Khi nào Mặt Trời "Già" và Vườn Thú Vũ Trụ hay các định tinh. Rồi Con Người sẽ phải chế ra "hành tinh nhân tạo" để ở.


                                     NGƯỜI  HỌC  TRÒ  TÊN  “TẠI  SAO”  CỦA

                                      ALBERT EINSTEIN :  JULIAN BARBOUR.

                        Sách vở kể về cuộc đời các khoa học gia nêu lên nhiều chuyện khôi hài, như trường hợp ông Ampere, chuyên nghiên cứu về điện, mà rồi tên ông được dùng để chỉ đơn vị cho cường độ dòng điện. Ông bị bọn học trò ranh mãnh (nhất quỉ nhì ma, thứ ba học trò) hễ thấy mặt là đồng ca vang câu vè như sau: “Le pere Ampere, perd toujours” vì ông có tật mê chơi bài, nhưng luôn luôn “cháy túi” trong các sòng bạc. Rồi một buổi chiều rảnh rang, Ampere đi dạo trên cầu sông Seine Paris, một tay cầm đồng hồ bạn tặng (đồng hồ quả quít thời đó rất đắt tiền), một tay mâm mê một hòn sỏi đẹp mới nhặt ở vệ đường. Lớ ngớ đãng trí làm sao mà Ampere “vứt” luôn cái đồng hồ xuống sông, về đến nhà mới sửng sốt thấy hòn sỏi vẫn còn cầm trên tay, mà mất đồng hồ.

                        Còn chuyện kể về khoa học gia Julian Barbour người Anh cũng không kém ly kỳ: ngôi nhà ở chính quê là một làng nhỏ tại South Newington. Ông tâm sự với bạn là tôi rất mê thơ Goethe (nhà thơ cổ Hy Lạp nổi tiếng phương Tây như Nguyễn Du với truyện Kiều của Việt Nam), nên tôi cũng quyết sống trong ngôi nhà cổ 350 năm của giòng họ, cách xa Đại Học Oxford khoảng hai chục miles, ông cũng hy vọng ngôi nhà này sẽ còn tồn tại 350 năm nữa với thế hệ con cháu.

                        Năm chưa đến mười tuổi khoảng thập niên 1950, lúc ấy Einstein còn sống và danh nổi như cồn, Barbour đã mang tên gọi là thằng “Tại Sao” do bản tính tò mò, lúc nào cũng đặt câu hỏi với Mẹ hay mọi người chung quanh: “Tạo sao” lại như thế này, tại sao lại như thế khác.. bất cứ chuyện gì, cũng như bầy tỏ lòng khâm phục, ngưỡng mộ, cùng tôn sùng đối với nhà bác học Newton, cùng tiếp theo người thừa kế vĩ đại nhất là khoa học gia Albert Einstein phổ biến Thuyết Tương Đối.

                        Tới tuổi trưởng thành vào Đại Học Cambridge, Barbour theo chương trình học về Thiên Văn, rồi bỏ hẳn một thời gian dài theo đuổi hai sinh ngữ là Nga ngữ và Đức ngữ. Ông giải thích: học Nga văn để đọc các tác phẩm của Pushkin mà tôi luôn ngưỡng phục, học Đức văn là bởi tôi có cô bạn gái qúa đẹp người Đức.

                        Trong sách báo Thiên Văn phổ biến, Barbour biết có nhóm khoa học gia Mỹ chủ chốt gồm Greg Laughlin, Fred Adams tại Đại Học Michigan đang khảo cứu về sự thành lập, cuộc sống và sự kết thúc của vũ trụ, mà sự hình thành vũ trụ gồm vật chất và năng lượng, đồng thời còn có nghĩa là hình thành luôn “ý niệm thời gian” (tuổi của vũ trụ). Bài nghiên cứu gồm 57 trang đăng trên tập san Cách Nhìn Xét Lại Ngành Tân Vật Lý (Reviews of Modern Physics), trong đó có nhiều chi tiết mô tả tiến trình sống và chết của Mặt Trời nói riêng và các ngôi sao nói chung.

                        Ngay lập tức Laughlin và Adams nhận được nhiều bài với nhiều ý kiến phản hồi đăng trên tờ báo phổ thông, nhiều độc giả nhất thế giới là nhật báo The New York Times, tất cả tranh cãi đều được xoay quanh mục tiêu trọng điểm là phải tìm ra các chiến lược, làm cách nào để có thể duy trì sự sống (của loài người nói riêng và vạn vật nói chung), để có thể tồn tại được trong thời gian vô cùng (eternity) với rất nhiều tình huống vô cùng phức tạp của vũ trụ.

                        Liệu vũ trụ được sinh ra từ một Vụ Nổ Lớn (Big Bang) thì cũng sẽ chết đi theo một Vụ Phá Nát (Big Rip) khung không-thời-gian chỉ trong khoảng không đầy ba mươi phút không. Một chuyên gia vật lý lý thuyết tên Glenn Starkman tại Đại Học Miền Tây Cleveland (Case Western Reserve University in Cleveland) trong bài báo đã viết mô tả: “Không ai có thể biết “sự sống” sẽ phải ra sao? Với tựa đề “Sống và Chết trong một Vũ Trụ Trương Nở Vô Cùng” (Life and Death in an Ever-Expanding Universe), nêu lên nhiều vấn đề phức tạp, làm sao để tồn tại (sống vĩnh viễn), tuy nhiên cũng rất vui.

