“Tất cả đều nằm trên cùng một mặt phẳng. Chúng chuyển động tròn theo cùng một hướng… Thật hoàn hảo. Thật kỳ diệu. Và có vẻ huyền bí”. – Nhà thiên văn học Geoffrey Marcy mô tả hệ mặt trời. Dù bạn có cố gắng đến đâu bạn cũng sẽ chẳng bao giờ hình dung được rằng hạt Proton nhỏ đến mức nào. Nó quá nhỏ.
Proton là một phần vô cùng nhỏ của một nguyên tử. Hạt Proton nhỏ đến mức dấu chấm của chữ i này có thể chứa khoảng 500.000.000.000 hạt Proton, nhiều hơn cả số giây đồng hồ có trong nửa triệu năm. Thế nên hạt Proton là hạt cực nhỏ, có thể nói là nhỏ nhất.
Bây giờ bạn hãy hình dung bạn có thể (dĩ nhiên bạn không thể) thu nhỏ một trong những hạt Proton đó chỉ còn bằng một phần tỉ kích cỡ bình thường của nó, bạn đặt nó vào một khoảng không gian nhỏ đến mức mà một hạt Proton xem ra là một vật khổng lồ. Rồi bạn lại đặt vào khoảng không gian cực nhỏ đó một ounce (≈28,35gram) vật chất. Tuyệt vời. Bạn đã sẵn sàng xây dựng vũ trụ.
Thay vì thế, nếu bạn muốn xây dựng một vũ trụ theo kiểu cũ, vũ trụ Big Bang, bạn sẽ cần thêm vài chất liệu nữa. Thực ra, bạn cần phải thu thập mọi thứ – mọi hạt bụi và mọi phần tử của vật chất – và nén chúng lại thành một điểm cực nhỏ đến mức nó không còn kích cỡ nữa. Đây là một điểm kỳ dị.
Dù trong trường hợp nào, bạn cần sẵn sàng cho một vụ nổ lớn thực sự. Theo lẽ tự nhiên, bạn muốn tránh sang một chỗ an toàn để quan sát toàn quang cảnh này. Nhưng đáng tiếc, chẳng có nơi nào để tránh né cả vì bên ngoài điểm kỳ dị này chẳng hề tồn tại bất kỳ nơi nào. Khi vũ trụ bắt đầu khai triển, nó không trải rộng để lấp đầy một khoảng không rộng lớn. Khoảng không gian duy nhất tồn tại chính là khoảng không gian mà nó tạo ra khi nó di chuyển.
Theo lẽ tự nhiên, nhưng sai lạc, chúng ta hình dung điểm kỳ dị này là một dấu chấm lơ lửng trong bóng tối, trong khoảng không gian vô tận. Nhưng chẳng có khoảng không nào cả, cũng không có bóng tối. Điểm kỳ dị này không có gì vây quanh nó cả. Không có không gian cho bất kỳ thứ gì tồn tại. Thời gian không hề tồn tại. Ở đó không có quá khứ.
Và thế đấy, vũ trụ của chúng ta xuất nguồn từ con số không.
Chỉ trong một xung lượng duy nhất, khoảnh khắc này diễn ra cực nhanh. Trong khoảnh khắc sống động đầu tiên, trọng lượng và các lực khác được tạo ra, các lực này khống chế vật chất. Trong khoảng thời gian ít hơn một phút, vũ trụ nở to, phình ra, và có độ rộng một triệu tỉ dặm và phát triển với tốc độ nhanh. Lúc này đã có nhiều nhiệt lượng, khoảng mười triệu độ, đủ để khởi đầu cho một vụ phản ứng nhiệt hạch nhằm tạo ra các nguyên tố nhẹ hơn – chủ yếu là hydro và heli, với một ít (khoảng một nguyên tử so với một trăm triệu nguyên tử) liti. Trong 3 phút, 98% các vật chất được tạo ra. Chúng ta có một vũ trụ. Đó là nơi kỳ lạ nhất, đẹp đẽ nhất, đem lại sự hài lòng to lớn nhất. Và tất cả diễn ra trong khoảng thời gian chúng ta có thể làm ra một chiếc bánh sandwick.
