CÁC THẾ GIỚI SONG SONG
———★———
Tác giả
MICHIO KAKU
Người dịch
VƯƠNG NGÂN HÀ
Đơn vị phát hành
NHÃ NAM
Nhà xuất bản
THẾ GIỚI

ebook©vctvegroup
11-05-2022

Cuốn sách được dành tặng cho Shizue, người vợ yêu thương
của tôi.

LỜI CẢM ƠN

Tôi muốn gửi lời cảm ơn tới các nhà khoa học sau, những
người đã rất lịch thiệp khi bớt chút thời gian của họ để trả lời
phỏng vấn. Các nhận xét, quan sát và các ý tưởng của họ đã
làm phong phú rất nhiều cho cuốn sách này và tăng thêm độ
sâu cùng trọng tâm cho nó:
• Steven Weinberg, người đoạt giải Nobel, Đại học Texas
tại Austin
• Murray Gell-Mann, người đoạt giải Nobel, Viện Santa Fe
và Học viện Công nghệ California
• Leon Lederman, người đoạt giải Nobel, Học viện Công
nghệ Illinois
• Joseph Rotblat, người đoạt giải Nobel, Bệnh viện St.
Bartholomew (đã nghỉ hưu)
• Walter Gilbert, người đoạt giải Nobel, Đại học Harvard
Henry Kendall, người đoạt giải Nobel, Học viện Công nghệ
Massachusetts (đã mất)
• Alan Guth, nhà vật lý, Học viện Công nghệ
Massachusetts
• Tôn ông Martin Rees, nhà thiên văn Hoàng gia Vương
quốc Anh, Đại học Cambridge

• Freeman Dyson, nhà vật lý, Viện Nghiên cứu cao cấp,
Đại học Princeton
• John Schwarz, nhà vật lý, Học viện Công nghệ California
• Lisa Randall, nhà vật lý, Đại học Harvard
• J. Richard Gott III, nhà vật lý, Đại học Princeton
• Neil de Grasse Tyson, nhà thiên văn, Đại học Princeton
và Cung thiên văn Hayden
• Paul Davies, nhà vật lý, Đại học Adelaide
• Ken Croswell, nhà thiên văn, Đại học California,
Berkeley
• Don Goldsmith, nhà thiên văn, Đại học California,
Berkeley
• Brian Greene, nhà vật lý, Đại học Columbia
• Cumrun Vafa, nhà vật lý, Đại học Harvard
• Stuart Samuel, nhà vật lý, Đại học California, Berkeley
• Carl Sagan, nhà thiên văn, Đại học Cornell (đã mất)
• Daniel Greenberger, nhà vật lý, Trường Đại học thành
phố New York (City College of New York)
• V. P. Nair, nhà vật lý, Trường Đại học thành phố New
York
• Robert P. Kirshner, nhà thiên văn, Đại học Harvard
• Peter D. Ward, nhà địa chất, Đại học Washington
• John Barrow, nhà thiên văn, Đại học Sussex

• Marcia Bartusiak, nhà báo khoa học, Học viện Công
nghệ Massachusetts
. John Casti, nhà vật lý, Viện Santa Fe Timothy Ferris, nhà
báo khoa học
• Michael Lemonick, nhà văn khoa học, tạp chí Time
• Fulvio Melia, nhà thiên văn, Đại học Arizona
• John Horgan, nhà báo khoa học
• Richard Muller, nhà vật lý, Đại học California, Berkeley
• Lawrence Krauss, nhà vật lý, Đại học Khu bảo tồn Miền Tây
Case
• Ted Taylor, nhà thiết kế bom nguyên tử Philip Morrison,
nhà vật lý, Học viện Công nghệ Massachusetts
• Hans Moraves, nhà khoa học máy tính, Đại học Carnegie
Mellon
• Rodney Brooks, nhà khoa học máy tính Phòng thí
nghiệm trí tuệ nhân tạo, Học viện Công nghệ Massachusetts
• Donna Shirley, nhà vật lý thiên văn, Phòng thí nghiệm
sức đẩy phản lực
• Dan Wertheimer, nhà thiên văn, SETI@home, Đại học
California, Berkeley
• Paul Hoffman, nhà báo khoa học, tạp chí Discover
• Francis Everitt, nhà vật lý, Tàu thăm dò hấp dẫn B
(Gravity Probe B), Đại học Ttanford
• Sidney Perkowitz, nhà vật lý, Đại học Emory

Tôi cũng muốn cảm ơn các nhà khoa học sau đây vì những
thảo luận thú vị về vật lý trong những năm qua đã giúp đỡ tôi
rất nhiều trong việc làm sâu sắc thêm nội dung của cuốn sách
này:
• T. D. Lee, người đoạt giải Nobel, Đại học Columbia
• Sheldon Glashow, người đoạt giải Nobel, Đại học
Harvard
• Richard Feynman, người đoạt giải Nobel, Học viện Công
nghệ California (đã mất)
• Edward Witten, nhà vật lý, Viện Nghiên cứu cao cấp, Đại
học Princeton
• Joseph Lykken, nhà vật lý, Phòng thí nghiệm Fermi
• David Gross, nhà vật lý, Viện Kavli, Santa Barbara
• Frank Wilczek, nhà vật lý, Đại học California, Santa
Barbara
• Paul Townsend, nhà vật lý, Đại học Cambridge
• Peter Van Nieuwenhuizen, nhà vật lý, Đại học bang
New York, Stony Brook
• Miguel Virasoro, nhà vật lý, Đại học Rome
Bunji Sakita, nhà vật lý, Trường Đại học thành phố New
York (đã mất)
• Ashok Das, nhà vật lý, Đại học Rochester
• Robert Marshak, nhà vật lý, Trường Đại học thành phố
New York (đã mất)

