Nguyễn Quang Riệu
(theo tạp chí Diễn Đàn của trí thức Việt Nam ở Pháp số tháng 7/2004)
Thiên văn học là một ngành khoa học đa ngành có khả năng phổ biến hấp dẫn, đặc biệt là môn vũ trụ luận (cosmologie), một trong nhiều môn khác của ngành thiên văn. Vũ trụ luận là môn khoa học nghiên cứu những vấn đề liên quan đến nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ, nên thường thu hút đông đảo quần chúng ham mê siêu hình học. Đã có vô số sách phổ biến thiên văn đủ loại viết bằng nhiều thứ tiếng. Phổ biến khoa học là một vấn đề phức tạp. Nếu chỉ trình bầy ì đại khái ” những hiện tượng trong vũ trụ với tối thiểu chi tiết kĩ thuật để nhiều độc giả ìngoại đạo” hiểu được thì đương nhiên lại không thích hợp với những độc giả thành thạo khoa học. Dung hòa được hai quan điểm không phải là một công việc dễ dàng. Những độc giả đã có kiến thức khoa học sâu rộng có thể đọc những sách chuyên môn có đầy đủ chi tiết toán học và vật lí học (tuy những cuốn sách này đôi khi cũng khó hiểu đối với những nhà thiên văn chuyên nghiệp). Cũng nhằm ìăn khách”, có nhà thiên văn cho rằng nếu trong một cuốn sách phổ biến có chêm phương trình toán học thì trở thành khô khan và có khả năng mất độc giả !
Có một số vấn đề và câu hỏi thường xuyên hay được đặt ra trong những buổi nói chuyện thiên văn. Những câu hỏi này không nhất thiết được coi là ìngây thơ”, nhưng có khi không có lời giải đáp. Chẳng hạn, ìtrước Big Bang có gì và Thượng Đế làm gì ? ” là những câu hỏi điển hình. Các nhà thiên văn vật lí thường ì gạt đi ” và cho rằng các định luật vật lí hiện có, chỉ giải thích được những hiện tượng xẩy ra bắt đầu từ 10-43 giây sau khi vũ trụ ra đời. (Những con số cực kì nhỏ hoặc cực kì lớn dùng trong thiên văn, đều được tính toán trên cơ sở vật lí, nhưng hẳn là không có nhiều ý nghĩa đối với một số độc giả). Vì những sự kiện trước 10-43 giây xẩy ra trong một môi trường vi mô quá nóng đặc có trường hấp dẫn quá lớn, nên cần một lí thuyết kết hợp cơ học lượng tử với trường hấp dẫn để suy đoán thời đại nguyên thủy này. Einstein trước đây và nhiều nhà khoa học khác sau này đã và đang miệt mài nghiên cứu vấn đề này, nhưng chưa đạt được kết quả. Trong khi chờ đợi, chúng ta đành tạm bằng lòng với lời phát biểu của Giáo Hoàng Jean-Paul II trong một buổi giao lưu với một số nhà thiên văn, đại để: ìcác nhà thiên văn muốn nghiên cứu gì cũng được, nhưng xin đừng đụng chạm đến thời điểm Big Bang, vì đây là lãnh địa của Chúa !”
Câu hỏi : ì Vũ trụ đã là tập hợp tất cả các hiện tượng vật lí thì làm sao vũ trụ lại có giới hạn ...? ”. Sau khi thu được những kết quả quan sát mới nhất về bức xạ phông vũ trụ với độ phân giải cao và xử lí số liệu bằng những kĩ thuật toán học thống kê phức tạp, các nhà thiên văn cho rằng kết quả mà họ quan sát được thích hợp với một mô hình vũ trụ phẳng không có giới hạn (hằng số ì k ”=0 trong phương trình vũ trụ miêu tả một vũ trụ phẳng euclide, còn k = +/- 1 tương ứng với những vũ trụ không phẳng). Những giả thuyết coi vũ trụ là đồng đều và đẳng hướng có mục tiêu đơn giản hoá phương trình Einstein, nhằm tìm kiếm những mô hình miêu tả vũ trụ với cái nhìn tổng quát. Giả thuyết này nhất định là không có giá trị cục bộ.
