S I Ê U   N H I Ê N.

                                                VÀ  BÌNH  MINH  VŨ  TRỤ.

 

                                    Dùng chữ Siêu Nhiên tức vượt quá sự tự nhiên hay bình thừơng là tả sự khác thường ở một người hay một hiện tượng. Ngày xưa lúc còn trẻ đi học trong lớp khi chúng ta thấy một anh nào có hành vi khác thường hoặc ý nghĩ khác thường là chúng ta bảo: “Anh này muốn trở thành Triết Gia, hay bắt chước làm Socrate”.

                                    Nhưng thực sự muốn là Triết Gia không phải là dễ, khi có những Tư Tưởng tuy khác thường nhưng phải trình bầy giải nghĩa cho có lý có tình. Đan cử một tình huống để có ý niệm rộng rãi trong Suy Nghĩ về cuộc sống ở thế kỷ thứ hai mươi. Bergson mà tên toàn phần là Henri Bergson là người sanh ra ở cuối thế kỷ mười chin, sống trong nửa đầu thế kỷ hai mươi và học hành tại Paris.

                                    Băn khoăn về bản chất (nature) của Thời Gian, suốt thời niên thiếu khi sinh hoạt tại các tỉnh, ông muốn giải nghĩa cho các khái niệm căn bản của Khoa Học đang phát triển như vũ bão. Chính sách vở của ông làm căn bản cho thuyết Hiện Sinh của Jean Paul Sartre sau này. Đầu tiên ông xuất bản cuốn sách “Bàn Về Các Kết Quả Tức Thời Của Lương Tri” (Essai sur les donnees immediates de la conscience). Rồi sau đó một cuốn sách khác làm ông trở thành nổi tiếng là: “Vật Chất và Trí Nhớ hay Trí Tuệ: Bàn về sự liên hệ giữa Thân Xác và Tâm Hồn” (Matiere et Memoire: Essai sur la relation du Corps et l’Esprit), chính trong cuốn sau này ông đã cố gắng manh nha ra thuyết Xác Minh về Khoa Học (scientific determinism).

                                    Henri Bergson đi thuyết trình và giảng dậy tại nhiều Viện Đại Học ở Pháp rồi từ 1900 đã dấy lên một phong trào tuyên sưng rộng rãi trong sinh viên, sống theo lý thuyết Bergson (Bergsonnism). Cuối cùng cuốn sách nổi tiếng nhất là Giải Nghĩa Tiến Trình Của Phát Minh với nguyên tác L’ evolution creatrice xuất bản 1907: Giải thích về Tiến Hóa như Kết Quả của một cố gắng liên tục trong Nhiệt Thành Yêu Đời.

                                    Thời Đệ Nhất Thế Chiến Bergson cũng ý thức trách nhiệm công dân nên ông gia nhập Hội Đồng Quốc Gia (League of Nations). Tới năm 1928 ông nhận Giải Thưởng Nobel về Văn Chương Văn Học.

                                    Quay sang phương Đông chúng ta cũng có thể kể một nhân vật  Siêu Nhiên hay xuất chúng: đó là Tư Mã Thiên của Tầu. Sanh năm 145 trước Công Nguyên, quê chinh là Long Môn một huyện của tỉnh Thiểm Tây. Tổ tiên đã làm Thái Sử là một chức quan lớn của triều đình nhà Chu. Đến đời cha là Tư Mã Đàm cũng làm Thái Sử đời nhà Hán, học rộng tài cao khác người, cùng rất thích học thuyết Lão Trang hay Vô Vi đúng là sống trong mơ mộng khác thường, trái ngược với Khổng Phu Tử nhập thế.

                                    Chức sử quan ngoài việc chép Sử còn nghiên cứu học hỏi kiêm luôn các môn như Thiên Văn, làm chỉnh đốn Lịch (âm lịch) và cả bói toán, tức tiên đoán giải nghĩa các “điềm” các sự việc biến cố, đến với Vua quan trong triều đình giống như Khổng Minh cũng theo nghề này đời Tam Quốc.

                                    Quả là khác thường vì là thời trước công nguyên (chứ không phải thời Bùng Nổ Khoa Học Khát Khao mới lạ) khi Tư Mã Thiên mới vừa đủ hai mươi tuổi thì Bố là Tư Mã Đàm đã dục dã bắt con lên đường đi du lịch, để coi tận mắt mọi chuyện: như đến Trường Giang, vượt sông Hoài sông Tứ, thăm mộ Mẹ Hàn Tín, lên núi Cối Kê xem nơi Vua Hạ Vũ triệu tập chư hầu, vào hang Vũ Động tìm cho được di tích Vua Vũ. Gặp dân chúng Cối Kê nghe kể chuyện về Vua Việt Câu Tiễn, Tư Mã Thiên còn tới Cô Tô Đài tìm di tích Ngũ Tử Tư, sau đó đến Thái Hồ thuê thuyền để nghe dân chài kể về chuyện Tây Thi Phạm Lãi. Rồi sau đó ông còn đi ngược lên Trường Sa đến bến Mịch La để khóc Khuất Nguyên. Tiếp theo ông đến sông Tương trèo núi Cửu Nghi, kiếm dấu vết mộ Vua Thuấn, khảo sát những tục lệ cũ từ thời Hoàng Đế.

                                    Năm sau ông lên miền Bắc vượt sông Vấn, sông Tứ đến nước Tề nước Lỗ, bồi hồi nhìn thăm lăng miếu Khổng Phu Tử, say sưa nghe dân chúng kể chuyện Trần Thiệp. Vẫn chưa hết ông tiếp tục sang đất Tiết, thăm hỏi di tích của Mạnh Thường Quân, sau nữa Tư Mã Thiên đến tận Bành Thành nhìn ngắm quê hương của Lưu Bang, chủ yếu ông muốn biết rõ thời niên thiếu của con người dựng nên sự nghiệp nhà Hán kéo dài ba trăm năm. Đến nước Ngụy hỏi thăm chuyện Tín Lăng Quân, rồi sau mệt mỏi với ba năm giang hồ, ông mới chịu quay trở về Tràng An. Có thể nói trừ miền Quảng Đông, Quảng Tây, còn suốt từ Vân Nam, Tứ Xuyên cho tới tận Vạn Lý Trường Thành, ở đâu cũng có vết chân của Tư Mã Thiên.