• Frank Tipler, nhà vật lý, Đại học Tulane
• Edward Tryon, nhà vật lý, Trường Đại học Hunter
College
• Mitchell Begelman, nhà thiên văn, Đại học Colorado
Tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn tới Ken Croswell về vô số
các bình luận đối với cuốn sách này.
Tôi cũng muốn cảm ơn biên tập viên của tôi, Roger Scholl,
người đã biên tập xuất sắc hai cuốn sách của tôi. Sự sắc sảo
của ông đã nâng tầm hai cuốn sách này rất nhiều, và những
góp ý của ông đã luôn luôn giúp cho nội dung và cách thức
trình bày các cuốn sách của tôi thèm sáng tỏ và sâu sắc. Cuối
cùng, tôi cùng muôn cảm ơn đại diện của tôi, Stuart
Krichevsky, người đã luôn đồng hành với những cuốn sách
của tôi trong suốt những tháng năm này.

LỜI NÓI ĐẦU

Vũ trụ học nghiên cứu vũ trụ như một khối tổng thể, bao
gồm sự ra đời của nó và có lẽ cả số phận cuối cùng của nó.
Không có gì đáng ngạc nhiên là nó đã trải qua nhiều biến đổi
trong sự phát triển chậm chạp và gian truân của mình, một sự
phát triển thường bị giáo điều và mê tín dị đoan che phủ.
Cuộc cách mạng đầu tiên trong vũ trụ học gắn liền với sự
phát minh ra kính viễn vọng vào thế kỷ 17. Với sự trợ giúp của
kính viễn vọng, Galileo Galilei, tiếp bước các nhà thiên văn
lớn như Nicolaus Copernicus và Johannes Kepler, lần đầu tiên
đã mở cánh cửa trời cao cho những khám phá khoa học
nghiêm túc. Đỉnh cao thành tựu trong giai đoạn đầu tiên này
của vũ trụ học là công trình của Isaac Newton, với các định
luật cơ bản chi phối sự chuyển động của các thiên thể. Giờ đây
các quy của các thiên thể không còn được gán cho các thế lực
tà thuật và thần bí, mà tuân theo các lực có thể tính toán được
và có thể tái lập được.
Cuộc cách mạng thứ hai trong vũ trụ học đã được khởi đầu
bằng việc phát minh và xây dựng các kính viễn vọng đồ sộ
trong thế kỷ 20, chẳng hạn như kính viễn vọng trên núi Wilson
có một chiếc gương phản chiếu rất lớn với đường kính 2,5 m.
Trong thập niên 1920, nhà thiên văn Edwin Hubble đã sử dụng

kính viễn vọng khổng lồ này để lật đổ hàng thế kỷ giáo điều
từng tuyên bố rằng vũ trụ là tĩnh tại và vĩnh cửu, bằng cách
chứng minh rằng các thiên hà trên bầu trời đang rời xa Trái
Đất với vận tốc khủng khiếp - điều đó có nghĩa là vũ trụ đang
dãn nở. Điều này đã xác nhận các kết quả của thuyết tương đối
rộng của Einstein, trong đó cấu trúc của không-thời gian,
tưởng như là phẳng và tuyến tính, lại là động và cong. Điều
này đã đưa ra giải thích hợp lý đầu tiên về nguồn gốc của vũ
trụ, rằng vũ trụ đã khởi đầu bằng một vụ nổ cực kỳ mãnh liệt
được gọi là “vụ nổ lớn” (big bang), đã làm bắn các ngôi sao và
thiên hà ra phía ngoài trong không gian. Với công trình tiên
phong của George Gamow và các cộng sự của ông về thuyết
vụ nổ lớn và Fred Hoyle về nguồn gốc của các nguyên tố,
những bộ khung nền tảng phác thảo nên sự tiến hóa của vũ trụ
đã được xây dựng.
Cuộc cách mạng thứ ba đang diễn ra hiện nay (2004 - năm
xuất bản cuốn sách Các thế giới song song). Nó chỉ mới
khoảng năm năm tuổi. Nó đã được mở ra bằng một bộ các
công cụ mới với công nghệ cao, như vệ tinh không gian, thiết
bị laser, thiết bị dò sóng hấp dẫn, kính viễn vọng tia X và siêu
máy tính tốc độ cao. Bây giờ chúng ta còn có các dữ liệu có
căn cứ nhất về bản chất của vũ trụ, bao gồm cả tuổi của nó,
thành phần của nó, và có lẽ thậm chí cả tương lai và kết cục
của nó.
Các nhà thiên văn hiện nay cho rằng vũ trụ đang dãn nở
theo phương thức tản ra xa, đang tăng tốc vô hạn định và đang
trở nên ngày càng lạnh lẽo hơn theo thời gian. Nếu điều này
tiếp tục, chúng ta phải đối mặt với một viễn cảnh của một “vụ