                        Starmann và các nhà tương lai học (futurists) tả tiếp trong khoảng một tỉ (billion) năm kể từ bây giờ, hay năm ngàn lần kể từ khi xuất hiện loài người đứng thẳng Homo Sapiens trên Trái Đất. Ta đặt định đề (assumptions): mặc nhiên công nhận loài người sẽ tồn tại qua nhiều thời đại băng hà (ice ages), vì NASA tiên đoán là trong khoảng thời gian một tỉ năm nữa, sẽ có ít nhất là khoảng mười lần các thiên thạch (asteroid) hay sao chổi (comet) gây tai họa đánh trúng Trái Đất, như đã từng làm tuyệt chủng loài khủng long cổ đại. Thế nhưng câu chuyện không đơn giản chỉ là vậy, ta phải tính đến vấn đề quan trọng hơn rất nhiều là Mặt Trời sẽ già đi.

                        Mặt Trời hay các sao chiếu sáng chính là các lò nguyên tử, chuyển biến nguyên tử khinh khí (hydrogene) thành nguyên tử helium cộng năng lượng, tuy nhiên Mặt Trời và các sao (định tinh) trong tiến trình đó sẽ “già” dần đi. Tiến trình này tạo ra các cục nhân (core) helium tức các “lõi” tại tâm, cùng đẩy khinh khí ra phía ngoài, kết quả là Mặt Trời cũng như các sao sẽ nở lớn dần dần. Theo các tính toán chính xác thì Mặt Trời đã sáng hơn lên đến 40% so với lúc mới được hình thành cách nay 4, 6 tỉ năm.

                        Theo hai khoa học gia khác tên K.P.Schroder và Robert Connon tại Đại Học Sussex (the University of Sussex) ở Anh, thì một tỉ năm nữa Mặt Trời sẽ tỏa ra thêm khoảng 10% năng lượng so với hiện nay. Chắc chắn Trái Đất sẽ nóng lên rất nhiều so với thời tiết bây giờ, các đại dương sẽ sôi sục và bốc hơi hết, khí quyển sẽ rất khô vì hơi nước rò rỉ ra ngoài không gian, nhiệt độ trung bình vào khoảng 700 độ Farenheit. Trái Đất sẽ trở thành một “địa ngục” giống y như sao Kim (Venus: hành tinh) và sao Thủy (Mercury: hành tinh) mà ta thường thấy lúc bình minh và hoàng hôn, gọi tên thường là Sao Hôm và Sao Mai. Bầu khí quyển lúc đó chỉ gồm là những đám mây lưu huỳnh (sulfur) và khí cácbônic (carbon dioxide). Khi đó trên Trái Đất có lẽ chỉ còn một số vi trùng (bacteria) vẫn sống được, hiện diện trong các túi nước nằm rất sâu dưới lòng đất, còn loài người chúng ta thì đã phải chạy (bay) đi nơi khác lâu rồi. Chúng ta đi đâu:

                        Trước tiên trong tương lai “gần” là chúng ta phải lên sao Hỏa (Mars: hành tinh), tại sao lại lên sao Hỏa. Lý do dễ hiểu là sao Hỏa gần Trái Đất nhất, và với kỹ thuật tân tiến chúng ta có thể “trái-đất-hóa” (earthling) hay thuần hóa sao Hỏa, vì trên đó có nhiều điều kiện cần thiết thuận lợi mà cuộc sống nhân loại đòi hỏi. Theo các ghi nhận của chương trình không gian Viking thập niên 1970 với các xe tự hành Spirit, trên bề mặt sao Hỏa có dấu vết của giòng chảy (sông suối), các cực bắc nam (polar) sao Hỏa bao gồm nhiều tầng lớp như một “bao dầy” (cap) nước đá, với dung lượng nước khi chảy thành thể lỏng, sẽ biến tạo giống y như những đại dương, ước lượng sâu khoảng 40 feet phủ trên toàn bề mặt sao Hỏa (hành tinh). Tháng Tám (August) năm rồi, vệ tinh của Mỹ tên Thám Hiểm Sao Hỏa (the Mars Reconnaissance Orbiter) gửi tín hiệu về cho biết nước mặn (salty liquid water) vẫn còn chảy trên sao Hỏa.

                        Vấn đề còn lại là nếu sống trên sao Hỏa (Mars: hành tinh), thời tiết luôn quá lạnh, nhưng ta hy vọng Mặt Trời nóng dần lên sẽ giải quyết vấn đề trên, dầu sao cũng phải đợi một tỉ năm nữa. Theo nhà khoa học Christopher McKay của cơ quan NASA thì: “Sao Hỏa (hành tinh) đã từng có đời sống với các đại dương cùng một bầu khí quyển dầy, chúng ta phải tạo hay mang các điều kiện này trở lại cho sao Hỏa”.

                        McKay hiện là khoa học gia hàng đầu nghiên cứu chương trình thuần hóa sao Hỏa (Mars: hành tinh) để biến nó thành một Trái Đất theo một tiến trình đặt tên là “trái-đất-hóa” (terraforming). Ông ước tính lúc khởi đầu, phải phun trên ba tỉ tấn chất perfluorocarbone để gây “hiệu ứng nhà kính” hay greenhouse, hâm nóng bầu khí quyển sao Hỏa (Mars: hành tinh). Tiếp theo sẽ là công việc của thiên nhiên, các chóp nước đá tại hai cực bắc nam sẽ tự tan chảy, thải ra nước lỏng cùng khí các- bô- nic, thúc đẩy thêm sự hình thành bầu khí quyển dầy và ấm áp. Theo ước lượng của McKay, một tỉ năm là thời gian quá đủ để “gây dựng” nên một bầu khí quyển trên sao Hỏa, lúc đó sao Hỏa sẽ là nơi sẵn sàng chào đón loài người. Cùng thời gian này, kỹ thuật của loài người đã tiến bộ để chúng ta sẵn sàng phóng phi hành gia (con người) lên sao Hỏa (Mars: hành tinh), phi thuyền chỉ bay trong khoảng ba tháng là đáp xuống “ga” hay “sân bay” sao Hỏa rồi.