                                    Điều khác thường hơn nữa là Tư Mã Thiên nhìn thấy cả vai trò của những người bình thường (chứ không phải riêng Vua Chúa) cũng làm nên lịch sử thí dụ như Khuất Nguyên, Tư Mã Tương Như, rồi cả những thầy thuốc thầy bói, và ngay cả những anh làm hề pha trò cho Vua Quan trong triều đình như Đông Phương Sóc. Bố là Tư Mã Đàm khi lâm bệnh nặng đã cầm tay con khóc mà dặn rằng:

                                    “Tổ tiên ta đời đời làm Sử Quan. Sau khi ta chết thế nào con cũng được nối nghiệp làm Thái Sử. Khi đã làm Thái Sử chớ quên những điều ta đã dặn, đã bàn, muốn viết lưu lại. Hiện nay bốn biển một nhà, Vua sáng tôi hiền, con làm Thái Sử mà không chép được đầy đủ mọi chuyện mọi người, mọi việc thì lấy làm xấu hổ (mắc cở) cho dòng họ nhà ta, con hãy nhớ lấy”.

                                    Trước khi vào Triều thì Tư Mã Thiên đã quen biết Lý Quảng Lợi và Lý Lăng. Năm 99 trước Công Nguyên Vua sai Lý Quảng Lợi cầm năm ngàn quân vào biên giới Hung Nô, bị tám vạn quân Hung Nô bao vây. Sau mới lại sai Lý Lăng vào tiếp cứu tham gia cuộc chiến, đánh nhau suốt mười ngày giết hơn vạn quân địch, nhưng vì cách xa biên giới, lại bị chặn mất đường về, quân sĩ chết nhiều, do quá mệt mỏi không còn sức chiến đấu được nữa nên Lăng phải đầu hàng địch. Hán Vũ Đế nổi cơn thịnh nộ, tính giết cả nhà Lý Lăng, quần thần đều hùa theo.

                                    Tư Mã Thiên lúc quen biết trước, luôn mến phục Lăng là người can đảm nên đứng ra tâu Vua: “Lý Lăng mang quân tiếp cứu, xâm nhập đất địch, quần nhau với địch luôn mười mấy ngày, đến Vua tôi Thuyền Vu đều sợ hãi, phải mang hết lực lượng kỵ binh toàn quốc bao vây, thế mà Lăng một mình vẫn hăng hái chiến đấu, xông vào Hung Nô quyết chiến, Thần cho rằng Lăng có thể sánh với các danh tướng thời xưa.”

                                    Không ngờ Vua Hán Vũ Đế càng giận, cho là Tư Mã Thiên đề cao Lý Lăng chê Lý Quảng Lợi nhút nhát, mà Lý Quảng Lợi lại là anh của Lý Phu Nhân đang được Vua yêu quí. Hán Vũ Đế bèn sai bắt giam Tư Mã Thiên giao cho phán quan xét sử. Vì chuyện này mà Tư Mã Thiên bị tội “thiến” để làm hoạn quan.

                                    Sau khi bị thi hành tội thiến, đưa vào “nhà tầm” là nơi nuôi người mới bị hoạn, mấy lần uất ức quá ông đã nghĩ đến việc tự vẫn. Nhưng sau ông nghĩ nếu mình chết đi, cũng chẳng ai khen, cũng như thiên hạ cho là vì xấu hổ mà tự sát trong khi sự nghiệp chưa tròn, lời cha dặn còn sờ sờ đó, ông gạt nước mắt khuyên mình: “Người ta ai cũng một lần chết, nhưng có cái chết nặng như núi Thái Sơn, có cái chết nhẹ tựa lông hồng” cố gắng gượng sống, dù cô độc cho tới lúc chết.

                                    Tư Mã Thiên là người đầu tiên kể ra những anh nông dân như Trần Nghiệp, Ngô Quảng. Những anh lẻm mép làm nghề thuyết khách là Tô Tần, Trương Nghị. Những hiệp khách cương nghị nổi tiếng là Kinh Kha, Nhiếp Chính. Và ngay cả những anh hàng thịt là Chu Hợi, Cao Tiệm Ly, tiếp theo là những triết gia như Khổng Khâu, Trang Chu, rồi những danh tướng là Hàn Tín, Hạng Vũ, Lý Quảng Lợi. Những công tử cao sang là Tín Lăng Quân, Mạnh Thường Quân, rồi những bạo chúa là Tần Thủy Hoàng, Tần Nhị Thế… cùng vô số nhân vật, hình ảnh tượng trưng khác, trở thành những người của huyền thoại, truyện ký, và ngay cả kịch, thơ tất cả đều trở nên bất tử.

                                    Cuối cùng Tư Mã Thiên nghĩ phải tự an ủi mình trong cảnh hoạn quan (bị thiến), chính là nhờ đến “lúc cùng” mới có “trí”, viết nên quyển sách Sử Ký giống như các trường hợp: đời xưa Tây Bá bị tù ở Dũ Lý mới diễn giải được Chu Dịch (Kinh Dịch), Khổng Tử bị nạn ở đất Trần mà viết nên Kinh Xuân Thu, Khuất Nguyên bị đánh đuổi khốn cùng mới viết nên Ly Tao, Tả Khâu Minh bị mù mà đọc cho người viết Quốc Ngữ, Tôn Tẫn bị cụt chân mới viết ra sách Binh Pháp, Lã Bát Vi bị đầy sang Thục mà để lại sách Lữ Lãm, Hàn Phi Tử bị tù ở Tần làm ra quyển Thuyết Nan, cùng ba trăm bài Kinh Thi đều do người hiền làm ra để bầy tỏ nỗi uất ức dùng truyền lại cho đời sau.

                                    Bây giờ kể đến truyện hiện tượng Siêu Nhiên hay khác thường: Hàng ngày ta nghe nói đến Tia Vũ Trụ, vậy tia vũ trụ là tia gì, khác với tia sáng thường ra làm sao? Xin nói ngay đó là những “nhân nguyên tử” bay ngoài không gian (khác hẳn với sóng ánh sáng không mang điện, do các hạt quang tử (photons). Vì sao những “nhân nguyên tử” (hạt) thiên nhiên này lại có thể có một tốc độ quá nhanh, đến nỗi có thể phát ra năng lượng mạnh khủng khiếp để gọi là Tia Vũ Trụ. Đó là một “bí mật” thiên nhiên mà khoa học gia đã thắc mắc rất nhiều trong hàng mấy thế kỷ.