đóng băng lớn”, khi ấy vũ trụ rơi vào tăm tối và giá lạnh, và
toàn bộ sự sống có trí tuệ sẽ biến mất.
Cuốn sách này viết về cuộc cách mạng lớn thứ ba này. Nó
khác với hai cuốn sách trước đó của tôi về vật lý, Beyond
Einstein (Vượt lên trên Einstein) và Hyperspace (Siêu không
gian), đã giúp giới thiệu với công chúng những khái niệm mới
về các chiều bậc cao và thuyết siêu dây. Trong Các thế giới
song song, thay vì tập trung vào không-thời gian, tôi tập trung
vào các phát triển mang tính cách mạng trong vũ trụ học đang
diễn ra trong vài năm gần đây, dựa trên bằng chứng mới từ các
phòng thí nghiệm trên thế giới và các phạm vi không gian xa
nhất vườn tới được, cùng với những đột phá mới trong vật lý
lý thuyết. Ý định của tôi là độc giả có thể đọc và nắm bắt nó
mà không cần bất kỳ sự làm quen trước đó nào với vật lý hay
vũ trụ học.
Trong phần một của cuốn sách, tôi tập trung vào việc
nghiên cứu vũ trụ, tổng kết các tiến bộ đã thực hiện trong giai
đoạn đầu của vũ trụ học, mà đỉnh cao là một thuyết được gọi
là “vũ trụ lạm phát”, là thuyết tới nay cung cấp cho chúng ta
hiểu biết rõ ràng và tiên tiến nhất của thuyết vụ nổ lớn. Trong
phần hai, tôi đặc biệt tập trung vào thuyết đa vũ trụ đang nổi
lên, theo đó một thế giới được tạo thành từ nhiều vũ trụ, trong
đó vũ trụ của chúng ta chỉ là một trong số đó, và thảo luận về
khả năng có những lỗ giun, các độ cong của không gian và
thời gian, và các chiều bậc cao có thể kết nối chúng như thế
nào, Thuyết siêu dây và thuyết M đã cho chúng ta những bước
tiến quan trọng đầu tiên vượt xa thuyết ban đầu của Einstein;
chúng đưa ra bằng chứng thêm nữa rằng vũ trụ của chúng ta

có thể chỉ là một trong số rất nhiều vũ trụ. Cuối cùng, trong
phần ba, tôi thảo luận về vụ đóng băng lớn và điều mà hiện
nay các nhà khoa học coi như là sự kết thúc của vũ trụ của
chúng ta. Tôi cũng đưa ra một thảo luận nghiêm túc, mặc dù
chỉ có tính chất suy đoán, về việc một nền văn minh tiên tiến
trong tương lai xa xăm có thể sử dụng các định luật vật lý để
rời bỏ vũ trụ của chúng ta sau hàng nghìn tỉ năm nữa và tiến
vào một vũ trụ khác, hiếu khách hơn để bắt đầu quá trình tái
sinh, hoặc để đi ngược trở lại thời gian khi vũ trụ từng ấm áp
hơn như thế nào.
Với sự tràn ngập các dữ liệu mới mà chúng ta đang thu
nhận ngày nay, với các công cụ mới như các vệ tinh không
gian có thể quét qua bầu trời, các thiết bị dò sóng hấp dẫn mới
và với các cỗ máy đập vỡ nguyên tử mới có kích thước cỡ một
thành phố sắp sửa hoàn thành, các nhà vật lý cảm thấy rằng
chúng ta đang tiến vào giai đoạn có thể coi là thời kỳ hoàng
kim của vũ trụ học. Nói tóm lại, đó là thời gian tuyệt vời để
vừa là một nhà vật lý vừa là một nhà du hành trong cuộc truy
tìm này để hiểu rõ nguồn gốc của chúng ta và số phận của vũ
trụ.

PHẦN MỘT

VŨ TRỤ

CHƯƠNG MỘT

NHỮNG BỨC ẢNH SƠ SINH CỦA VŨ TRỤ

Nhà thơ chỉ cầu mong để đầu óc của mình bay bổng
lên thiên đường. Nhà logic học lại tìm cách đem cả
bầu trời vào trong đầu anh ta. Thế là đầu anh ta
nhức như búa bổ.
- G. K. Chesterson

Khi còn là một đứa trẻ, tôi đã tự xung đột với những niềm
tin của chính mình. Cha mẹ tôi được nuôi dưỡng theo truyền
thống Phật giáo. Nhưng tôi lại tới trường đạo Chúa nhật vào
mỗi tuần, nơi tôi thích được nghe những câu chuyện Kinh
Thánh về những con cá voi*, cái nôi cói của Moses, hộp đựng
pháp điển, chiếc thuyền Noah*, các cột muối*, những rẻ
xương sườn và những quả táo*. Tôi đã từng bị cuốn hút bởi
những dụ ngôn này của kinh Cựu Ước, chúng từng là phần ưa
thích của tôi tại trường đạo Chúa nhật. Dường như đối với tôi
thì các dụ ngôn về các trận đại hồng thủy*, về các bụi gai
cháy* và chuyện nước rẽ ra* có nhiều điều thú vị hơn so với
việc tụng kinh và thiền định của Phật giáo. Quả thật, những
câu chuyện cổ xưa về chủ nghĩa anh hùng và bi kịch này minh
họa sinh động cho những bài học đạo đức và luân lý đã luôn ở
bên tôi trong suốt cuộc đời.

