Brian Cox: Life Of A Universe

Có phải vũ trụ của chúng ta có sự khởi đầu?

Tại sao có một vũ trụ như thế này?

Nếu thời gian bắt đầu từ khi vụ nổ lớn xảy ra, vậy thì có thời gian trước vụ nổ lớn hay không?

Tại sao có sao, hành tinh và các thiên hà?

Có một sự kết thúc của vũ trụ? Hay vũ trụ của chúng ta là vĩnh cửu?

Tôi đang đi du lịch ở Úc

nói chuyện với khán giả và các nhà khoa học về hai câu hỏi cơ bản -

vũ trụ sinh ra như thế nào...

Giống như trong vụ nổ lớn

nó sẽ kết thúc như thế nào?

Cuộc sống trên trái đất sẽ ra sao.

Trong thập kỷ qua,

chúng ta đã có thể thăm dò những ý tưởng này một cách chi tiết chưa từng có.

Vì vậy, đây là ánh sáng lâu đời nhất trong vũ trụ.

Đây là câu chuyện về nhiệm vụ khoa học của chúng ta

để hiểu nguồn gốc của vũ trụ.

SỰ SỐNG CỦA VŨ TRỤ

Phần 1 - Sự sáng tạo

Trong tất cả các câu hỏi,

câu hỏi về nguồn gốc của vũ trụ

là một thứ mà tôi nghĩ khó trả lời nhất.

Mỗi nền văn hóa của con người đều có câu chuyện sáng tạo riêng,

và khoa học cũng không khác.

Trong 100 năm qua, chúng ta đã có lý thuyết

rằng vũ trụ bắt đầu từ vụ nổ lớn.

Nhưng trong thập kỷ gần đây,

các khám phá mới về vũ trụ,

cùng với sự phát triển lý thuyết,

đã cho chúng ta một bức tranh chưa từng có và chi tiết

về nguồn gốc của vũ trụ.

Đây là một chương trình,

chúng ta sẽ bắt đầu nó với một giọng nói sâu sắc,

"Có một thời gian ... không có thời gian."

"Có một nơi ... không phải trong không gian."

"Đó là thời gian trước thời gian"

"và nơi không có không gian"

"mà chúng ta gọi là vụ nổ lớn."

Đó không phải là những gì chúng ta đang làm,

mặc dù tôi nghĩ rằng nếu bạn đặt câu hỏi,

"Tại sao bạn muốn biết nguồn gốc của vũ trụ?"

Tôi cho rằng câu trả lời phải là sự tìm tòi,

chắc chắn là một cái gì đó phải xảy ra với mọi người tại một số điểm -

tại sao chúng ta tồn tại?

Khi tôi nghĩ về một nhà khoa học,

Tôi nghĩ về một người trưởng thành vẫn có tâm hồn tò mò của một đứa trẻ.

Vì vậy, tôi nghĩ rằng rất tự nhiên để hỏi, làm thế nào mà tất cả có mặt ở đây?

Người Úc bản địa đã quan sát các ngôi sao

trong hơn 4 vạn năm,

và, giống như nhiều nền văn hóa cổ đại,

có một số câu chuyện sáng tạo dựa trên bầu trời đêm.

Đó là câu chuyện về 'arang' - emu.

Emu đã hy sinh đôi cánh của mình

và đã được trao một vị trí vĩnh cửu trên bầu trời phía nam.

Bạn sẽ được nhìn thấy nó chạy mãi mãi trên bầu trời đêm

và được đánh dấu là 'dyurra' - những ngôi sao.

Tôi luôn thích những câu chuyện sáng tạo.

Tôi thích đọc về chúng từ khắp nơi trên thế giới.

Tại sao chúng ta làm điều đó?

Tại sao chúng ta chế tạo kính viễn vọng để nhìn lại thời gian?

Tại sao chúng ta đo tốc độ giãn nở của vũ trụ

và xây dựng lý thuyết để giải thích nó?

Nhưng câu trả lời là vì đó là những gì chúng ta muốn làm.

Và bằng chứng cho điều đó là

mọi nền văn hóa bạn học trên toàn thế giới đều có một câu chuyện sáng tạo.

Và điều tuyệt vời nhất

về cuộc sống ở thế kỷ 21, với khoa học hiện đại,

là chúng ta cũng có một câu chuyện sáng tạo.

Bạn có thể đã nghe mô tả về "cái" có tên là 'vụ nổ lớn'.

Nhưng vụ nổ lớn là gì?

Và chúng ta biết gì về nguồn gốc của vũ trụ?

Với những quan sát và lý thuyết toán học,

chúng ta có cơ sở tin rằng khoảng 13,8 tỷ năm trước,

vũ trụ cực kỳ dày đặc và nó cực kỳ nóng.