                                    Nguồn gốc của các hạt (tức hạt protons nhiễm điện, chứ không phải hạt neutrons), tại sao loại hạt này lại có thể bay lung tung như photons của ánh sáng, và mang năng lượng khủng khiếp, bay lượn trong vũ trụ là một bí mật. Chúng thuộc nhóm các loại “vật chất” mà chúng ta gọi tên là Tia Vũ Trụ, vì cũng có tốc độ tương đương gần bằng với tốc độ ánh sáng. Nguyên nhân nào tăng tốc cho những tia này để nó có thể vượt qua những khoảng không mênh mông ngoài không gian, để va đụng tới tận Trái Đất từ khắp mọi phía, mọi phương hướng. Các khoa học gia ngày nay cố gắng chế tạo những công cụ để phóng lên không gian cũng như tại mặt đất để cố tìm bí mật này.

                                    Muốn biết thêm về các Tia Vũ Trụ không phải là dễ. Thiên Văn Học đã nghiên cứu nhiều về ánh sáng đến từ vũ trụ trong nhiều độ dài sóng, nhưng tất cả đều là đi theo một đường thẳng từ ngoài không gian vào kính thiên văn. Lý do người ta nói ánh sáng đi theo đường thẳng vì điều dản dị là quang tử (photons) không nhiễm điện. Còn đối với Tia Vũ Trụ, chuyện rắc rối hơn nhiều vì protons nhiễm điện, thí dụ là ngay trong hệ Mặt Trời hoặc qua các Thiên Hà ngoài không gian, đường đi của Tia Vũ Trụ sẽ bị các từ trường xoắn đi (chứ không thẳng) vì vậy rất khó biết nó xuất phát từ đâu. Đến đây khoa học gia phải tìm một phương cách khác để biết xem nó xuất phát từ đâu.

                                    Trước hết hãy cố xếp loại và tìm hiểu thành phần Tia Vũ Trụ vì từ hai loại nghiên cứu để tìm hiểu này sẽ cho ta biết Tia Vũ Trụ mang nặng lượng mạnh mẽ đến thế nào: rồi từ đó các Tia Vũ Trụ mới được chia một cách tổng quát ra làm 12 (mười hai) loại tùy theo tầm cỡ và độ sáng (magnitude) của nó.

                                    Những Tia Vũ Trụ mạnh nhất mang các hạt có năng lượng cỡ cả tỉ tỉ tỉ (tức con số 1 kèm 12 số không đi theo) lần Tia Vũ Trụ có mang năng lượng nhỏ nhất. Các Tia Vũ Trụ cũng tới ta theo chu kỳ thời gian tùy thuộc vào năng lượng nó mang theo. Tia Vũ Trụ với hạt càng mạnh thì càng có ít và hiếm thấy: như Tia Vũ Trụ mà mang năng lượng yếu kém thì có thể rất nhiều và phóng vào bầu khí quyển Trái Đất một lần mỗi giây (second) cho mỗi inch vuông, trong khi đó các Tia Vũ Trụ mạnh nhất chỉ phóng vào mỗi inch vuông (xuống bầu khí quyển) một lần trong một thế kỷ thôi.

                                    Khi Tia Vũ Trụ là các hạt protons vào bầu khí quyển, nó đập vào các phân tử trong không khí, phá nát ra làm nhiều hạt, rồi gây ra một cơn mưa (showers) các hạt gọi là hạt thứ cấp rơi lả tả xuống mặt đất. Phân tích các hạt thứ cấp này cho ta biết năng lượng của Tia Vũ Trụ chính hay còn gọi parents. Người ta dùng nhiều cách, từ thả các quả ballon lên không trung hoặc ghi nhận những hạt này bằng các máy móc ghi lại, phát hiện (detectors) ngay trên mặt đất. Cả hai cách đều có thể cho ta biết các nguyên tử nào đã bị bóc trần hết điện tử (electron) chung quanh bằng các Tia Vũ Trụ. Thí dụ như nhân của hydrogen (chỉ có protons thôi), rồi nhân của helium, nhân của than (carbon), nhân của dưỡng khí (oxygen), của sắt (iron) và ngay cả các nguyên tố nặng khác.

                                    Những nhân này bắn đi với một năng lượng đáng kể vì chúng đạt tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng (nên mới gọi là Tia Vũ Trụ tương đương như Tia Sáng). Nhưng cái gì, bằng cách sao mà các giàn phóng nào đó đã tăng tốc, tăng năng lượng cho các hạt nguyên tử này thì vẫn là điều bí mật từ nhiều thế kỷ.

                                    Nhắc lại một chút lịch sử cho rõ ràng: Năm 1785 một vật lý gia người Pháp tên Charles Augustin de Coulomb quan sát thấy trong máy điện nghiệm (electroscopes) để tìm phát hiện điện (tĩnh), tự nhiên có điện dù ông đã bọc thật kỹ. Mãi cuối thế kỷ thứ 19, các khoa học gia mới biết đến chất phóng xạ (radioactive), phát ra các Tia Phóng Xạ (lần đầu tiên ngưới ta dùng chữ “Tia”). Rồi bằng máy điện nghiệm lại biết là những Tia này có thể bóc trần lớp điện tử (electrons) của nhiều nguyên tố. Năm 1911 khoa học gia mang máy điện nghiệm vào trong các hầm (tunnels) sâu dưới đất, hoặc cho máy điện nghiệm xuống sâu dưới mặt nước, hoặc ngay cả giữa các lớp vỏ bọc kim loại thì vẫn thấy có Tia Phóng Xạ. Người ta tự hỏi là các Tia này có trong vỏ trái đất, hay có trong không khí, hoặc phát ra từ nơi nào đó trên hành tinh của chúng ta.

