủng khiếp và không chỉ các hạt, nhưng còn có các nguyên tử và cuối cùng là các đám mây khí và bụi từ đó các ngôi sao được hình thành và có sự giãn nở bùng nổ của không gian và thời gian. Thuyết Big Bag này do linh mục Lemaitre đề ra và nó làm chúng ta gợi nhớ đến câu chuyện sáng tạo đầu tiên trong sách Sáng Thế, khi Thiên Chúa từ hư không người tạo dựng nên mọi sự.

Vào năm 1929, nhà thiên văn học người Mỹ là Edwin Hubble đã dùng kính thiên văn Hooker để quan sát các thiên hà chạy xa nhau, và năm 1931 ông cho là vũ trụ đang giãn nở thật. Đến năm 1948, Ralph Alpher và Robert Herman đã dự đoán bức phông xạ nền vi ba CMB (Cosmic Microwave Background) từ Big Bag. Nghĩa là nó xảy ra từ khoảng 375.000 năm sau vụ nổ Big Bag. Cũng vào năm 1948, Gedge Gamon đã dự đoán về bức phông xạ nền vi ba CMB, nhưng ông cho là vũ trụ đã dần nguội đi khi các proton và electron tạo cặp di chuyển tự do trong không gian thành nguyên tử Hydrogen. CMB có bức phổ giống với bức xạ nhiệt của vật đen do trước khi thoát ra thì photon ở trạng thái cân bằng với nhiệt độ trung bình cỡ 2.735k. Nhưng đến năm 1964, Arno Renzias và Robert Wilson đã tìm thấy CMB với nhiệt độ 3.5k, và vào năm 1978 họ được trao giải thưởng Nobel cho phát hiện chấn động giới thiên văn cũng như vật lý vào lúc đó.

Để đo được giá trị hằng số của vũ trụ, vào năm 1968, Gabriel Veneziano người Ý đã tìm ra Lý Thuyết Dây (String Theory). Nội dung của Lý Thuyết Dây là đi từ vật thể vĩ mô đến cấu trúc phân tử, từ đó ông phân tích ra cấu trúc nguyên từ, chúng chia làm hai loại là hạt nhân (gồm proton và neutron) và điện tử. Hạt nhân sẽ tiến tới hạt cơ bản rồi tới Quark và thành hình nên dây. Dây như một khái niệm chỉ vật thể một chiều mà các kiểu giao động khác nhau của nó hình thành các hạt cơ bản với các tính chất khác nhau. Nhiều hạt cấu tạo nên một dây và chúng được mô tả trong không gian và thời gian. Nhờ Lý Thuyết Dây mà Veneziano đã giải thích được các câu hỏi về tính tương đối của tự nhiên, hiệu ứng lượng tử của lỗ đên (black hole), mở đường cho hướng đi của cơ học lượng tử trong không gian, thời gian.

Không lâu sau, vào năm 1981, Alan Guth đã đề xuất thuyết Lạm Phát Vũ Trụ (Cosmic inflation) để giải thích câu hỏi là tại sao vũ trụ phẳng và không đồng nhất? cũng như làm sao có thể quan sát được các đơn cự từ. Sau đó, vào năm 1985 thì vệ tinh Cobe (Cosmic Background Explorer) phóng lên quỹ đạo trái đất để đo phổ CMBB. Sau vệ tinh Cobe là hoàng loạt các vệ tinh khác được phóng lên với độ chính xác cao hơn như WMAP (NASA), PLANCK… Hubble vào năm 1998 đưa ra một nhận định là vũ trụ đang giãn nở tăng tốc, cụ thể là Supernova Cosmology Project và High-z Suppernova. Cách chung, họ giải thích là vũ trụ được hình thành và phát triết khoảng 13,7 tỷ năm dựa trên thuyết Big Bag được đề ra vào thế kỷ XX. Trong thế kỷ XXI này, nhiều người cũng đặt ra câu hỏi là “bản chất năng lượng tối là gì?” và “bản chất của trường inflaton là gì?”

Những câu chuyện trên về sự hình thành vũ trụ của chúng ta khá im lặng về vai trò của Đức Chúa Trời Đấng Tạo Hóa trong câu chuyện khá kỳ diệu này về nguồn gốc của chúng ta. Đây cũng là trường hợp khi họ mô tả các quá trình vũ trụ mà cuối cùng dẫn đến sự ra đời của sự sống trên trái đất. Sự sống sinh học trên trái đất không thể xuất hiện nếu các ngôi sao lớn trước đó không tạo ra - thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân và sự phân hủy thảm khốc cuối cùng - carbon, oxy và sắt, như những thành phần thiết yếu của sự sống. Từ thực tế này, các nhà vật lý thiên văn, như Stephen Hawking, kết luận rằng vũ trụ của chúng ta, và có lẽ cả một số vũ trụ khác, đều thân thiện với sinh học. Nhưng điều này không có nghĩa là cần phải có một Đức Chúa Trời Đấng Tạo Hóa để lèo lái quá trình này. Đối với họ, việc đi đến một kết luận như vậy bị loại trừ do có nhiều quá trình thử và sai ngẫu nhiên liên quan đến việc hình thành chậm các bước chuẩn bị hướng tới sự xuất hiện của sự sống thông minh trên trái đất.

Chính tại thời điểm này, câu hỏi đặt ra là làm thế nào để hình dung lại mối quan hệ của Thiên Chúa Tạo Hóa với vũ trụ đang hình thành và đang phát triển. Việc hình dung lại như vậy càng cấp thiết hơn khi người ta nhận ra rằng tảng đá phá hủy mọi nỗ lực nhằm hòa hợp một vũ trụ tiến hóa với một Đức Chúa Trời Tạo Hóa là khái niệm hữu thần cổ điển về một Đấng thiết kế Đức Chúa Trời, Đức Chúa Trời của một vũ trụ đã được xác định trước. Tuy nhiên, tại sao lại bám vào khái niệm về một Chúa định trước, Đấng loại trừ bất kỳ yếu tố ngẫu nhiên nào trong cấu tạo của vũ trụ? Đã đến lúc trí tưởng tượng có thể hình dung ra một vị Chúa tạo ra một vũ trụ có khả năng sáng tạo nội tại, trong đó cơ hội và kết quả ngẫu nhiên đóng một vai trò quan trọng. Chúa hữu thần cổ điển đi đôi với một vũ trụ tĩnh tại. Tuy nhiên, một khi vũ trụ của chúng ta được coi là không ngừng phát triển, thì vị Thiên Chúa tĩnh tại đó phải được thay thế bằng Thiên Chúa Tạo Hóa, Đấng được hiểu là rộng lượng đến mức cho phép tạo vật chia sẻ sự sáng tạo của chính mình.

Bài tóm Cosmology 10.2023.

Đọc và tóm từ nhiều nguồn khác nhau.

Minh Đức