Khoảnh khắc này diễn ra vào lúc nào lại là một vấn đề đang được tranh luận. Các nhà vũ trụ học đã tranh cãi nhiều về việc liệu khoảnh khắc này đã diễn ra cách đây 10 tỉ năm, 20 tỉ năm, hay 15 tỉ năm.
Cuối cùng dường như họ nhất trí với nhau là 13,7 tỉ năm, nhưng chúng ta gặp khó khăn vô cùng khi đo lường con số này. Tất cả những gì chúng ta có thể nói ở đây là: việc đó đã xảy ra tại một khoảng thời gian vô định trong quá khứ rất xa xôi, vì một số lý do chưa biết, đó là khoảnh khắc khoa học xem t = 0.
Dĩ nhiên còn rất nhiều điều chúng ta không biết, và đại đa số những gì chúng ta nghĩ rằng mình biết đều là những gì chúng ta đã không biết hoặc không nghĩ đến trong suốt một khoảng thời gian dài. Thậm chí khái niệm về Big Bang cũng chỉ mới xuất hiện gần đây. Khái niệm này xuất hiện lần đầu tiên vào những năm 1920, khi Georges Lemaitre, một học giả kiêm linh mục người Bỉ, lần đầu tiên ngập ngừng đề xuất, nhưng mãi đến những năm 1960 khái niệm này mới trở thành một khái niệm chính thức trong vũ trụ học, khi hai nhà thiên văn trẻ vô tình thực hiện một cuộc khám phá phi thường.
Tên của họ là Arno Penzias và Robert Wilson. Vào năm 1965, họ cố gắng vận dụng chiếc anten của Phòng thí nhiệm Bell tại Holmdel, New Jersey, nhưng họ gặp khó khăn bởi một tiếng ồn dai dẳng – loại tiếng rít do hơi nước tạo ra – khiến họ không thực hiện được bất kỳ thử nghiệm nào. Tiếng ồn này tồn tại dai dẳng và không thể xác định được nguồn tạo ra nó. Nó xuất nguồn từ mọi điểm trên bầu trời, cả ngày lẫn đêm, hết tháng này sang tháng khác. Suốt một năm trời, hai nhà thiên văn trẻ này ra sức làm mọi cách họ có thể nghĩ ra để chấm dứt tiếng ồn này. Họ kiểm tra mọi hệ thống điện. Họ tạo dựng lại mọi thiết bị, kiểm tra các mạnh điện, chùi rửa sạch sẽ mọi điểm tiếp xúc. Họ làm mọi cách, nhưng dù họ có làm gì thì họ vẫn thất bại.
Họ đâu biết rằng, cách đó 30 dặm tại đại học Princeton, một nhóm các nhà khoa học do Robert Dicke dẫn đầu đang nghiên cứu phương cách khám phá tiếng ồn mà hai nhà thiên văn học trẻ đang cố gắng triệt tiêu. Các nhà nghiên cứu của đại học Princeton đang theo đuổi một ý tưởng đã được đề cập vào những năm 1940 bởi nhà vật lý học thiên thể người Nga tên là Georges Gamow, ý tưởng này nói rằng nếu bạn nhìn đủ sâu vào không gian bạn sẽ khám phá được vài sự bức xạ cơ bản của vũ trụ còn sót lại sau Big Bang. Gamow tính toán rằng khi sự bức xạ diễn ra trong không gian rộng lớn của vũ trụ, nó sẽ đến trái đất ở dạng các vi sóng. Trong một bài báo trước đó, ông thậm chí còn đề xuất một công cụ có thể làm được việc này: chiếc anten Bell tại Holmdel. Thật đáng tiếc là trước đó cả Penzias và Wilson lẫn các nhà khoa học của đại học Princeton đều không đọc được bài báo này.
