Đi Vào Vũ Trụ (Into The Universe)
Đôi lời giới thiệu của dịch giả về diễn giả Stephen Hawking:
Theo Lời Nói Đầu của quyển sách có tựa đề Stephen Hawking’s Universe, An Introduction To The Most Remarkable Scientist of Our Time (tác giả John Boslough do nhà xuất bản Avon Books at New York), thì năm 1974, ở tuổi 32, ông đã được mời ký vào Roll of Honor, một trong những danh dự tối cao của Vương Quốc Anh, công nhận là một trong những khoa học gia nổi tiếng nhất thế giới đã hiến tặng những công trình của mình về thuyết vật lý cho nhân loại.
Là một nhà toán học, vật lý học, vũ trụ học, năm 1962 ông đã bị bệnh, bệnh này đã dần dần làm tê liệt cơ bắp toàn thân ông, ông phải ngồi xe lăn và nói năng thều thào khó nhọc. Có lẽ vì phải chịu đựng sự tàn phá của bệnh trong suốt 20 năm làm cho ông mạnh mẽ hơn về tinh thần nên ông đã sống với những năm trong cuộc đời đầy trí tuệ. Ông đã dùng trí tuệ để suy tưởng, tính toán, hướng dẫn thực nghiệm để chia sẻ với chúng ta những hiểu biết mới mẻ nhất vể vũ trụ và vạn vật qua nhiều cuốn sách của ông, cũng như dùng sự trợ lực của máy điện toán kỹ thuật để thuyết trình những hồi (episodes) 1. Alien, 2. Time Travel, và 3. The Story of Everything trên đài Truyền Hình Anh Quốc (được phát hình thêm trên Discovery channel và NetFlix) với ước muốn được phổ biến đến đồng loại khắp nơi những phát hiện mới. Chúng tôi xin chọn hồi 3 để chuyển dịch, vì nghĩ rằng hồi này có nội dung hay ho thú vị nhất. Mong rằng sẽ giúp ích được cho quý vị không có phương tiện và điều kiện để theo dõi chương trình truyền hình về những phát hiện mới này.
Trân trọng,
Ái Hoa
Hồi 3: Câu Chuyện Của Vạn Vật (The Story of Everything)
Với Diễn Giả Stephen Hawking trong Chương Trình Truyền Hình Anh Quốc được kênh Discovery trình chiếu lại năm 2010
GS Stephen Hawking đã bắt đầu buổi diễn thuyết bằng câu tự giới thiệu:
A lô, tôi là Stephen Hawking, một nhà vật lý, một vũ trụ gia, và có một cái gì đó của một kẻ mộng mơ.
Mặc dù tôi không đi đứng được, phải nói chuyện qua một máy điện toán nhưng trong trí não tôi, tôi tự do. Tự do du hành trong vũ trụ, kể lại câu chuyện tối hậu, một câu chuyện của vạn vật đã từng diễn ra, từ lúc vũ trụ bắt đầu cho đến nay cùng với mọi sự ở trong đó, ở tương lai xa xôi, và ngay cả kết cuộc của nó. Một chuyến du hành khắp không gian và thời gian. Xin mời xem!
CÂU CHUYỆN CỦA VẠN VẬT
Tôi đã mất khá nhiều thời gian để suy tưởng về vũ trụ, nhưng chưa hề thấy chán. Cuối cùng phải nói nơi đó là một nơi đẹp đẽ phi thường. Đây là vũ trụ tính theo tầm cỡ lớn rộng. Mỗi điểm sáng li ti là cả một thiên hà (galaxy), mỗi một chòm gồm nhiều có thể đến 400 tỉ ngôi sao gom lại. Cái nhìn này về vũ trụ chắc không thể thực hiện nỗi nếu không nhờ vào sự giúp sức của một máy điện toán tối tân nhất hiện nay. Tôi thấy nó xinh đẹp vô cùng với số lượng không đếm nỗi, hằng tỉ thiên hà tạo thành một cái mạng bao la trải ra khắp mọi hướng. Còn nữa. Tôi chưa hề tính cho xong sự kiện ở trong vũ trụ to lớn này có một thiên hà hình xoắn ốc bình thường mà hoàn hảo, ở trong thiên hà đó hiện diện một ngôi sao màu vàng khiêm tốn, mặt trời, được 8 hành tinh quay quanh, và nơi một trong những hành tinh đó có một loài sinh vật vừa mới tìm biết được cái vũ trụ quanh mình kỳ diệu biết bao nhiêu, loài sinh vật đó chính là chúng ta. Chúng ta đã phát hiện được nhiều nhất trong thế kỷ này về vũ trụ trong lịch sử loài người, chúng ta đã làm sáng tỏ được những bí ẩn căn bản từng gây hoang mang cho tổ tiên chúng ta trong ít nhất là 200.000 năm qua.
Điều làm tôi thích thú hơn hết chính là cái đẹp mê hồn và lạ lùng của nó. Chúng ta cũng như vạn vật đang sống trong buổi bình minh của hành tinh này tất cả đều do các vì sao tạo thành. Những cái lò đầy khí Hydrogen sôi sục, như mặt trời trên đầu quý vị đã tạo ra ngay cả những nguyên tử trong lông nheo của quý vị. Chúng ta tìm biết được rằng tuổi của vũ trụ già không thể tưởng tượng nỗi, đã từng xuất hiện chừng 14 tỉ năm về trước và sẽ tiếp túc hiện hữu đến ít nhất hai lần lâu hơn thế. Nên tin rằng điều đáng lưu ý nhất là toàn thể cái vũ trụ vĩ đại với số lượng thiên hà nhiều không đếm xuể, cả không gian, thời gian, và lực của thiên nhiên đã từ không mà biến thành có (materialized from nothing.) Vậy nên bây giờ đúng là lúc chúng ta nên sống và suy tưởng. Chúng ta có thể chỉ là một giống khỉ tiến hoá đang sống trong một hành tinh nhỏ bé, nhưng chúng ta có may mắn nhìn ngắm khắp vũ trụ, và điều này làm cho chúng ta thành rất đặc biệt.
Mục đích của tôi luôn là giản dị; tìm cách khám phá vũ trụ vận hành như thế nào, và do đâu mà nó hiện hữu. May mắn thay là đầu mối có thể tìm thấy khắp nơi, quan trọng nhất là những đầu mối này ở ngay trên đầu chúng ta. Hãy quan sát bất kỳ đốm nhỏ nào trên bầu trời đêm, cả những điểm li ti bằng đầu cây kim, chúng ta có thể hiểu như thế này: Chỉ một chấm nhỏ trong cái mạng vĩ đại của vũ trụ mà từ quả đất nhỏ bé chúng ta thấy được ở trên đó là những thiên hà lớn hằng triệu lần hơn. Nhưng ngay cả cái ví dụ tí xíu này cũng đủ cho ta tìm thấy đầu mối, là chìa khoá mở cánh cửa đưa ta đi về quá khứ, hiện tại, và có lẽ cả tương lai. Đầu mối là thế này: Nhìn từ quả đất, những thiên hà thật xa có màu đỏ nhạt, có vẻ như ta đang nhìn chúng qua một lớp kiếng màu hồng. Chính cái màu đỏ hồng này tiết lộ cho ta biết vũ trụ đã sinh ra như thế nào. Để chứng minh vì sao mà tôi nói như vậy, tôi cần có một con đường thẳng và một chiếc xe hơi ồn ào.
Khi chiếc xe mở máy chạy, hãy lắng nghe tiếng động cơ của nó! Khi xe chạy từ xa đến, ta nghe tiếng động càng lúc càng lớn khi đến gần ta hơn. Khi nó chạy đi, càng xa ta thì tiếng động càng nhỏ dần đi. Hiện tượng này gọi là doppler shift * (giải nghĩa ở dưới). Hiện tượng này cũng xảy ra đối với ánh sáng. Nếu mắt ta nhạy cảm một chút, ta có thể nhận ra, khi xe chạy tới phía ta nó có màu xanh mờ mờ, và khi nó chạy đi, ta thấy xa xa nó có màu hồng đỏ. Quy luật này cũng áp dụng cho không gian (space). Tất cả những thiên hà ở xa có màu đo đỏ, như thế theo quy luật vật lý căn bản, chính xác là chúng đang chuyển động về hướng xa hơn. Quả thật toàn thể vũ trụ đang lớn dần ra mọi phía, giống như quả bong bóng đang phồng dần lên khi được bơm hơi vào. Công nhận điều này nghe có vẻ kỳ lạ, nhưng đối với nhà vũ trụ học như tôi, thì giống như là đang trúng số.
