Trong thế giới khoa học vũ trụ hiện đại, Roger Penrose, một trong ba nhà khoa học đoạt giải Nobel Vật lý năm 2020, nổi tiếng với những đóng góp quan trọng về hố đen và ý tưởng táo bạo về một vũ trụ tồn tại trước cả vụ nổ Big Bang. Liệu có cơ sở nào cho ý tưởng này? Bài viết này sẽ khám phá những luận điểm khoa học xoay quanh lý thuyết Big Bang và ý tưởng vũ trụ luân hồi của Penrose.
Sự Thống Trị Của Lý Thuyết Big Bang
Hầu hết các nhà khoa học ngày nay đều chấp nhận lý thuyết Big Bang, cho rằng vũ trụ được sinh ra từ một vụ nổ lớn cách đây gần 14 tỷ năm. Vụ nổ này tạo ra không gian, thời gian, vật chất và năng lượng. Không có Big Bang, sẽ không có vũ trụ, không có không gian và thời gian như chúng ta biết.
Lý thuyết này được ủng hộ bởi nhiều bằng chứng thuyết phục. Đầu tiên là sự giãn nở của vũ trụ, được Edwin Hubble phát hiện vào năm 1929. Thứ hai là bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB), tàn dư của Big Bang, được Arno Penzias và Robert Wilson xác nhận vào năm 1964.
Sự tồn tại của CMB, với tuổi đời khoảng 14 tỷ năm, đòi hỏi vũ trụ phải trải qua một giai đoạn giãn nở cực nhanh. Nếu vũ trụ giãn nở với tốc độ hiện tại, bức xạ CMB không có đủ thời gian để lan truyền và cân bằng nhiệt độ như chúng ta quan sát được. Alan Guth đã đưa ra giải pháp cho vấn đề này vào năm 1980 với lý thuyết lạm phát vũ trụ, cho rằng vũ trụ đã mở rộng với tốc độ cực nhanh ngay sau Big Bang.
Mặc dù vẫn có những ý kiến khác biệt, lý thuyết Big Bang, với sự bổ sung của mô hình lạm phát, giải thích một cách hợp lý sự giãn nở và nhiều hiện tượng khác của vũ trụ. Các lý thuyết khác lại chưa đưa ra được bằng chứng hoặc giải thích thuyết phục như vậy.
Lý Thuyết Vũ Trụ Luân Hồi Của Roger Penrose
Năm 2020, Roger Penrose cùng hai nhà khoa học khác đã được trao giải Nobel Vật lý cho những đóng góp vào nghiên cứu hố đen. Penrose từng là người phản biện luận án tiến sĩ của Stephen Hawking và sau đó trở thành cộng sự của ông trong nghiên cứu hố đen. Công trình của Penrose từ những năm 1960 đã chứng minh rằng thuyết tương đối rộng của Einstein dự đoán sự tồn tại của hố đen.
Một trong những dự đoán lý thuyết đáng chú ý nhất của Stephen Hawking là bức xạ Hawking. Theo đó, tại rìa chân trời sự kiện của hố đen, các cặp hạt và phản hạt có thể được tạo ra do dao động lượng tử. Một hạt rơi vào hố đen, còn hạt kia bị đẩy ra. Để bảo toàn năng lượng, hạt rơi vào hố đen phải mang năng lượng âm, và điều này có thể khiến hố đen bốc hơi. Tuy nhiên, quá trình này diễn ra quá chậm để có thể quan sát được bằng các phương tiện hiện tại.
Penrose, sau nhiều năm nghiên cứu hố đen, đã đưa ra một ý tưởng khác, được gọi là “vũ trụ luân hồi” (CCC). Theo đó, vũ trụ tồn tại trong một vòng lặp vô tận. Mỗi vòng lặp là một khoảng thời gian siêu dài, được gọi là “kỷ nguyên siêu việt”. Kỷ nguyên mà chúng ta đang sống bắt đầu từ vụ nổ Big Bang, sau khi một kỷ nguyên siêu cổ xưa kết thúc.
Theo Penrose, trong tương lai xa, vũ trụ sẽ giãn nở đến mức tất cả vật chất tan rã do quá trình phân hủy. Kỷ nguyên của chúng ta sẽ kết thúc, và một vụ nổ Big Bang khác sẽ xảy ra. Penrose cũng cho rằng bức xạ Hawking trong hố đen là tàn dư của các vũ trụ trước đó. Năm 2018, Penrose và các cộng sự đã tìm thấy các dị thường trong dữ liệu CMB, được gọi là “điểm Hawking,” và cho rằng đó là tín hiệu tàn dư của bức xạ Hawking từ các hố đen siêu lớn tồn tại trước vũ trụ của chúng ta.
Bằng Chứng Và Sự Nghi Ngờ
Sau khi Penrose nhận giải Nobel, nhà vật lý thiên văn Ethan Siegel đã viết một bài báo trên Forbes, cho rằng không có bằng chứng nào về sự tồn tại của vũ trụ trước Big Bang. Các “điểm Hawking” còn chưa rõ ràng, và lý thuyết vũ trụ luân hồi không đưa ra được những dự đoán phù hợp với dữ liệu quan sát.
Từ khi lý thuyết Big Bang được đề xuất, người ta luôn đặt câu hỏi về nguyên nhân gây ra vụ nổ và liệu có gì tồn tại trước đó không. Cho đến nay, không ai có thể trả lời chắc chắn. Mặc dù tài năng và giá trị nghiên cứu của Penrose là không thể phủ nhận, nhưng một lý thuyết khoa học chỉ được chấp nhận khi có bằng chứng xác thực, bất kể người đưa ra lý thuyết là ai. Các nhà khoa học luôn tìm kiếm bằng chứng để chứng minh ý tưởng của mình, và nếu không thành công, lý thuyết đó không thể được chấp nhận.
Hiện tại, vẫn còn quá sớm để bác bỏ hoàn toàn lý thuyết vũ trụ luân hồi của Penrose. Tuy nhiên, không có bằng chứng rõ ràng ủng hộ lý thuyết này. Những người quan tâm đến ý tưởng này có thể hy vọng vào một ngày nào đó lý thuyết sẽ được chứng minh. Ngược lại, cũng có thể trong tương lai gần sẽ xuất hiện những bằng chứng cho thấy Penrose đã sai. Việc tin vào lý thuyết này lúc này cũng tương tự như việc tin vào cuộc sống sau cái chết, vì còn quá mơ hồ và không có bằng chứng đáng tin cậy.
Kết Luận
Lý thuyết Big Bang vẫn là lý thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất để giải thích sự hình thành và phát triển của vũ trụ. Tuy nhiên, các nhà khoa học không ngừng tìm kiếm và khám phá những ý tưởng mới, như lý thuyết vũ trụ luân hồi của Penrose, để hiểu rõ hơn về nguồn gốc và số phận của vũ trụ. Cho dù tương lai có chứng minh lý thuyết nào đi chăng nữa, thì hành trình khám phá vũ trụ vẫn luôn là một cuộc phiêu lưu đầy thú vị và hấp dẫn.