Tiếng ồn mà Penzias và Wilson nghe được, dĩ nhiên, là tiếng ồn mà Gamow đã thừa nhận. Họ đã tìm được manh mối của vũ trụ, hoặc ít ra cũng là một phần chúng ta có thể xác định được, cách xa 90 tỉ triệu dặm. Họ đã “nhận thấy” những hạt Photon (lượng tử ánh sáng) đầu tiên – ánh sáng xa xưa nhất của vũ trụ – mặc dù thời gian và khoảng cách đã biến đổi chúng thành các vi sóng, giống như những gì Gamow đã tiên đoán. Trong cuốn sách của mình, Alan Guth cung cấp một phương pháp loại suy giúp khám phá này trở thành có thể. Nếu bạn nghĩ đến việc khám phá các độ sâu của vũ trụ giống như khi bạn nhìn xuống từ một tòa nhà cao một trăm tầng lầu (với tầng lầu thứ một trăm tượng trưng cho hiện tại và đường phố tượng trưng cho khoảnh khắc xảy ra Big Bang), tại thời điểm xuất hiện sự khám phá của Wilson và Penzias hầu hết các thiên hà mà chúng ta khám phá được đều xuất hiện ở khoảng tầng lầu thứ sáu mươi, và hầu hết các đối tượng ở xa nhất – các chuẩn tinh – xuất hiện ở khoảng tầng lầu thứ hai mươi.
Vẫn không hiểu được cái gì tạo ra tiếng ồn này, Wilson và Penzias gọi cho Dicke tại đại học Princeton và mô tả với Dicke về rắc rối của mình, với hy vọng rằng Dicke có thể giúp họ tìm ra giải pháp. Dicke lập tức hiểu được hai chàng trai trẻ này đã tìm ra thứ gì. “À, các chàng trai, tôi có được tin sốt dẻo rồi”, Dicke nói với các chàng trai khi ông gác máy.
Không lâu sau đó, tờ Tập san vật lý học thiên thể phát hành hai bài báo: một bởi Penzias và Wilson mô tả những gì họ trải qua với tiếng ồn, và một bởi nhóm các nhà nghiên cứu của Dicke giải thích về tiếng ồn này. Mặc dù trước đó Penzias và Wilson không hề có ý định tìm kiếm sự bức xạ cơ bản của vũ trụ, họ cũng không biết nó là gì khi họ tìm được nó, và họ cũng không mô tả hay diễn đạt được các đặc điểm của nó bằng văn viết, nhưng họ vẫn nhận được giải Nobel Vật lý năm 1978. Các nhà nghiên cứu của đại học Princeton chỉ nhận được sự cảm thông. Theo Dennis Overbye trong cuốn Vũ trụ, cả Penzias lẫn Wilson đều không hiểu được ý nghĩa của những gì họ đã tìm thấy mãi đến khi họ đọc được điều đó trong tờ New York Times.
Thật tình cờ, tạp âm từ sự bức xạ cơ bản của vũ trụ là thứ tất cả chúng ta đều có thể cảm nhận được. Bạn hãy mở truyền hình lên, chọn bất kỳ kênh nào không có tín hiệu, và khoảng 1% sự nhiễu khí quyển mà bạn nhìn thấy trên màn ảnh chính là tàn dư của vụ Big Bang này. Lần tới bạn sẽ than phiền rằng chẳng có gì để xem trên một kênh truyền hình nào đó, bạn hãy nhớ rằng bạn luôn luôn có thể quan sát sự ra đời của vũ trụ ngay trên màn ảnh truyền hình.
* * *
Mặc dù mọi người gọi nó là Big Bang, nhiều sách vở khuyên chúng ta không nên xem đó là một vụ nổ theo ý nghĩa thông thường. Nói đúng ra, đó là sự giãn nở đột ngột ở một quy mô to lớn phi thường. Vậy thì cái gì tạo ra nó?
