Vì sao thuyết vũ trụ mới khiến Stephen Hawking cũng phải nổi giận?

Tranh cãi quanh lý thuyết lạm phát vũ trụ khiến Stephen Hawking và 32 nhà khoa học hàng đầu cũng phải nổi cơn thịnh nộ.

Để đáp lại một nghiên cứu đặt vấn đề về tính chính xác của lý thuyết phổ biến về nguồn gốc vũ trụ Big Bang, ông hoàng vật lý Stephen Hawking và nhiều nhà khoa học hàng đầu về vũ trụ đã rất giận dữ và cùng nhau soạn thảo một lá thư thể hiện quan điểm của mình, theo nhiều trang tin tức nước ngoài gần đây.

Theo đó, tháng hai năm nay, ba nhà khoa học Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt và Abraham Loeb đã công bố một bài báo chỉ trích lý thuyết lạm phát về sự giãn nở của vũ trụ, một sự bổ sung của thuyết Big Bang (Vụ Nổ Lớn) đang được thừa nhận rộng rãi và đưa vào sách giáo khoa trong trường học ở nhiều nước. Họ đã đưa ra một lựa chọn khác để giải thích nguồn gốc và sự tiến hóa vũ trụ là thuyết Big Bounce-vụ nảy lớn hay vụ dao động lớn.

Stephen Hawking tỏ ra tức giận với các giả thuyết mới về vũ trụ.

Trong nghiên cứu đăng trên Scientific American với tựa đề "Pop goes the universe", các tác giả tranh luận rằng những kết quả đo lường mới nhất về bức xạ phông vi sóng vũ trụ (cosmic microwave background-CMB, loại ánh sáng phát ra sau Big Bang cách đây 13,7 tỉ năm) đã gây ra những lo ngại về lý thuyết lạm phát vũ trụ.

Theo các tác giả, dù có thể được sử dụng để dự đoán hầu hết mọi kết quả, CMB này lại không có sự xuất hiện của 2 yếu tố thường có trong lạm phát vũ trụ: khuôn mẫu biến thiên nhiệt độ và sóng hấp dẫn nguyên thủy.

Điều này cho thấy "các nhà thiên văn nên đánh giá lại mô hình đang được ủng hộ và xem xét những ý tưởng mới về cách thức vũ trụ đã bắt đầu", nguyên văn nghiên cứu được IB Times trích dẫn.

Dữ liệu CMB bị nghi ngờ là dữ liệu được vẽ bởi vệ tinh quan sát Planck và được công bố tại hội nghị báo chí của cơ quan không gian châu Âu (European Space Agency) 2013. Trước đó, dường như các kết quả chi tiết, cập nhật nhất mà Planck vẽ ra đều công nhận lý thuyết lạm phát.

Nghiên cứu mới về vũ trụ với tựa đề: Pop goes the universe.

Vỉ những lý do trên, sau khi nghiên cứu dữ liệu CMB, 3 tác giả đã hoài nghi ngay lập tức và cho rằng thuyết lạm phát có những vấn đề nghiêm trọng về nền tảng lý thuyết. "Dữ liệu Planck đã bác bỏ các mô hình lạm phát đơn giản nhất và làm cho những vấn đề cơ bản lâu năm của lý thuyết này ngày càng trầm trọng hơn".

Các tác giả viết rằng "không có" bằng chứng nào cho thấy những gì đã xảy ra cách đây 13 tỉ năm là một vụ nổ hay vụ dao động, và những người ủng hộ thuyết lạm phát đang "khuyến khích ý tưởng về một loại khoa học phi thực nghiệm".

Theo Gizmodo, nghiên cứu này đã không được lòng 33 nhà khoa học đầu ngành trên thế giới, trong đó có Stephen Hawking và các tác giả tiên phong trong thuyết lạm phát là Alan Guth - nhà vật lý thiên văn đến từ MIT, David Kaiser (MIT), Andrei Linde (Stanford), Yasunori Nomura… (danh sách 33 nhà khoa học trên có tới 4 người từng nhận giải Nobel vật lý).

Theo đó, "khi cho rằng thuyết lạm phát vũ trụ nằm ngoài phương pháp khoa học, IS&L (3 tác giả nghiên cứu trên) không chỉ bác bỏ nghiên cứu của tất cả các tác giả lá thư này mà còn bác bỏ bộ phận cơ bản của cộng đồng khoa học" và "công sức của một số sự hợp tác quốc tế lớn đã cho thấy rõ lạm phát không chỉ có thể kiểm tra được mà còn là đối tượng của nhiều thử nghiệm quan trọng và cho tới hiện nay đã vượt qua mọi thử nghiệm".

Các tác giả viết rằng "không có" bằng chứng nào cho thấy những gì đã xảy ra cách đây 13 tỉ năm.

Trong lá thư chỉ trích cũng được xuất bản trên tạp chí khoa học Scientific America, các nhà khoa học tiếp tục nêu ra nhiều dữ liệu và thử nghiệm củng cố thuyết lạm phát đã có hơn 35 năm tồn tại. Họ cho rằng, lý thuyết này vẫn đang được phát triển và đưa ra nhiều lý do vì sao đây là thuyết khả thi nhất hiện nay. Và đoạn văn sau là những dòng gây chấn động nhất: "Trong khi thành công của các mô hình lạm phát là không thể nhầm lẫn, vậy mà IS&L lại tuyên bố rằng thuyết lạm phát không thể chứng minh được!".