Nóng bức! Cho tôi chút nhiệt! Cho tôi một chút mật độ!

Hãy cho tôi một số vi phạm các định luật vật lý về hạt.

Nó đã trải qua một sự gia tăng nhanh chóng được gọi là vụ nổ lớn.

Vì vậy, trước vụ nổ lớn là gì?

Và câu trả lời là tôi không biết vụ nổ lớn là gì.

Tôi chỉ biết những gì đã đến sau vụ nổ lớn,

nơi chúng ta có một vũ trụ đang mở rộng rất nhanh,

và thật là nóng.

Những điều này, chúng ta đã biết.

Đó là những điều mà sau đó chúng ta cũng đã hiểu.

Bạn có thể theo dõi mọi thứ trở lại và bạn đi đến một điểm

nơi vũ trụ phải nóng, nhỏ và dày đặc

và một cái gì đó đã xảy ra mà làm cho nó mở rộng phải không?

Và đó là ý tưởng được gọi là 'vụ nổ lớn'.

Tôi thích vụ nổ lớn.

Vì đó là điều tôi cảm thấy đúng, thật ấn tượng !

Người ta thường nghĩ rằng vụ nổ lớn là sự khởi đầu của thời gian.

Khoảnh khắc khi mọi thứ đến từ hư vô.

Nhưng có những nhà vũ trụ học nghĩ rằng có thể có nhiều hơn thế -

rằng thứ chúng ta thường gọi là 'vụ nổ lớn'

là một sự kiện trong vũ trụ đã tồn tại từ trước

và không phải là sự khởi đầu nào cả.

Nhưng làm thế nào chúng ta có thể tự tin như vậy?

Làm sao chúng ta có thể dám khẳng định

khi mà điều đó đã xảy ra gần 14 tỷ năm trước?

Năm 1927, nhà thiên văn học Edwin Hubble nhận thấy

rằng ánh sáng từ các thiên hà xa xôi bị kéo dài.

Điều đó có nghĩa là không gian đang mở rộng - vũ trụ của chúng ta đang giãn nở.

Vì vậy, trong mắt bạn, thời gian đang chạy ngược,

có nghĩa là trong quá khứ,

khoảng cách giữa các thiên hà là gần hơn,

và bạn có thể tưởng tượng một khoảng thời gian khi khoảng cách rất nhỏ

khiến mọi thiên hà tụ lại thành một điểm.

Điều đó ngụ ý rằng vũ trụ của chúng ta đã có một khởi đầu,

có một ngày mà không có ngày hôm qua

và đó là những gì chúng ta gọi là vụ nổ lớn.

Hơn 30 năm sau khi Hubble thực hiện các quan sát của mình,

các nhà vũ trụ học vẫn bị chia rẽ

về lý thuyết vụ nổ lớn đã đúng hay chưa.

Họ cần thêm bằng chứng.

Và nó đã đến vào những năm 1960,

với việc phát hiện ra một tín hiệu mờ nhạt bí ẩn.

Chúng ta gọi nó là bức xạ nền vi sóng vũ trụ.

Nó được xem như là một ánh sáng mờ nhạt, đến từ mọi nơi trên bầu trời,

nhưng nó không được phát ra từ bất kỳ ngôi sao nào, thiên hà hoặc vật thể cụ thể nào.

Vì vậy, đây là ánh sáng lâu đời nhất trong vũ trụ.

Có những photon đã đi được

13,8 tỷ năm từ đó

và nó đang mang thông tin về nơi thời gian đã bắt đầu.

Một trong những điều đáng chú ý về nền vi sóng vũ trụ

là câu chuyện về sự khám phá ra nó,

bởi vì nó được tìm thấy hoàn toàn do tình cờ

Chúng tôi đã có kết quả này. Chúng tôi không thể tìm thấy bất kỳ lời giải thích cho nó.

Chúng tôi không thể hiểu nơi nó đến. Chúng ta sẽ làm gì với thứ này?

Vì vậy, nền vi sóng vũ trụ đến từ đâu?

Và tại sao chúng ta coi nó là bằng chứng xác đáng nhất cho lý thuyết vụ nổ lớn?

Vì vậy, bức tranh là thế này - vũ trụ đang mở rộng và nguội dần.

Trong vài phút đầu tiên, vũ trụ rất nóng,

và sau đó vũ trụ được lấp đầy bởi thứ gọi là plasma -

vì vậy, nó quá nóng để các nguyên tử hình thành.