                                    Vật lý gia người Áo tên Victor Hess trả lời câu hỏi này năm 1912 bằng cách mang máy điện nghiệm bay lên không trung cao hơn 5 kms. Ông thấy qua máy điện nghiệm, những tia từ mặt đất giảm dần rồi tăng nhanh từ hơn 1 km, rồi từ khoảng 4 kms những tia này tăng gấp hai (đối với mặt biển), ông đặt tên là “hohenstrahlung” có nghĩa là Tia Phóng Xạ từ trên cao. Ông chứng minh là các phóng xạ ions hóa (ionizing) tăng dần từ mặt đất lên cao, vì vậy tới năm 1936 ông nhận Giải Thưởng Nobel vì chứng minh là những tia này bắt nguồn từ ngoài không gian.

                                    Sau Đệ Nhất Thế Chiến chuyện nghiên cứu Tia Vũ Trụ chuyển sang Hoa Kỳ, hai vật lý gia là Robert Milikan và Arthur Compton nổi tiếng do phổ biến bản chất của Tia Vũ Trụ đăng trên trang đầu tờ The New York Times xuất bản ngày 31 tháng 12 năm 1932. Các ông cho biết sự ions hóa bắt nguồn từ các hạt ánh sáng (photons) gọi là tia gamma. Ông cũng đề nghị giả thuyết Tia là sản phẩm do phản ứng trùng hợp từ hydrogen trong khoảng giữa các thiên hà (intergalactic) sinh ra rồi gọi Tia Vũ Trụ, từ đó tên Milikan và Compton dính liền với chuyện Tia Vũ Trụ.

                                    Năm 1927 một khoa học gia người Đức tên Jacob Clay du lịch đến đảo Java thuộc Indonesia tức đi từ Tây sang Đông, khoa học gia này lại phát hiện ra một “điều lạ” là Tia Vũ Trụ không phân phối đều theo kinh độ (latitude) của Trái Đất. Sau đó ông nêu lên ý kiến yêu cầu hàng trăm khoa học gia trên toàn thế giới hãy đo lường lượng Tia Vũ Trụ phân bố trên toàn cầu. Ông cũng nêu giả thuyết là nếu Tia Vũ Trụ là những hạt nhiễm điện, thì nó sẽ bị ảnh hưởng của Từ Trường Trái Đất và phải bị uốn lệch đi, như vậy Tia Vũ Trụ sẽ khác nhau tùy theo Kinh Độ địa cầu, sau này mọi người mới thấy sự suy luận (cùng tiên liệu) rất đúng của khoa học gia này.

                                    Tia Vũ Trụ dĩ nhiên không phải là những hạt chỉ gây tò mò riêng cho các Vật Lý Gia mà còn cho cả các Vũ Trụ Gia nữa, vì vậy tất cả phải đi tìm xem từ đâu mà những hạt siêu nguyên tử này lại có một tốc độ quá nhanh (extreme speeds) cũng như tác động lên hệ sinh thái của Trái Đất ra sao. Năm 1934 có hai vũ trụ gia là Walter Baade gốc Đức và Fritz Zwicly gốc Thụy Sĩ đưa ý kiến là chỉ các Siêu Sao (supernova) mới có thể cung cấp năng lượng khủng khiếp cho các siêu hạt này, như chúng ta đã quan sát được. Ý kiến của hai vũ trụ gia trên mãi tới 2013 mới được xác nhận do các dữ liệu cung cấp bởi kính viễn vọng tia gamma không gian của NASA (NASA Fermi Gamma Ray Space Telescope) và vệ tinh của Cục Không Gian Ý tên the Italian Space Agency’ s Astro-rivelatore Gamma a Immagini Leggero.

                                    Hai siêu sao (supernova) thủ phạm bắn ra các Tia Vũ Trụ là W44 và IC 443 (theo bản đồ sao) vẫn còn như các nòng súng hãy còn bốc khói khi Tia Vũ Trụ được bắn ra khỏi chúng. Cũng căn cứ theo khoa thiên văn, người ta đã kiểm soát lại bằng các hình ảnh để giải thích những gì chúng ta quan sát được ngày nay.

                                    Sau khi các siêu sao kể trên bắn và tăng tốc cho Tia Vũ Trụ các Tia này bay quanh Giải Ngân Hà một thời gian rất lâu. Vì bị xoắn bởi các từ trường (ở gần hoặc trong các thiên hà) các tia này (hạt nhiễm điện) phải mất khoảng mười triệu năm mới tới được Trái Đất, khi đó nó cũng chỉ còn giữ được một năng lượng nhỏ nhất, trong khi các hạt không nhiễm điện (neutral) đã phải mất cả trăm nghìn năm để đi cùng đoạn đường, dù chúng có đi theo một đường thẳng.

                                    Khoa học gia đã biết nhiều hơn về các Tia Nhiễm Từ (Vũ Trụ) này bằng cách đo xem có sự hiện diện nhiều hay ít hạt mang các năng lượng khác nhau. Họ phóng lên không trung nhiều bóng (balloons) thăm dò, và phương pháp này cho nhiều kết quả tiến bộ trong việc tìm hiệu quả quá trình lịch sử nghiên cứu về Tia Vũ Trụ của Giải Ngân Hà chứa đựng Hệ Mặt Trời chúng ta đang trú ngụ.

                                    Các xét nghiệm chứng tỏ rằng có nhiều hạt (trong các nguyên tử thường thấy) thành hình trong các Tia Vũ Trụ nhiều hơn là trong các Tia có tốc độ chậm, mà một phần ngay trong tia sáng của Mặt Trời. Thí dụ nhân lithium, beryllium và boron có 100.000 lần nhiều hơn trong Tia Vũ Trụ đối với tia Mặt Trời. Nhưng các thành phần này lại giống y hệt nhau trong toàn Vũ Trụ. Tuy nhiên những nhân nguyên tử nặng có nhiều trong Tia Vũ Trụ cho chúng ta nghĩ rằng chúng đụng (collide) vào phần vật chất lơ lững khoảng giữa các sao làm vỡ ra thành những hạt nhỏ hơn. Căn cứ vào độ dậm đặc của những thành phần này cho các vũ trụ gia biết Tia Vũ Trụ đã chiếu băng qua những nơi nào. Nghiên cứu đường đi của Tia Vũ Trụ trong khoảng nhiều triệu năm ánh sáng, cho chúng ta biết rất nhiều chi tiết hơn cả những gì cho thấy, vì nếu chỉ trong bề dầy của một thiên hà thì cũng là vài ngàn năm ánh sáng rồi.