Người ta cho rằng có lẽ điểm kỳ dị này là di tích của một sự suy tàn vũ trụ trước đó – rằng chúng ta chỉ là một trong vô số những trường hợp suy tàn vũ trụ, giống như một chiếc bong bóng trong một chiếc máy bơm oxy. Một số người xem Big Bang là một “trường vô hướng” hoặc “năng lượng chân không”. Dường như bạn không thể lấy được gì từ sự hư không, nhưng sự thật là đã từng có lúc có sự hư không và giờ đây chúng ta có được vũ trụ. Có thể vũ trụ của chúng ta chỉ là một phần nhỏ của nhiều vũ trụ khác lớn hơn, với nhiều kích cỡ khác nhau, và các vụ Big Bang vẫn liên tục diễn ra khắp không gian. Hoặc có thể không gian và thời gian có một vài hình thức hoàn toàn khác trước khi Big Bang xảy ra – những hình thức quá xa lạ nên chúng ta không thể hình dung được – và có thể là vụ Big Bang này tiêu biểu cho một thời kỳ chuyển tiếp, thời kỳ mà vũ trụ biến đổi từ một hình thức chúng ta không thể hiểu thành một hình thức chúng ta có thể hiểu. “Điều này rất giống với những gì nói đến trong các tôn giáo”, tiến sĩ Andrei Linde, một nhà vũ trụ học ở Stanford, đã nói với tờ New York Times vào năm 2001.
Lý luận về Big Bang không nói đến vụ nổ này mà lại nói về những gì xảy ra sau vụ nổ. Không lâu sau đó, xin các bạn hãy nhớ rõ. Qua việc tính toán và xem xét cẩn thận những gì diễn ra trong các máy gia tốc phân tử, các nhà khoa học tin rằng họ có thể quay trở lại 10-43 giây sau vụ nổ, khi vũ trụ vẫn còn nhỏ đến mức bạn phải dùng kính hiển vi mới trông thấy nó. Chúng ta không cần phải quá ngạc nhiên với con số này, nhưng có lẽ chúng ta cũng cần nhớ rằng đây là một con số khá dài. Thế nên 10-43 là 0,0000000000000000000000000000000000000000001, hay còn gọi là một phần của 10 triệu ngàn tỉ tỉ tỉ của một giây. [1]
Hầu hết những gì chúng ta biết, hoặc tin rằng mình biết, về những khoảnh khắc đầu tiên của vũ trụ đều nhờ bởi ý tưởng được gọi là học thuyết về sự phình ra của vũ trụ lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1979 bởi một nhà vật lý học phân tử, sau đó tại Stanford, giờ thì tại MIT, có tên là Alan Guth.
Ông được 32 tuổi, theo sự thừa nhận của ông, trước đó ông chưa bao giờ tham gia nhiều thử nghiệm. Nếu không tình cờ tham gia bài diễn thuyết về Big Bang của Robert Dicke thì có lẽ ông chẳng bao giờ có được học thuyết tuyệt vời này. Bài diễn thuyết về Big Bang đã truyền cảm hứng cho Guth, khiến ông trở nên đam mê về đề tài vũ trụ học, và đặc biệt là sự hình thành của vũ trụ.
Kết quả cuối cùng là học thuyết về sự phình ra của vũ trụ, học thuyết này nói rằng một phần nhỏ của một khoảnh khắc sau sự hình thành vũ trụ, vũ trụ trải qua sự giãn nở đột ngột cực lớn. Nó phình ra – thực ra thì nó tự trải dài, nhân đôi kích cỡ sau mỗi 10-34 giây. Toàn bộ quá trình giãn nở có lẽ đã diễn ra trong 10-30 giây – một phần triệu triệu triệu triệu triệu của một giây – nhưng nó đã biến đổi vũ trụ từ một thứ bạn có thể cầm trên tay trở thành một thứ to hơn thế ít nhất 10.000.000.000.000.000.000.000.000 lần. Học thuyết về sự phình ra của vũ trụ giải thích được những gợn sóng và những cơn lốc xoáy trong vũ trụ. Nếu điều đó không xảy ra thì không một vật chất nào có thể tồn tại, kể cả những vì sao, khi ấy chỉ có khí trôi dạt và bóng đêm vô tận.
Theo học thuyết của Guth, trong khoảng thời gian một phần mười triệu triệu ngàn triệu ngàn triệu của giây sau khoảnh khắc vũ trụ hình thành, trọng lực xuất hiện. Sau một khoảng thời gian cực ngắn khác, nó kết hợp với lực điện từ và các lực hạt nhân khác – chất liệu hình thành nên vật chất. Những thứ này kết hợp với nhau trong khoảnh khắc bởi vô sô các phần tử cơ bản – chất liệu của chất liệu. Từ không gì cả, đột nhiên xuất hiện vô số các hạt Photon, Proton, Electron, Neutron và vân vân – khoảng từ 1079 đến 1089 của mỗi loại, theo học thuyết Big Bang chuẩn.
