Giáo Sư BRIAN COX: Tại sao chúng ta lại tồn tại ở đây?
Chúng ta đến từ đâu?
Đó là những vấn đề xa xưa nhất.
Và phần thiết yếu của nhân loại
là tìm ra câu trả lời.
Bây giờ, chúng ta có thể lần theo vết tích của tổ tiên, quay về hàng trăm ngàn năm trước
lúc loài người mới bắt đầu xuất hiện.
Nhưng thực tế là, câu chuyện của chúng ta mở rộng xa hơn nữa trở về quá khứ.
Câu chuyện của chúng ta bắt đầu cùng với sự ra đời của vũ trụ.
Bắt đầu cách đây 13.7 tỉ năm.
Và ngày nay được phủ kín với hơn 100 tỉ thiên hà,
mỗi thiên hà bao gồm hàng trăm tỉ ngôi sao.
Trong loạt phim này, Tôi muốn nói về câu chuyện đó.
Bởi vì suy cho cùng thì, chúng ta là một phần của vũ trụ.
Do vậy, câu chuyện về vũ trụ, là câu chuyện về chúng ta.
Năng lượng cốt lõi của câu chuyện này trọng lực.
Năng lương cơ bản này của tạo hóa đã tạo nên tất cả mọi thứ mà ta thấy.
Nó tạo nên hình hài và trật tự
và nó khởi đầu những mô hình được lặp đi lặp lại khắp vũ trụ.
Nhưng trọng lực cũng tạo nên những thế giới lạ lùng nhất trong vũ trụ,
những thế giới thách thức với lòng tin.
Việc tìm hiểu về nguồn năng lượng cơ bản này của tạo hóa
đã mở ra một kỉ nguyên hoàng kim của sự sáng tạo, nghiên cứu và khám phá.
Và nó cho chúng ta một sự hiểu biết sâu xa hơn
nơi chúng ta đang ở trong vũ trụ.
NHỮNG ĐIỀU KỲ DIỆU VỀ VŨ TRỤ
LỰC HÚT
Từng khoảnh khoắc trong cuộc sống, chúng ta ý thức được một năng lượng mà ta không thể thấy hoặc chạm vào.
Tuy nhiên năng lượng này có thể giữ cho chúng ta đứng vững trên mặt đất.
Dĩ nhiên đó là trọng lực.
Nhưng dù không thể sờ thấy được, chúng ta luôn biết rằng nó tồn tại cùng với chúng ta.
Bây giờ nếu hỏi bạn rằng "Sao bạn biết được quanh đây có trọng lực?"
Sau đó có thể bạn sẽ nói "Ủa, rõ ràng là vậy mà."
"Bạn biết đó, tôi có thể làm một thí nghiệm, tôi có thể thả vật gì đó rơi xuống."
À, đúng rồi, nhưng thật ra, trọng lực phức tạp hơn thế một chút.
Nhưng để thật sự biết được nó, để hiểu được nó,
bạn phải làm gì đó cực kỳ hơn thế.
Và chiếc máy bay này đã được chỉnh sửa lại để giúp tôi làm điều đó.
Nhờ vào lộ trình bay của nó, được gọi là Vomit Comet.
Khi chúng ta đạt đến độ cao 15,000 mét,
chiếc máy bay này làm điều mà không chuyến bay bình thường nào làm.
Động cơ của nó được gấp lại và máy bay rơi xuống mặt đất.
Và rồi điều khá ngạc nhiên xảy ra.
Nhìn tôi này! Nhìn tôi này!
Bây giờ tôi đang lao thẳng xuống mặt đất giống như một người bị cắt dây cáp treo.
Và bạn thấy rằng tôi không rơi giống như Einstein.
Tất cả chúng ta đang lơ lửng.
Tôi hiểu rồi! Oh, bị chặn rồi
COX: Đơn giản bằng cách rơi cùng vận tốc với chiếc máy bay,
trong vài khoảnh khắc ngắn ngủi, tất cả chúng ta nằm ngoài sự ảnh hưởng của trọng lực.
Nhưng đây không phải là một trò đùa đánh lừa.
Xin lỗi.
Bây giờ, nhìn xem, có điều gì đó rất bí ẩn ở đây,
vì dù tôi đang rơi thẳng xuống mặt đất,
như bạn thấy đấy, trọng lực hoàn toàn biến mất.
Trọng lực không còn tồn tại ở đây nữa.
Tôi đã triệt tiêu được trọng lực bằng cách thả rơi.
Nếu bạn hiểu được điều đó, bạn hiểu được trọng lực.
Bằng thao tác thả rơi đơn giản ta có thể
có được góc nhìn rất khác về trọng lực.