                                    Người ta xếp loại Tia Vũ Trụ ra khoảng tám mức độ (magnitude): ở những Tia có năng lượng yếu chứa protons của các nguyên tố nhẹ, còn nặng hơn Sắt thì ở Tia có năng lượng lớn hơn. Vũ trụ gia ước tính các Tia Vũ Trụ phải vượt qua nguyên cả từ trường của giải Ngân Hà, nên theo “xác xuất của tốc độ tia” cùng mức độ bị nhiễm (charge) qua các vật thể, sẽ mang nhiều năng lượng hơn là tia sáng khi chúng có cùng tốc độ giống như tốc độ của ánh sáng trong không gian. Các Tia Vũ Trụ phát ra từ các siêu sao trong giải Ngân Hà sẽ mang năng lượng ít hơn các Tia Vũ Trụ phát ra bởi Mặt Trời.

                                    Rồi với nhiều kỹ thuật trong việc đo lường, ngày nay khoa học gia có thể lại xếp Tia Vũ Trụ ra làm 12 mức độ (magnitude) năng lượng khác nhau đánh số từ 10 lũy thừa 8 cho tới 10 lũy thừa 20 electron-volt (eV), trong đó một eV là năng lượng sinh ra bởi một điện tử (electron) di chuyển trong điện trường một volt. Để so sánh ta có thể ước lượng là một phân tử ở nhiệt độ bình thường trong phòng tương đương 0, 04 eV.

                                    Người ta thả nhiều khinh khí cầu bay lên cao để phát hiện các Tia Vũ Trụ từ 10 lũy thừa 15 eV trở lên, tuy nhiên những tia này rất ít, vì vậy vũ trụ gia chỉ quan sát được các hạt thứ cấp (tức là hạt do Tia Vũ Trụ bay đập bầu khí quyển sinh ra). Sau này người ta đã phải đặt các máy móc vào Trạm Không Gian Quốc Tế tức là (the International Space Station hay ISS) bay trên không gian để kiếm Tia Vũ Trụ. Sau nữa lần đầu tiên dùng vệ tinh tên Quang Phổ Kế Từ Alpha (Alpha Magnetic Spectrometer hay AMS) đã cho các đo lường chinh xác về thành phần (composition) cũng như quang phổ của các loại Tia Vũ Trụ cùng xếp loại theo năng lượng chúng có.

                                    Hai loại máy phát hiện Tia Vũ Trụ mới nhất phối hợp với Quang Phổ Kế Từ Alpha (AMS) trên trạm Không Gian Quốc Tế ISS là Kính Viễn Vọng CALo Kế Điện Tử (the CALorimetric Electron Telescope) và máy Định Năng Lượng Và Khối Lượng Tia Vũ Trụ ISS (ISS-Cosmic Ray Energetic And Mass) lắp đặt năm 2014. Hy vọng những cố gắng có tầm vóc quôc tế này sẽ phát hiện nhiều bí mật để mô tả về quang phổ (spectrum) của Tia Vũ Trụ.

                                    Ngoài ra còn có thám hiểm trên tầng không gian về Tia Vũ Trụ là hai Vệ Tinh Voyagers 1 và 2. Voyager 1 phóng lên từ ngày 5 tháng 9 năm 1977 cùng vài tuần lễ sau là Voyager 2: cả hai vệ tinh này đã gửi về nhiều dữ liệu cho biết những Tia Vũ Trụ ngoài xa thẳm của hành tinh chúng ta cũng như Hệ Mặt Trời. Từ tháng 8 năm 2012 vệ tinh Voyager 1 là vật thể đầu tiên do con người chế tạo, đã cho các dữ liệu về khoảng không gian giữa các vì sao, cũng như cho các hiểu biết bên ngoài biên giới này. Chính từ trường của Mặt Trời đã tạo ảnh hưởng lên các hạt Gió Mặt Trời này, cũng như cho biết tại sao các Tia Vũ Trụ xâm nhập vào được, làm sao các Tia Vũ Trụ giữa các sao thâm nhập vào Hệ Mặt Trời, Voyager 1 cũng cho phát hiện ra các Tia Vũ Trụ có mang năng lượng nhỏ (ít hay thấp) nhất, mà từ trước tới nay chưa ai biết.

                                    Nếu Tia Vũ Trụ có năng lượng sấp xỉ trên 10 lũy thừa 17 eV hay Tia Vũ Trụ ngoài thiên hà (và cả ngoài Ngân Hà) gồm phần lớn cấu tạo do nhân nguyên tử của các nguyên tố nhẹ. Thì năng lượng chính xác về thành phần của các Tia Vũ Trụ này vẫn còn là câu hỏi mà khoa học gia cần nghiên cứu thêm để biết. Phần khác nguồn gốc từ đâu có các Tia Vũ Trụ mang hạt có năng lượng lớn khủng khiếp vẫn còn là điều bí mật. Liệu những Tia này có phải bắt nguồn từ tâm của các Lỗ Đen khổng lồ tại các thiên hà không? Hoặc chúng phát ra từ những cuộc va chạm nẩy lửa (Tia Vũ Trụ) khi những cấu trúc vĩ đại của vũ trụ đã đụng vào nhau? Hoặc chúng là kết quả của một Vụ Nổ của một ngôi sao khổng lồ lúc kết thúc cuộc sống để rồi trở thành một Lỗ Đen hay một ngôi Sao Neutron trong vũ trụ? Cuối cùng câu hỏi là Tia Vũ Trụ sẽ biến thành gì hay ra sao?

                                    Một vật lý gia Hoa Kỳ tên John Linsley được coi như người tiên phong trong việc đi tìm kiếm các Tia Vũ Trụ mang năng lượng lớn nhất khoảng 10 lũy thừa 20 eV từ năm 1962, đã dùng nguyên dàn máy thiên văn phát hiện lớn nhất tại Volcano Ranch ở tiểu bang New Mexico mô tả: chỉ một siêu hạt nguyên tử bé tí xíu đó nhưng đã lại mang năng lượng ngang bằng với năng lượng của một trái banh tennis đánh thật mạnh thật nhanh trong coup “tiu” giao bóng. Bốn năm sau một vật lý gia Hoa Kỳ khác tên Kenneth Greisen cùng hai vật lý gia Liên Xô tên Georgly T. Zatsepin và Vadim A. Kuzimin tiên đoán là các Tia Vũ Trụ năng lượng nhỏ hơn 10 lũy thừa 20 eV sẽ mang năng lượng ít hơn bình thường vì nó đã tác động với vi ba vũ trụ nền (cosmic microwave background) là tiếng vang vẫn còn từ thời Big Bang khai sinh vũ trụ. Trong bài báo viết năm 1966 Grisen đã công bố một cách chinh xác bằng cách nào mà ông giám khẳng định nguồn gốc năng lượng của các Tia Vũ Trụ này.

