MÔ HÌNH VŨ TRỤ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN – GIÃN NỞ THEO CHU KỲ ẤP TRỨNG NGUYÊN TỬ

HÌNH THÀNH VŨ TRỤ

Vũ trụ được hình thành sau Bùng Nổ vũ trụ (danh từ này do tôi đặt ra để phân biệt với Vụ Nổ Lớn trong mô hình Big Bang). Tại một điểm bất định nào đó trong Vũ trụ Ban sơ vô cực vô biên, vô cùng vô tận, không năng lượng, không vật chất, nhưng có mầm năng lượng vật chất, “có như là không, không như là có”, một vùng xoáy gia tốc theo hình xoắn vít hướng tâm hình cầu được hình thành như một máy gia tốc khổng lồ siêu tự nhiên đã tạo điều kiện đặc biệt để mầm năng lượng vật chất “có như là không, không như là có” tập trung tại Trung Tâm Vùng Xoáy hình cầu với mật độ ngày càng cao, làm cho áp lực và nhiệt độ tại đây tăng lên ngày càng lớn. Đến một thời điểm nào đó, lực ly tâm lớn hơn lực hướng tâm, Bùng Nổ Vũ Trụ đột biến đã xảy ra tạo điều kiện đặc biệt để mầm năng lượng vật chất kết thành một dạng năng lượng vật chất trung gian Âm Dương có cấu trúc vật chất và thuộc tính riêng, đã lập tức co lại tại thời điểm Planck 10^-43 giây (đại lượng này do vật lý vũ trụ xác định) thành Hố Đen Nguyên Thủy rồi lập tức bùng nổ ngay tại thời điểm khoảng 10^-33 giây (đại lượng này do vật lý vũ trụ xác định) để phát triển không gian vũ trụ. Một phần nhỏ Hố đen nguyên thủy kịp bùng nổ đã tạo ra vật chất sáng - năng lượng sáng dưới dạng các hạt cơ bản hạ nguyên tử, còn phần lớn Hố đen nguyên thủy không kịp bùng nổ đã trở thành vật chất tối – năng lượng tối. Sau đó nhiệt độ giảm dần, các hạt cơ bản hạ nguyên tử liên kết với nhau tạo thành các hạt nhân nguyên tử rồi kết hợp với electron để tạo thành nguyên tử trung hòa điện, photon được giải phóng, vũ trụ bừng sáng tại thời điểm 380 nghìn năm (đại lượng này do vật lý vũ trụ xác định). Tại thời điểm này, những gì được tạo thành sau Bùng Nổ Vũ Trụ và Bùng Nổ Hố Đen Nguyên Thủy (danh từ này do tôi đặt ra để phân biệt với Vụ Nổ Lạm Phát trong mô hình Big Bang) đã được kết hợp thành nguyên tử trung hòa điện, không gian tương ứng đã được hình thành, mật độ vật chất tới hạn tối đa trong toàn vũ trụ bằng 10^-23 g/m³(đại lượng này do vật lý vũ trụ xác định) đã được thiết lập.

Tiểu vũ trụ đầu tiên, Tiểu khối cầu vũ trụ đầu tiên được hình thành.

PHÁT TRIỂN- GIÃN NỞ VŨ TRỤ

Để phát triển vũ trụ cần phải tạo ra vật chất mới, không gian mới của vũ trụ, do đó Bùng Nổ Vũ Trụ và Bùng Nổ Hố Đen nguyên thủy tự động xảy ra tại vùng biên Tiểu khối cầu vũ trụ vừa được hình thành ổn định tại thời điểm 380.000 năm. 380 nghìn năm là khoảng thời gian cần thiết để các nguyên tử trung hòa điện hình thành. Vì vậy tôi gọi chu kỳ 380 nghìn năm là chu kỳ ấp trứng nguyên tử.

Vũ trụ Ban sơ là đồng nhất, không có gì cả, không có cấu trúc vật lý, không có áp lực, không có sức cản…, do đó khi Bùng Nổ Vũ Trụ xảy ra, lực ly tâm được phân bổ đều khắp nơi, làm cho Tiểu Vũ trụ được sinh ra đầu tiên có hình cầu. Đến thời điểm 380 nghìn năm, Bùng Nổ Vũ Trụ và Bùng Nổ Hố Đen nguyên thủy thế hệ mới lại tự động xảy ra tại vùng biên Tiểu khối cầu vũ trụ, làm cho Tiểu khối cầu vũ trụ lớn dần lên từ mặt ngoài khối cầu theo chu kỳ. Vì vậy Vũ trụ luôn luôn có hình cầu.

Từ đây tôi nhận ra rằng:

- Sau Bùng nổ Vũ trụ lần 1, khi khoảng thời gian hình thành vũ trụ lần 1 (Tiểu Vũ trụ, Tiểu khối cầu Vũ trụ đầu tiên) đạt trạng thái cân bằng ổn định là bằng 1T = 380.000 năm thì bán kính của Tiểu khối cầu vũ trụ bằng 1R = 380.000 năm ánh sáng, thể tích Tiểu Khối cầu vũ trụ bằng 4/3 pR³ = 1³V và khối lượng vật chất Tiểu khối cầu vũ trụ bằng 1³M. 1M tương ứng với 1V có nghĩa là có bao nhiêu V thì có bấy nhiêu M (M là khối lượng vật chất và phi vật chất Tiểu vũ trụ, Tiểu khối cầu vũ trụ).