Một ngày ở trường đạo Chúa nhật, chúng tôi đã nghiên cứu
sách Sáng thế. Đọc về việc Chúa Trời phán truyền như sấm từ
trên thiên đường “Phải có ánh sáng!” nghe ấn tượng hơn nhiều
so với việc yên lặng thiền định về Niết bàn. Vì hiếu kỳ ngây
thơ, tôi đã hỏi cô giáo của mình rằng “Thế Chúa có mẹ không
ạ?” Thường thì cô có câu trả lời nhanh chóng cũng như đưa ra
một bài học sâu sắc về đạo đức. Nhưng lần này cô đã sửng sốt.
Không, cô đã trả lời một cách lưỡng lự, Chúa chắc là không có
mẹ. “Nhưng như thế thì Chúa ở đâu ra?” tôi hỏi. Cô ậm ừ rằng
cô sẽ phải tham khảo ý kiến của vị mục sư về câu hỏi đó.
Tôi đã không nhận ra rằng mình đã vô tình bập phải một
trong những câu hỏi lớn của thần học. Tôi đã bối rối không
hiểu vì trong Phật giáo chẳng hề có Chúa Trời, mà có một vũ
trụ vô tận về thời gian, không có khởi đầu mà cũng chẳng có
kết thúc. Sau này, khi tôi bắt đầu nghiên cứu các thần thoại lớn
trên thế giới, tôi đã biết rằng có hai loại vũ trụ luận trong tôn
giáo, loại thứ nhất dựa trên một thời điểm duy nhất khi Chúa
tạo ra vũ trụ, loại thứ hai dựa trên ý tưởng cho rằng vũ trụ đã
luôn luôn tồn tại và sẽ luôn luôn như vậy.
Không thể có chuyện cả hai ý tưởng đều đúng, tôi đã nghĩ
như vậy.
Sau đó, tôi bắt đầu thấy rằng những chủ đề phổ biến này
giao nhau trong nhiều nền văn hóa khác. Chẳng hạn, trong
thần thoại Trung Hoa, thuở khai thiên lập địa chỉ có một quả
trứng vũ trụ. Vị thần hài nhi Bàn Cổ cư trú gần như vĩnh viễn
bên trong quả trứng này, khi nó trôi nổi trên biển Hỗn mang vô
hình. Rốt cuộc khi trứng nở ra, Bàn Cổ đã lớn rất nhanh, cao
thêm mỗi ngày một trường, vì thế nửa trên của vỏ quả trứng

trở thành trời và nửa dưới trở thành đất. Sau 18.000 năm, thần
qua đời để sinh ra thế giới của chúng ta: máu của thần đã trở
thành những con sông, đôi mắt của thần là mặt trời và mặt
trăng, còn giọng nói của thần đã trở thành sấm sét.
Theo nhiều cách, thần thoại Bàn Cổ phản ánh một chủ đề
được tìm thấy trong nhiều tôn giáo và thần thoại cổ xưa khác,
rằng vũ trụ đã bắt đầu tồn tại từ trạng thái creatio ex nihilo
(Sáng thế từ hư không). Trong thần thoại Hy Lạp, vũ trụ đã bắt
đầu từ trạng thái hỗn độn (trên thực tế, từ “chaos” có nguồn
gốc từ một từ trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là “địa ngục”).
Khoảng không trống rỗng vô hình này thường được miêu tả
như là một đại dương, như trong thần thoại Babylon và Nhật
Bản. Chủ đề này cũng được tìm thấy trong thần thoại Ai Cập
cổ đại, nơi mà thần mặt trời Ra xuất hiện từ một quả trứng trôi
nổi. Trong thần thoại Polynesia, quả trứng vũ trụ được thay thế
bằng vỏ quả dừa. Người Maya tin vào một biến thể khác của
câu chuyện này, trong đó vũ trụ được sinh ra rồi chết đi sau
5.000 năm, chỉ cốt để tái sinh nhiều lần, lặp lại chu kỳ sinh
diệt bất tận này.
Các thần thoại creatio ex nihilo này đại diện cho sự tương
phản rõ nét với vũ trụ học theo Phật giáo và các dạng thức
nhất định của Ấn giáo (đạo Hindu). Trong thần thoại của các
tôn giáo này, vũ trụ là vô thủy vô chung, không có khởi đầu
mà cũng chẳng có kết thúc. Có nhiều cấp độ tồn tại, nhưng cao
nhất là Niết bàn, một trạng thái vĩnh cửu và chỉ có thể đạt
được bằng thiền định thanh khiết nhất. Trong Mahapurana
(Đại Vãng thế thư) của người theo Ấn giáo, người ta viết rằng
“Nếu Đấng Tạo hóa đã sáng tạo ra thế giới thì Ngài đã ở đâu