                        Đối với Laughlin và Adams, cuộc sống sẽ không thể nào chịu đựng nổi với con người trong tương lai 4, 5 tỉ năm sau này tại Trái Đất. Bởi vì khi đó Mặt Trời cũng phải theo quy luật thiên nhiên như các sao (định tinh), sẽ già và trương phồng như một quả bóng, lớn lên gấp 250 lần, nóng và sáng hơn lên gấp 2.700 lần, xâm chiếm nuốt chửng cả sao Thủy (Mercure: hành tinh) sao Kim (Venus: hành tinh) và Trái Đất vào trong lòng nó. Dĩ nhiên khi đó chúng ta đã phải tìm cách “cao chạy xa bay” ra sinh sống ở tại các hành tinh khác phía bên ngoài của sao Hỏa (Mars: hành tinh), sẽ lần lượt đến vệ tinh (trăng) Europa của sao Mộc (Jupiter: hành tinh), tại đây các thiên văn gia tìm thấy cả đại dương nước mênh mông, mà bây giờ vẫn còn “ẩn” sâu dưới những lớp đá băng hà bát ngát. Rồi sau nữa sẽ là vệ tinh (trăng) Titan của sao Thổ (Saturn: hành tinh), nơi đây cùng sẵn sàng có một bầu khí quyển dầy, cùng chứa rất nhiều hợp chất hữu cơ (organic compounds). Sau cùng chúng ta mới bay đến Khuyển Vương Tinh (Pluto: hành tinh) chính là hành tinh nằm trên quỹ đạo phía ngoài cùng của Hệ Mặt Trời.

                        Rồi khi Mặt Trời “già” thêm khoảng 130 tỉ năm (hay 130 tỉ tuổi), lúc đó sẽ biến thành một sao (định tinh) khổng lồ đỏ (red giant), cấu tạo bởi các tầng lớp vật chất (giống như một củ hành) lần lượt bong dần ra, để cuối cùng Mặt Trời sẽ chỉ còn là một sao (định tinh) lùn trắng (white dwarf), cấu tạo bởi các tảng (cục) than (carbon) và dưỡng khí (oxygen). Khối lượng Mặt Trời lúc đó chỉ còn nhỏ tương đương như Trái Đất, không phát ra ánh sáng hay năng lượng nữa. Mà cuộc sống của chúng ta lại luôn phải cần năng lượng, vậy chúng ta sẽ đi đâu để tìm nguồn sống tiếp theo.

                        Laughlin và Adams nghĩ muốn sống còn, nhân loại phải tìm cách phát triển kỹ thuật bay trên những hỏa tiễn “liên-sao” (liên định tinh): nghĩa là những hỏa tiễn phải dùng mà nhiên liệu sẽ là “nguyên-tử-năng” hay “vật chất-phản vật chất” (matter-antimatter), để loài người có thể tới được những hành tinh của các ngôi sao (định tinh) khác, có đặc tính giống Mặt Trời. Không thể dùng nhiên liệu cho hỏa tiễn chỉ bằng các “hóa chất” như ngày nay, bởi vì nếu bay bằng những hỏa tiễn hóa chất “cổ lỗ” loại này, nhân loại phải mất 100.000 năm (một trăm ngàn năm), mà đời người lại chỉ có một trăm năm thôi, khi đó mới có thể tới được một ngôi sao (định tinh) nào gần chúng ta nhất.

                        Thiên văn gia đã tìm ra được 600 (sáu trăm) hành tinh chạy quanh các ngôi sao (định tinh) giống như Hệ Mặt Trời chúng ta. Tuy nhiên một số thiên văn gia khác tin là trong Giải Ngân Hà (thiên hà của chúng ta) phải có cả nhiều tỉ hành tinh có kích cỡ giống y như Trái Đất. Muốn có cuộc sống “ổn định” như bây giờ, dĩ nhiên chúng ta phải lựa chọn một ngôi sao “ổn định” (không bùng nổ bất tử), mà ngôi sao có điều kiện như vậy gần nhất tên là sao Proxima Centauri (định tinh). Sao này nằm cách chúng ta 4, 2 năm ánh sáng (nghĩa là nếu chúng ta có phi thuyền bay với tốc độ như ánh sáng thì cũng phải bay trong 4 năm 2 tháng rưỡi mới tơi nơi). Đây là một sao (định tinh) lùn đỏ (red dwarf), hơi nhỏ hơn và lạnh hơn Mặt Trời của chúng ta một chút. Tuy nhiên sao (định tinh) này có đời sống những 4 ngàn ức (trillions) năm, nghĩa là sống “thọ” hơn gấp 400 (bốn trăm) lần cuộc sống của Mặt Trời chúng ta.