- Sau Bùng nổ Vũ trụ lần 2, khi khoảng thời gian hình thành vũ trụ lần 2 đạt trạng thái cân bằng ổn định là bằng 2T thì bán kính vũ trụ bằng 2R, thể tích Khối cầu vũ trụ bằng 4/3p(2R)³ = 2³ x 4/3pR³ = 2³V và khối lượng vật chất bằng 2³M.

- Sau Bùng nổ Vũ trụ lần 3, khi khoảng thời gian hình thành vũ trụ lần 3 đạt trạng thái cân bằng ổn định là bằng 3T thì bán kính vũ trụ bằng 3R, thể tích Khối cầu vũ trụ bằng 4/3p(3R)³ = 3³ x 4/3pR³ = 3³V và khối lượng vật chất bằng 3³M…

- Sau Bùng nổ Vũ trụ lần n, khi khoảng thời gian hình thành vũ trụ lần n đạt trạng thái cân bằng ổn định là bằng nT thì bán kính vũ trụ bằng nR, thể tích Khối cầu vũ trụ bằng 4/3p(nR)³ = n³ x 4/3pR³ = n³V và khối lượng vật chất vũ trụ bằng n³M.

Xin lưu ý rằng Khối cầu vũ trụ của bất kỳ n lần Bùng nổ vũ trụ nào cũng có thể tích tương ứng bằng n³V. V là thể tích Tiểu vũ trụ. Khi n = 1, V là hình cầu có thể tích bằng 4/3pR³, nhưng khi n > 1, V có thể khác hình cầu, nhưng đều có thể tích bằng 4/3pR³. Tuy nhiên điều này không cản trở chúng ta tính thể tích Khối cầu vũ trụ tương ứng với bất kỳ giá trị n nào. Ví dụ:

Nếu thời gian Bùng nổ Vũ trụ đầu tiên xảy ra đến nay là 13,7 tỉ năm và khoảng thời gian T giữa hai lần Bùng nổ Vũ trụ là 380.000 năm ^[2] (khoảng thời gian này là 300.000 năm ^[3]) thì số lần Bùng nổ Vũ trụ n = 13,7 tỉ năm/380.000 năm = 3,6 x 10⁴ lần. Vậy thể tích khối cầu vũ trụ tương ứng bằng n³V = (3,6 x 10⁴)³V = 46,656 x 10¹²V và khối lượng khối cầu vũ trụ cũng tương ứng bằng n³M = 46,656 x 10¹²M không phụ thuộc vào hình dáng Tiểu vũ trụ. Mật độ vật chất tới hạn tối đa trong toàn vũ trụ bằng n³M/n³V = M/V. Mật độ này bằng trọng lượng 3 nguyên tử hydro/m³, gần bằng 10^-23 g/m³.

Sự phát triển giãn nở vũ trụ theo chu kỳ được trình bày trên sơ đồ 1.

Sơ đồ 1: Hình ảnh mặt cắt xuyên tâm khối cầu vũ trụ mô tả sự phát triển bán kính khối cầu vũ trụ nR theo chu kỳ nT.

T – Khoảng thời gian giữa 2 lần Bùng nổ Vũ trụ = 380.000 năm.

R – Bán kính Khối cầu Tiểu vũ trụ = Tc = 380.000 năm ánh sáng, c là tốc độ ánh sáng = 300.000 km/s.

n – Số lần Bùng nổ Vũ trụ xảy ra theo chu kỳ, số chu kỳ.

nR – Bán kính khối cầu vũ trụ phát triển theo chu kỳ.

0 – Tâm điểm Khối cầu vũ trụ, điểm giao nhau 2 sóng tròn Âm Dương hình số 8, điểm nút phát triển Vũ trụ.

Đường A – A có độ nghiêng 45^o là đường nút phát triển vũ trụ.

Các đường tròn đồng tâm là đường biên của vũ trụ phát triển theo chu kỳ 380.000 năm.

Khoảng cách giữa các đường tròn đồng tâm bằng R = 380.000 năm ánh sáng.

Kết quả cho thấy đường phát triển bán kính Khối cầu vũ trụ có độ nghiêng 45^o, hoàn toàn tương ứng với hàm số bậc 1 thông thường Y = aX, trong đó Y = nR, X = nT, n - số lần Bùng nổ Vũ trụ (số chu kỳ) còn a = tang 45^o= 1 = Y/X = nR/nT = Tc/T = c = 300.000 km/s. Tóm lại, ta có:

nR = anT (1)

a = tang 45^o= 1 = c (2)

Công thức 1 mô tả sự phát triển của kích thước vũ trụ (nR) gắn kết với thời gian phát triển vũ trụ theo chu kỳ (nT).

a = tang 45^o= 1 = c có thể được gọi là hằng số vũ trụ thống nhất, xác định vận tốc phát triển – giãn nở vũ trụ tới hạn tối đa thống nhất trong toàn vũ trụ.

THỜI ĐIỂM 380.000 NĂM

Trong “Những Con Đường Của Ánh Sáng”, giáo sư Trịnh Xuân Thuận cho biết:

380.000 năm đánh dấu sự phân bố năng lượng bức xạ hóa thạch đều khắp vũ trụ. Sự phân bố này “chính là sự phân bố năng lượng của vũ trụ lúc khởi thủy có nhiệt độ và mật độ vô cùng cao”. ^[2]

Tôi cho rằng:

- 380.000 năm là thời điểm các hạt nhân nguyên tử trong toàn vũ trụ bắt giữ những electron tự do để tạo thành các nguyên tử trung hòa điện bền vững và do đó ánh sáng được giải phóng, toàn vũ trụ bừng sáng. Vì vậy, bức xạ năng lượng hóa thạch có thể không chỉ là bức xạ năng lượng tàn dư của Vụ nổ lớn (Big Bang), mà còn của bức xạ năng lượng ánh sáng vừa được giải phóng, bức xạ nền vũ trụ. Đây là quá trình tự nhiên.