trước Sáng thế?… Chỉ biết rằng thế giới này tự bản thân mà
có, cũng như chính bản thân thời gian, không có khởi đầu mà
cũng chẳng có kết thúc”.
Các thần thoại này thể hiện sự mâu thuẫn rõ nét đối với
nhau, mà rõ ràng không có giải pháp dung hòa giữa chúng.
Chúng có tính loại trừ lẫn nhau: hoặc là vũ trụ đã có một khởi
đầu hoặc là không có. Rõ ràng là không tồn tại quan điểm
trung dung.
Tuy nhiên, ngày nay một giải pháp dường như đang hiện
lên từ một hướng hoàn toàn mới - thế giới khoa học - kết quả
của một thế hệ mới các công cụ khoa học hùng mạnh vươn xa
vào không gian. Nếu như thần thoại cổ đại dựa vào sự uyên
thâm của những người kể chuyện để giải thích nguồn gốc thế
giới của chúng ta, thì ngày nay, các nhà khoa học đang dựa
vào hệ thống công cụ gồm các vệ tinh không gian, laser, các
thiết bị dò sóng hấp dẫn, các thiết bị đo giao thoa, các siêu
máy tính tốc độ cao và Internet, trong quá trình cách mạng hóa
sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ, đem lại cho chúng ta miêu
tả hấp dẫn nhất về sự sáng tạo ra nó.
Điều đang dần dần hiện lên từ các dữ liệu này là sự tổng
hợp lớn hai thần thoại đối lập. Có lẽ, như các nhà khoa học
suy đoán, Sáng thế đã xảy ra nhiều lần trong đại dương vô
thủy vô chung của Niết bàn. Trong bức tranh mới này, vũ trụ
của chúng ta có thể được so sánh với một bong bóng nước
đang trôi nổi trong một “đại dương” lớn hơn nhiều, với các
bong bóng nước mới được hình thành liên tục. Theo học
thuyết này, các vũ trụ, giống như các bọt nước hình thành
trong nồi nước sôi, nằm trong chuỗi Sáng thế liên tục, đang

trôi nổi trong một vũ đài lớn hơn nhiều, đó là Niết bàn của siêu
không gian mười một chiều. Ngày càng có nhiều các nhà vật
lý đề xuất rằng vũ trụ của chúng ta quả thật đã nảy sinh từ một
đại biến cố dữ dội là vụ nổ lớn, nhưng nó cũng cùng tồn tại
trong đại dương vĩnh hằng của các vũ trụ khác. Nếu chúng ta
đúng, các vụ nổ lớn đang diễn ra ngay cả khi bạn đang đọc câu
này.
Các nhà vật lý và thiên văn học trên khắp thế giới hiện nay
đang suy đoán về việc các thế giới song song này có thể giống
như cái gì, những quy luật nào chúng có thể tuân theo, chúng
được sinh ra như thế nào và cuối cùng chúng có thể chết đi
như thế nào. Có lẽ các thế giới song song này cằn cỗi, không
có các thành phần cơ bản của sự sống. Hoặc có lẽ chúng trông
cũng giống như vũ trụ của chúng ta, bị chia tách bằng một sự
kiện lượng tử duy nhất đã làm cho các vũ trụ này xa rời khỏi
vũ trụ của chúng ta. Và một vài nhà vật lý đang suy đoán rằng
có lẽ sẽ có một ngày, nếu sự sống không thể trụ được trong vũ
trụ hiện nay của chúng ta khi nó già đi và trở nên lạnh lẽo, thì
chúng ta có thể buộc phải rời khỏi nó và đào thoát vào một vũ
trụ khác.
Cơ chế dẫn dắt các học thuyết mới này là một lượng dữ
liệu khổng lồ đang đổ về như thác từ các vệ tinh không gian
của chúng ta khi chúng chụp ảnh các tàn tích của chính sự
Sáng thế. Đáng chú ý là hiện nay các nhà khoa học đang tập
trung chú ý vào những gì đã xảy ra chỉ 380.000 năm sau vụ nổ
lớn, khi “ánh tàn dư” của Sáng thế bắt đầu lan tỏa khắp vũ trụ.
Có lẽ bức tranh hấp dẫn nhất của bức xạ này từ Sáng thế đang
đến từ một công cụ mới, được gọi là vệ tinh WMAP.

VỆ TINH WMAP
“Không thể tin được!” “Một mốc lịch sử!” nằm trong số
những từ ngữ được các nhà vật lý thiên văn, thông thường vốn
dè dặt, thốt lên trong tháng 2 năm 2003 khi họ miêu tả các dữ
liệu quý giá thu được từ vệ tinh mới nhất của họ. WMAP (viết
tắt trong tiếng Anh của Wilkinson microwave anisotropy
probe, nghĩa là “tàu thăm dò dị hướng vi sóng Wilkinson”),
đặt theo tên của nhà vũ trụ học tiên phong David Wilkinson và
được phóng lên vào năm 2001, đã cung cấp cho các nhà khoa
học, với độ chính xác chưa từng thấy, hình ảnh chi tiết của vũ
trụ ban đầu khi nó chỉ mới 380.000 năm tuổi. Một nguồn năng
lượng khổng lồ còn lại từ quả cầu lửa ban đầu, từng sinh ra các
ngôi sao và các thiên hà, đã được luân chuyển trong khắp vũ
trụ của chúng ta trong hàng tỉ năm. Ngày nay, nó đã bị vệ tinh
WMAP chụp vào phim với chi tiết tinh tế, hình thành một bản
đồ chưa bao giờ từng thấy trước đó, một bức ảnh của bầu trời
với chi tiết ngoạn mục cho thấy bức xạ vi sóng được chính vụ
nổ lớn tạo ra, điều từng được tạp chí Time gọi là “tiếng vọng
của Sáng thế”. Sẽ không bao giờ các nhà thiên văn lại được
ngắm nhìn bầu trời theo cùng một cách thế này một lần nữa.
Các phát hiện của vệ tinh WMAP biểu tượng cho “một
nghi lễ vượt qua* đối với vũ trụ học, từ suy đoán chuyển thành
khoa học chính xác”[1], John Bahcall từ Viện Nghiên cứu cao
cấp tại Princeton tuyên bố. Lần đầu tiên, các dữ liệu đồ sộ về
giai đoạn đầu trong lịch sử của vũ trụ đã cho phép các nhà vũ
trụ học trả lời chính xác những câu hỏi cổ xưa nhất trong số
mọi câu hỏi, những câu hỏi đã từng làm nhân loại băn khoăn
và thắc mắc kể từ lần đầu chúng ta ngắm nhìn vẻ đẹp thiên