                        Nhiều thiên văn gia lại tỏ ra nghi ngờ, vì vẫn chưa phát hiện ra được hành tinh nào chạy chung quanh sao Proxima Centauri (định tinh), nhưng họ vẫn hy vọng, vì có rất nhiều sao lùn đỏ (red dwarfs) trong Ngân Hà, như vậy thiếu gì các sao (định tinh) giống Proxima Centauri để chúng ta chọn lựa tới “định cư” làm nhà. Laughlin rất lạc quan bảo: “Nếu nhân loại thành công trong việc di cư lên hành tinh của chùm Proxima Centauri hoặc một sao (định tinh) lùn đỏ nào khác, chúng ta sẽ thoải mái để vui vẻ sống trong khoảng nhiều ngàn ức năm nữa.

                        Thực tế không phải dễ dàng như chuyện lạc quan của Laughlin, bởi vì khi Proxima Centauri “già” chết như Mặt Trời, liệu chúng ta có thể nào duy trì “sự sống vĩnh cửu” mãi mãi bằng cách lại chạy sang những sao (định tinh) lùn đỏ khác nữa không? Bởi là vì sao (định tinh) cũng luôn cần “nhiên liệu” (hydrogene) để sống, liệu vũ trụ có thể cung cấp “nhiên liệu” tới vô cùng cho việc thành lập các “sao mới” (định tinh mới) để duy trì sự sống được không? Theo tính toán của nhiều vũ trụ gia, khoảng một trăm ức (ngàn tỉ) năm nữa, vũ trụ sẽ hết “nhiên liệu” hay kho nguyên liệu hydrogene của vũ trụ sẽ cạn, không còn một “giọt” nhiên liệu nào nữa, các sao (định tinh) sẽ lần lượt “tắt ngấm” lúc đó vũ trụ sẽ không còn ánh sáng, như vậy vũ trụ cũng sẽ phải biến mất chăng?

                        Cuộc sống nhân loại dĩ nhiên không thể thiếu áng sáng và sức nóng (năng lượng). Laughlin bảo câu trả lời cho nhân loại trong việc phải đi tìm năng lượng trong vũ trụ nằm trong nguồn “nhiên liệu bí mật” của vũ trụ: đó sẽ là “các sao lùn nâu” (brown drawfs). Những sao (định tinh) lùn này là các trái banh hydrogene lớn cỡ sao Mộc (Jupiter: hành tinh), tuy quá lớn để có thể kêu là hành tinh, nhưng chúng cũng chẳng thể nào có thể biến thành “sao” (định tinh). Năm 2009 cơ quan không gian NASA phóng vệ tinh WISE nặng 1.433 pounds mang máy chụp tia tử ngoại (infrared), phát hiện được khoảng một trăm “sao lùn nâu” (định tinh) này nằm trong chu vi cách Trái Đất hai mươi (20) năm ánh sáng. Thiên văn gia suy ra rằng toàn Giải Ngân Hà phải chứa vào khoảng nhiểu tỉ sao (định tinh) “lùn nâu”, Laughlin bảo như vậy chúng ta có thể duy trì nên văn minh này dễ dàng sau khi các sao (định tinh) “lùn đỏ” đã chết hết.

                         Lại chuyện khác nữa làm lạc quan, khi hai sao lùn nâu (định tinh) ngẫu nhiên loạng quạng “đụng” vào nhau, tình cờ chúng biến thành: từ mười cho tới mười lăm “sao mới” sống nhiều ức (trillions) năm. Laughlin tính trong tương lai chuyện sao lùn nâu đụng nhau còn xẩy ra dài dài trong mười tỉ tỉ (billion billion) năm nữa. Như vậy gíúp chúng ta tồn tại lâu cả ngàn lần khi còn phụ thuộc vào sao lùn đỏ (định tinh). Nhà vật lý thiên văn Glenn Starkman tại Đại Học Case Western thì lạc quan hơn bảo: “Chúng ta không thể lệ thuộc vào sự “tình cờ” sao lùn nâu đụng nhau, dù trong thời đại “hết” hay khan hiếm sao (định tinh) đi nữa, chúng ta hy vọng là loài người sẽ phải tự tạo ra “sao của riêng mình” (định tinh), nghĩa là tại những nơi nào và khi nào cần thiết. Chúng ta sẽ dần dần thoải mái bay từ sao (định tinh) này tới sao khác để duy trì sự sống.”

                        Ngoài ra vẫn còn nguồn sao khác nữa là sao trung hòa tử (sao neutrons), đây là các sao (định tinh) lập thành sau khi một sao khổng lồ (giant stars) tự sụp xuống, hay có thể nói đây là loại sao “đặc nặng” (định tinh) nhất trong vũ trụ. Khối lượng chúng lớn gấp nhiều lần Mặt Trời, thế nhưng đường kính các sao (định tinh) này chỉ khoảng mười đến mười lăm dặm (miles). Starkman phấn khởi bảo: “Nhân loại sẽ tìm được nguồn năng lượng để duy trì nền văn minh trong một thời gian rất rất lâu dài nữa.”

                        Trở lại với khoa học gia Julian Barbour, sau khi đậu bằng Ph.D tại Đại Học Cologne, ông tin là bây giờ mình đã có đủ “chữ nghĩa” cùng trình độ Toán Học, để có thể đọc ngay các bản thảo chính gốc bằng tiếng Đức của Einstein. Lúc còn đang làm sinh viên, Barbour cũng đã được học biết về “tốc độ tuyệt đối” của ánh sáng luôn là (300.000/kms/giây) do một vật lý gia gốc Scotland tên James Clerk Maxwell phát hiện. Nói “tuyệt đối” vì tốc độ này không phụ thuộc vào tốc độ Trái Đất, dù đo theo chiều thuận hay chiều nghịch trên quỹ đạo quay của Trái Đất quanh Mặt Trời. Sau đó theo ý nguyện của cha, Barbour học thêm tiếng Ả Rập, sang Trung Đông đi làm thông dịch viên tiếng Nga, kiếm tiền tự trang trải mọi phí tổn trong suốt thời đi học.