- 380.000 năm là khoảng thời gian cần thiết để những gì được sinh ra từ sau Bùng nổ Vũ trụ và sau Bùng nổ Hố đen nguyên thủy đã chuyển hóa và liên kết với nhau theo nhiệt độ giảm dần để tạo thành những nguyên tử thông thường bền vững. Đây là thời điểm kết thúc giai đoạn tạo ra các nguyên tử ổn định và mở đầu giai đoạn kết hợp các nguyên tử với nhau để tạo thành những phân tử, đa phân tử, các khối vật chất, các thiên thể và thiên hà… Vì vậy, cần phải tạo ra vật chất mới và năng lượng mới để phát triển vũ trụ. Điều này nói lên rằng 380.000 năm là thời điểm nhạy cảm tự nhiên báo hiệu Bùng nổ Vũ trụ thế hệ tiếp theo xảy ra.

- 380.000 năm là thời khắc mật độ vật chất chung trong toàn vũ trụ đạt trị số tới hạn tối đa = 10^-23 g/m³. Tuy nhiên cũng tại thời điểm này, mật độ vật chất tại biên của vũ trụ phát triển theo chu kỳ có thể đạt trị số tới hạn tối thiểu bằng 0. Như đã biết, càng phát triển, vũ trụ càng loãng đi theo qui luật tỉ lệ với căn bậc 2 của thời gian kéo dài trong 380.000 năm ^[2], và theo tôi khi ấy mật độ tới hạn tối thiểu này có thể đạt đến mức thấp nhất bằng 0. Mật độ tới hạn tối thiểu bằng 0 tại biên của vũ trụ phát triển theo chu kỳ và mật độ tới hạn tối đa trong toàn vũ trụ bằng 10^-23 g/m³ có thể là 2 tín hiệu nhạy cảm tự nhiên để Bùng nổ Vũ trụ và Bùng nổ Hố đen nguyên thủy tự động xảy ra theo chu kỳ 380.000 năm.

Như vậy, vũ trụ tiếp tục giãn nở cùng với vật chất mới và năng lượng mới được tạo thành ở nhiệt độ và áp lực rất cao từ Bùng nổ Vũ trụ và Bùng nổ Hố đen nguyên thủy của các thế hệ nối tiếp. Vì vậy, nhiệt độ vũ trụ không có lý do gì để có thể hạ thấp đến mức “toàn vũ trụ sẽ chết trong trạng thái băng giá” như giáo sư Trịnh Xuân Thuận đã cảnh báo. Hơn nữa nếu vũ trụ được hình thành chỉ từ một vụ nổ lớn (Big Bang ^[2]) cách đây gần 14 tỉ năm và giãn nở từ ấy đến nay thì toàn vũ trụ đã đóng băng từ lâu rồi nếu như không có Bùng nổ Vũ trụ và Bùng nổ Hố đen nguyên thủy của các thế hệ nối tiếp nhau theo chu kỳ…

Theo tôi, 380.000 năm là “khoảng thời gian ấp trứng nguyên tử”. Những gì đã được tạo ra sau Bùng nổ Vũ trụ và Bùng nổ Hố đen nguyên thủy đều đã được chuyển hóa, liên kết với nhau tạo thành nguyên tử trung hòa điện, photon được giải phóng, vũ trụ bừng sáng. Như vậy, lực hấp dẫn, lực điện từ, lực mạnh và lực yếu đều có mặt tại thời điểm 380.000 năm. Kỳ diệu thay! Cũng tại thời điểm này, Bùng nổ Vũ trụ và Bùng nổ Hố đen nguyên thủy thế hệ mới tự động xảy ra để phát triển vũ trụ, lực điện từ, lực hấp dẫn và lực giãn nở đồng thời xuất hiện và nhất định đã để lại dấu tích trên bức xạ nền vũ trụ.

Như vậy, 380.000 năm có thể là thời điểm phân chia và đồng thời là thời điểm quy tụ (thống nhất) các lực cơ bản.

Theo tôi, tại thời điểm 380.000 năm vũ trụ thống nhất không chỉ trong các lực cơ bản, mà còn có thể thống nhất trong tính nguyên tử. Các nhà vật lý vũ trụ có thể sẽ còn tìm ra những hạt mới sau hạt Higgs, tuy nhiên tôi nhận thấy rằng toàn bộ các hạt cơ bản hạ nguyên tử là những nguyên liệu tự nhiên luôn luôn được sử dụng để đóng thành những viên gạch vững chắc xây nền vũ trụ - những viên gạch nguyên tử.

Trong tài liệu [2], giáo sư Trịnh Xuân Thuận cho biết: “Vào lúc sinh ra bức xạ hóa thạch, tức ở 380.000 năm sau Big Bang, chỉ có những vùng cách nhau ít hơn 380.000 năm ánh sáng mới có thể thông tin với nhau. Nhưng – đây là điểm mấu chốt - ở thời khắc đó đã có các vùng của không gian cách nhau hơn 380.000 năm ánh sáng… Lý thuyết chuẩn không thể đưa ra một cách giải thích nào. Người ta gọi đó là chân trời vũ trụ”. Theo tôi đó là do tại thời điểm 380.000 năm, các tiểu vũ trụ thuộc thế hệ kế tiếp đã kịp bắt đầu để phát triển không gian mới tiếp theo của Khối cầu vũ trụ, trong đó có vùng không gian bí ẩn Einstein-Planck rộng bằng 1,616 x 10^-33 cm (xem mục III).