Dĩ nhiên những con số như thế là những con số vô cùng lớn. Chỉ trong một khoảnh khắc chúng ta có được vũ trụ bao la này – ít nhất vũ trụ này cũng có đường kính là một trăm tỉ năm ánh sáng, theo học thuyết này, nhưng nó cũng có khả năng có kích cỡ vô hạn.
Điều phi thường ở đây là vũ trụ này lại rất thích hợp cho sự tồn tại của chúng ta. Nếu vũ trụ được hình thành hơi khác đi một chút – nếu trọng lực mạnh hơn hoặc yếu hơn, nếu sự phình ra của vũ trụ diễn ra nhanh hơn hoặc chậm hơn một chút – thì có lẽ các nguyên tố cấu thành bạn và tôi chẳng bao giờ xuất hiện. Nếu trọng lực mạnh hơn một chút, thì vũ trụ này đã sụp đổ như một túp lều cũ nát. Tuy nhiên nếu nó yếu hơn một chút, thì không gì có thể kết thành một khối, thì vũ trụ này mãi mãi là thứ rải rác hỗn độn.
Đây là một trong những lý do khiến một số chuyên gia tin rằng có thể đã có nhiều vụ nổ lớn khác, có thể là hàng triệu triệu vụ nổ như thế, trải dài bất tận, và rằng lý do khiến chúng ta tồn tại trên hành tinh này là do đây là hành tinh chúng ta có thể tồn tại. Như Edward P. Tryon của đại học Columbia đã từng nói, “Khi trả lời câu hỏi tại sao điều đó lại xảy ra, tôi thường đưa ra đề xuất đơn giản là vũ trụ của chúng ta chỉ là một trong những vụ nổ đã xảy ra liên tục hết lần này đến lần khác”. Ngoài ra, Guth cũng nói, “Dù sự hình thành vũ trụ có thể rất mơ hồ, Tryon đã nhấn mạnh rằng không ai có thể đếm hết những thất bại trước đây của chúng ta”.
Martin Rees, nhà thiên văn học của Hoàng gia Anh, tin rằng có nhiều vũ trụ khác nhau, có thể là vô số, mỗi vũ trụ có những đặc tính riêng, có những tổ hợp khác nhau, và rằng chúng ta chỉ đang sống trong một vũ trụ có khả năng kết nối mọi vật theo cách mà chúng ta có thề tồn tại được. Ông trình bày suy luận như sau: “Nếu có một cửa hàng trang phục cực lớn, bạn chẳng hề ngạc nhiên khi tìm thấy một bộ trang phục vừa vặn với mình. Nếu có nhiều vũ trụ, mỗi vũ trụ kiểm soát nhiều vũ trụ khác nhau, sẽ có một nơi thích hợp với đời sống của con người. Chúng ta đang ở tại nơi đó”.
Rees xác nhận rằng có 6 thông số chi phối vũ trụ của chúng ta, và rằng chỉ cần một trong 6 thông số này thay đổi chút ít thì lập tức mọi vật bị tác động mạnh mẽ. Ví dụ, để vũ trụ tồn tại như hiện nay, nó đòi hỏi rằng lượng hydro được chuyển hoá thành heli theo một tỉ lệ vô cùng chính xác – 7 phần ngàn khối lượng của nó được chuyển hoá thành năng lượng. Chỉ cần con số này thay đổi chút ít – giả sử từ 0,007% thành 0,006% – thì không sự chuyển hoá nào có thể xảy ra: vũ trụ này chỉ chứa đầy hydro mà thôi, không còn gì khác cả. Giả sử giá trị này tăng cao chút ít – 0,008% – mọi mối quan hệ liên kết sẽ bị phá vỡ. Trong mọi trường hợp, với sự thay đổi dù rất nhỏ của 6 thông số này, vũ trụ của chúng ta sẽ không thể tồn tại.