Nhưng năng lượng tự nhiên này làm nhiều hơn là việc hút chúng ta rơi xuống Trái Đất.
Trọng lực cũng đóng một vai trò trong những giai đoạn quan trọng nhất.
Vì toàn bộ vũ trụ,
từ hạt bụi nhỏ nhất, đến ngôi sao khổng lồ nhất,
trọng lực là nhà điêu khắc tài ba, đã tạo nên trật tự từ sự hỗn loạn.
Kể từ thuở sơ khai, trọng lực đã bắt tay vào làm việc trong vũ trụ của chúng ta.
Từ những đám mây khí sơ khai và bụi vũ trụ,
trọng lực nén lại thành những ngôi sao.
Tạo nên những hành tinh và mặt trăng
và đặt chúng vào quỹ đạo quay quanh những mặt trời mới được hình thành.
Và trọng lực liên kết những hệ sao này với nhau thành những thiên hà rộng lớn
và điều khiển trên hành trình của chúng xuyên suốt vũ trụ vô tận.
Qua hơn hàng thế kỷ, sự hiểu biết của chúng ta về trọng lực
đã cho chúng ta giải thích được một vài điều thật sự kỳ diệu về vũ trụ.
Nhưng ở một gốc độ sâu hơn nữa, sự hiểu biết đó cũng đã cho ta đặt ra nhiều câu hỏi nữa
về nguồn gốc và sự tiến triển của vũ trụ.
Để hiểu trọng lực hoạt động thế nào trong vũ trụ,
chúng ta cần nhìn xa hơn mặt đất dưới chân chúng ta.
Nhà khoa học đầu tiên thật sự nghĩ về điều này
là Isaac Newton vào những thập niên 1680.
Và ông ta đã nói "Trọng lực là tác dụng của lực hấp dẫn
lẫn nhau của tất cả vật thể"
Bây giờ, lực hấp dẫn giữa 2 cục đá này
dĩ nhiên là rất nhỏ,
gần như là không thể đo được.
Và đó là bởi vì lực được cân đối
giữa khối lượng của vật thể. Những vật này không to lớn lắm.
Nhưng có thêm một tảng đá khổng lồ ở quanh đây.
Tôi đang đứng lên nó, Trái Đất.
Khối lượng của Trái Đất sản sinh ra một lực hút
đủ mạnh để điêu khắc toàn bộ bề mặt hành tinh.
Điều đó làm cho nước khoét những hẻm núi rộng lớn.
Thiết lập những giới hạn về độ cao mà những ngọn núi có thể nâng lên.
Và tạo hình thù cho toàn bộ những lục địa.
Nhưng sức mạnh vô hình này làm nhiều hơn là tạo hình dáng cho thế giới chúng ta.
Bầu trời luôn luôn thay đổi.
Những chòm sao mọc và lặn ở nhiều nơi khác nhau mỗi đêm
và những hành tinh đi ngang qua nền của những ngôi sao cố định.
Nhưng xuyên suốt lịch sử loài người, có một điều bất biến
trên bầu trời đêm.
Vì mỗi người từng sống
đã nhìn lên mặt trăng và thấy một mặt sáng hướng về chúng ta.
Lý do tại sao chúng ta không bao giờ thấy được mặt tối của mặt trăng
tất cả là do sự tinh vi trong cách mà trọng lực vận hành.
Hàng triệu năm về trước, mặt trăng xoay nhanh.
Nhưng từ khoảnh khắc nó được sinh ra, bạn đồng hành của chúng ta bị tác động bởi lực hút của trọng lực.
Giống như mặt trăng tạo ra những đợt triều cường lớn trên những đại dương của chúng ta,
Trái Đất đã tạo ra trận triều cường khổng lồ bao phủ toàn bộ bề mặt mặt trăng.
Nhưng trận triều cường này không phải là nước, mà là đá.
Hình dung đây là mặt trăng và đằng kia là Trái Đất.
Trọng lực của Trái Đất tác động lên mặt trăng và căn ra
thành hình quả bóng bầu dục.
Bây giờ, kích thước của chổ phồng ra như thủy triều hướng về Trái Đất
là vật trông giống 7m đá.
Và sau đó khi mặt trăng xoay,
chổ phình ra chạy trên bề mặt mặt trăng.
Khi bạn hình dung ra những gì trông giống như ở đây,
bạn sẽ chứng kiến ngọn sóng triều cường quét qua khung cảnh này,
đá bay lên và rơi xuống 7m.
Ngọn sóng khổng lồ này hoạt động như là cái phanh và làm mặt trăng xoay chậm dần.