Trong bài “Bức xạ nền vũ trụ” của tiến sĩ Nguyễn Trọng Hiền ^[4] có đoạn: “Tại sao vũ trụ lại gần như đẳng hướng, có nghĩa là bức xạ quan sát ở mọi hướng đều như nhau. Bức xạ từ những hướng này vốn không có liên hệ với nhau ở thời điểm của phát tán cuối, » 380.000 năm sau Big Bang, là giai đoạn mà electron và proton kết hợp với nhau tạo thành nguyên tử và vì thế không còn tương tác với photon từ Bức xạ nền. Vậy thì làm sao chúng biết về nhau mà đạt được trạng thái cân bằng nhiệt để tạo ra sự đẳng hướng? Một trùng khớp ngẫu nhiên chăng? Đây được gọi là bài toán chân trời (horizon)”. Theo tôi đây cũng là do ngay tại thời điểm 380.000 năm Bùng nổ Vũ trụ thế hệ mới đã kịp thời xảy ra để phát triển vũ trụ, trong đó có vùng không gian bí ẩn Einstein-Planck rộng bằng 1,616 x 10^-33 cm đã được hình thành. Vì vậy “ngay sau Bùng nổ Vũ trụ, toàn cõi không gian thấy được đã có liên hệ với nhau và các vùng mà ta cho rằng nằm ngoài liên hệ thực ra đã biết nhau cho nên trạng thái cân bằng nhiệt đã được thiết lập trong toàn cõi không gian thấy được để tạo ra sự đẳng hướng” ^[4].

Tôi cảm nhận rằng mô hình vũ trụ phát triển theo chu kỳ 380.000 năm được mô tả trên sơ đồ 1 có thể góp phần làm sáng tỏ đôi điều còn chưa rõ. Ví dụ:

1. Vũ trụ đang giãn nở, các thiên hà đang chạy ra xa chúng ta, càng xa càng nhanh hơn tuân theo định luật Hubble. Nhưng lực nào đang tác động đến quá trình này? Lực đẩy tàn dư từ Vụ nổ lạm phát xảy ra cách đây gần 14 tỉ năm, hay là lực đẩy của các lần Bùng nổ Vũ trụ và Bùng nổ Hố đen nguyên thủy xảy ra theo chu kỳ 380.000 năm?

2. Vũ trụ đang giãn nở, bán kính Khối cầu vũ trụ đang tăng lên theo tốc độ ánh sáng, thể tích Khối cầu vũ trụ đang tăng lên theo số mũ 3 của bán kính, nhưng khối lượng vũ trụ đã có trước từ Big Bang – Vụ nổ lớn cách đây gần 14 tỉ năm – và mật độ tới hạn đã được thiết lập bằng 10^-23 g/m³từ năm 380.000 sau Vụ nổ lớn. Vậy từ ấy đến nay, khối lượng vật chất được có thêm lấy từ đâu ra để mật độ tới hạn không đổi, trong khi thể tích tăng dần nếu không phải được có thêm từ Bùng nổ Vũ trụ và Bùng nổ Hố đen nguyên thủy xảy ra theo chu kỳ 380.000 năm?...

HỐ ĐEN NGUYÊN THỦY

Tôi muốn nhấn mạnh rằng Vụ nổ lạm phát trong lý thuyết Big Bang có liên quan đến Bùng nổ Hố đen nguyên thủy và có thể thực chất là Bùng nổ Hố đen nguyên thủy.

Trong tài liệu [5], Pierre Darriulat cho biết: “Những điểm nằm trên đường giới hạn Schwarzschild là các Lỗ đen, vũ trụ cũng nằm trên đường Schwarzschild nhưng nó không phải là Lỗ đen”. Vậy thì vũ trụ nằm trên đường Schwarzschild có thể là Hố đen nguyên thủy, do đó mọi Tiểu vũ trụ sơ sinh tại thời điểm Planck đều có thể là Hố đen nguyên thủy. Mọi Hố đen nguyên thủy được tạo thành tại thời điểm Planck là có cơ sở khoa học.

Tiếp theo đây chúng ta có thể nhận ra rằng nếu quả thật hạt Higgs có khả năng mang lại khối lượng cho các hạt khác khi tương tác với chúng thì rõ ràng hạt Higgs có thể được sinh ra sớm từ Bùng nổ Hố đen nguyên thủy. Nếu hạt Higgs là hạt của Chúa thì Bùng nổ Hố đen nguyên thủy là Chúa của hạt Higgs. Bùng nổ Hố đen nguyên thủy là cầu nối tự nhiên giữa chu trình hình thành với chu trình phát triển – giãn nở vũ trụ.

Tôi hoàn toàn tin rằng, Vụ nổ lạm phát trong lý thuyết Big Bang thực chất là Bùng nổ Hố đen nguyên thủy. Nếu “về mặt lý thuyết, vũ trụ vào thời kỳ lạm phát giống như một lỗ đen do mật độ bị nén chặt trong một không gian vô cùng nhỏ” ^[4], thì theo tôi Lỗ đen ấy chính là Hố đen nguyên thủy, và Vụ nổ lạm phát chính là Bùng nổ Hố đen nguyên thủy.