Để tìm hiểu vũ trụ do đâu mà có, tất cả những gì ta cần làm là làm cho thời gian ngừng lại, làm sao cho nó chạy ngược lại, vặn nó ngược hướng xa đủ để cho mọi thứ đến gần nhau hơn, gần nhau thật nhiều, gom tất cả thiên hà lại, chuyển tất cả thành một điểm nhỏ, điểm bắt đầu của mọi thứ của 14 tỉ năm về trước. Đơn giản như thế, thật đó. Theo đầu mối và chúng ta có thể suy diễn rằng, một thời gian dài về trước vũ trụ đơn giản đã bùng phát để hiện hữu nhờ cái mà ta gọi là hiện tượng Nổ Lớn (Big Bang). Nhưng tôi e rằng chúng ta phải ngừng lại một lúc trước khi bị lửa và tiếng động làm cho hoang mang.
Ở lúc bắt đầu, Big Bang đã xảy ra hoàn toàn trong bóng tối vì lúc đó chưa có ánh sáng. Để có thể thấy điều đó, ta phải chờ có được một cái nhìn vào vũ trụ ban đêm. Nhưng ngay cả điều này, ta không thể xem thấy từ bên ngoài. Thêm một lần nữa, nghe có vẻ kỳ lạ, nhưng lúc đó chưa có không gian nên cái vũ trụ non trẻ này quả thật là một thứ rất lạ kỳ. Nó chỉ đơn giản là một sương mờ năng lượng vô cùng nóng, rồi nó lan ra với một tốc độ nhanh khủng khiếp, từ nhỏ hơn một nguyên tử mà chỉ trong vòng 1 phần tỉ của một giây đã trở thành bằng quả cam, hầu như không có chút thời gian nào cả. Thế là vũ trụ đã đơn giản nổ bùng ra mà hiện hữu, không xếp nếp, không ràng buộc. Mỗi giây phút nó càng bùng ra lớn hơn và bớt nóng hơn. Chỉ trong vòng 100 giây nó đã lớn bằng thái dương hệ của chúng ta, rộng thêm ra hằng trăm tỉ dặm xa. Trong khi điều này xảy ra, năng lượng nguyên chất của vũ trụ bắt đầu nguội đi và tạo ra matter (vật chất) trong dạng tỉ tỉ, vô số những subatomic particles (đã được coi là phần tử nhỏ nhất của nguyên tử. Ngày nay sub subatomic particles đã được phát hiện), chất đầu tiên từng có. Một nửa số particles này đã được tạo thành matter, giống như chất đã tạo ra chúng ta. Số particles còn lại được tạo ra nghịch với matter, thứ được gọi là antimatter (nghịch vật chất). Khi hai thứ matter và antimatter gặp nhau, chúng phá huỷ nhau nhanh như chớp. Có vẻ như việc xây dựng vũ trụ là một tiến trình khá phí phá. Cuối cùng chỉ còn một chút nhỏ matter, 1 phần tỉ tỉ nhiều hơn antimatter sống sót. May mắn cho chúng ta, vì nhờ có một chút nhỏ chất thừa đó mà vũ trụ đã được tạo ra, trở thành như hôm nay. Có thể nói rằng chúng ta đã được tạo ra bằng khói của Big Bang.
Khi vũ trụ tuổi chừng 10 phút, nó đã lan ra cỡ có đường kính lớn bằng hàng ngàn năm ánh sáng. Chừng 330,000 năm sau, khi mọi thứ đã lan rộng và nguội đi, lớp sương mù đã tan đi, thì vũ trụ mới trông thấy rõ. Thế là, mọi thứ cứ thế mà tiếp diễn. Tôi nghĩ đó là một câu chuyện tuyệt vời, có thể là câu chuyện mà tổ tiên ta chưa hề giải thích được. Việc tiếp theo đã xảy ra, vâng, cũng rất là lý thú.
Đây là một vũ trụ trong đà tiến nhanh cùng cực, tất cả hàng 14 tỉ năm dài gom lại trong 1 phút. Nó cho thấy từ chỉ một vầng mây khí mà biến thành một vũ trụ bao la gồm trăm triệu thiên hà nhảy múa hỗn độn. Điều tôi yêu thích, điều làm cho người suy nghĩ đến, là mọi thứ đã được tạo ra do công trình của thiên thuật (celestial engineering), từng nguyên tử một, trong tầm cỡ vô cùng lớn (celestial scale). Vậy thì lực lượng nào đã tạo ra kết quả này? Tôi nghĩ rằng đó là trọng lực. Ý tưởng trọng lực đã được ngài Isaac Newton phát hiện. Ngài Isaac Newton từng làm việc giống như tôi ở Đại Học Cambridge vào thế kỷ thứ XVII, khi một quả táo rơi trên đầu ngài đã gợi ra ý tưởng này của ngài. Quả táo đã giúp ngài nhận thức được rằng tất cả đối tượng hấp dẫn lẫn nhau, và khối lượng càng lớn thì sức hấp dẫn càng mạnh. Quả táo bị lôi xuống quả đất thì quả đất cũng nhích về hướng quả táo một chút dù rằng mình không để ý thấy. Mọi vật xáp vào nhau do lực hút của trọng lực. Trọng lực đã tạo ra do Big Bang và nó đã bắt đầu hoạt động từ lúc đó. Nó đã giữ bạn, tôi, và trái táo dính vào quả đất.
Trong buổi sơ khai của vũ trụ thì trọng lực đã có vai trò lớn hơn nhiều. Ngay sau Big Bang vũ trụ chỉ là khí, khí lan tỏa ra khắp nơi. Qua chừng 200 triệu năm, trọng lực đã bắt đầu kéo khí lại với nhau để tạo ra cấu trúc đầu tiên. Từ đó mới có tất cả mọi thứ khác. Nhưng nếu không có một may mắn khác cho vũ trụ thì những việc này đã không xảy ra, không có bạn, không có tôi, không có thiên hà, tinh tú hay gì cả. Chúng tôi biết vậy do một cuộc thí nghiệm. Vào năm 1982, một toán khoa học gia kể cả tôi đã mất 3 tuần dài thực hiện cuộc thí nghiệm này. Dù tính toán và chứng minh không dễ nhưng chúng tôi lại phát hiện kết quả dễ dàng. Đầu tiên chúng tôi cần một sàn nhà phẳng phiu, như sàn nhà phòng ăn của trường đại học của chúng tôi, tôi bắt đầu rải những viên kim loại ra khắp sàn. Những hòn bi này thay cho vật chất (matter) trong vũ trụ lúc ban sơ, lúc lớp khí còn dàn đều khắp vũ trụ bao la. Đây là nơi may mắn đã đến. Nếu giữa các viên bi có khoảng cách giống nhau và nếu chúng ta rải đều số lượng giống nhau khắp mọi hướng, thì chúng sắp thẳng hàng đều đặn, chính xác, và không có gì xảy ra. May mắn thay, một trong những luật căn bản của vũ trụ là không có gì hoàn hảo (perfection). Sự hoàn hảo đơn giản là không hiện hữu. Vũ trụ ban sơ đã có sẵn một sự không đều (uneveness) nho nhỏ. Ta chỉ lấy đi 5 viên bi để chứng minh điều này. Ta nghĩ rằng chỉ 5 viên bi nhỏ thì làm gì có nhiều thay đổi, nhưng chỉ một chút nhỏ bất thường trong biển bi đó đã cho trọng lực một chút gì đó để cắm răng vào. Đây chính là những gì đã xảy ra khi chúng ta rời khỏi cái vũ trụ ban sơ đó. Một phần của biển khí sơ khai, bất cứ nơi nào mỏng hơn, ít dày hơn nơi khác, giống như là những chỗ trống giữa các viên bi nơi sàn phòng ăn này vậy. Những phần dày hơn trong biển khí nơi mà trọng lực cắm răng vào thì khí đã chụm lại với nhau. Nơi mỏng và trống thì tinh tú và thiên hà không thành hình được. Thế là vũ trụ đã đi bước đầu đến chốn xinh đẹp rực rỡ như ngày nay, tất cả nhờ vào sự bất thường, sự bất hoàn hảo, và vô trật tự. Vậy nếu lần tới có ai phiền trách bạn đã lầm lẫn, bạn cứ bảo họ rằng có lẽ đó là một điều tốt, vì nếu không có sự bất toàn thì trên đời này chẳng có bạn mà cũng chẳng có tôi.