Cuối cùng, chổ phồng ra thẳng hàng với Trái Đất,
kiềm hãm vận tốc xoay của mặt trăng.
Do đó thời gian mặt trăng xoay 1 vòng quay mình
gần bằng với thời gian nó xoay quanh Trái Đất.
Vì vậy mặt trăng không có bề tối,
trọng lực giấu đi một mặt khỏi tầm nhìn của chúng ta.
Sư liên kết mà trọng lực tạo ra giữa Trái Đất và mặt trăng
được lặp lại xuyên suốt vũ trụ.
Là keo giữ các hành tinh xoay quanh mặt trời.
Và kết nối hệ mặt trời của chúng ta cùng với vô số hệ mặt trời khác với nhau
để hình thành nên các thiên hà giống như của chúng ta Milky Way.
Nhưng tác động của trọng lực có thể ảnh hưởng thậm chí xa hơn thế,
vì nó kiểm soát số phận các thiên hà.
Khi bạn nhìn lên bầu trời đêm,
bạn sẽ thấy vũ trụ trông giống như những tia sáng nhìn thấy được,
với những ngôi sao và thiên hà đang lấp lánh.
Nhưng đó chỉ là một phần của câu chuyện,
vì khắp vũ trụ đều là bụi và khí
bạn không thể thấy được bằng kính thiên văn bình thường,
nhưng bạn có thể thấy bằng kính thiên văn giống cái này.
Các trạm quan sát thiên văn giống như mạng lưới rất rộng ở New Mexico,
có thể nhìn sâu vào không gian
và tiết lộ chúng ta biết về lực hút không thể tin được của trọng lực.
Đây là Andromeda,
một thiên hà xoắn ốc gần như cùng kích cở và khối lượng
với thiên hà Milky Way.
Đây là hòn đảo với hơn 1,000 tỉ ngôi sao
trải rộng hơn 2.5 triệu năm ánh sáng.
Nhưng mỗi giờ, khoảng cách này co lại 500,000 km.
Trong khi hầu hết các thiên hà đẩy nhau ra xa
kể từ khi chúng hình thành sau Big Bang,
một số thiên hà hình thành quá gần nhau
đến nổi chúng bị sự ảnh hưởng của trọng lực kiềm hãm.
Bây giờ, thiên hà Milky Way và Andromeda là 2 thiên hà giống như vậy.
Và máy tính giả định cho thấy rằng chúng sẽ va chạm vào nhau
trong khoảng 3 tỉ năm nữa.
Nhìn vào đây. Đây là một mô hình giả định
của thiên hà Milky Way và Andromeda va vào nhau.
Và những làn khói đang bay ra là những ngôi sao,
và những hệ sao này đang bị văng ra khỏi thiên hà
và bị ném vào khoảng không gian giữa chúng.
2 hòn đảo này với hàng trăm tỉ mặt trời
lồng vào nhau.
Trọng lực đã sử dụng sức mạnh của nó và kéo chúng trở lại.
Hãy nhớ rằng chúng ta nằm 1 trong những chấm sáng đó.
Mặt trời và Trái Đất của chúng ta, và cả hệ mặt trời
cũng đang bị ném vào không gian giữa những ngôi sao
hoặc chúng ta đang ở đây, trong vùng xoáy này,
hàng trăm tỉ mặt trời xoáy quanh lẫn nhau
và hình thành nên lõi của một thiên hà mới.
Nhưng hãy tưởng tượng những gì bạn có thể thấy khi nhìn lên bầu trời
khi Andromeda tiến lại gần. Bầu trời sẽ sáng rực
với ánh sáng của hàng trăm tỉ mặt trời.
Và sự va chạm sau đó sẽ tạo ra một năng lượng đủ để tạo ra thêm
hàng trăm triệu mặt trời nữa.
Nó sẽ là một cảnh tượng hoành tráng.
Nhưng xa hơn sự hoành tráng đó là sự ảnh hưởng rộng lớn của trọng lực.
Nó liên kết các thiên hà cách nhau hàng trăm tỉ km.
Và khi làm điều đó, nó tạo ra những cấu trúc lộng lẫy.
Thiên hàn Milky Way của chúng ta là một trong số đó,
cụm Virgo.
Mỗi điểm sáng trong khung hình này không phải là ngôi sao mà là một thiên hà.
Có 2,000 thiên hà trong cụm này
và tất cả chúng đều hướng về nhau nhờ trọng lực,
tạo nên cấu trúc rộng nhất là láng giềng bên trong thiên hà của chúng ta.
Hầu như là không có giới hạn về khoảng cách hay sức mạnh của trọng lực.