Tôi đặc biệt cảm nhận rằng một Hố đen nguyên thủy bùng nổ, nhưng không phải toàn bộ Hố đen nguyên thủy bùng nổ mà chỉ một phần Hố đen ấy “kịp bùng nổ” để tạo ra vật chất sáng và năng lượng sáng, phần Hố đen còn lại chiếm khối lượng lớn “không kịp bùng nổ” chứa đựng vật chất tối và năng lượng tối. Nếu điều kỳ lạ này là hiện thực thì phần Hố đen nguyên thủy còn lại có khối lượng lớn ấy tất nhiên phải tồn tại ở trung tâm thiên hà và đang quay. Mặt khác khối lượng phần còn lại “không kịp bùng nổ” của Hố đen nguyên thủy giảm dần theo thời gian do bức xạ Hawking giống như lỗ đen. Vì vậy, bức xạ Hawking có liên quan với sự có mặt của vật chất tối và năng lượng tối trong toàn vũ trụ *. Được biết tại trung tâm Thiên hà – Ngân hà hình xoắn ốc của chúng ta đã được sinh ra cách đây 4,5 – 5 tỉ năm còn tồn tại phần còn lại của Hố đen nguyên thủy đã sinh ra thiên hà này mặc dù một phần Hố đen nguyên thủy còn lại đó đã bị “bốc hơi” dần theo bức xạ Hawking. Có lẽ vì đó, hàng trăm tỉ ngôi sao từ khi được sinh ra đến nay vẫn đang ngoan ngoãn quay quanh trung tâm Ngân hà theo quy luật xác định.

Mặt khác, phần Hố đen nguyên thủy “không kịp bùng nổ” ấy của Vũ trụ sơ sinh có thể “đã phát bức xạ Hawking dưới dạng sóng hấp dẫn. Biển sóng hấp dẫn này tương tác với các photon Bức xạ nền ở mặt tán cuối, làm cho nền bức xạ có nơi nóng lên hay nguội xuống khi photon đi vào hay đi ra khỏi trường hấp dẫn…”^[4].

Tóm lại: vật chất tối và năng lượng tối chứa đựng trong các Hố đen nguyên thủy đang tồn tại giữa các thiên hà có lực hấp dẫn, lực hút như vật chất sáng và năng lượng sáng thông thường chứ không phải có lực đẩy làm cho vũ trụ giãn nở… Và sóng hấp dẫn là hình ảnh tự nhiên của bức xạ Hawking.

* GHI CHÚ: 10:01 phút sáng ngày 15 tháng 12 năm 2014, tôi có gửi email cho giáo sư Stephen Hawking trình bày về Hố đen nguyên thủy và bức xạ Hawking mà tôi cho rằng có liên quan đến vật chất tối và năng lượng tối trong toàn vũ trụ (phụ lục 1). Thư trả lời của ông Jonathan Wood, trợ lí kỹ thuật cho giáo sư Stephen Hawking, tôi cũng đã nhận được ngay lúc 17h47 phút chiều cùng ngày (phụ lục 2).

GIỚI HẠN EINSTEIN

Giới hạn Einstein được mô tả trên sơ đồ 2.

Sơ đồ 2 (xuất phát từ sơ đồ 1): Hình ảnh mặt cắt xuyên tâm khối cầu vũ trụ mô tả giới hạn Einstein là các đường tròn đồng tâm, biên của vũ trụ phát triển theo chu kỳ.

Trong sơ đồ 1 ta có các tứ giác vuông ABAB ngoại tiếp các vòng tròn đồng tâm. Xoay tứ giác ABAB về phía trái một góc 45^o ta có tứ giác A’B’A’B’ (sơ đồ 2). Các cạnh của hai tứ giác này cắt nhau và tạo thành đường bát giác ngoại tiếp. Các đường thẳng song song với các cạnh của hai tứ giác này cũng cắt nhau tạo thành các đường bát giác tương ứng ngoại tiếp các vòng tròn đồng tâm.

Khi số chiều phát triển Khối cầu vũ trụ tăng lên theo cấp số nhân có công bội bằng 2, từ 8 = 4 x 2 lên 16 = 8 x 2, lên 32 = 16 x 2 rồi lên 64 = 32 x 2 …, số cạnh của đường bát giác ngoại tiếp sơ đồ 2 tăng lên tương ứng 8, 16, 32, 64 …, cho nên đường bát giác ngoại tiếp trở thành đường đa giác tương ứng rồi cuối cùng trở thành đường tròn giới hạn Einstein có bán kính bằng nR.

GIỚI HẠN PLANCK

Sự hình thành và phát triển – giãn nở giới hạn Planck theo chu kỳ được trình bày trên sơ đồ 3. Nối các giao điểm của các đường tròn đồng tâm – giới hạn Einstein – với 8 chiều phát triển Khối cầu vũ trụ, ta có các đường bát giác tương ứng nội tiếp trong các vòng tròn đồng tâm sơ đồ 3.

Khi số chiều phát triển Khối cầu vũ trụ tăng lên theo cấp số nhân có công bội bằng 2, số cạnh của đường bát giác nội tiếp sơ đồ 3 tăng lên tương ứng: 8, 16, 32, 64… cho nên đường bát giác này cũng trở thành đường đa giác tương ứng, rồi cuối cùng trở thành đường tròn giới hạn Planck tiếp cận đường tròn giới hạn Einstein, nhưng không bao giờ trùng với đường tròn này mà luôn luôn cách nhau một khoảng xác định bằng kích thước Planck: 1,616 x 10^–33cm, một bí ẩn của vật lý vũ trụ. Vì vậy, đường tròn giới hạn trong Planck cũng có bán kính bằng nR như bán kính đường tròn giới hạn Einstein.

Sơ đồ 3 (xuất phát từ sơ đồ 1 & 2). Hình ảnh mặt cắt xuyên tâm Khối cầu vũ trụ, mô tả giới hạn Planck tiếp cận các đường tròn đồng tâm – đường tròn giới hạn Einstein – nhưng không bao giờ trùng với đường tròn này mà luôn luôn cách nhau một khoảng cách xác định bằng kích thước Planck 1,616 x 10^-33 cm.