Trong buổi đầu, 13. 7 tỉ năm về trước, vũ trụ hầu như chỉ là màn mây khí Hydrogen. Trọng lực đã làm những gì như đang làm hiện nay, đó là từ từ kéo khí vào với nhau để thành một vũ trụ to lớn. Hydrogen chỉ là loại khí đơn giản nhất, nhưng nó mạnh mẽ, có nhiều năng lực, và là nguồn năng lượng vĩ đại. Nung Hydrogen lên chừng 10 triệu độ, nó bắt đầu sản xuất ra năng lượng làm các tinh cầu lấp lánh sáng, cũng như mang lại sự ấm áp và ánh sáng cho vạn vật. Để thấy Hydrogen hoạt động như thế nào, ta hãy tưởng tượng tạo ra một ngôi sao nhỏ ngay trên mặt đất! Trước hết, ta cần có khí này đầy chừng một vòng đấu thể thao (sport ring).
Tiếp đến chúng ta tưởng tượng ép khí vào với nhau như trọng lực đã ép khí Hydrogen trong không gian. Khi khí Hydrogen đặc lại, nguyên tử khí bắt đầu nảy ra và độ nóng bắt đầu tăng lên. Khi khí đặc lại chỉ còn bằng quả banh soccer là lúc nhiệt độ của nó tăng lên 10 triệu độ. Khi phản ứng tổng hợp hạt nhân bắt đầu, nó tạo ra một chất khí nặng hơn là Helium. Qua mỗi cú xốc và nghiền nhỏ này thì lại có một ít vật chất được chuyển thành năng lượng tinh khiết. Như thế là chúng ta đã tạo ra một ngôi sao tí hon. Dĩ nhiên, nếu đây là một cuộc thí nghiệm thật thì chẳng ai trong chúng ta dám đến gần quanh đó, vì cái năng lượng do cái ngôi sao này phát ra, dù là ngôi sao tí hon cũng tạo ra tàn phá rất dữ dội.
Trở lại với vũ trụ buổi ban sơ kia, cùng tíến trình như vậy đã xảy ra, nhưng với một tầm cỡ lớn hơn rất, rất nhiều. Trọng lực đã ép khí Hydrogen hằng triệu năm cho đến khi, sâu tận trung tâm, nhiệt độ tăng lên nóng đủ để có phản ứng hạt nhân. Ngôi sao đầu tiên đã được sinh ra đời, tuôn vào vũ trụ bao la nguồn năng lượng tinh khôi, một sản phẩm của luật thiên nhiên, và các nguyên liệu còn lại từ thuở Big Bang. Ngôi sao này lớn hơn mặt trời của chúng ta 10,000 lần và sáng một màu xanh thẩm. Còn nữa, chẳng bao lâu sau ngôi sao này có thêm đồng bạn, rồi các ngôi sao được thắp sáng lên. Cùng tiến trình như vậy đã xảy ra trong mặt trời của chúng ta. Chính là nhờ đó mà chúng ta có năng lượng để sống. Nhưng cũng phải qua một đoạn đường dài trước khi chúng ta đến điểm này, nơi mà chúng ta hiện diện hôm nay. Chúng ta không thể tạo ra thế giới ta đang sống nếu chỉ có những chất khí đơn giản như Hydrogen và Helium mà còn cần những nguyên tố khác như Oxygen, Carbon, Iron và nhiều loại khác nữa. Nhưng chúng ta cũng lại may mắn, vì cũng nhờ đúng những tiến trình đã làm các tinh tú sáng lên đó mà Oxygen, Carbon, Iron đã được tạo ra, và các ngôi sao ngẩu nhiên đơn giản là những hãng sản xuất khổng lồ sản xuất ra những nguyên tố này. Để có thể biết các ngôi sao hoạt động như thế nào thì ta hãy tưởng tượng ta đang bổ đôi một ngôi sao, một ngôi sao nhỏ bằng quả banh soccer thôi. Hydrogen phản ứng hạt nhân tạo ra Helium, chất khí sản xuất ra năng lượng của ngôi sao đó. Nhưng Helium vì nặng hơn Hydrogen một chút nên nó chìm vào trong, và bây giờ những nguyên tử của Helium nằm ở trung tâm của ngôi sao, và khi chúng hổn hợp với nhau chúng sản xuất thêm nhiều năng lượng hơn để cho một nguyên tố khác thành hình, đó là Carbon, một khối xây dựng thiết yếu cho mọi sinh vật. Tiến trình này được lập đi lập lại và ngôi sao đó trở thành có nhiều lớp giống như củ hành, một củ hành bự. Càng vào trung tâm của ngôi sao thì mỗi lớp càng nặng hơn như Neon, Oxygen, cuối cùng là Iron. Bấy giờ sự việc thay đổi. Vì Iron không sản xuất ra năng lượng khi hổn hợp (fuse), nên nó cháy phát ra lửa. Càng nhiều Iron dày thêm trong lỏi của ngôi sao, cho đến khi hầu hết nhiên liệu còn lại khô cạn thì trọng lực ra tay ép dẹp ngôi sao lên chính nó. Khi cái lỏi bị nén lại càng lúc càng nhỏ thì nhiệt độ tăng lên. Khi mà nó nóng hơn nhiệt độ trong lỏi mặt trời của chúng ta 100 lần thì ngôi sao phát nổ. Đây là một Supernova (Siêu Tân Tinh). Cái chết của một ngôi sao là sự ra đời của một cái gì mới. Trong giây phút ngắn ngủi này một làn sóng xung kích mãnh liệt xẹt qua ngôi sao, lực của làn sóng này mạnh đến nỗi các chất ở trong ngôi sao phải hỗn hợp lại để trở thành những chất nặng hơn. Như thế những chất như vàng, bạck kim, hay chì đã được nặn ra từ trái tim của một ngôi sao dẫy chết. Vậy nên nếu bạn có một chiếc nhẫn vàng, bạn nên biết ơn nó, vì chất kim đó đã được tạo ra chớp nhoáng, cả tốc độ ánh sáng cũng không nhìn thấy được, hằng triệu năm về trước, cuối cái tiến trình đã sản xuất ra tất cả những nguyên tố xung quanh chúng ta ngày nay. Tôi luôn cảm thấy thật kỳ diệu khi thân thể của chúng ta đã được tạo thành bằng những chất đã tạo ra các ngôi sao và rằng quả tim của chúng ta đập nhịp nhờ vào năng lượng phát ra khi những chất liệu đó được sản xuất. Nhưng không chỉ có thế, ở trong vũ trụ lớn rộng của chúng ta còn có thêm nhiều thứ hấp dẫn và lạ lùng nữa.
Chừng 330,000 năm sau Big Bang, những ngôi sao sinh sớm đã bắt đầu hợp lại thành những thiên hà với những hình dạng và kích thước khác nhau. Thiên hà của chúng ta, Milky Way được cho là 1 trong những thiên hà cũ nhất, đã tự hình thành chừng 13 tỉ năm về trước. Lớn chừng 6,000 tỉ dặm đường kính, nó gồm có chừng 200 tỉ ngôi sao riêng lẻ. Khi nhìn từ quả đất, không ai có thể chắc chắn chính xác là bao nhiêu, và cũng khó mà phối kiểm vì cần thời gian quá lâu nên chỉ ước chừng như vậy. Vì những ngôi sao này được trọng lực tạo thành nên ta có thể nói rằng trọng lực là anh hùng của vũ trụ. Nó đã biến một loại xúp khí vô nghĩa lý tất cả thành một thứ thật đẹp đẽ và mạnh mẽ. Nhưng giống như tất cả những anh hùng thú vị khác, nó cũng có những mặt tối. Ngay trong trung tâm của Milky Way là một ví dụ, cho thấy những gì đã xảy ra khi trọng lực không có gì kềm chế nỗi trở thành man dại, tạo ra Black Hole (Hố Đen).