cảnh rõ ràng của bầu trời đêm. Vũ trụ bao nhiêu tuổi? Nó hợp
thành từ cái gì? Số phận của vũ trụ như thế nào?
(Năm 1992, một vệ tinh trước đó là COBE [viết tắt trong
tiếng Anh của Cosmic Background Explorer satellite, nghĩa là
“vệ tinh thăm dò nền vũ trụ”] đã cho chúng ta những hình ảnh
mờ nhạt đầu tiên của bức xạ nền này đang lan tỏa khắp bầu
trời*. Mặc dù kết quả này là mang tính đột phá, nhưng nó
cũng đáng thất vọng bởi vì nó đã cho ra một hình ảnh không rõ
nét của vũ trụ ban đầu. Thế nhưng điều này đã không ngăn cản
được báo chí hào hứng phong cho bức ảnh này tên gọi “bộ mặt
của Chúa”. Nhưng một miêu tả chính xác hơn về các hình ảnh
mờ nhạt từ COBE sẽ là chúng thể hiện một “bức ảnh sơ sinh”
của vũ trụ hồng hoang. Nếu vũ trụ ngày nay là một ông lão
tám mươi tuổi, thì các bức ảnh của COBE, và sau đó là của
WMAP, đã chỉ ra hình ảnh ông ta lúc sơ sinh, chỉ chưa đầy
một ngày tuổi.)
Lý do mà vệ tinh WMAP có thể cho chúng ta những hình
ảnh chưa từng có của vũ trụ sơ sinh là ở chỗ bầu trời đêm cũng
giống như một cỗ máy thời gian. Vì ánh sáng truyền đi với
một tốc độ hữu hạn, nên các ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy
vào ban đêm là hình ảnh của chúng trước kia, chứ không phải
bây giờ. Phải mất trên một giây để ánh sáng đi từ Mặt Trăng
tới Trái Đất, do đó, khi chúng ta chiêm ngưỡng Mặt Trăng,
chúng ta thực sự thấy nó trước đó một giây. Phải mất khoảng
tám phút để ánh sáng đi từ Mặt Trời đến Trái Đất. Tương tự
như vậy, nhiều ngôi sao quen thuộc, mà chúng ta nhìn thấy
trên bầu trời xa xôi tới mức phải mất từ 10 tới 100 năm để ánh
sáng của chúng truyền tới mắt chúng ta. (Nói cách khác, chúng

nằm cách Trái Đất từ 10 tới 100 năm ánh sáng. Một năm ánh
sáng là khoảng 6.000 tỉ dặm Anh*, hoặc khoảng cách mà ánh
sáng di chuyển trong một năm). Ánh sáng từ các thiên hà xa
xăm có thể cách xa ta hàng trăm triệu tới hàng tỉ năm ánh
sáng. Kết quả là chúng thể hiện một thứ ánh sáng “hóa thạch”,
mà một số được phát ra thậm chí còn trước cả thời những con
khủng long tung hoành. Một số thiên thể xa nhất mà chúng ta
thấy được qua kính viễn vọng của mình được gọi là các chuẩn
tinh (quasar), những cỗ máy thiên hà khổng lồ phát sinh một
lượng năng lượng không thể tin được gần rìa của vũ trụ nhìn
thấy được, có thể nằm cách Trái Đất từ 12 tới 13 tỉ năm ánh
sáng. Và bây giờ, vệ tinh WMAP đã phát hiện được bức xạ
khởi phát ra thậm chí còn trước cả khi đó, từ quả cầu lửa ban
đầu đã tạo ra vũ trụ.
Để miêu tả vũ trụ, các nhà vũ trụ học đôi khi sử dụng ví dụ
về việc nhìn xuống từ trên đỉnh của tòa nhà Empire State*, cao
chót vót trên 100 tầng tại khu Manhattan. Khi nhìn từ trên đỉnh
tòa nhà xuống, bạn khó nhìn thấy mặt đường phố. Nếu chân đế
của tòa nhà Empire State tượng trưng cho vụ nổ lớn, và nếu
nhìn từ trên đỉnh xuống, thì các thiên hà xa xăm sẽ nằm trên
tầng mười. Các chuẩn tinh xa xăm được các nhìn thấy qua
kính viễn vọng trên Trái Đất sẽ nằm trên tầng bảy. Nền vũ trụ
được đo bằng vệ tinh WMAP đã cho chúng ta phép đo lường
chính xác tuổi của vũ trụ với độ chính xác đáng kinh ngạc, sai
lệch chỉ 1%: 13,7 tỉ năm.
Sứ mệnh của WMAP là đỉnh cao của trên một thập kỷ làm
việc cật lực của các nhà vật lý thiên văn. Khái niệm về vệ tinh
WMAP được đề xuất lần đầu với NASA vào năm 1995 và đã