MỐI QUAN HỆ GIỮA HAI GIỚI HẠN EINSTEIN & PLANCK

Mối quan hệ giữa giới hạn Einstein và giới hạn Planck được trình bày trên sơ đồ 4.

Sơ đồ 4 (xuất phát từ sơ đồ 1, 2 & 3) mô tả:

1. Giới hạn Einstein: Khoảng giữa 2 mép trong và ngoài của các đường tròn đồng tâm.

2. Giới hạn Planck: 2 mép trong và ngoài của các đường tròn đồng tâm đều có kích thước bằng 1,616 x 10^-33 cm.

0. Tâm điểm vũ trụ: Tâm điểm các vòng tròn đồng tâm, điểm xuất phát 8 chiều phát triển – giãn nở vũ trụ theo chu kỳ 380.000 năm.

Giới hạn trong Planck, mép trong các đường tròn đồng tâm sơ đồ 4, có kích thước bằng 1,616 x 10^-33 cm là ranh giới thần kỳ tự nhiên ngăn không cho vũ trụ chúng ta co lại, đồng thời báo hiệu Bùng nổ Vũ trụ thế hệ tiếp theo xảy ra. Ngay sau Bùng nổ Vũ trụ thế hệ mới, giới hạn ngoài Planck, mép ngoài các đường tròn đồng tâm, mép ngoài của giới hạn Einstein (sơ đồ 4) có kích thước bằng 1,616 x 10^-33 cm (= 1,616 x 10^-38 km) được hình thành, và tại thời điểm Planck gần 10^-43 giây các Tiểu vũ trụ sơ sinh lập tức co lại thành Hố đen nguyên thủy rồi bùng nổ ngay đề phát triển không gian và vật chất Khối cầu vũ trụ như đã biết.

Mép trong và mép ngoài các đường tròn đồng tâm sơ đồ 4 là hai giới hạn Planck. Hai giới hạn này tương ứng với m > 0 và E > 0 như là đôi bờ của một con sông, còn giới hạn Einstein, nằm giữa 2 giới hạn Planck, tương ứng với m = 0 và E = 0 như là dòng sông Einstein chảy giữa đôi bờ sông Planck (sơ đồ 4). Đây là con sông Planck – Einstein – Planck, là giới hạn Planck – Einstein – Planck. Giới hạn này tương ứng với m >= 0 và E >= 0. Tại một điểm bất kỳ trên con sông này, trên giới hạn này, không ai có thể phân biệt được đâu là m có khối lượng (m > 0), đâu là m không có khối lượng (m = 0), đâu là E có năng lượng (E > 0), đâu là E không có năng lượng (E = 0), có như là không, không như là có, có hay không chỉ là tương đối. Như vậy:

Các đường tròn đồng tâm trên sơ đồ 1, biên của vũ trụ phát triển theo chu kỳ 380.000 năm, phản ánh ranh giới chung Planck – Einstein – Planck.

Vùng không gian sau Bùng nổ Vũ trụ thế hệ mới có kích thước Planck bằng 1,616 x 10^-33 cm, tồn tại trước thời điểm Planck gần 10^-43 giây, khi các Tiểu vũ trụ sơ sinh bắt đầu co lại thành Hố đen nguyên thủy, chính là vùng không gian có thể thông tin và liên hệ với nhau. Vùng không gian bí ẩn này là giới hạn ngoài Einstein – Planck, nửa ngoài của giới hạn Planck – Einstein – Planck (nửa trong của giới hạn Planck – Einstein – Planck là giới hạn trong Planck – Einstein ngăn không cho vũ trụ chúng ta co lại như đã nói trên) được gọi là vùng không gian bí ẩn Einstein – Planck, một bí ẩn của vật lý vũ trụ.

Vận tốc tới hạn tối đa vượt qua khoảng cách trong Planck – Einstein bằng 1,616 x 10^-38 km / (0,5391 x 10^-43)giây* = 2,99758 x 10⁵ km / giây = c. Như vậy, giới hạn trong Planck hoàn toàn tương ứng với c, do đó các hạt vật chất có khối lượng lớn, có vận tốc << c, hoàn toàn không thể tiếp cận giới hạn này, mật độ vật chất ở đây << 10^-23g/m³đã vĩnh viễn “ngăn” không cho vũ trụ chúng ta co lại. Đây là điều bí ẩn của vật lý vũ trụ.

Vận tốc tới hạn vượt qua khoảng cách ngoài Planck – Einstein cũng bằng 1,616 x 10^-38 km / (0,5391 x 10^-43) giây = 2,99758 x 10⁵ km / giây = c, vì vậy giới hạn ngoài Planck cũng tương ứng với c, do đó giới hạn Einstein nằm giữa hai giới hạn Planck (sơ đồ 4) cũng hoàn toàn tương ứng với c.

Tuy nhiên, Bùng nổ vũ trụ các thế hệ nối tiếp đều xảy ra tại giới hạn Einstein, đều có vận tốc tương ứng với c²nằm trong phương trình Einstein E = mc² chỉ đủ lớn để tạo ra khối lượng vật chất m từ năng lượng E của Vũ trụ, nhưng chưa đủ lớn để tạo ra thể tích không gian Khối cầu vũ trụ tương ứng, do đó mật độ vật chất của các Tiểu vũ trụ sơ sinh rất cao, chúng đã co lại thành Hố đen nguyên thủy và bùng nổ ngay rất mạnh với vận tốc tương ứng với c³, đủ để tạo ra thể tích Khối cầu vũ trụ tương ứng. Như vậy giới hạn ngoài Planck tương ứng với c² – c³, trong đó c² tương ứng với thời điểm Bùng nổ Vũ trụ đến thời điểm Hố đen nguyên thủy của các Tiểu vũ trụ sơ sinh bắt đầu co lại (khoảng 0,5391 x 10^-43 giây), rồi bùng nổ ngay rất mạnh với vận tốc tương ứng với c³ tại thời điểm khoảng 10^-33 giây.