Khi còn trong tuổi 20s tôi đã làm những con tính căn bản của black holes, nhưng khi đó ít ai muốn chia xẻ niềm đam mê đó của tôi. Bây giờ thì nó đã là một đề tài rất phổ thông. Những nhà vật lý học khắp thế giới đã nghiên cứu về black holes và biết rằng không những chúng rất hấp dẫn trong quyền hạn riêng mà còn có vai trò quan trọng trong việc hình thành hệ thiên hà, cũng như cho chúng ta một cái nhìn sơ qua về hậu vận của vũ trụ. Một black hole được tạo ra trong một ngôi sao lớn, chẳng hạn 20 lần lớn hơn mặt trời của chúng ta, khi ngôi sao này đến lúc hết nhiên liệu, teo lại và trở thành vô cùng nóng. Một ngôi sao lớn như thế không có lực lượng nào có thể ngăn cho nó khỏi bùng nổ được. Trọng lực trở thành bất ổn hỗn loạn dữ dội, càng lúc càng ép mạnh vào làm cho cái lỏi cứ ép nghiến vào chính nó. Chỉ trong vòng 15 giây, cái lực lượng bất khả kháng nghiền nát ngôi sao ấy từ triệu dặm đến nhỏ cỡ 12 dặm đường kính. Toàn bộ trọng lượng vẫn còn đó, nhưng vì trọng lượng của chính nó đè xuống bắt buộc nó phải trở thành nhỏ dần, nhỏ dần. Nhiệt độ tăng lên trong cái lỏi, lên đến 100 tỉ lần hơn. Lớp bọc bên ngoài bị tống đi trong một hiện tượng gọi là Siêu Tân Tinh Vĩ Đại (Massive Supernova), nhưng sâu ở trung tâm của ngôi sao, cái lỏi dày, nén nhỏ lại, và rơi xuống cái được gọi là giếng trọng lực (gravitational well), nó tự ép, tự nghiến bên trong thành một điểm, thế là một black hole ra đời. Không cái gì gần black hole này, kể cả ánh sáng, có thể thoát được hấp lực của nó. Không thể tưởng tượng được một black hole đặc như thế nào, nhưng tôi sẽ thử với một viễn cảnh trong đó có đối tượng rất quen thuộc, quả đất. Hãy tưởng tượng, tôi nén từng mảnh một hành tinh của chúng ta và nghiến ép nó thành nhỏ lại cho đến lúc trọng lực thay thế và nó trở thành một black hole, nó phải nhỏ cỡ nào để có thể rơi xuống cái giếng trọng lực của chính mình? Quả đất từ 8,000 dặm đường kính, tôi phải nghiến ép cho đến khi nó chỉ còn bằng cỡ 1 hạt đậu (pea).
Trong những năm nghiên cứu về black holes, thì một trong những điều tôi bất ngờ phát hiện ra là rằng black holes không thể nào hoàn toàn đen. Cùng lý do như khi vũ trụ còn ban sơ không thể lan toả ra hoàn hảo, nghĩa là chẳng có gì là hoàn hảo cả. Black holes phải phát ra bức xạ, mà black holes càng nhỏ thì bức xạ chúng phát ra lại càng lớn, với trọng lượng chỉ bằng cỡ một rặng núi cũng có thể sáng lên. Ngoài kia, trong không gian, phần nhiều black holes là lớn hơn rất nhiều. Những cái nhỏ hơn thì trọng lượng cũng phải bằng cỡ 4 lần hơn trọng lượng mặt trời của chúng ta, chừng 15 dặm đường kính. Một số khác có thể lớn bằng trọng lượng của hằng ngàn mặt trời cộng lại, lại có cả những black holes khổng lồ (supermassive black holes), như cái black hole đang nằm trong giải thiên hà của chúng ta. Black hole này được cho là bằng trọng lượng của 4 triệu mặt trời gom lại, với đường kính 11 triệu dặm. Những black holes như thế là những trọng tâm có các ngôi sao và thiên hà quay quanh, nói cách khác, chúng là những trung tâm hình thành, giữ gìn hình dạng, và tạo sự ổn định cho các vì sao và thiên hà.
Sau khi có Big Bang, chừng 8 tỉ năm, sau một thời gian dài vận hành với may mắn đáng kể, vũ trụ vẫn còn có vô vàn thiên thể, thiên hà đang quay chậm quanh những black holes khổng lồ mà không sao. Bây giờ thì cái màn cảnh được dựng lên cho những gì gần trái tim của chúng ta; sự hình thành của mặt trời, quả đất, và sau cùng là chúng ta.
Thái dương hệ của chúng ta, nơi mà chúng ta gọi là nhà, nằm chừng 26,000 năm ánh sáng tính từ Milky Way, thiên hà của chúng ta, hay là chừng 2/3 đường ra bên ngoài thiên hà. Chuyện bằng cách nào những hành tinh to lớn quay quanh cái ngôi sao vàng (mặt trời) mà ta thấy trên đầu kéo dài đến 6 tỉ năm thì chúng ta không có thì giờ lâu như thế mà kể nên tôi xin trình bày nhanh hơn một chút nhé! Nó bắt đầu bằng một cú nổ (bang.) Thật lâu trước kia một ngôi sao xưa bị phát nổ, thải ra trong không gian những đám mây xoáy đầy những chất nó đã tích lủy lúc còn sống, cùng với những kim loại khi nó chết. Chúng ta biết điều này vì chúng ta thấy những vùng tương tự đầy bụi trong không gian ngày nay, những đám bụi này gọi là mây sao (tinh vân hay nebulae), có những hình dạng khác nhau và màu sắc rất đẹp. Trong trường hợp của chúng ta, tinh vân gồm có nitrogen, oxygen, iron, silica, và tất cả những chất cần có để xây dựng một thế giới giống như nơi ta đang sống. Sau đó, lực lượng không biết mỏi mệt của trọng lực bắt đầu lôi kéo chúng lại với nhau, thiên thuật (heavy engineering) bắt đầu ra tay tạo ra các hành tinh. Những xoáy bụi lớn bắt đầu hình thành, và ngay trung tâm của chúng, một hành tinh đá, quả đất, đã thành hình, do hấp lực của trọng lực ghép bụi bặm từ các ngôi sao chết thải ra lại với nhau. Qua 100 triệu năm, nó đã biến thành một quả banh khổng lồ, do hàng tỉ tấn những rác rưởi của trời dồn lại. Đó là nguồn gốc của quả đất, từ đó tôi và bạn đã bắt đầu. Nhưng hành tinh của chúng ta chắc vẫn còn là một quả tròn to lớn vô nhiểm bằng đá, kim loại, và khoáng chất vĩnh viễn nếu không có thêm một sự kiện nữa, thêm một biểu hiện của lực thiên nhiên. Tại 93 triệu dặm xa, ngay tại trái tim của một đám tinh vân (nebulae), áp suất và nhiệt độ của một quả cầu khí Hydrogen đã tăng cao đến nỗi các nguyên tử đã hổn hợp, thế là một ngôi sao vàng, mặt trời của chúng ta ra đời. Khi mặt trời được đốt lên, nó phát ra một luồng gió mặt trời dữ dội, một cơn bão bức xạ năng lượng, thổi bay đi bụi bặm và chất khí từ các đám tinh vân ra phía ngoài viền, nhờ đó quả đất mới được sáng sủa và thứ tự như ngày nay.
Phía ngoài của thái dương hệ có những hành tinh bằng khí lớn như Jupiter, Saturn, Uranus, và Neptune. Xa hơn về phía trong, về phía mặt trời có những hành tinh bằng đất đá dày đặc như Mercury, Venus, Mars, và dĩ nhiên thêm quả đất. May mắn cho chúng ta là mặt trời lớn (865,000 dặm đường kính), lớn đủ và hoạt động liên tục một thời gian dài, 8 tỉ năm, dài đủ để chờ cho một tiến triển mới diễn ra - - sự sống.