                        Lại nữa nhiều vũ trụ gia đã nghĩ là theo thuyết tương đối cùng các phương trình của Einstein, không thể giải thích được hiện tượng là tại sao các thiên hà lại cứ chạy ra xa nhau hoài, hay vũ trụ trương nở nhanh dần khi vẫn có sự hiên diện của lực hấp dẫn vạn vật (gravity). Điều này có nghĩa là các giả thuyết từ nguồn gốc cho đến sự tiến hóa của vũ trụ phải duyệt xét lại toàn bộ. Barbour bảo: “Chúng ta phải “công thức hóa lại toàn bộ” một cách khác, cũng như phải hiểu vũ trụ như thế nào, cho phù hợp với cả môn cơ học lượng tử - vì theo Einstein, cho tới thời điểm các thập niên 1960 đó, giữa vũ trụ học (thiên thể thực lớn) và cơ học lượng tử (siêu hạt thực nhỏ) là hai lãnh vực hoàn toàn không thể dùng cùng công thức tính toán mà phù hợp giống nhau được - nếu chúng ta muốn hy vọng một cách nhiệt thành là sẽ có thể giải thích được mọi hiện tượng”.

                        Barbour tìm hiểu xem từ đâu Einstein lại có “trực giác” về không-thời-gian. Ông tìm ra những bản thảo khác của một vật lý gia kiêm triết gia gốc Áo (Austrian) tên Ernest Mach, ông này chuyên nghiên cứu về tốc độ âm thanh. Vì vậy tên ông đã được dùng làm đơn vị âm thanh, khi chúng ta nói phản lực cơ bay “vượt bức tường âm thanh” với Mach 1, Mach 2, v.v. thì lúc đó tự nhiên ta sẽ nghe thấy các tiếng nổ “ầm ầm” như sấm rền trên trời, mặc dù ngay khi ấy chẳng có cái gì “nổ” cả, quý vị nào đã sống gần các phi trường (như Tân Sơn Nhất chẳng hạn) đều biết rõ hiện tượng này.

                        Đọc các nghiên cứu của Mach, Barbour đi đến kết luận là chính Mach đã đưa gợi đến ý niệm “thực sự tương đối”, xét vị trí của vật này đối với vị trí của vật khác trước cả Einstein. Barbour giải nghĩa: thí dụ chính Mach lập ra vị trí của Mặt Trăng, Trái Đất, Mặt Trời (3 thiên thể) trên một mặt phẳng, thì một thời gian sau, mặt phẳng chứa 3 thiên thể này đã di chuyển sang một vị trí khác theo thời gian. Điều quan trọng là cả hai mặt phẳng kể trên không phải là những mặt phẳng như mặt bàn cứng (tuyệt đối), nhưng phải là hai mặt phẳng uốn lượn cong cong (tương đối) y như những tà áo của một vũ công đang múa hát vậy. Barbour kết luận: Einstein đã tìm đi con đường dản dị quá, mặc dù ông đã sửa được khái niệm cổ hủ của Newton, vì đã dùng không-thời-gian ba chiều cứng ngắc, chỉ thêm vào một chiều thời gian thứ tư, cũng cứng ngắc luôn nữa, dù rằng Einstein đã biết đưa ra được thuyết “tương đối tổng quát.”

                        Barbour bảo: “Ý tưởng của Mach bám chặt tâm trạng tôi trong nhiều năm, tôi nghĩ Einstein chưa nắm trọn ý niệm của Mach một cách nghiêm túc khi tôi đọc lại các bản khái luận bằng tiếng Đức”. Barbour nhấn mạnh, nhất là khi Einstein “gán” thời gian vào không gian ba chiều (làm chiều thứ tư), như vậy đã quan niệm, coi thời gian là “tuyệt đối”, mà thực sự thì thời gian “khác” nhau ở các vị trí khác nhau trong vũ trụ, hay nói cách khác, thời gian cũng “tương đối” nữa. Cho rõ ràng, đối với Mach, lý thuyết của Einstein đưa ra chưa phải là tương đối. Barbour bảo: “Thời gian đo lường sự thay đổi của không gian, thời gian không phải là một thành phần của không gian.”

                        Năm 1975 Barbour liên lạc với vật lý gia Bruno Bertotti tại Đại Học Pavia ở Ý Đại Lợi để chia xẻ những gì ông nghĩ về Einstein. Đến 1982 Barbour và Bertotti phát biểu một lý thuyết mới với lực hấp dẫn vạn vật (gravity), cùng mô tả một cách chính xác hơn về lý thuyết tương đối, mà không cần dùng đến ý niệm coi thời gian cũng là đơn vị căn bản trong không-thời-gian. Nếu tính đúng theo công thức, thời gian hiện hữu (tuổi) của vũ trụ tại “khoảng không” (empty space) phải là mười tám (18) tỉ năm rồi, kể từ Big Bang; còn thời gian tại các thiên hà ít nhất cũng mười lăm (15) tỉ năm và lấy trung bình thì vũ trụ này đã được sinh ra (bắt đầu từ Big Bang), mà ai trong chúng ta cũng đã biết một cách chính thức phổ quát, trên mọi sách báo là khoảng mười ba tỉ bẩy (13, 7) năm.