Tôi có thể nói rằng cho đến nay thì mọi việc vẫn đang diễn ra rất tốt đẹp. Về lâu về dài, trọng lực có thể trở nên mạnh mẽ hơn một chút, và một ngày nào đó nó có thể tác động đến sự giãn nở của vũ trụ và khiến vũ trụ đổ sập vào chính nó, mãi đến khi vũ trụ bị ép thành một điểm kỳ dị khác, có thể toàn bộ quá trình hình thành vũ trụ lại tái xuất hiện. Mặt khác nó có thể trở nên quá yếu và vũ trụ sẽ không ngừng tách rời mãi mãi cho đến khi mọi đối tượng không còn có thể hấp dẫn lẫn nhau, khi đó vũ trụ trở thành tập hợp khí trơ, không có sự sống, nhưng vô cùng rộng lớn. Cũng có thể trọng lực không thay đổi, và nó cho phép sự sống này tiếp tục tồn tại đến vô hạn. (3 khả năng này được gọi là khả năng đóng, mở, và phẳng).
Vấn đề được đặt ra ở đây là: điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta vượt ra khỏi vũ trụ này, thò đầu ra khỏi tấm màn che? Đầu của bạn sẽ ở đâu nếu nó không còn tồn tại trong phạm vi của vũ trụ nữa? Bên ngoài vũ trụ này là gì? Câu trả lời ở đây, thật thất vọng, là bạn sẽ chẳng bao giờ có thể vượt ra ngoài vũ trụ này. Không phải vì bạn phải tốn một khoảng thời gian rất dài để làm việc này – dù rằng đúng thế – nhưng vì nếu ngay cả khi bạn di chuyển hướng ra bên ngoài theo một đường thẳng, đến vô hạn, bạn sẽ chẳng bao giờ đến được gờ rìa của vũ trụ, bạn sẽ chẳng bao giờ đến được biên giới của vũ trụ. Thay vì thế, bạn sẽ quay trở lại nơi bạn khởi đầu (khi ấy, có lẽ, bạn sẽ nản lòng và bỏ cuộc). Lý do ở đây là vũ trụ uốn cong, và xét từ một khía cạnh nào đó thì chúng ta không thể hình dung được chính xác vũ trụ ra sao, theo đúng với Thuyết Tương đối của Einstein. Hiện nay chúng ta có thể biết rằng mình không hề trôi dạt trong một chiếc bong bóng khổng lồ liên tục nở rộng. Nói đúng ra, không gian tồn tại theo đường cong, điều này cho phép nó trở thành không bờ bến nhưng hữu hạn. Thậm chí không gian cũng không được xem là đang nở rộng, theo lời nhà vật lý học đã từng nhận giải Nobel, Steven Weinberg, đã nói, “Hệ mặt trời và các ngân hà không hề nở rộng, và không gian cũng không hề nở rộng”. Nói đúng ra, các ngân hà không hề di chuyển tách xa nhau. Đây là một thử thách lớn đối với trực giác của nhân loại. Hoặc theo như nhà sinh học J. B. S. Haldane đã từng nói, “Vũ trụ không những kỳ quặc hơn những gì chúng ta có thể nghĩ, nó còn kỳ quặc hơn những gì chúng ta có thể tưởng tượng”.
Một suy luận thường được trình bày nhằm giải thích về sự uốn cong của không gian là: chúng ta hình dung một người đến từ một vũ trụ phẳng, anh ta chưa bao giờ trông thấy bất kỳ một hình cầu nào, đây là lần đầu tiên anh ta đến trái đất. Dù anh ta có di chuyển bao xa trên trái đất, anh ta sẽ chẳng bao giờ tìm đến biên giới của trái đất. Anh ta thậm chí có thể di chuyển giáp vòng và quay trở lại điểm xuất phát của mình, và anh ta sẽ chẳng bao giờ giải thích được điều gì đã xảy ra. Vâng, chúng ta cũng đang ở trong một tình huống như thế trong không gian, và chúng ta cũng đang bối rối theo cùng một cách như thế.