Sự sống là một hiện tượng lạ lùng nhất được biết, theo ý tôi. Nó cho thấy rằng vũ trụ có khả năng làm bất cứ điều gì. Tôi cảm thấy diệu kỳ biết bao khi chúng ta biết nhiều như thế về nguồn gốc của vũ trụ, nó đã bắt đầu như thế nào hằng tỉ năm về trước. Tuy nhiên chúng ta phải tìm hiểu xem chính sự sống đã bắt đầu ra sao. Hầu như phải giải thích, có thể là chúng ta do ngẩu nhiên mà có, chỉ nhờ may mắn, các phân tử ngẫu nhiên đụng vào nhau kết hợp lại thành khuôn mẫu, tự rập khuôn lấy. Rồi nhờ tiến trình chậm chạp của năng lực tiến hoá để biến thành những giống lạ khác nhau trên quả đất. Sự sống có vẻ đơn giản không có gì phải bàn, nếu cho đúng điều kiện và đầy đủ thời gian. Tôi nghĩ sự sống khá thông thường khắp cùng vũ trụ, nhưng đó là một chuyện hoàn toàn khác. Khi sự sống phát triển, nó đã thay đổi diện mạo của cả hành tinh nơi nó sinh ra, làm biến đổi cả cấu trúc của địa cầu. Sau 4 tỉ rưỡi năm, loài người đã xuất hiện trên màn diễn. Một điều thường làm người ta thấy rắc rối khi nghe câu chuyện này là tại sao cả một loạt biến cố đáng kinh ngạc liên quan đến chúng ta như thế có thể do ngẩu nhiên cho được!
Có lẽ khoa học đã tiết lộ rằng có một đấng quyền năng ra tay, đặt ra những luật thiên nhiên để chúng ta có thể hiện hữu. Trên bề mặt, thì sự sống quả thật có vẻ không giống như có thể là một sự ngẩu nhiên. Hãy nghĩ thử xem! Quả đất nằm xa mặt trời đúng một khoảng cách cho phép nước lỏng hiện diện trên mặt đất, và mặt trời thì lại có tầm cỡ đủ để cháy sáng hàng tỉ năm, chờ cho vạn loài trên mặt đất có đủ thời gian tiến hoá. Hệ mặt trời thắp sáng lên và cung cấp những nguyên tố cần thiết cho sự sống. Chính những nguyên tố này có thể là cặn bả của những ngôi sao cũ phát cháy để lại. Những ngôi sao cũ hơn này đã chỉ có thể xuất hiện nhờ vào sự thiếu quân bình bé nhỏ (chỉ một phần tỉ tỉ) trong chất khí nguyên thuỷ (primordial gas) lúc trước tạo ra trong biển vụn nguyên tử từ thuở Big Bang. Những điều này cũng như kết quả có chúng ta trên quả đất có thể là do ngẩu nhiên hay không? Như thế phải chăng là phải có một vị sáng tạo vĩ đại đã sắp đặt để cho chúng ta những may mắn này? Theo tôi nghĩ thì không cần thiết. Hãy nghĩ theo cách này: Chuyện gì đã xảy ra nếu có những vũ trụ khác, những vũ trụ không may mắn như của chúng ta, hay những vũ trụ đã đến từ những Big Bang riêng với những luật vật lý và điều kiện khác, nơi mà trọng lực có thể không có, và cũng không có sự sống? Còn có những vũ trụ khác nơi đó khí Hydrogen không hổn hợp được, không thể có các vì sao và không thể có sự sống. Ngoài ra, còn có đủ số lý do, chẳng hạn như lý do vũ trụ đã đến rồi đi mà không sản xuất được gì cả. Vì thế có lẽ chúng ta không nên quá ngạc nhiên khi thấy chúng ta trong một vũ trụ với mặt trời hoàn hảo và một hành tinh hoàn hảo trong quỷ đạo của mặt trời, và đó là nơi độc nhất hoàn hảo và có sự sống hiện diện.
Chúng ta là một trong nhiều sản phẩm máy móc thanh nhã và cổ kính của vũ trụ, nhưng ngay cả sự phát hiện đáng kể này cũng chỉ là một khởi đầu của những gì vật lý cho ta biết mà thôi. Chúng ta còn phải tìm hiểu những gì loài người phải đối diện trong một tương lai xa xôi, và sau hết, là chính số phận của vũ trụ.
Một lý do làm tôi yêu thích môn vũ trụ học là vì nó cho chúng ta biết từ đâu mà có vũ trụ bao la đầy thiên hà thiên thể cũng như những gì chứa sẵn trong đó cho vũ trụ và cho chúng ta. Tôi nghĩ thật là hứng thú cho chúng ta khi chúng ta là những kẻ đầu tiên có thể nhìn xa hằng trăm triệu hay có thể hàng tỉ năm đến lúc chính thời gian kết liểu.
Những gì tôi thấy không chỉ là tương lai của vũ trụ nơi chúng ta đang trú ngụ mà còn luôn cả những thách thức to lớn cho giống loài của chúng ta nữa. Nói cho cùng, dù sao thì chúng ta cũng chỉ như một sinh vật puni (puni là một loại côn trùng bé nhỏ trong truyện Paper_Mario:_The_Thousand-Year_Door), so với một vũ trụ đầy quyền năng đã tạo ra chúng ta. Quả đất nơi đã cho chúng ta sự sống sẽ không phải mãi mãi là một nơi ẩn trú màu xanh như hiện nay. Lục châu của quả đất đang trôi đi dần dần, trôi nhanh, trong 75 triệu năm nữa, chúng sẽ dính chùm với nhau về phía nam cực. Chẳng ai biết được lúc đó quả đất còn có thể ở được hay không. Một điều đáng buồn là lúc đó chúng ta có còn sống để biết hay không. Nếu chúng ta nhìn kỹ vào tương lai thì mới biết vũ trụ là một nơi chứa đầy hiểm hoạ.
Nhìn chung quanh chúng ta, có hàng tỉ thiên thạch đang tỏa sáng. Chúng là những gì còn lại từ xa xưa trong tiến trình cấu tạo thái dương hệ, một trong những tảng này đủ có thể quét sạch chúng ta khỏi mặt đất rồi. Những thiên thạch này không phải giống như trong phim ảnh do Holywood dàn dựng mà là có thật, đang đe dọa chúng ta. Một số còn có tên tuổi nữa, như là Apophis, tên đặt theo quỷ thần Bóng Tối và Tàn Phá của Egypt. Được phát hiện vào năm 2004, lớn cỡ bằng một tòa nhà chọc trời 100 tầng, cân nặng 200 triệu tấn, đang bay với tốc độ 28,000 dặm/1 giờ, mười lần nhanh hơn viên đạn bay, mang năng lượng hầu bằng tất cả mọi vũ khí hạt nhân toàn thế giới cộng lại, và không thể biết được nó đang nhắm vào đâu, vì hiện ta chưa biết được chính xác đường bay của nó. Tuy nhiên, có thế ước tính là vào ngày 13 tháng 4 năm 2029, nó sẽ đi qua cách mặt đất trong vòng 23,000 dặm, gần đủ để qua dưới những vệ tinh quanh đường quỹ đạo của quả đất, gây kinh hoàng cho nhân loại. Cũng may là có ít phần trăm Apophis đụng vào chúng ta, nhưng ở trong không gian luôn có sẵn những tảng đá lớn, có hàng ngàn tảng lớn hơn Apophis nhiều, một số lớn hơn 10 dặm dài, lớn cỡ bằng toàn thể Manhattan. Cứ mỗi 100 triệu năm thì lại có một tảng như thế này đụng vào quả đất một lần hay hơn thế. Lần chạm cuối cùng vào quả đất là 65 triệu năm về trước, và cú chạm này có lẽ nên bị quy trách đối với sự tuyệt diệt của giống khủng long (dinasaurs). Chúng ta không biết lúc nào thì sẽ lại có một cú chạm như thế, nếu nó lớn đủ để làm tê liệt cả địa cầu thì đó sẽ là kết thúc lịch sử gần 5 tỉ năm của giống người. Nhưng nếu chúng ta có thể tránh được thiên nạn này từ không gian thì chúng ta cũng vẫn có thể tiêu diệt lẫn nhau một cách rất dễ dàng.