                                    Khoa học gia đã dùng hai dụng cụ cũng là phương tiện tối tân nhất từ mặt đất đó là dàn máy kể trên và kính thiên văn huỳnh quang (fluorescence telescope). Dàn máy trên mặt đất này chỉ nhận những hạt mưa thứ cấp (secondary particles) do Tia Vũ Trụ đập vào bầu khí quyển. Còn kính thiên văn huỳnh quang phát hiện phần cao hơn từ các tia tử ngoại (ultraviolets) do các phân tử khí nitơ (nitrogen) của không khí gây cơn mưa hạt tạo thành. Tất cả là do những máy chụp nhanh (fast) và nhậy (sensitive) ghi bằng ánh sáng thường, nhưng tương đương với chụp một bóng đèn cách một mile, di chuyễn với tốc độ nhanh ngang tốc độ ánh sáng. Còn kính thiên văn huỳnh quang tiên phong là Con Mắt Bay (the Fly’s Eyes) đặt tại tiểu bang Utah, năm 1991 máy này đã ghi được  một tia năng lượng là 3x 10 lũy thừa 20 eV được tiên đoán trước bởi cả ba người kể trên là Greisen, Zatsepin và Kuzimin.

                                    Sự phát hiện các Tia Vũ Trụ với năng lượng cao khủng khiếp ngoài hệ Con Mắt Bay Ghi Nhận (the High Resolution Fly’s Eye) tại bang Utah còn do Thiên Văn Đài Pierre Auger (the Pierre Auger Observatory) nằm tại tỉnh Mendoza của nước Á Căn Đình (Argentina) Nam Mỹ. Hệ thống thiên văn đài này trải dài chiếm trên một diện tích là 1.360 miles vuông (hay 3.000 km vuông), gồm các bồn nước vĩ đại kêu là Cherenkov và một dẫy bốn kính thiên văn huỳnh quang. Hệ thống Thiên Văn Đài Pierre Auger này đã cho biết là các hạt của Tia Vũ Trụ cũng không phân phối đều trên bầu trời, nhưng tụ vào từng điểm nhất định. Chính sự phân phối không đồng đều này là dấu hiệu đầu tiên cho biết nguồn gốc bí mật ngoài thiên hà, cũng như cho khoa học gia định rõ điểm xuất phát từ thiên hà nào ngoài vũ trụ. Bây giờ khoa học gia còn muốn hoàn chỉnh thêm nữa bằng một hệ thống gọi Dự Án Thiên Văn Đài Rẫy (the Telescope Array Project) bao trùm 700 kilomét vuông phía Bắc Bán Cầu (the Northern Hemisphere) thêm vào Thiên Văn Đài Pierre Auger ở Nam Bán Cầu.

                                    Ngoài ra chúng ta còn phải kể thêm hệ thống kính thiên văn huỳnh quang rất nhậy bén của Nhật Bản mang tên là Japanese Experient Module-Extreme Universe Space Observatory, được đặt trên trạm Không Gian Quốc tế ISS, trạm này dùng chính bầu khí quyển của Trái Đất như một máy phát hiện khổng lồ. Khoa học gia nghiên cứu Tia Vũ Trụ với cường độ khác nhau còn cho hiểu biết về các Hạt Vật Lý cũng như về Thiên Văn Học. Nhưng điều cốt lõi nữa là Tia Vũ Trụ đã làm nên “lịch sử” trái đất ra sao, nhất là Tia Vũ Trụ đã ảnh hưởng thế nào đối với sinh lý học của hệ thực vật và động vật trên bề mặt Trái Đất: liệu có hệ thực vật và hệ động vật như chúng ta quan sát thấy ngày nay nếu không có Tia Vũ Trụ không?

                                    Khi Tia Vũ Trụ ions hóa (ionize) bầu khí quyển, chinh lúc đó làm ảnh hưởng mạnh đến việc cấu tạo các đám mây, giúp khí hậu ấm áp thêm cũng như điều hòa nước ở thể lỏng trên mặt địa cầu. Ngoài ra các khoa học gia còn nghĩ là chính Tia Vũ Trụ đã làm thay đổi hay làm đột biến (mutation) về các genes di truyền, để sanh ra muôn loài trong thuyết Tiến Hóa (Evolutuion). Tia Vũ Trụ đã ảnh hưởng từ ngàn xưa trong dĩ vãng, Tia Vũ Trụ sẽ còn đặt ra nhiều vấn đề trong tương lai cho muôn vật, cũng như đặc biệt với Con Người khi đã biết đến sự quan trọng của Tia Vũ Trụ.

                                    Đến đây chúng ta trở về câu hỏi muôn thủa là hiện chúng ta đang sống trong một thế giới hay vũ trụ nào đây, xin nhắc lại ít lịch sử: trong cuốn sách Bài Học Về các Giả Thuyết Vũ Trụ Quan (Lecons sur les Hypotheses Cosmogoniques) của khoa học gia nổi tiếng người Pháp là Henri Poincarre viết từ năm 1913 như sau:

                                    “Chúng ta không thể không nhắc lại bối cảnh đáng ngạc nhiên trong việc nhìn ngắm Vũ Trụ thời xa xưa, khi phải cố gắng xếp loại các nguyên tố thiên nhiên…chúng ta sẽ có lý nếu chúng ta tò mò một cách kiên nhẫn, khi chúng ta sắp xếp cho xuất hiện một nền Khoa Học thực sự, với những gì hiện diện trong Vũ Trụ này, nghĩa là phải có trí tuệ để ngẫm nghĩ tìm ra các lời giải khả dĩ, trước khi rơi vào những rối rắm đẩy xa thêm những lời giải hữu lý có thể nẩy ra được”.