Vụ nổ lớn Big Bang cũng có thể xảy ra tương tự với vận tốc tương ứng với c², chưa đủ mạnh để tạo ra thể tích Khối cầu vũ trụ tương ứng, do đó Vụ nổ lạm phát trong mô hình Big Bang thực chất là Bùng nổ Hố đen nguyên thủy, có vận tốc tương ứng với c³, đủ mạnh để tạo ra thể tích Khối cầu vũ trụ tương ứng…

Xin lưu ý rằng c³tương ứng với 3 chiều phát triển vũ trụ vuông góc với nhau tại điểm xuất phát, mỗi chiều có tốc độ phát triển tới hạn tối đa bằng c, ẩn chứa c³= c; c² cũng thế, tương ứng với 2 chiều phát triển vũ trụ vuông góc với nhau tại điểm xuất phát, mỗi chiều có tốc độ phát triển tới hạn tối đa bằng c, ẩn chứa c²= c. Từ đây ta có c³= c² = c khi c = 1 = tang 45^o= a, hằng số vũ trụ thống nhất, vận tốc phát triển – giãn nở tới hạn tối đa thống nhất trong toàn vũ trụ. Vì vậy từ đây ta có công thức chung là:

a = tang 45^o= 1 = c = c²= c³(3)

__________________________________________________________________________________________________________

* Thời điểm Planck = 5,391 x 10^-44 (hoặc bằng 0,5391 x 10^-43) giây được tiến sĩ Nguyễn Trọng Hiền đưa ra trong tài liệu [4]. Theo tôi số liệu này là chính xác hơn con số tròn 10^-43 giây.

HẰNG SỐ EINSTEIN

Đặt phương trình Einstein E = mc²= E₁ là năng lượng tương ứng với năng lượng Bùng nổ vũ trụ (Vụ nổ lớn), ta có E₂ = E₁.c = mc³là năng lượng tương ứng với năng lượng Bùng nổ Hố đen nguyên thủy (Vụ nổ lạm phát).

Phương trình E₁ = E= mc² thể hiện mô hình vũ trụ có sự liên kết giữa vật chất vũ trụ với tính chất hình học phẳng (diện tích Mặt cầu) của vũ trụ. Trong khi đó phương trình E₂ = mc³ thể hiện sự liên kết giữa vật chất vũ trụ với tính chất hình học không gian (thể tích Khối cầu) của vũ trụ. Phương trình E₂ = mc³ mô tả vũ trụ của chúng ta tương đối phù hợp hơn E₁ = mc².

m là khối lượng vật chất trong toàn vũ trụ có thể có nhiều giá trị khác nhau phụ thuộc vào mô hình vũ trụ và cách tính. Đối với mô hình hình thành và phát triển – giãn nở vũ trụ theo chu kỳ “ấp trứng nguyên tử” khoảng 380 nghìn năm thì m = n³M. M là khối lượng vật chất Tiểu khồi cầu Vũ trụ đầu tiên, n là số chu kỳ (xem lại mục I). Kết quả cho thấy m tăng theo n³ do đó E₁ và E₂ đều tăng theo n³. Khi n = 1, n³ = 1, ta có E₁ = Mc² tương ứng với năng lượng của Vụ nổ lớn (lần Bùng nổ Vũ trụ đầu tiên), và E₂ = Mc³ tương ứng với năng lượng của Vụ nổ lạm phát (lần Bùng nổ Hố đen nguyên thủy đầu tiên) trong lý thuyết Big Bang…

So sánh E₁ và E₂ cho thấy 2 phương trình này có một hệ số chung là γ = 1 = c. Khi γ = 1, ta có E₁ = mc², còn khi γ = c, ta có E₂ = mc³.

Theo tôi hệ số chung γ = 1 = c là hằng số Einstein nằm trong phương trình Einstein E = γmc². Phương trình này do giáo sư Phạm Xuân Yêm đưa ra trong tài liệu [6]. Theo tôi E₁ = mc²là phương trình tương đối hẹp, mô tả vũ trụ phẳng và tĩnh tương ứng với γ = 1, còn E₂= mc³là phương trình tương đối rộng, mô tả vũ trụ hình khối, vận động và phát triển – giãn nở tương ứng với γ = c.

Từ sơ đồ 1 ta có a = tang 45^o = 1 = c là hằng số thống nhất trong toàn vũ trụ. Trong bài viết “Vũ trụ trong chiếc nón lá ^[5]”, Pierre Darriulat cho biết ℏ = c = G = 1 và ở đây ta có γ = 1 = c. Kết hợp 3 kết quả này lại, ta nhận được:

a = tang 45^o = 1 = c = G = ℏ = γ (4)

G là hằng số Newton, ℏ là hằng số Planck và γ là hằng số Einstein. Ở đây hằng số G là vận tốc phát triển tới hạn tối đa giới hạn Newton - bán kính vũ trụ phát triển theo chu kỳ nR, tương ứng với phương trình: E = mc.