Trong khoảng 10,000 năm qua loài người đã đến làm chúa tể quả đất. Chúng ta đã thành công đến nỗi tự cho mình là giải thưởng lớn của sự tiến hoá, nhưng tôi thì nghĩ là họ đã đánh giá sự thông minh quá cao, dù rằng đó là một điều tốt cho sự sống còn của nhân loại. Vi trùng đã hoành hành đến hơn 3 tỉ năm mà đâu có cần đến thông minh. Sự thông thái, ít nhất là trong trường hợp của chúng ta, đã dẫn đến kỹ thuật, và kỹ thuật thì có nhiều cách để tuyệt diệt chúng ta khỏi hành tinh. Rõ ràng nhất là mầm họa từ vũ khí hạt nhân. Thử tính nếu có chiến tranh vũ khí hạt nhân xảy ra trong vòng một năm, được giảm thiểu đi - - hãy nói chỉ 1/triệu thôi - - nếu qua 100,000 năm, cơ hội tai họa xảy ra sẽ là 1/10.
Cá nhân tôi vẫn lo rằng nói như thế vẫn còn quá lạc quan. Dù rằng chúng ta đủ thông minh để tạo ra các loại vũ khí, cũng đâu có chắc gì chúng ta đủ khôn ngoan để đừng xử dụng chúng.
Khi thời gian không ngừng không luyến tiếc đi vào tương lai thì trong vũ trụ vẫn còn nhiều bất ngờ khác sẵn sàng chờ đợi chúng ta. Có những thứ rất mãnh liệt ở ngoài kia có thể huỷ diệt chúng ta chẳng cần chúng ta trợ lực.
Khi vũ trụ vẫn tiếp tục những điệu vũ cổ xưa của nó thì các vì sao vẫn vô tình đến và đi, và vì có hằng trăm tỉ ngôi sao nên luôn có sao chết hoặc sao ra đời ở đâu đó. Trong thiên hà Milky Way của chúng ta khoảng mỗi 50 năm lại có một tử tinh, được coi là những khoảnh khắc ngắn ngủi nhất đối với vũ trụ. Thật dễ thấy rằng một vụ tử tinh/tân tinh có thể làm tổn hại cho quả đất nếu bạn xét khả năng theo một quãng thời gian đủ lâu. Có một loại siêu tân tinh đã được ngẩu nhiên phát hiện được coi là đặc biệt nguy hiểm. Vào năm 1967, khi mà chiến tranh lạnh trên thế giới lên cao độ, một vệ tinh quân sự đã phát hiện một vụ nổ lớn phát ra tia Gamma. Tia Gamma là loại bức xạ đã từng được biết là nguy hiểm nhất. Họ suy đoán có thể là dấu hiệu bom nguyên tử của Nga Sô phát ra. May sao lại không phải. Sau khi phân tích kỹ những dữ liệu thì mới biết những tia Gamma này đã phát ra từ không gian. Ngay cả Nga Sô cũng chưa có kỹ thuật này. Nhiều chục năm sau dù chưa có bằng chứng để chứng minh, nhưng cũng có giả thuyết đáng tin cậy là chúng đã do một loại siêu tân tinh đặc biệt, gọi là vụ nổ tia Gamma (Gamma burst). Thêm vào đó, có lẽ có một cái rất gần ẩn trong một đám plasma khổng lồ nằm chừng 8,000 năm ánh sáng cách quả đất trong một ngôi sao có tên là WR104. Sâu trong lòng WR104 là một quả cầu sáng rỡ, vỏ bên ngoài đầy khí nóng (triệu chứng ngôi sao đến kỳ sắp chết). Nếu ngôi sao đó là cái mà chúng ta nghĩ thì đến tử kỳ nó sẽ phát ra mỗi đầu một luồng bức xạ, và ngôi sao tự hủy ngay sau đó. Luồng quang xạ đó có năng lượng mạnh hơn năng lượng mà mặt trời của chúng ta sản xuất suốt cả đời nó, tạo thành một hiện tượng chói chang nhất trong vũ trụ. Không ai biết chắc WR104 sẽ đến kỳ lúc nào và luồng quang xạ đó sẽ đánh vào địa cầu hay không. Nếu điều đó xảy ra thì tất cả chúng ta có thể bị tắm gội trong quang xạ cao thế… với vài ba hậu quả tai hại. Những luồng đó sẽ tạo ra những cực quang đẹp đẽ, tước bỏ lớp ozone khỏi tầng khí quyển, để rồi những tia bức xạ nóng chết người dội vào quả đất. Nghe có vẻ giống như khoa học dã tưởng, nhưng đây là lần thứ hai bầu trời sẽ nhuộm đầy mây đủ sắc: tím, hồng, vàng, đỏ, trắng…
Trước đây, 450 triệu năm trước, hơn nửa số những sinh vật trên quả đất đã bị diệt chủng một lần rồi. Sự việc diệt chủng này được giải thích là do một tia Gamma như thế đã gây tổn hại cho quả đất, làm hư hại hệ sinh thái trên địa cầu. Tôi không muốn làm cho ai lo âu cả, nhưng tôi nghĩ rằng cũng tốt nếu loài người chịu thám hiểm xa bên ngoài quả đất, biết khôn ngoan cất giữ trứng của mình trong càng nhiều giỏ càng tốt. May sao tiến trình đó đã được khởi sự. Theo tôi nghĩ, việc phóng phi thuyền Apollo1 lên không gian có lẽ là thời khắc quan trọng nhất trong lịch sử loài người, cũng là một cái mốc đánh dấu sự thay đổi cho vũ trụ. Sự sống, dưới hình thức loài người, đã thoát ra khỏi hành tinh nhà để bước vào một hành tinh khác. Dấu chân của các phi hành gia để lại trên đó là một minh chứng cho sự bắt đầu một chương mới trong lịch sử của vũ trụ.
Khi mà vũ trụ già dặn hơn thì chúng ta cũng phải khôn ngoan hơn. Tôi nghĩ rằng chúng ta nên đi xa hơn mặt trăng, ít nữa là đến Mars. Việc du hành đến Hoả Tinh giữ một vai trò quan trọng trong tiến trình tiến hoá của chúng ta, có lẽ cũng như lịch sử của vũ trụ. Đó là bước tiến thứ hai và có thể là quan trọng nhất trong hành trình của loài người đến các vì sao. Sứ mệnh thám hiểm Sao Hỏa bằng hai cổ máy đã phát hiện rằng Sao Hỏa là một nơi hoang vu đẹp đẽ lạ thường mà đầy nguy hiểm. Thật là hào hứng khi tưởng tượng mình được làm một kẻ tiên phong đi đến nơi này. Sao Hoả cách mặt trời 15 triệu dặm xa hơn quả đất, vì thế nó lạnh, vì chỉ nhận được sức ấm từ mặt trời bằng một nửa sức ấm mà quả đất nhận được, và khí hậu thì lên xuống khó lường, từ 80o xuống -200o tính theo phút. Nếu cái lạnh không hại được bạn thì trọng lực thấp cũng làm khổ bạn. Sao Hoả chỉ lớn bằng một nửa quả đất, nó chỉ có 38% trọng lực so với trọng lực trên quả đất. Nếu phi hành gia ở đó lâu, chẳng bao lâu xương bị yếu đi, bắp thịt bị hư hỏng, ở đó lâu thì sẽ thấy mình không còn đủ sức để về nhà an toàn nữa. Trọng lực thấp cũng có nghĩa là Hoả Tinh đang phải vất vả tiếp tục bám víu vào một bầu khí quyển. Ở đó chẳng có gì hơn là một lớp khí Carbon Dioxide mỏng manh, chỉ bằng 1% áp suất không khí của chúng ta. Hành tinh này cũng đang tắm gội trong quang xạ tai hại của mặt trời dù rằng nó ở xa mặt trời hơn. Không như chúng ta, nó không có lớp từ trường bao phủ, không có lớp ozone bảo vệ. Các nhà thám hiểm đầu tiên nên cẩn thận, nếu được thì nên trú ở dưới hầm sâu để tránh tiếp xúc với những tia quang xạ ấy. Nhưng tôi tin rằng một ngày nào đó, mình có thể thay đổi điều kiện sống ở Hoả Tinh. Có thể dùng những loại kiếng chịu đựng được không gian (Space-borne mirrors) hỗ trợ cho sức ấm và năng lượng. Với kỹ thuật có khả năng hoàn toàn tiên liệu, thì nhiều thứ nữa có thể thực hiện được. Nếu chúng ta có thể dựng lên những cái vòm bằng kiếng và plastics để cản bức xạ, thì chúng ta cũng có thể làm cho khí quyển phong phú hơn được. Sau 500 năm nữa tính từ bây giờ, một thời gian ngắn, ngắn thật, tôi nghĩ Hoả Tinh sẽ có ngôn ngữ riêng, tiền tệ riêng, hoả thực riêng, nhưng tôi dám cuộc là bạn vẫn kiếm được hamburger ở đâu đó.