được chấp thuận hai năm sau đó. Vào ngày 30 tháng 6 năm
2001, NASA đã phóng vệ tinh WMAP trên tên lửa Delta II
vào một quỹ đạo quanh Mặt Trời nằm giữa Trái Đất và Mặt
Trời. Điểm đến được chọn lựa cẩn thận là điểm Lagrange 2
(tức L2, một điểm đặc biệt có sự ổn định tương đối gần Trái
Đất)*. Từ điểm thuận lợi này, vệ tinh luôn luôn được tránh
hướng về phía Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng, do đó có một
tầm quan sát vũ trụ không bị trở ngại. Cứ sáu tháng một lần nó
lại quét được đầy đủ toàn bộ bầu trời.
Nó có một hệ thống thiết bị đo đạc tối tân. Với các cảm
biến mạnh, nó có thể phát hiện bức xạ vi sóng yếu ớt còn sót
lại từ vụ nổ lớn tràn ngập vũ trụ, hầu như vẫn bị bầu khí quyển
của chúng ta hấp thụ. Vệ tinh composit nhôm này có kích
thước 3,8 mét nhân 5 mét và nặng 840 kg. Nó có hai kính viễn
vọng giáp lưng, thu bức xạ vi sóng từ bầu trời xung quanh, và
cuối cùng truyền dữ liệu về Trái Đất bằng sóng vô tuyến. Nó
được nuôi bằng nguồn 419 Watts điện (công suất của năm
bóng đèn thông thường). Cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu
kilômét, vệ tinh WMAP cũng nằm ngoài các nhiễu loạn của
khí quyển Trái Đất là những thứ có thể át nền vi sóng yếu ớt,
và nó có thể nhận được các số đo liên tục của toàn bộ bầu trời.
Vệ tinh này hoàn thành việc quan sát toàn bộ bầu trời lần
đầu tiên trong tháng 4 năm 2002. Sáu tháng sau, việc quan sát
toàn bộ bầu trời lần thứ hai đã được thực hiện. Hiện nay, vệ
tinh WMAP đã cho chúng ta bản đồ chi tiết và toàn diện nhất
từ trước tới nay về bức xạ này. Sự tồn tại của bức xạ nền vi
sóng do WMAP ghi lại đã được George Gamow và nhóm của
ông tiên đoán lần đầu tiên vào năm 1948. Ông cũng là người

đã lưu ý rằng bức xạ này có một nhiệt độ gắn liền với nó.
WMAP đã đo nhiệt độ này và cho thấy nó chỉ cao hơn độ
không tuyệt đối một chút, tức là từ 2,7249 tới 2,7251 độ
Kelvin.

Đây là “bức ảnh sơ sinh” của vũ trụ, khi nó mới chỉ 380.000 năm tuổi, do vệ
tinh WMAP chụp. Mỗi chấm hầu như tương ứng với một thăng giáng lượng
tử nhỏ nhoi trong ánh tàn dư muộn của Sáng thế đã dãn nở để tạo ra các thiên
hà và các quần thiên hà mà chúng ta thấy ngày nay.

Đối với người “ngoại đạo”, bản đồ bầu trời của WMAP
trông chẳng mấy thú vị, nó chỉ là một bộ sưu tập các chấm
ngẫu nhiên. Tuy nhiên, bộ sưu tập các chấm này đã khiến cho
một số nhà thiên văn gần như phải rơi nước mắt, vì chúng thể
hiện các thăng giáng hay các bất thường trong cuộc đại biến
động dữ dội ban đầu của vụ nổ lớn ngay sau khi vũ trụ được
tạo ra. Các thăng giáng nhỏ nhoi này giống như các “hạt
giống” để từ đó đã dãn nở ra rất nhiều khi bản thân vũ trụ đã
nổ tung ra tứ phía. Ngày nay, các hạt giống nhỏ này đã trổ hoa
thành các quần thiên hà (đám thiên hà) và các thiên hà chiếu
sáng bầu trời mà chúng ta thấy. Nói cách khác, Ngân Hà của
chúng ta và tất cả các quần thiên hà chúng ta nhìn thấy xung

quanh mình đã từng một thời là một trong các thăng giáng nhỏ
này. Bằng cách đo đạc sự phân bố của các thăng giáng này,
chúng ta nhìn thấy nguồn gốc của các quần thiên hà, giống
như các chấm vẽ trên tấm thảm vũ trụ treo trên bầu trời đêm,
Ngày nay, khối lượng các dữ liệu thiên văn đang vượt các
thuyết của các nhà khoa học. Trên thực tế, tôi có thể lập luận
rằng chúng ta đang bước vào một thời kỳ hoàng kim của vũ trụ
học. (Cho dù vệ tinh WMAP có ấn tượng như thế nào thì rất
có thể nó sẽ bị vệ tinh Planck, mà người châu Âu dự tính
phóng lên vào năm 2007*, làm nhỏ bé lại; Planck sẽ cung cấp
cho các nhà thiên văn các bức ảnh thậm chí còn chi tiết hơn về
bức xạ nền vi sóng). Vũ trụ học ngày nay cuối cùng đã tới tuổi
trưởng thành, đang nổi lên từ những cái bóng của khoa học sau
khi đã tàn tạ nhiều năm trong một bãi lầy của suy đoán tự biện
và phỏng đoán lung tung. Về mặt lịch sử, các nhà vũ trụ học
đã phải chịu điều tiếng khá khó chịu. Niềm đam mê mà cùng
với nó họ đã đề xuất các học thuyết lớn của vũ trụ lại chỉ kết
hợp với sự nghèo nàn đến cùng cực của các dữ liệu của họ.
Như Lev Landau, một người đoạt giải Nobel, từng hài hước:
“các nhà vũ trụ học thường phạm sai lầm, nhưng không bao
giờ bị nghi ngờ”. Các khoa học có một châm ngôn cũ: “Đầu
tiên là suy đoán, rồi suy đoán nhiều hơn nữa, thế là chúng ta
có vũ trụ học”.
Cuối thập niên 1960, khi theo học chuyên ngành Vật lý tại
Harvard, trong một thời gian ngắn tôi đã thử “nghịch ngợm”
với khả năng nghiên cứu vũ trụ học. Từ nhỏ tôi đã luôn có
niềm đam mê với nguồn gốc của vũ trụ. Tuy nhiên, chỉ thoáng
nhìn vào lĩnh vực này đã cho thấy nó từng sơ khai một cách