                        Đã xét về dĩ vãng của vũ trụ là được sinh ra trên mười ba tỉ năm, thế tương lai của vũ trụ sẽ ra sao? Vũ trụ liệu có thể sống còn cho tới vô cùng được không? Nhiều vũ trụ gia đâm ra thắc mắc thực sự với câu chuyện tựa đề Quán Trọ Bên Đường Khi Kết Thúc Vũ Trụ (The Restaurant at the End of the Universe) của một nhà văn hài hước nổi tiếng Douglas Adams. Vũ trụ cứ trương nở mãi thì cũng phải tới một lúc mà tất cả những gì ngoài Giải Ngân Hà (thiên hà của chúng ta), cũng ra khỏi “tầm nhìn” của chúng ta, hay nói cách khác chúng ta sẽ thấy một vũ trụ tối đen trống rỗng đáng sợ. Công Tước (Lord) Byron người Anh chẳng đã rầu rĩ than khóc, với các vần thơ ngay từ thế kỷ thứ mười chín 19, (thực đúng là năm 1816) như sau: “The bright sun was extuiguish’ d, and the stars/ Did wander darkling in the eternal space”. (Khi Mặt Trời chói trang lịm tắt cùng muôn vì sao/ Ta lạc lõng trong thế gian tối tăm vô định).

                        Thế nhưng chúng ta đừng vội vã bi quan, tất cả những chuyện trên chỉ là một nửa của sự thực. Các ngôi sao (định tinh) sẽ luôn luôn được sinh ra qua mọi thời đại cùng sẽ sống trường tồn với năng lượng của nó. Rồi sẽ có nhiều quái vật (định tinh) mới lạ lùng xuất hiện trong “vườn thú” vũ trụ. Đây là hiện tượng mà cho tới nay chúng ta vẫn thường chứng kiến hàng ngày. Các điều kiện mà vũ trụ dành cho sự sống xuất hiện trong đó sẽ xẩy ra càng ngày càng nhiều thêm.

                        Môn học về “tương lai vũ trụ” (eschatology) đã nghiên cứu rất nhiều để giải nghĩa một cách khoa học trình tự lịch sử vũ trụ. Những đánh giá hữu lý trong việc đưa các quan niệm có thể kiểm chứng (testing) mọi lý thuyết, rồi để chứng minh từ các ý tưởng trìu tượng (abstract) trở nên xác thực cụ thể (concrete). Thí dụ một trong các lý thuyết trìu tượng là hình giáng (shape) của không gian vũ trụ, khoa học gia đã cố gắng mô tả chứng minh cho chúng ta hiểu biết một cách dễ dàng hơn, vũ trụ trương nở rồi sẽ phải mờ nhạt đi theo như cách nào. Hoặc vật lý gia luôn luôn giải nghĩa bằng các con toán rõ ràng cho lý thuyết về các hạt (particles) các lực (forces) căn bản, xẩy ra trong vũ trụ suốt cả nhiều ức (ngàn tỉ) năm trong tương lai, mọi thiên thể vỡ vụn thành các protons (hạt trong nhân nguyên tử) rồi cuối cùng các Lỗ Đen cũng bốc hơi hết như thế nào.

                        Greg Laughlin là chuyên gia về sao (định tinh) ở Đại Học Californiatại Santa Cruz ráng “lập trình” cho máy điện toán để tính toán trong tiến trình về khối lượng của các sao (định tinh) theo thời gian vũ trụ. Theo dõi máy chạy tự động suốt từ khởi đầu Big Bang cho tới nay, rồi vì quên không tắt máy, ông đã để máy tiếp tục theo lập trình sẵn cho những dữ liệu của nhiều ức (trillions) năm sau này, vô tình Laughlin đã tiến đến nhiều ước đoán về sinh họat vũ trụ trong những tương lai rất xa.

                        Đầu tiên muốn biết tương lai của các sao (định tinh), phải biết chúng được thành lập hay sinh ra như thế nào. Các sao được sinh ra từ các đám mây gồm khí và bụi lơ lửng trong không gian, khối lượng các đám bụi khí này chứa nhiều trăm ngàn hay ngay cả nhiều triệu lần trọng lượng Mặt Trời (định tinh) của chúng ta. Thí dụ như “vườn ươm cây” của Giải Ngân Hà đã làm sinh ra vài trăm tỉ sao (định tinh), nhưng sẽ sản xuất ra tiếp vài chục tỉ sao nữa. Nhưng tiến trình này suy giảm trong tương lai: vì vật liệu “thô” trong vũ trụ cũng sẽ dần dần bị tiêu thụ dùng hết. Mặc dù các sao khổng lồ khi sụp xuống sẽ biến thành các siêu sao nổ (supernova) làm văng tung tóe vật chất ra khoảng không (giữa các sao), rồi ngay các thiên hà cũng tích lũy dần “bụi, khí” từ khoảng không nằm giữa các thiên hà, các vật chất này không bù đắp nổi cho việc thành lập sao. Người ta ước lượng khối bụi khí giữa các sao này, chưa có trọng lượng bằng được khoảng mười phần trăm (10%) trọng lượng vật chất trong các sao (định tinh).