Nhưng rõ ràng là vũ trụ tiếp tục tăng tuổi, và dù có những tiến triển này đi nữa thì cũng không đủ bảo đảm được loài người sẽ tiếp tục sinh tồn một thời gian thật lâu dài. Trong tương lai xa khi mà thái dương hệ của chúng ta cuối cùng theo chân hàng tỉ không đếm xuể những thái dương hệ đi trước, ngừng hoạt động. Bây giờ mặt trời đang ở tuổi trung niên, nó đang dần nóng hơn và sáng hơn chừng 6% mỗi tỉ năm. Khoảng 5 tỉ năm nữa thì mặt trời sẽ nóng gần 200 tỉ độ. Lúc đó quả đất sẽ bị nghiến ép thành một khối đá dị dạng, dĩ nhiên là tất cả sinh vật từng hiện diện trên đó đều bị huỷ diệt. Đây là số phận không thể tránh khỏi của quả địa cầu. Ngoài ra thì còn sẵn những hiểm hoạ khác nữa, như khi mặt trời cạn hết nhiên liệu. Nó sẽ phình ra thành một Quả Cầu Đỏ khổng lồ, không còn là mặt trời cho ta sự sống mà sẽ trở thành đối tượng huỷ diệt chúng ta. Chừng 7 tỉ năm nữa, mặt trời sẽ 200 lần lớn hơn bây giờ, có đường kính chừng 200 triệu dặm, to lớn đến nỗi tàn phá hết các hành tinh từ gần đến xa quanh nó, từ Mercury, Venus, và dĩ nhiên là một quả địa cầu đã mất hết sinh khí từ lâu.
Nhưng khi vũ trụ còn tiếp tục tiến hóa không hối tiếc không ngưng nghỉ theo tốc độ của riêng mình thì vẫn có những cơ may mới sẽ đến với chúng ta, nếu chúng ta biết giữ gìn sự sống mà vũ trụ đã tạo ra.
Đây là Gliese 581d, một hành tinh đá giống quả đất, hành tinh gần nhất mà ta phát hiện được. Trong tương lai hành tinh này có thể trở thành nhà cho loài người, một khu đất thánh thứ hai cho loài người tránh khỏi bóng tối tàn nhẫn vô tình của không gian. Được phát hiện năm 2007, Gliese lớn hơn quả đất đến 7 lần, quay quanh quỷ đạo một mặt trời (ngôi sao đỏ) nhỏ hơn mặt trời của chúng ta nhưng vị trí nó nằm có khoảng cách thích hợp đối với mặt trời đó, cho phép nước tồn tại trên mặt hành tinh. Nhưng dù cho đó là cái nhà hoàn hảo khi ta phải xa nhà đi nữa thì vẫn có một trở ngại to lớn mà chúng ta phải vượt qua, đó là khoảng cách từ nhà chúng ta đến đó rất xa, rất xa, hơn 20 năm ánh sáng (light years), nghĩa là hơn 120 tỉ tỉ dặm trường. Để có chút ý tưởng về cái khoảng cách phi thường này cũng như những khó khăn nó mang lại, ta có thể tưởng tượng rằng chúng ta sẽ đi nhờ một phương tiện nhân tạo siêu tốc độ để đến đó.
Voyager1 đã được phóng lên không gian năm 1977, đến giờ Voyager đã 30 (36) tuổi, chiếc phi thuyền bé nhỏ đã du hành hơn 13 triệu dặm, đã từng có sứ mạng đến Jupiter và Saturn – dùng trọng lực để tăng tốc độ, và đã đi vào kỷ lục phi hành. Có lẽ là không nhanh mấy nhưng khi nó bay được 11 dặm/1 giây nếu tính ra thì là 39,000 dặm/1 giờ. Với tốc độ như thế này nó có thể bay quanh quả đất được 1 vòng rưởi/1giờ. Như vậy nếu muốn đến Gliese thì Voyager1 sẽ phải đi bao lâu với tốc độ đó? Phải mất 350,000 năm. Câu trả lời này cho ta biết tầm cỡ đích thực của vũ trụ. Tôi nghĩ là chúng ta sẽ có cơ may trở thành một phần kéo dài của cái vũ trụ luôn biến đổi, và khám phá ra những điều kỳ diệu có thể đang tàng trữ ở nơi nó. Nhưng để thực hiện được điều này thì ta phải phát triển về kỹ thuật, kỹ thuật tân tiến tầm cỡ đại quy mô. Và muốn thế thì cần một vài kỹ thuật nghiêm chỉnh (serious engineering).
Có nhiều khoa học gia trong lãnh vực vũ trụ học cũng đã tin tưởng giống như tôi, rằng tìm cách đi vào không gian xa xôi là điều cần yếu để giữ cho nhân loại tồn tại nhiều tỉ năm. Nếu ta có thể tạo ra một bộ máy đưa ta đến những thái dương hệ khác thì một triển vọng hấp dẫn sẽ mở ra cho chúng ta – Ngày nay các kỹ thuật gia đã bắt đầu nghĩ đến những nguyên tắc để thiết kế một bộ máy như thế.
Nó có thể chạy bằng nguyên tử năng hoặc loại nhiên liệu lạ lùng hơn, như nghịch vật chất chẳng hạn, để có năng lực cực mạnh. Vâng, tôi cũng nghĩ khó khăn không phải là về kỹ thuật mà trên hết là tài chánh. Tổn phí để xây dựng một chiếc máy liên thiên hà liên hành tinh như thế sẽ là khổng lồ, đối với tập đoàn nào chế tạo ra nó cũng sẽ thâu lại được rất ít, nếu không nói là họ không trông mong thu lại được gì cả. Việc thiết kế xây dựng một công trình như thế hoặc là do lòng hào phóng cao cả nhất trong lịch sử, hoặc phải do chính những hành khách chung tay đóng góp mới được, và điều đó tạo ra một vấn đề khác nữa. Dù cổ máy có thể phóng với tốc độ làm đầu óc tê dại, hãy nói là 1,000 lần nhanh hơn phi thuyền Voyager, 11,000 dặm/1 giây chẳng hạn, thì cũng phải mất 73 năm mới tới một hệ tinh cầu gần ta nhất. Một chuyến đi như vậy có nghĩa là hành khách phải sống trọn thế hệ, trọn đời mình trong con tàu vũ trụ, mà chắc gì có ai chịu nhận sứ mệnh như thế. Nhân luân đòi hỏi việc gửi một chuyến hàng người trên một chuyến đi như vậy cần phải suy tính thận trọng, trừ khi chúng ta kéo dài sinh hạn để làm những chuyến đi vĩ đại như thế này. Đó là điều tôi nghĩ chúng ta cuối cùng phải làm. Công trình đó đã được khởi sự rồi, theo kinh nghiệm bản thân tôi. Các cơ bắp của tôi đã ngưng hoạt động, dù rằng mắt mũi và bộ não vẫn còn hoạt động rất tốt, nhờ kỹ thuật mà tôi có thể di chuyển và giao tiếp được. Vậy nên trong tương lai kỹ thuật chắc chắn sẽ cống hiến cho chúng ta nhiều hơn thế nữa. Trong vòng 1,000 năm chúng ta sẽ thấy những thay đổi lớn chưa từng thấy về khả năng thuộc về thể chất. Kỹ thuật trong di thể học sẽ cho chúng ta sinh hạn lâu dài hơn, trình độ thông minh xuất chúng hơn, da của chúng ta có thể chống lại tia bức xạ, có khả năng thở an toàn trong những bầu không khí độc hại, và chống lại nhiểm trùng. Chúng ta cũng sẽ có thể tạo ra những sinh thể nhân tạo có hình dạng phức tạp hơn, với DNA hóa hợp, được thiết kế theo nhu cầu để đáp ứng những đòi hỏi của du hành không gian. Những tiến bộ này sẽ cho phép chúng ta sống sót qua những chuyến đi dài và đến những thế giới không hiếu khách. Tôi tưởng tượng khi hậu thế của chúng ta đến các hành tinh đang quay quanh quỷ đạo của các tinh tú khác khắp hệ thiên hà của chúng ta, hay đi xa hơn nữa. Những chiếc tàu như thế này sẽ mang những hàng hoá sinh học đến các thái dương hệ khác mà hiện giờ ta còn chưa tìm ra.