Vì không có nơi nào để bạn tìm được gờ rìa của vũ trụ, ranh giới của vũ trụ, nên cũng chẳng có nơi nào để bạn có thể đứng tại trung tâm và nói rằng: “Đây là nơi mọi việc khởi đầu. Đây là điểm trung tâm của vũ trụ”. Tất cả chúng ta đều đang đứng tại mọi trung tâm của nó. Thực ra, chúng ta không biết chắc được điều đó; chúng ta không thể chứng minh điều đó bằng toán học. Các nhà khoa học thừa nhận rằng chúng ta không thể là trung tâm của vũ trụ nhưng mọi đối tượng quan sát đều cảm thấy rằng mình đang ở trung tâm của vũ trụ. Tuy thế, chúng ta vẫn không biết chắc.
Đối với chúng ta, vũ trụ có độ rộng là hàng tỉ năm ánh sáng kể từ khi vũ trụ hình thành. Vũ trụ mà chúng ta có thể quan sát được và nói về nó có độ rộng một triệu triệu triệu triệu (1.000.000.000.000.000.000.000.000) dặm. Nhưng theo như hầu hết các học thuyết thì vũ trụ vẫn rộng hơn thế. Theo Rees, số năm ánh sáng để đi hết độ rộng của vũ trụ không phải có “mười con số 0, hay một trăm con số 0, mà là hàng triệu con số 0”.
Trong suốt một khoảng thời gian dài, học thuyết về Big Bang luôn mang theo một lỗ hổng khiến nhiều người băn khoăn – nó không thể giải thích được tại sao chúng ta lại có mặt ở đây. Dù 98 phần trăm vật chất tồn tại đều được tạo ra bởi Big Bang, các vật chất gồm cả các loại khí nhẹ: heli, hydro, và liti mà chúng tôi đã đề cập đến trước đây. Nhưng không một loại khí nặng cần cho sự sống của chúng ta – cacbon, nitơ, oxy, và vân vân – xuất hiện qua vụ nổ này. Nhưng – và đây là điểm gây rắc rối – để có được những nguyên tố nặng này, bạn cần phải có nhiệt và năng lượng của Big Bang. Tuy nhiên khi Big Bang xảy ra nó vẫn không tạo ra được các nguyên tố nặng này. Thế thì chúng đến từ đâu?
Thật thú vị, người tìm ra được câu trả lời cho câu hỏi này lại là một nhà vũ trụ học luôn coi thường giá trị của học thuyết về Big Bang và luôn mỉa mai học thuyết này. Chúng ta sẽ nói về ông ta, nhưng trước khi chúng ta trả lời câu hỏi về việc chúng ta xuất hiện ở đây như thế nào, có lẽ chúng ta nên dành vài phút để nói về việc “ở đây” có nghĩa là gì.
____________
[1] Đây là một khái niệm trong khoa học: Vì những con số rất lớn khiến chúng ta khó viết và gần như không thể đọc, các nhà khoa học dùng lối viết tắt có liên quan đến số “mũ” của 10, ví dụ, 10.000.000.000 được viết là 1010, và 6.500.000 được viết là 6,5 x 106. Nguyên tắc này đặt trên cơ sở là phép nhân của hai con số mười: 10 x 10 (hay 100) trở thành 102; 10 x 10 x 10 (hay 1.000) là 103 và vân vân. Chữ số nhỏ viết bên trên biểu thị cho những con số 0 theo sau những con số chính thức được viết lớn. Ký hiệu “âm” giúp chúng ta có thể hình dung ngược lại, với con số nhỏ viết bên trên biểu thị cho con số thập phân (thế nên 10-4 là 0,0001). Dù tôi rất hoan nghênh cách viết này, nhưng tôi vẫn cảm thấy ngạc nhiên khi có ai đó có thể lập tức hiểu rằng “1,4 x 109 km2” biểu thị cho 1,4 tỉ km vuông, và tôi cũng không kém phần ngạc nhiên khi họ thích chọn cách viết trước hơn cách viết sau. Vì nghĩ rằng đại đa số các độc giả đều không giỏi về toán học giống như mình, tôi sẽ cố gắng tránh cách viết phức tạp và khó hiểu này, dù rằng có một vài trường hợp tôi không thể tránh được, trong những Chương nói về các thông số của vũ trụ.