Sự đo lường khoảng cách của các thiên thể là một nhân tố rất quan trọng trong thiên văn học, nhưng lại là một vấn đề rất phức tạp. Vào đầu thế kỉ 20, Hubble ước lượng tuổi của vũ trụ bằng khoảng 2 tỉ năm, quá ít so với tuổi của vũ trụ mà các nhà thiên văn tính được hiện nay, khoảng những 14 tỉ năm. Lí do là vì muốn tính tuổi của vũ trụ cần phải có khoảng cảch của các thiên hà xa xôi mà hồi đó Hubble không thể đo chính xác được. Chúng ta phải chấp nhận đó là một công trình táo bạo, nhưng là điều kiện thiết yếu cho sự nghiên cứu vũ trụ. Tuy nhiên, chúng ta không nên quá bi quan, bởi vì khoa học tiến triển đều đều từng bước. Mỗi thế hệ, mỗi nhà khoa học đặt từng viên gạch để tham gia xây dựng toà nhà khoa học và để tìm thấy chân lí. Tạo hoá đã tạo ra một vũ trụ rộng bao la, nhân loại đành phải chấp nhận và kiên nhẫn khám phá dần.
Các nhà thiên văn áp dụng những định luật toán và lí-hóa để lập ra những mô hình phức tạp chạy trên những máy tính lớn. Cụ thể là nhờ những định luật cơ học cơ bản mà các nhà khoa học tính được rất chính xác quỹ đạo của những vệ tinh và tàu vũ trụ chuyển động trong trường hấp dẫn phức tạp của những hành tinh trong hệ mặt trời (bài tính ì n ” vật). Tuy nhiên, dù sử dụng những phương pháp khoa học và kĩ thuật hiện đại, các nhà khoa học cũng chỉ có một hình ảnh ìđại khái” về những vấn đề liên quan đến toàn thể vũ trụ nói chung. Điều này cũng dễ hiểu, bởi vì nhân loại sinh sống trên một hành tinh nhỏ bé cách xa những thiên thể mà chúng ta muốn tìm hiểu hơn một chục tỉ năm-ánh sáng, chúng ta chỉ như những con ìcóc ngồi đáy giếng”. Ngay cả những nhà dự báo thời tiết sử dụng những mô hình khí tượng cùng những số liệu thu được trong khí quyển sát bên cạnh trái đất mà cũng không tiên đoán chính xác được sự diễn biến của khí hậu, huống hồ những nhà thiên văn nghiên cứu những thiên thể xa xôi. Vì những lí do kể trên, chúng ta nên thông cảm với những nhà vũ trụ luận, rộng lượng đối với họ, về những kết quả thiên văn mà đôi khi chúng ta cho là hãy còn chưa chính xác. Ngoài những môn có độ chính xác cao, như môn cơ học thiên thể (mécanique céleste) và một số vấn đề cơ bản khác, như độ nhiều (abondance) của nguyên tố hêli trong vũ trụ và cơ chế tổng hợp các nguyên tố nguyên thủy (nucléosynthèse primordiale), chúng ta không thể đòi hỏi thiên văn vật lí học phải có độ chính xác như toán học.
Hiện nay các mô hình vũ trụ đều xuất phát từ mô hình chuẩn (modèle standard) Big Bang và được điều chỉnh dần để đáp ứng những kết quả quan sát bằng những kính thiên văn lớn. Những hiện tượng như hiện tượng ì lạm phát ” làm vũ trụ nguyên thủy bỗng phồng ra gấp bội, hoặc những thực thể kì dị như ìnăng lượng tối” , ì chất tối ” v,v.., đã được đề xuất và tỏ ra thích hợp với kết quả của những vệ tinh quan sát bức xạ phông vũ trụ. Chúng ta cũng có thể cho rằng những giả thuyết như thế đã được đưa ra để ì vá víu ” mô hình chuẩn Big Bang, nhằm giải quyết trên một cơ sở phi thể thức (ad hoc) những khó khăn của mô hình chuẩn. Tuy nhiên, tôi thiết nghĩ cũng nhờ những ì vá víu ” đó mà ngành thiên văn mới có triển vọng đạt tới một mô hình tao nhã đáng hài lòng. Trong tương lai, chúng ta cũng đừng ngạc nghiên là sẽ còn có nhiều thay đổi bất ngờ trong lĩnh vực thiên văn vật lí. Những thăng trầm và tranh luận khoa học là chuyện bình thường và là những điều bổ ích cho sự tiến triển của ngành thiên văn.
__________________
Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi maiyeutoanhoc: 24-01-2005 - 18:39