Loại tàu này có thể tách ra và bay đi các hướng. Một sự sống nhân quần thực sự phải do chúng ta bắt đầu. Khi chúng ta du hành liên hành tinh trong không gian thì chắc chắn có thể mở cánh cửa đi vào những bí ẩn sâu kín nhất của thiên nhiên. Hy vọng lớn của tôi là chúng ta sẽ phát giác ra vũ trụ sẽ kết thúc ra sao, tìm đáp án cho điều bí mật tối hậu: tại sao vũ trụ lại hiện hữu.
Tôi nhớ có lần đi thuyết trình bên Nhật tôi đã được yêu cầu đừng nói gì đến chuyện vũ trụ sẽ kết thúc, sợ rằng nó sẽ ảnh hưởng đến thị trường cổ phiếu. Mặc dù tôi không biết được nếu, hay khi nào thì vũ trụ kết thúc, nhưng tôi có thể nói rằng lúc này hơi sớm để quý vị lo và bán đầu tư của mình đi.
Vũ trụ của chúng ta vào 13.7 tỉ năm về trước còn rất trẻ. Chúng tôi, những nhà vũ trụ học hiện nay nghĩ rằng thời gian vũ trụ chấm dứt sớm lắm cũng phải qua 30 tỉ năm nữa. Từ đây đến đó cũng còn nhiều biến đổi. Ngay cả sau khi mặt trời của chúng ta chết đi thì cũng sẽ có những ngôi sao khác ra đời, quanh quỷ đạo của vài ba trong những ngôi sao đó sẽ có những hành tinh được tạo ra bằng những nguyên tử giống như những nguyên tử đã tạo ra quý vị và tôi. Có lẽ chúng ta sẽ trở thành phần tử trong hệ sinh thái của một số dân lạ nào đó trong tương lai. Nhưng bây giờ mà lo như vậy thì có vẻ hơi quá lo xa. Mà thực ra thì hiện giờ chúng ta chỉ như là những kẻ tạm thời bảo quản cho những hạt nhỏ nguyên tố đã tạo ra chúng ta mà thôi. Chúng sẽ tiếp tục tồn tại trong tương lai trong cái vũ trụ vĩ đại đã tạo ra chúng. Trọng lực sẽ tiếp tục làm việc không mệt mỏi, không nghỉ ngơi, sẽ tiếp tục hình thành những chuỗi thiên hà bao la vô tận như vẫn từng làm kể từ khi có Big Bang. Xử dụng máy tính siêu hạng, chúng ta ngay bây giờ cũng có thể mô phỏng cái hấp lực đã làm cho các thiên hà bị hút vào nhau, gây ra những va chạm tiệm tiến lớn lao. Thiên hà Milky Way của chúng ta sẽ sát nhập vào thiên hà Andromeda, láng giềng gần nhất của nó chừng 3 tỉ năm sau. Một va chạm diễn ra chầm chận trong suốt 2 tỉ năm. Tiến trình như thế đang diễn ra khắp nơi trong vũ trụ. Toàn bộ các nhóm thiên hà đang liên tục đụng vào nhau và tái thành hình… Những cú chạm khổng lồ như hằng tỉ tỉ ngôi sao thu hút nhau, va vào nhau, khối lượng khổng lồ của chúng làm cho chúng quay cuồng nhảy múa.
Trọng lực đang điều khiển đồng hồ vũ trụ như vẫn làm từ khi có Big Bang. Nhưng vòng xoáy vũ trụ này có sẽ còn tiếp diễn mãi… như một vòng xoáy vô tận của trọng lượng và năng lượng, không gian và thời gian? Thật là một câu hỏi quá lạ thường, ngay cả có thể hỏi hay không cũng không chắc.
Tôi nghĩ giải pháp nằm ở phía trước kia nơi chúng ta đã bắt đầu - - với Big Bang. Hãy tự đặt câu hỏi về cái gì đã làm cho vũ trụ bành trướng ra lúc đầu. Khi có thể trả lời câu hỏi này và thấu hiểu về Big Bang thì chúng ta cũng sẽ hiểu về số phận của vũ trụ. Chìa khóa cho tất cả là một cái gì đó gọi là dark energy, dạng năng lượng bí ẩn đã phân chính không gian xa nhau ra, dù cho trọng lực lôi vật chất lại với nhau. Mặc dù chúng ta không biết được bằng cách nào nhưng có vẻ giống như là dark energy tiếp sức tách vũ trụ ra xa và thổi phồng nó lên. Điều chắc chắn là số phận của vũ trụ tùy thuộc vào thái độ của dark energy. Nếu dark energy dần yếu đi để trọng lực ở tay trên, thì chừng 20 tỉ năm sau vũ trụ sẽ chạy lui kéo mọi vật trở lại nơi nó đã khởi hành. Trong một sự đảo ngược lạ lùng của Big Bang, không gian tự nó sẽ co lại. Lý thuyết này được biết đến như một cú nghiến lớn (big crunch). Nếu lý thuyết này là đúng thì trong vòng 30 tỷ năm tới kể từ bây giờ, tất cả vật chất của vũ trụ sẽ bị một black hole cuối cùng nuốt chửng. Toàn thể vũ trụ lúc đó chỉ còn là một điểm tí hon, bé như khi nó ở lúc mà Big Bang xảy ra. Mặc dù đó là một kết liểu gọn gàng, nhưng tôi nghĩ rằng nó giống như là dark energy đang và sẽ vĩnh viễn tiếp tục thổi phồng vũ trụ, và cuối cùng, vạn vật sẽ tiếp tục lan rộng ra cho đến khi chúng tối tăm lạnh lẽo. Lúc đó mọi vật sẽ nằm cách nhau xa thật xa đến nỗi trọng lực phải chịu thua. Tôi nghĩ rằng chúng ta được dành sẵn một cái lạnh khủng khiếp (a big chill) rồi, chứ không phải bị nhai nghiến (a big crunch). Thế thì, có phải chúng ta đành chịu tận thế của chúng ta, hay là sẽ phải học cách lèo lái để đến một vũ trụ mới trước lúc đó? Tôi nghĩ rằng chúng ta chỉ có thể biết khi hiểu rõ vì sao mà vũ trụ hiện hữu. Nếu chúng ta có thể giải đáp được câu đố bí ẩn này thì chúng ta sẽ làm chủ được chẳng những vũ trụ này mà cả vũ trụ lân bang nữa.
Ái Hoa chuyển dịch
*Doppler shift (Dictionary.com): doppler lấy theo tên nhà vật lý học CJ Doppler người Áo (1803-1853). Định nghĩa: Sự thay đổi tần số của bức xạ điện từ phát ra âm thanh hay cái nhìn do một nguồn chuyển động tương liên với một người quan sát theo cảm nhận của người đó: sự thay đổi là tần số cao hơn khi tiếp cận nguồn và tần số thấp hơn khi nó xa ra.