Phúc đáp lại lá thư đầy giận dữ của các khoa học gia hàng đầu thế giới, 3 tác giả Ijjas, Steinhardt and Loeb của nghiên cứu gây tranh cãi đã bày tỏ sự "thất vọng vì phản ứng của các nhà khoa học thiếu mất một điểm then chốt: sự khác biệt giữa lý thuyết lạm phát từng được cho là khả thi và lý thuyết được hiểu hôm nay". Họ "tin tưởng mạnh mẽ rằng trong một cộng đồng khoa học lành mạnh, bất đồng trong sự tôn trọng là có thể xảy ra".

Cả 3 người phản đối việc các tác giả lá thư cho rằng họ đã "bác bỏ công trình của tất cả những người phát triển thuyết lạm phát và cho phép những kết quả đo lường vũ trụ chính xác" khi chỉ ra những vấn đề của thuyết lạm phát.

Một minh họa vui về lý thuyết vũ trụ mới: Pop.

Tiếp tục "nghĩ về việc lạm phát dựa trên một loạt hiểu biết sai", 3 người bổ sung là vào thời điểm được giới thiệu, người ta chưa biết rằng lạm phát sẽ "dẫn tới lạm phát vĩnh viễn và kết quả là đa vũ trụ - sự đa dạng các kết quả tới vô hạn".

Quan điểm của 3 người là "chúng ta nên bàn về phiên bản lạm phát hiện đại với tất cả những khuyết điểm của nó thay vì nhắc tới một di sản lỗi thời". Và họ kết luận "về mặt logic, như những người trả lời đã thừa nhận, nếu kết quả của lạm phát chịu ảnh hưởng của các điều kiện ban đầu chưa được biết tới thì chúng ta không thể xác định được kết quả của nó".

Scientific American là tạp chí khoa học thường thức nổi tiếng ở Mỹ có lịch sử từ năm 1845, giúp công chúng được tiếp cận tri thức khoa học bằng các bài báo của các khoa học gia chuyên ngành, theo Ebizmba.

Các lý thuyết về nguồn gốc vũ trụ

Thuyết Big Bang: xuất hiện từ ý tưởng của linh mục người Bỉ Georges Lemaitre năm 1927 và được George Gamov xây dựng mô hình chi tiết năm 1948.

Big Bang miêu tả vũ trụ hình thành từ một vụ nổ lớn và từ đó mới bắt đầu có không thời gian,

Lý thuyết lạm phát vũ trụ-universe inflation theory: lý thuyết do nhà vật lý thiên văn nổi tiếng Alan Guth tiên phong đề xuất từ năm 1980 để bổ sung hoàn thiện thuyết Big Bang. Paul J. Steinhardt, một trong 3 tác giả của nghiên cứu gây tranh cãi cũng chính là một trong những "kiến trúc sư" đầu tiên của thuyết lạm phát.

Thuyết lạm phát giúp giải quyết 2 mâu thuẫn cơ bản trong thuyết Big Bang: nếu vũ trụ hình thành từ một vụ nổ thì các CMB sẽ không thể có tính đồng nhất đẳng hướng (uniform) và hình dạng vũ trụ là phẳng (flat) như ta quan sát hiện nay. Trong đó, đồng nhất đẳng hướng là vũ trụ tính chất giống nhau ở mọi hướng, phẳng ở đây là phẳng trong không thời gian 4 chiều không-thời gian của vũ trụ.

Theo đó, chỉ vừa hình thành, trong chớp mắt vũ trụ bắt đầu lạm phát (khoảng 10-33 giây sau Big Bang, giãn nở đến cực đại với vận tốc cao hơn rất nhiều hiện nay. Sau thời kỳ lạm phát, không gian tiếp tục giãn nở ở mọi vùng với tốc độ chậm hơn nhiều, góp phần tạo nên vũ trụ có kích thước như hiện nay và làm cho hình dạng vũ trụ là phẳng.

Mô tả này đã giải thích được tính đồng nhất của CMB trong vũ trụ và việc hiện nay khoa học không thể tìm thấy biến thiên năng lượng gây ra sự giãn nở vũ trụ.

Một bức tranh đại diện cho toàn bộ sự tiến hóa vũ trụ theo Big Bang mới có lạm phát của NASA.

Vũ trụ bắt đầu từ Big Bang (trái), trải qua lạm phát, các thời kỳ tối (chỉ có không khí chưa có sao), ngôi sao đầu tiên hình thành sau Big Bang 400 triệu năm, tiếp đó là các thiên hà rồi vũ trụ như hiện nay (cách Big Bang 13,7 tỉ năm). Vũ trụ vẫn đang gia tốc giãn nở (accelerate) do năng lượng tối (dark energy) chưa được biết rõ.

Lý thuyết Big Bounce: học thuyết cạnh tranh với Big Bang về nguồn gốc và sự tiến hóa vũ trụ. Paul J. Steinhardt cũng là một trong những tác giả đóng góp cho lý thuyết này.

Big Bounce miêu tả vũ trụ hoạt động theo chu kỳ, nghĩa là vũ trụ đang sụp đổ sẽ khôi phục lại. Theo thuyết này, hiện tại, chúng ta đang trải qua pha giãn nở trước khi vũ trụ thu nhỏ lần nữa. Khi cạn kiệt năng lượng vũ trụ sẽ trở nên rất bé rồi bắt đầu giãn nở trở lại.

Ảnh minh họa mô hình Big Bounce của Big Bang Central: Vũ trụ trước đây sụp đổ do lực hấp dẫn quá lớn, thu nhỏ lại rồi vũ trụ mới được hình thành cũng theo chu kỳ như vũ trụ cũ.

• Stephen Hawking vừa ký vào một bức thư bảo vệ học thuyết về nguồn gốc vũ trụ