Từ đây, tôi đặc biệt nhận ra rằng:

a. Phương trình đồng dạng với E₂ = mc³ là phương trình E= c³m , phương trình này mô tả vũ trụ chúng ta phù hợp và đầy đủ hơn phương trình E₂ = mc³, bởi vì phương trình E₂ = mc³ tương ứng với hàm số Y = aX³có đường biểu diễn cong. Trong khi đó phương trình E= c³m tương ứng với hàm số bậc 1 thông thường Y = aX, trong đó E= Y có đường biểu diễn thẳng xuất phát từ tâm điểm khối cầu vũ trụ, mô tả tính đẳng hướng của vũ trụ (xem thêm mục I, sơ đồ 1), m = X, còn c³ là a = E/m = Y/X = tang 45^o = 1 = c = c²= c³, hằng số thống nhất, xác định vận tốc phát triển tới hạn tối đa thống nhất trong toàn vũ trụ, mô tả tính đồng nhất của vũ trụ bởi vì vũ trụ nhìn theo mọi hướng đều giống như nhau và đang giãn nở đều ở khắp mọi nơi. Như vậy, nguyên lí đẳng hướng và đồng nhất rất quan trọng của vũ trụ học thực chất là thuộc tính tự nhiên của vũ trụ. Nguyên lý này đã nằm gọn trong phương trình E = mc.

b. Phương trình đồng dạng với phương trình Einstein E = γmc²là phương trình E = γc²m. Khi γ = 1, ta có E = c²m mô tả vũ trụ phẳng và tương đối tĩnh là chưa đầy đủ, còn khi γ = c, ta có E= c³m mô tả vũ trụ hình khối phát triển và giãn nở là tương đối đầy đủ hơn.

Tóm lại: E₁= mc²tương ứng với hàm số Y = aX²và E₂= mc³tương ứng với hàm số Y = aX³đều là nội năng được sinh ra do phân rã nguyên tử và phân rã các hạt cơ bản. Trong khi đó E = c²m tương ứng với hàm số Y = aX, trong đó a= c² và E = c³m cũng tương ứng với hàm số Y = aX, trong đó a = c³, đều là ngoại năng. Ngoại năng đã sinh ra các hạt cơ bản để đúc thành các nguyên tử trung hòa điện chứa nội năng. Như vậy, ngoại năng đã sinh ra nội năng, Vũ trụ Ban sơ đã sinh ra Vũ trụ chúng ta và luôn luôn bồi đắp cho nó theo chu kỳ. Nội năng E = mc³, lực hút, lực hấp dẫn luôn luôn cân bằng với ngoại năng E = c³m, lực đẩy, làm cho vũ trụ chúng ta luôn luôn phát triển – giãn nở bền vững theo chu kỳ.

Không nghi ngờ gì nữa: Vũ trụ chúng ta luôn luôn phát triển và giãn nở bển vững theo chu kỳ, luôn luôn đẳng hướng và đồng nhất, được mô tả bởi phương trình E = c³m là phương trình đồng dạng với phương trình E = mc³ = γmc²khi γ = c. E = c³m ngoại năng, năng lượng Bùng Nổ Hố Đen Nguyên Thủy, đã sinh ra E = mc³ nội năng, là lực thống nhất trong toàn vũ trụ chúng ta, trong đó có các lực cơ bản; còn a = tang 45^o = 1 = c = c²= c³ là hằng số thống nhất trong toàn vũ trụ chúng ta, trong đó có các hằng số cơ bản: G, ℏ, γ.

Những điều xảy ra tại giới hạn Einstein, tại giới hạn Planck, tại thời điểm Planck, tại kích thước Planck, tại giới hạn Planck – Einstein – Planck, tại vùng không gian bí ẩn Einstein – Planck… đã được gợi mở và mô tả bằng sơ đồ trong công trình này, có thể góp phần làm rõ đôi điều còn bí ẩn của vật lý vũ trụ.

“Vụ nổ Big Bang cũng đã xảy ra tại quy mô kích thước Planck. Những điều xảy ra tại kích thước Planck có thể là những bí ẩn chính của vật lý hiện đại và người ta hy vọng giải thích được những bí ẩn này sẽ đồng thời giải quyết nhiều vấn đề khác có thể ít cơ bản hơn” ^[5]. Từ đây tôi nhận ra rằng những gì đã được trình bày trong bài viết của tôi có thể góp phần làm rõ tính hiện thực của đoạn trích dẫn này.

* * *

Tôi suy nghĩ và viết được đến đây là nhờ có hai bài báo: “Vũ trụ trong chiếc nón lá” của tác giả Pierre Darriulat và dịch giả Phạm Ngọc Điệp; “Bức xạ nền vũ trụ” của tiến sĩ Nguyễn Trọng Hiền, đã giúp tôi hiểu rõ hơn, vững tin hơn vào những kết quả nghiên cứu của mình và tiếp tục suy nghĩ để hoàn thiện và phát triển gắn liền với những thành tựu mới của vật lý vũ trụ.

Xin chân thành cảm ơn.

Đặc biệt, tôi vô cùng cám ơn Lê Trung Anh - cháu ngoại tôi – đã gắn bó như một trợ lý kỹ thuật giúp tôi thể hiện, hoàn thiện và phát triển công trình này.

Xem Chi Tiết

MÔ HÌNH VŨ TRỤ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN – GIÃN NỞ THEO CHU KỲ ẤP TRỨNG NGUYÊN TỬ

Công trình nghiên cứu của Lê Minh Lập - Tiến sĩ Hóa Học

Chủ Nhật, 28 tháng 7, 2019

GIỚI THIỆU

Lời tác giả

Nội dung bài viết