Ảnh hưởng của nó có thể tác động lên khoảng không gian và thời gian cực kỳ rộng lớn.
Nhưng có một điều rất thú vị về trọng lực,
vì nó cũng là năng lượng yếu nhất của tự nhiên.
Nhìn này, tôi có thể nhấc hòn đá lên khỏi mặt đất
mặc dù Trái Đất đang cố hút nó xuống.
Thế, nếu trọng lực là rất yếu, làm thế nào nó lại có tầm ảnh hưởng đến vậy?
Trọng lực có thể yếu ở Trái Đất, nhưng nó không yếu trong toàn vũ trụ.
Năng lượng vô hình này biến đổi trên các hành tinh trong hệ mặt trời
và trên những hành tinh trong những hệ mặt trời khác mà ta đã khám phá ra được.
Để biết được trọng lực như thế nào ở các thế giới này,
Tôi cần phải quay tròn.
Đây là một máy ly tâm. Nó được chế tạo vào thập niên 1950
để kiểm tra những phi công chiến đấu đã đủ tiêu chuẩn hay chưa.
Nhưng nó sẽ cho phép tôi cảm nhận những gì mà trọng lực làm
khi đứng trên bề mặt của bất kỳ hành tinh nào trong hệ mặt trời
mà nó khổng lồ hơn Trái Đất.
Và thực ra, cũng là những gì sẽ diễn ra khi đứng
trên một vài hành tinh mà chúng ta khám phá được gần những ngôi sao xa.
Kỷ thuật viên: Đúng rồi, trước hết tôi phải thắc dây an toàn cho anh.
Xem nào. Dây này cột vào đây...
Đây là nút ngắt nguồn khẩn cấp trong trường hợp anh...
có điều gì đó xảy ra và anh ngắt nguồn và máy ly tâm sẽ ngưng.
Tôi vừa được phi công F-16, người vừa ngồi vào đây, cho hay là
nó còn khó chịu hơn 100 lần
so với ngồi trong một máy bay phản lực.
Tôi cũng một phần tự tin vì tôi đã từng ngồi trong máy bay phản lực
và cũng không thấy khó chịu gì mấy,
nhưng rõ ràng là, thế này thì tệ hơn hàng trăm lần rồi.
Bắt đầu nào.
Những cánh cửa đóng lại. Các cơ trưởng, bác sĩ, mọi người đã sẵn sàng.
Chúng ta sẽ khởi động máy ly tâm, máy tính, và làm bạn xoay vòng tròn.
Và nó sẽ diễn ra trong vòng 3, 2, 1 giây từ bây giờ.
COX: Hành tinh đầu tiên tôi đến là Hải Vương tinh.
Trọng lực của nó chỉ mạnh hơn Trái Đất rất nhỏ.
Và đây là trọng lực ở Hải Vương tinh mà bạn cảm nhận,
"Bạn biết không, tôi có thể thích nghi với điều này.
Tôi có thể sống trên bề mặt Hải Vương tinh."
-Anh có thể nhấc tay của mình lên cao một chút được không? -Được rồi.
-Vâng, và đặt xuống? -Và đúng là cần một chút nổ lực.
Nặng hơn đáng kể rồi đấy.
Giống như là có vật nặng vừa phải trong tay bạn.
Chúng ta tăng lên mức 2.5G?
Ừ, vậy bây giờ chúng ta sẽ đi từ sao Hải Vương qua sao Mộc.
Đi tới đó nào.
COX: Sao Mộc nặng hơn Trái Đất 1,300 lần.
Nhưng vì hầu hết nó là khí, nên không đặc lắm.
Do vậy trọng lực của nó chỉ hơn 2 lần so với Trái Đất.
Xem nào, bây giờ hơi khó để nâng tây tôi lên rồi đây.
Và đây là mức 2.5G.
Tôi không muốn ngồi đây trong vòng nữa tiếng đâu.
KỶ THUẬT VIÊN: Anh có thể nâng cả 2 tay lên khỏi đầu không?
-Xem điều gì xảy ra? -Xem nào, bây giờ thì...
có thể, nhưng thật ra, đúng là một việc cực kỳ khó.
Dường như khó mà có thể sống trên sao Mộc.
KỶ THUẬT VIÊN: Bây giờ chúng ta tăng lên mức 4G.
Hiện giờ chúng ta đang tiến đến hành tinh...
một hành tinh được gọi là OGLE2-TR-L9b,
nó xoay quanh một ngôi sao trong chòm sao Carina.
Một trong những ngôi sao mà chúng ta khám phá ra được.
Ồ, và bây giờ bắt đầu nào.