                        Ngày nay sự hình thành sao (định tinh) trong Giải Ngân Hà là trung bình một sao (trọng lượng bằng Mặt Trời) cho mỗi năm. Thế nhưng khoảng tám cho tới mười tỉ năm nữa, sự thành lập sao (định tinh) sẽ nhiều hơn gấp mười lần hiện nay. Sau đó Laughlin ước lượng là sự tạo thành các sao (định tinh) sẽ giảm dần, theo tỷ lệ một phần mười theo thời gian, nghĩa là một trăm tỉ (100) năm nữa, sự thành lập sao (định tinh) chỉ còn là một phần mười (1/10) so với ngày nay. Và rồi một ức (ngàn tỉ) năm nữa, sự thành lập các sao chỉ còn là một phần trăm (1/100) so với ngày nay.

                        Chúng ta trong Giải Ngân Hà cũng chẳng bao lâu -  “chẳng bao lâu” đây  là vài tỉ năm - nữa sẽ chứng kiến sự sát nhập chung (hay đụng độ: collide) vào cùng với thiên hà Andromede, lúc đó sẽ có tên chung là thiên hà Ngân-meda (Milkomeda), hợp thành chung một “khối lượng tâm” (center of mass) mà tất cả mọi sao (định tinh) đều chạy vòng quanh. Cuộc sát nhập này cũng sẽ làm tung tóe ra rất nhiều khí và bụi (gas and dust) và dĩ nhiên cũng sẽ có thành lập thêm nhiều sao (định tinh) mà thiên văn gia gọi là vụ “bộc phát sao”. Khi cân bằng trở lại, cả hệ thống sẽ chỉ là một thiên hà lớn hình thuẫn (el-lip), và sự hình thành các sao (định tinh) mới cũng giảm đi rất nhiều.

                        Cộng thêm nữa là các sao (định tinh) trong tương lai cũng sẽ rất khác các sao thời nay, vì lúc đầu vũ trụ chỉ có nhiều khinh khí (hydrogene), helium và lithium. Các sao là các lò nguyên tử sẽ sản sinh dần (sau mỗi vụ nổ) ra các nguyên tố càng ngày càng nặng hơn lên, tiến theo bảng xếp loại tuần hoàn nguyên tố Mendeleff: tức tiến lên trước nhất là như  các loại á kim than (carbon), rồi khí trơ nitrogen, rồi dưỡng khí (oxygen). Rồi lần lượt trong mây khí bụi không gian, giữa hay “nôi” của sao, có chứa cả các nguyên tố nặng tiếp khác, dần dần sẽ cho sinh ra, xuất hiện các nguyên tử phân tử kim loại đồng sắt, rồi cuối cùng khi xẩy các vụ nổ sao (siêu sao: supernovae) thì sản xuất ra tới cả uranium. Những khí bụi giữa sao trong vũ trụ này càng ngày càng phức tạp, ngay như Mặt Trời của chúng ta là một sao (định tinh) tương đối “trẻ”, chỉ mới năm (5) tỉ tuổi, sẽ chứa rất nhiều nguyên tố nặng, hay có nhiều các nguyên tố này gấp khoảng một trăm (100) lần trong các sao được sinh ra lúc khởi đầu vũ trụ (cách nay hơn mười tỉ năm rồi).

                        Chuyện trong sao (định tinh) hiện diện nhiều nguyên tố càng ngày càng nặng gây nên hai hiệu quả. Hiệu quả thứ nhất rất rõ ràng là thế hệ những sao sau này không chói sáng như thế hệ sao (định tinh) trước nữa mà trở nên mờ đục (opaque) dần. Sao không chói sáng nhiều có nghĩa là lò nguyên tử trong sao không tiêu thụ nguyên liệu nhanh như các sao của thế hệ trước, cũng cho ta suy ra là sao sẽ sống thọ (sống lâu) hơn sao thế hệ trước. Hiệu quả thứ hai lại ngược với hiệu quả thứ nhất, sao càng chứa nhiều nguyên tố nặng, những nguyên tố này không tham dự vào phản ứng nguyên tử trong sao, sẽ làm cho sao có đời sống ngắn hơn (hay giảm thọ) các sao thế hệ trước.

                        Laughlin và Fred Adams thuộc Đại Học Michigan đã làm một nghiên cứu về cả hai hiệu quả kể trên năm 1997: kết quả cho biết là trong một ức (trillion) năm nữa, các nguyên tố nặng trong các sao (mới sanh trong tương lai), sẽ có tỷ lệ nhiều gấp bốn lần nguyên tố nặng chứa trong các sao thời gian hiện tại. Sao càng mang nhiều nguyên tố nặng càng có nhiều khả năng mang hành tinh chạy vòng quanh, với nguyên tắc này, thiên văn gia đã tìm ra khoảng 700 (bẩy trăm) hành tinh lớn cỡ sao Mộc (Jupiter: hành tinh). Nhà khoa học John Johnson tại Viện Kỹ ThuậtCalifornia bảo: “Vì nguyên tố nặng càng ngày càng nhiều, như vậy nên hành tinh sẽ càng ngày càng nhiều trong vũ trụ”.

                        Còn hành tinh chỉ lớn cỡ Trái Đất thôi thì sao? Các viễn vọng kính trong không gian cho nhiều dữ liệu về những hành tinh cỡ này, tóm lại trong tương lai vũ trụ càng ngày càng có nhiều hành tinh. Còn có nghĩa là số hành tinh được sanh ra sẽ nhiều bằng một nửa hay hai phân ba (2/3) số sao (định tinh) trong không gian.