38 vạn năm sau vụ nổ lớn, nó đủ nguội dần để các nguyên tử hình thành,

vũ trụ trở nên gần như trong suốt ngay lập tức,

để ánh sáng có thể đi theo đường thẳng,

và nó sẽ tiếp tục đi theo đường thẳng

trong phần còn lại của lịch sử mở rộng của vũ trụ

và nó có thể đi vào kính viễn vọng của chúng ta ở đây trên Trái đất 13,8 tỷ năm sau.

Nền vi sóng vũ trụ được coi là bằng chứng mạnh mẽ,

và được phần lớn nhà khoa học "ok" bởi vì

lý thuyết vụ nổ lớn dự đoán rằng nó nên tồn tại.

Nó được quan sát lần đầu tiên vào giữa những năm 1960,

và ngay trước khi tôi được sinh ra,

ý tưởng rằng vũ trụ bắt đầu từ một nguồn gốc nóng bỏng, dày đặc

thực sự

là một bằng chứng gần như áp đảo,

bởi vì bạn đang nhìn thấy hậu quả của thời gian sớm nhất đó.

Bây giờ chúng ta có thể chụp ảnh ánh sáng đó rất chi tiết.

Chúng tôi không thấy nó là một hum.

Chúng ta có thể chụp ảnh, về cơ bản

cả bầu trời nhìn ra vũ trụ,

và xem nó như là ánh sáng đầu tiên xuất hiện.

Bức ảnh đáng chú ý của vũ trụ sơ khai

xác nhận rằng chúng ta đã có những điều cơ bản là đúng.

Nhưng chi tiết tuyệt vời của nó đưa ra những thách thức mới.

Như chúng ta thường thấy với khoa học,

Khi bạn trả lời một bộ câu hỏi, những câu hỏi mới sẽ xuất hiện.

Ý tưởng này cho rằng vũ trụ đã có một khởi đầu trong vụ nổ lớn

nhưng trong một số điểm thì không đạt yêu cầu.

Nó đặt ra một loạt các câu hỏi như trẻ con.

Ví dụ như, nếu vũ trụ có một khởi đầu,

thì trước sự khởi đầu đó những gì đã xảy ra?

Cái gì gây ra nó?

Nếu thời gian bắt đầu từ sau vụ nổ lớn, vậy thì trước đó có thời gian không?

Làm thế nào vũ trụ có thể xuất hiện tự phát từ hư vô?

hay nó đã có trước đây?

Vâng, đó là một câu hỏi triết học,

trừ khi bạn có thể đưa ra một lý thuyết

dự đoán một cái gì đó mà bạn có thể kiểm tra để phản biện lại các quan sát.

Những manh mối chỉ đường cho một lý thuyết

về những gì xảy ra trước vụ nổ lớn

có thể được tìm thấy trong các vấn đề với lý thuyết vụ nổ lớn.

Có hai vấn đề với mô hình vụ nổ lớn tiêu chuẩn.

Chúng được gọi là vấn đề chân trời và vấn đề phẳng.

Bạn có thể hình dung vấn đề chân trời như sau.

Nếu bạn nhìn vào vũ trụ xa thật xa, mắt bạn có thể nhìn theo hướng đó,

để nói đó là nền vi sóng vũ trụ,

sau đó là cùng góc độ nhìn đến một điểm về phía sau

xa trong tầm mắt rồi tiếp tục nhìn theo hướng đó,

đó là nền vi sóng vũ trụ,

Nhưng hai điểm trên bầu trời ngày nay đã tách ra

bằng 90 tỷ năm ánh sáng.

Điều đó có nghĩa là nếu bạn có một vũ trụ đang mở rộng một cách quyến rũ

và chỉ 13,8 tỷ năm tuổi,

hai điểm đó không bao giờ có thể tiếp xúc với nhau.

Điều đó có nghĩa là không có lời giải thích

làm thế nào chúng có thể giống hệt nhau như vậy.

Và sau đó là vấn đề phẳng.

Khi bạn nhìn vào vũ trụ của chúng ta, nó dường như hoàn toàn bằng phẳng.

Mà có vẻ rất lạ,

bởi vì nó có thể cong như bề mặt của một quả cầu

hoặc cong như bề mặt của yên xe.

Một giải pháp có thể được tìm thấy trong một lý thuyết được gọi là lạm phát,

Điều đó cho thấy rằng có một thời gian trong lịch sử của vũ trụ

khi vũ trụ không chỉ mở rộng một cách quyến rũ như ngày nay -

nó đã được mở rộng cực kỳ nhanh chóng.

"Nhanh", ý tôi là nó đã tăng gấp đôi kích thước

cứ sau 10 đến -37 giây.

Đó là một phần triệu triệu triệu triệu triệu triệu