                                    Từ thượng cổ Hy Lạp đã có trường Milesian còn trước cả thời nhà triết học Socrate, kể cả Thales, Anaximander và Anaximenes ở  thế kỷ thứ 6 trước Thiên Chúa Giáng Sinh, đưa ra những cái nhìn về thế giới thiên nhiên, hay siêu nhiên, và cho đó là những chuyện hay sự kiện cần quan tâm. Kịp tới thời của Pythagore mở trường lớp dậy công thức Toán Học, ông quả thực đã ưu tư nghĩ ngợi đến “mất ăn mất ngủ” cho câu hỏi của nhân loại để đưa ra ý niệm về Vũ Trụ Quan, sau khi đọc sách của Leucippus và Democritus nêu lý thuyết Nguyên Tử tại ngôi trường mang tên này (Atomist school).

                                    Cái tên Nguyên Tử phát xuất từ một thi sĩ Hy Lạp tên Lucretius viết cuốn De rerum natura. Ông này đã mô tả một Vũ Trụ vô biên (giới) cấu trúc bởi các nguyên tử làm nên vô vàn thế giới (giống như Phật dậy), có muôn vàn cảnh sắc từ thời sơ khai, sanh thiên lập địa cho tới thời kỳ tự hủy trở thành trống không. Chính đây là căn bản cho lý thuyết về thế giới Vũ Trụ mà Mặt Đất làm trung tâm (hay Địa Tâm) của những Plato, Aristote rồi Ptolemy khi đó vẫn còn lẫn lộn cùng Triết Học và Thần Học.

                                    Sang thế kỷ thứ 16 thì Corpernic đưa ra lý thuyết Nhật Tâm coi trung tâm Vũ Trụ là Mặt Trời, sau đó với các cách đo của Tycho Brahe, rồi các định luật của Kepler, kèm các quan sát cùng lý luận của Galileo, cho chúng ta biết sự hình thành lý thuyết của Newton sau 200 năm nữa, khai mở trí tuệ cho tin tưởng là với Vũ Trụ vô tận vô biên, cùng không thể định được Trung Tâm Vũ Trụ nữa. Bước sang thế kỷ 18 với khoa học gia kiêm triết gia Thụy Điển Emanuel Swedenborg, rồi khoa học gia người Anh tên Thomas Wright, triết gia người Đức Emanuel Kant, cùng khoa học gia Đức khác tên Johann Henrich Lambert, tất cả đồng ý mô tả một hệ thống làm thành nhóm hay các Đảo Vũ Trụ (Islands Universes) quy tụ nhiều sao (định tinh).

                                    Kịp tới thế hệ thiên văn gia người Anh tên William Herschel và con ông tên John Herschel ở thế kỷ 19 đã cố gắng hình thành với “cấu trúc các tầng trời” (structure of the heavens) cho nhân loại biết Giải Ngân Hà (the Milky Way) cùng vô số thiên hà khác. Sau cùng là bước sang thế kỷ 20, chính xác là năm 1924 với thiên văn gia người Mỹ tên Edwin Hubble, ông quan sát rất nhiều thiên hà cùng các đám mây, điều này giúp cho một khoa học gia người Đức tên Albert Einstein tạo dựng lý thuyết năm 1929 bao trùm quan hệ giữa vật chất và năng lượng của Vũ Trụ là Thuyết Tương Đối. Khoa Vũ Trụ Học (Cosmology) thành hình với các nguyên tắc căn bản rồi sau đó phải tách làm hai là: Vũ Trụ Học (Cosmology) và Vật Lý Vũ Trụ (Astrophysic) để tìm hiểu nguồn gốc và tiến hóa của toàn Vũ Trụ với sự trương nở theo thời gian.

                                    Nếu kể về tám mươi năm trước cho tới bây giờ Vũ Trụ lại nhạt nhòa theo như ý của nhiều Thiên Văn Gia tuy một số khác không đồng ý. Số là một vật lý gia Thụy Sĩ nổi tiếng tên Fritz Zwicky đưa lý thuyết là phải có sự hiện diện của sao trung hòa tử (neutron stars) và cũng đặt ra danh từ siêu sao (supernova) nữa. Đây là những điều vừa mới mẻ vừa lạ lùng, đập vào tâm trí của giới khoa học gia làm họ phải sốt sắng suy tư và tìm kiếm cho một sự thỏa mãn tò mò thật chinh đáng.

                                    Nói cho thực chinh xác là vào năm 1933 khi Fritz nghiên cứu tốc độ của chùm sao vĩ đại tên Coma: những điều ghi nhận được đã làm rất ngạc nhiên. Đó là mỗi sao đều chạy rất nhanh gần như lung tung vô tổ chức, mà không kể gì đến luật căn bản của Lực Hấp Dẫn vạn vật, vốn là sợi dây kết nối cho toàn khối xã hội sao. Zwicky cũng phát biểu là các sao đã đi hoàn toàn theo “ý riêng” chứ không phải hiện diện đúng ở chỗ này hoặc chỗ khác theo những gì tính toán được.

                                    Kết luận là: Lực Hấp Dẫn Vạn Vật đã không được tuân thủ như mọi người nghĩ mà phải cò sự hiện diện của một vật chất vô hình (invisible substance) mạnh hơn Lực Hấp Dẫn Vạn Vật và chính nó đã ngự trị điều hành Vũ Trụ mà ông đặt tên gọi cho cái vật chất vô hình này là “vật chất tối”. Vũ Trụ Gia phải nghĩ ra dùng hai danh từ là WIMP (Weak Interaction Matter Particle) Hạt Vật Chất Tương Tác Yếu tức không phải là hạt vật chất thường và MOND (MOdified Newtonian Dynamics) tức Định Luật Cải Tổ Về Lực Hấp Dẫn Vạn Vật Của Newton, cùng cách tính tóan mọi chuyển động trong Vũ Trụ với sự hiện diện của một vật chất Siêu Nhiên là Vật Chất Tối. Sau khi đã biết thêm nhiều chuyện khác thường như kể trên, Vũ Trụ Gia muốn đưa ra một cảnh sắc mường tượng về lúc khởi đầu vạn vật để mô tả một Bình Minh Vũ Trụ, nó khác hẳn với ý nghĩa của chữ Bình Minh trong Bình Minh trên Trái Đất:

                                    Vào khoảng mười ba tỉ tám trăm (13.8) triệu năm trước, rồi đúng 400.000 năm sau vụ Nổ Lớn Big Bang, Vũ Trụ đột ngột tối đen để sửa soạn cho buổi Bình Minh Vũ Trụ đúng nghĩa. Trước đó nếu nhìn thấy thì Vũ Trụ còn rất nóng, sủi bọt, cuồn cuộn như một chất nhầy hay giống một đám mây đặc gồm protons, neutrons và electrons. Giả sử như một ai đó có thể quan sát, đã cảm thấy Vũ Trụ hệt như lớp sương mù lỏng kết hợp như canh soup bằng đậu chảy lóng lánh sáng.