                        Lúc đầu chưa chắc trên các hành tinh đã có đời sống, vì trong tương lai các sao (định tinh) càng ngày càng nhỏ và càng ít sáng hơn Mặt Trời. Nhưng may mắn thay, sao (định tinh) càng nhỏ, càng mờ ít sáng, lại càng giúp điệu kiện cho đời sống phát triển, một sao nhỏ có độ sáng chỉ bằng một phần ngàn (1/1.000) Mặt Trời sẽ cho nhiệt độ rất thích hợp để đời sống phát triển mạnh trên các hành tinh chạy quanh. Còn có nghĩa là càng ngày càng có nhiều hành tinh, thì càng ngày càng có nhiều đời sống. Đời sống dĩ nhiên là cần nước ở thể lỏng (giống trên Trái Đất), nhưng cũng có thể có những hình thức đời sống khác nữa, và trong tương lai, càng có nhiều nguyên tố nặng sẽ càng có nhiều hành tinh có điều kiện thích hợp với cuộc sống hơn.

                        Ta cũng cần lưu ý điểm này, nếu sao (định tinh) càng ngày càng nhỏ càng mờ có nghĩa là đời sống của thế hệ những sao này cũng chỉ vài trăm (100) cho đến vài ngàn (1.000) tỉ năm thôi. Tất cả những điều trên cho ta suy ra là đời sống sẽ xuất hiện càng ngày càng nhiều và càng đa dạng trong tương lai.

                        Năm 2009 hai khoa học gia người Pháp tại Thiên Văn Đài Paris (the Paris Observatory) cho chạy đồng thời cả ngàn máy điện toán trong việc nghiên cứu bắt chước (simulation) quỹ đạo bốn hành tinh trong cùng của Mặt Trời là các sao Thủy (Mercury), sao Kim (Venus), Trái Đất và sao Hỏa (Mars). Giả định trong năm (5) tỉ năm nữa liệu các thiên thể trên có thể chạy “loạng quạng” ra khỏi quỹ đạo được không? Hai khoa học gia thấy khi đó có một phần trăm (1%) xác suất là sao Thủy sẽ lao “húc đụng” vào sao Kim. Rồi khoảng một ức (trillion) năm nữa thì tỷ lệ xác suất này là rất cao, nghĩa là cả Trái Đất, sao Hỏa (Mars) cũng loạng quạng lung tung beng trên quỹ đao.

                        Thế nhưng vào thời điểm tương lai này có thể giải Ngân Hà và thiên hà Andromede cũng sẽ “giao” áp sát vào nhau, sẽ còn xẩy ra rất nhiều “tai nạn” do sao (định tinh) đụng sao nữa, lúc đó dĩ nhiên các hành tinh (của các sao) sẽ thực sự chạy hỗn loạn. Muốn hình dung ra kịch bản của thời đại tương lai này, chúng ta phải xét đến sự hình thành và xếp loại các sao (định tinh).

                        Có ba loại sao (định tinh) được sanh ra trong các thiên hà và cũng chết theo ba cách khác nhau: thứ nhất là các sao nhỏ (khối lượng nhỏ hơn Mặt Trời), nếu các sao (định tinh) càng nhỏ càng tiêu thụ ít nhiên liệu, nhiệt độ của sao không bao giờ đủ nóng để phản ứng nguyên tử có thể khởi động, như vậy ngược lại có đời sống càng thọ. Thứ hai là loại sao có khối lượng bằng hay tương đương khối lượng Mặt Trời, đầu tiên sẽ trở thành các sao khổng lồ đỏ (red giant), rồi lớp vỏ ngoài sẽ bong dần ra, trở thành các “xác sao chết”, lõi chỉ còn bằng Trái Đất, cấu tạo chỉ là các nhân than (carbon) và điện tử. Thiên văn gia gọi các sao (định tinh) này đã biến thành các sao lùn trắng (white drawfs) cấu tạo chỉ là helium, cùng chút ít hydrogene và vài nguyên tố nặng khác. Thứ ba là loại các sao khổng lồ, khối lượng lớn hơn Mặt Trời, các sao này sẽ tự sụp xuống thành một sao neutrons hay cuối cùng có thể biến thành một Lỗ Đen.

                        Không ai có thể tưởng tượng hay tiên đoán được tương lai thực xa (nhiều ức năm) của các thiên thể cũng như của vũ trụ. Liệu có thể các sao (định tinh) sẽ chết hết hay sẽ biến thành các Lỗ Đen, các Lỗ Đen này sẽ sát nhập vào nhau thành một Lỗ Đen Khổng Lồ để cuối cùng Lỗ Đen này cũng “bốc hơi” đi hết để trở thành trống rỗng như lúc khởi đầu chưa có Big Bang.

                        Hơn ba chục năm trước Freeman Dyson tòng sự tại Viện Nghiên Cứu Sâu của Đại Học Princeton, New Jersey phát biểu: “Tôi nghĩ phải có một nền khoa học thực phát triển thực văn minh với trí thông minh thực tuyệt vời mới có thể tưởng tượng ra được các mục tiêu cho cuộc sống trong tương lai. Nhưng thôi, chúng ta mới có “lịch sử” hơn chục tỉ (billions) năm, không thể tưởng tượng được cuộc sống nhiều ức (trillions) năm nữa. Thế hệ các con cháu chút chít chụt chịt của chúng ta sẽ phải phát triển để có nền văn minh trong đó tự “tạo” ra các thiên thể (định tinh) hay vũ trụ riêng để thành “vườn địa đàng” nữa chăng? Hay chúng ta sẽ chứng kiến Một Sự Xóa Nhoà Cuộc Sống Trong Vũ Trụ đã được mô tả theo tưởng tượng của Lawrence M.Frauss và Glenn D.Starkman đăng trên báo Scientific America.           

Tác Giả Bài Văn
Bùi Trọng Căn