đáng xấu hổ. Nó đã không hề là một khoa học thực nghiệm,
nơi người ta có thể thử nghiệm các giả thuyết với các công cụ
chính xác, mà là một tập hợp các học thuyết lỏng lẻo mang
tính suy đoán cao. Các nhà vũ trụ học không ngừng tranh luận
nảy lửa về việc liệu vũ trụ có được sinh ra trong một vụ nổ vũ
trụ hay nó đã luôn luôn tồn tại trong trạng thái tĩnh định.
Nhưng với các dữ liệu quá ít ỏi, các lý thuyết nhanh chóng
vượt xa các dữ liệu. Trên thực tế, càng ít dữ liệu thì các cuộc
tranh luận lại càng dữ dội.
Xuyên suốt lịch sử của vũ trụ học, sự khan hiếm dữ liệu
đáng tin cậy cũng đã dẫn tới những mâu thuẫn gay gắt giữa
các nhà thiên văn trong nhiều thập niên. (Chẳng hạn, ngay
trước khi nhà thiên văn Allan Sandage của Đài quan sát núi
Wilson được đề nghị diễn thuyết về tuổi vũ trụ, diễn giả trước
đó đã thông báo một cách châm biếm rằng: “Những gì bạn sẽ
nghe sau đây là sai bét”.[2] Và Sandage, khi nghe thấy nhóm
đối thủ đã gây ra sự ầm ĩ như thế, chỉ có thể gầm lên: “Đó là
một mớ những lời tầm bậy. Đó là chiến tranh - đúng là chiến
tranh!”).[3]
TUỔI CỦA VŨ TRỤ
Các nhà thiên văn luôn tha thiết muốn biết tuổi của vũ trụ.
Trong nhiều thế kỷ, các học giả, tu sĩ và các nhà thần học đã
cố gắng ước tính tuổi của vũ trụ, bằng cách sử dụng phương
pháp duy nhất mà họ có trong tay: phả hệ của nhân loại kể từ
thời ông Adam và bà Eva. Trong thế kỷ vừa qua, các nhà địa
chất đã đo các bức xạ tàn dư trong các loại đá để đưa ra ước
tính tốt nhất về tuổi Trái Đất. Trong khi đó, vệ tinh WMAP
ngày nay đã đo được tiếng vọng của chính vụ nổ lớn để cung

cấp cho chúng ta tuổi có căn cứ đích xác nhất của vũ trụ. Các
dữ liệu WMAP tiết lộ rằng vũ trụ đã sinh ra trong một vụ nổ
dữ dội diễn ra 13,7 tỉ năm trước.
(Trong nhiều năm, một trong những điều làm các nhà vũ
trụ học vô cùng bối rối là tuổi của vũ trụ được tính toán lại trẻ
hơn so với tuổi của các hành tinh và các ngôi sao, vì dữ liệu
sai. Các ước tính trước đây về tuổi của vũ trụ tùng thấp tới
mức là chỉ từ 1 đến 2 tỉ năm, mâu thuẫn với tuổi Trái Đất [4,5
tỉ năm] và tuổi của những ngôi sao già nhất [12 tỉ năm].
Những mâu thuẫn này hiện nay đã được loại bỏ.)
WMAP đã đem lại một bước ngoặt bất ngờ và kỳ lạ cho
cuộc tranh luận về việc vũ trụ được hình thành từ cái gì, một
câu hỏi mà những người Hy Lạp đã đặt ra hơn 2.000 năm
trước đây. Trong thế kỷ vừa qua, các nhà khoa học tin rằng họ
đã biết câu trả lời cho câu hỏi này. Sau hàng nghìn thí nghiệm
chi li, các nhà khoa học đã kết luận rằng vũ trụ về cơ bản được
hình thành từ khoảng 100 loại nguyên tử khác nhau, sắp xếp
trong một bảng tuần hoàn có trật tự, bắt đầu với nguyên tố
hyđrô. Điều này thiết lập cơ sở của hóa học hiện đại và trên
thực tế đã được giảng dạy trong mọi tiết khoa học tại trường
trung học. Hiện nay, WMAP lại đánh đổ niềm tin đó.
Khi xác nhận các thí nghiệm trước, vệ tinh WMAP đã chỉ
ra rằng vật chất có thể thấy được mà chúng ta nhìn thấy xung
quanh chúng ta (bao gồm núi non, các hành tinh, các vì sao và
các thiên hà...