                                    Phải đợi khoảng 400.000 năm sau Big Bang, vì sự bùng nổ trương nở Vũ Trụ mới nguội dần, tới nhiệt độ phù hợp cho các nguyên tử hydrogene thành hình từ protons và electrons tức hiện diện Vật Chất (Matter) cùng với Lực Hấp Dẫn Vạn Vật (gravity). Đám sương mù phải tan dần, Vũ Trụ tiếp tục nguội tuy vậy vạn vật vẫn chỉ mang một màu đen nhạt nhòa: chính do vậy mà các Vũ Trụ Gia luôn mường tượng cùng đồng ý với nhau là Vũ Trụ đã bước hẳn vào thời kỳ, được đặt mang tên gọi thời gian đen tối của Vũ Trụ (the dark ages of the Universe).

                                    Thời gian đen tối này làm hình thành các ngôi sao (định tinh) của thế hệ đầu tiên khởi sáng, với năng lượng (dạng phóng xạ), tuy nhiên đó chỉ là loại ánh sáng rực rỡ ở bước sóng ngắn hơn ánh sáng thường, tức các tia tử ngoại (ultraviolet) trên quang phổ, sau khi khí hydrogen bị hấp thụ tan dần. Có thể nói Vũ Trụ chỉ là một đám sương mù lạnh và tối. Đến đây các Vũ Trụ Gia thắc mắc với câu hỏi: trong bao lâu thì đám sương mù này tan hẳn. Có lẽ các ngôi sao thế hệ đầu tiên đã tăng dần đều đặn độ sáng lên nên đã làm nhiệm vụ này, còn gọi là hiện tượng “tái ions hóa” (reionization) các nguyên tử hydrogen, với sự xuất hiện Lực Điện Từ. Và người ta nghĩ năng lượng cung cấp cho sự “tái ions hóa” tỏa ra từ phóng xạ của các khí quay cuồng quanh các Lỗ Đen.

                                    Từ các thập niên 1960 các Vật Lý Vũ Trụ Gia (Astrophysicists) có hàng trăm câu hỏi được đặt ra, coi như chìa khóa chính là: khi nào và làm sao các sao cổ nhất (thế hệ đầu tiên) của Vũ Trụ được hình thành với hiện tượng “tái ions hóa” cũng như bản chất và nguồn gốc của chúng. Khi các sao cổ nhất này chiếu sáng chúng như thế nào? Làm sao những ngôi sao đơn lẻ này có thể gộp lại với nhau làm thành các thiên hà, rồi làm sao mà mỗi thiên hà này lại hình thành một Lỗ Đen khổng lồ trong tâm của chúng? Liệu chuyện để tiến từ sao (định tinh) lên thiên hà rồi Lỗ Đen có phải do hiện tượng “tái ions hóa” đã là cơ chế chính không? Với áp dụng của các kính thiên văn, các máy điện toán (computers) mạnh nhất, người ta cố dựng lại tiến trình xuất hiện và đời sống của các ngôi sao cổ nhất, lúc bắt đầu tỏa sáng cách nửa tỉ năm sau Big Bang khi Vũ Trụ còn trẻ.

                                    Có thể giải nghĩa sự xuất hiện các sao (định tinh) thế hệ đầu tiên này như sau: Vũ Trụ Gia nghĩ là vật chất tối (dark matter) tuy không nhìn thấy, nhưng đã vón lại từng cục nơi này nơi khác, mỗi cục lớn bằng từ 100.000 lần đến một triệu lần khối lượng Mắt Trời: Chính Lực Hấp Dẫn Vạn Vật đã hút các nguyên tử hydrogen bay ngoài không gian, làm thành một khối càng ngày càng cứng càng chặt (đậm đặc) và nóng dần lên, cho đến một lúc bừng sáng tạo thành sao. Loại các sao thuộc Population III này đã phá vỡ lớp sương mù hydrogen và gây hiện tượng “tái ions hóa” toàn vũ trụ. Tuy nhiên một số sao này không đủ sáng, cũng như không sống đủ lâu để hoàn thành nhiệm vụ, vì khối lượng hay kính cỡ (size) của sao là căn bản, ít nhất phải lớn gấp 100 lần Mặt Trời: rồi những sao thế hệ đầu tiên này, coi như hoàn toàn chỉ chứa hydrogen nên nóng và sáng khủng khiếp, nên nhớ là sao như Mặt Trời của chúng ta thuộc thế hệ sau, ngoài hydrogen còn chứa các nguyên tố khác là oxygen và than (carbon) nên không thể nóng bằng. Nhân của các sao này sẽ làm các phản ứng trùng hợp (fusion) nguyên tố, để cuối cùng Mặt Trời của chúng ta có chứa hoàn toàn đầy đủ các nguyên tố trong bảng tuần hoàn Mendelef.

                                    Để tổng kết cho chuyện mô tả buồi Bình Minh Vũ Trụ một Vũ Trụ Gia tên Thomas Greif của Đại Học Havard (Havard University) nói là chuyện các ngôi sao đầu tiên hiện diện từ 100 triệu tới 200 triệu năm đầu tiên của Vũ Trụ sau Big Bang, tức là thời gian của tỉ năm đầu tiên (vũ trụ hiện nay có tuồi là từ 12 tỉ đến 13 tỉ năm) rất là phức tạp rắc rối. Chúng ta phải chờ đợi thêm nhiều chục năm nữa may ra nhân loại mới có viễn vọng kính “nhìn” thấy được các ngôi sao quá mờ nhạt và quá xa xôi ấy.              

                                          

 

Tác Giả Bài Văn
Bùi Trọng Căn