Các nhà nghiên cứu tại Viện vật lý hấp dẫn Max Planck ở Postdam (Đức) và Viện Perimeter ở Canada đã bác bỏ lý thuyết về "sự khởi đầu trơn tru" của vũ trụ.
Theo thuyết tương đối của Einstein, độ cong của không-thời gian ở Big Bang là vô hạn. Trên thực tế, ở điểm này mọi công cụ toán học đều thất bại và lý thuyết như vậy tỏ ra không ổn. Tuy nhiên, có ý kiến cho rằng có lẽ sự khởi đầu của vũ trụ đơn giản hơn thế và như vậy có thể tránh được sự vô hạn của Big Bang.
Ý tưởng giải quyết vấn đề theo hướng này chính xác đã được đưa ra từ những năm 1980 bởi các nhà vũ trụ học nổi tiếng là James Hartle và Stephen Hawking với "đề xuất không biên giới" của họ, và bởi Alexander Vilenkin với "đề xuất đường hầm".
Giờ đây, các nhà vật lý ở Viện Max planck và Viện Perimeter đã sử dụng những công cụ toán học tốt hơn để cho thấy những ý tưởng này không thể phù hợp. Big Bang, với tất cả sự phức tạp của nó, vẫn tiếp tục giữ được những bí ẩn về mình.
Một trong những mục tiêu chính của vũ trụ học là hiểu được sự khởi đầu của vũ trụ chúng ta. Dữ liệu từ vệ tinh Planck cho thấy cách đây 13,8 tỷ năm vũ trụ là một món súp nóng và đặc của các hạt cơ bản. Kể từ đó vũ trụ đã liên tục mở rộng.
Đây là nguyên lý chính của thuyết Big Bang nóng, nhưng lý thuyết này thất bại trong việc mô tả những giai đoạn đầu tiên, khi mà các điều kiện cực kỳ khắc nghiệt. Khi chúng ta tiến về phía Big Bang, mật độ năng lượng và độ cong của không-thời gian tăng dần lên cho tới khi chúng đạt tới vô hạn.
Thay vào đó, các đề xuất về sự không biên giới và đường hầm cho rằng vũ trụ sơ khai đã khởi đầu bởi một đường hầm lượng tử từ chỗ không có gì cả và rồi lớn lên thành vũ trụ mà chúng ta thấy. Độ cong của không-thời gian có thể rất lớn nhưng vẫn có giới hạn ở giai đoạn khởi đầu, và hình học của vũ trụ là rất trơn tru (như hình phía trên bên trái). Ý tưởng này dường như có thể thay thể mô hình chuẩn của Big Bang. Tuy nhiên, trong một thời gian dài những hệ quả của giả thuyết này vẫn chưa rõ ràng.
Tới nay, với sự hỗ trợ của những công cụ toán học tốt hơn, Jean-Luc Lehners - trưởng nhóm nghiên cứu ở AEI (Viện Albert Einstein) và các đồng nghiệp của ông là Job Feldbrugge và Neil Turok ở Viện Perimeter đã tính toán được chính xác lý thuyết đã 35 năm tuổi này.
Kết quả nghiên cứu cho thấy những giải pháp nêu trên cho Big Bang là không phù hợp. Với sự tham gia của tính bất định Heisenberg, những mô hình này không chỉ cho phép vũ trụ phát triển qua một đường hầm từ không gì cả, mà còn bao gồm cả những vũ trụ bất thường. Trên thực tế, càng nhiều sự bất thường thì càng có nhiều khả năng xuất hiện và nó không cho phép vũ trụ phát triển thành vũ trụ lớn như chúng ta thấy ngày nay. Theo Jean-Luc Lehners, đề xuất không biên giới sẽ dẫn tới việc vũ trụ ban đầu sụp đổ ngay tức khắc (hình bên phải).
Lehners và các cộng sự của ông vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để tìm ra cơ chế giữ những thăng giáng lượng tử để vũ trụ lớn như chúng ta thấy ngày nay có thể phát triển được.
Bryan
Theo Space Daily