Bây giờ, thật sự là bắt đầu cảm thấy hơi khó chịu rồi đây.
Anh có thể nói những gì anh cảm thấy không?
-Một khuôn mặt rất nặng. -Đúng rồi.
-Đầu tôi cực kỳ nặng. -Phổi thì sao?
Hít vào, thở ra, và nhịp thở?
Rất khó khăn.
-Tôi không thể nhấc tay lên khỏi chân. -Được rồi.
-Và đây là mức 4G. -Đúng rồi.
Nhưng đầu và mặt tôi cảm thấy rất rất nặng.
-Đúng rối. -Đúng là một cảm giác rất khó chịu.
Chúng ta sẽ nâng lên mức 5G và hãy nói tôi biết nếu anh có bất kỳ rối loạn thị giác nào.
COX: Bây giờ tôi đang trên đường đến một hành tinh mới được khám phá,
WASP-8b.
4.4.
Thế giới này nằm trong chòm sao nhỏ và yếu của Sculptor.
Nói chuyện hơi khó.
Nó có trọng lực mạnh hơn gần như 5 lần so với Trái Đất.
-Được rồi. Chung ta sẽ nâng lên 5G. -Tôi rất choáng. -Được rồi.
-Rất là choáng. -Rất choáng hả?
-Còn choáng không? -Còn.
-Được rồi. -Hạ xuống đi.
Được rồi, chúng ta sẽ hạ xuống.
Rất thú vị.
Thú vị đúng không?
-Mặt tôi cảm thấy rũ xuống lúc nảy. -(Hahaha)
Nhìn anh lúc nảy hơi khác một tý.
Đúng là khá khó chịu lúc nảy.
Bạn thấy đấy, chúng ta đã xoay rất nhanh lên mức 5G.
Và những gì xảy ra là, à, chỉ là với tôi,
tầm nhìn trở nên rất rất choáng.
Mọi thứ cứ mập mờ mập mờ và mập mờ.
Vậy bạn thấy đấy, chúng ta thật dễ chịu
khi sống trên hành tinh có gia tốc quay là 1G.
Khi ở mức 2G, khó một tý.
Khi ở mức 3G và 4G thì trở nên khó chịu.
Và mức 5G, với tôi, đó là giới hạn của sự chịu đựng
sự khó chịu khi bạn trải qua.
Do đó, mặc dù trọng lực dường như yếu ở trên Trái Đất,
nó đường nhiên là không yếu ở mọi nơi trong toàn vũ trụ.
Và do đó trọng lực cũng là một lực đáng được chú ý.
Nó thay đổi cùng với khối lượng,
ngôi sao hoặc hành tinh có khối lượng càng nặng, thì trọng lực của nó càng mạnh.
Hành tinh có trọng lực mạnh nhất trong hệ mặt trời của chúng ta là mặt trời.
Ngôi sao của chúng ta có khối lượng rất lớn nén trong khoảng không gian tương đối nhỏ
do đó nó có một lực kéo trên bề mặt của nó
28 lần so với Trái Đất.
Nếu tôi có thể đặt chân lên đó,
tất cả máu sẽ bị hút ra khỏi phần dưới của cơ thể
và tôi sẽ chết trong vòng chưa đầy 1 phút.
Nhưng trọng lực của mặt trời của chúng ta chẳng là gì cả
so với mức cực kỳ lớn nG
được biết đến trên bề mặt của những nơi lạ nhất trong vũ trụ.
Hãy hình dung thế giới với khối lượng khổng lồ hơn nhiều so với mặt trời của chúng ta
được nén trong quả cầu chỉ khoảng 20km bề rộng.
Chúng ta đã tìm ra được nơi kỳ lạ đó đầu tiên vào 40 năm trước.
Nhưng câu chuyện về việc khám phá ra nó đã bắt đầu trước đó hơn ngàn năm.
Đây là hẽm núi Chaco ở New Mexico, miền nam nước Mỹ.
Và đây là ngôi nhà của những gì được biết đến như là nền văn minh Chacoan.
Đây là Pueblo Bonito, 1 trong những cái gọi là những ngôi nhà khổng lồ Chacoan.
Và trở về thập niên 1100, nơi đây, có hơn 600 phòng.
Người ta cho rằng tòa nhà này là nơi tiến hành nghi lễ,
hoặc tôn giáo, một thánh đường, nếu bạn muốn.
Những ngôi nhà khổng lồ Chacoan được xây thẳng hàng với những điều thú vị
trên bầu trời tại những điểm mà mặt trời và mặt trăng mộc
vào những thời điểm quan trọng trong năm.
Do đó đường như bằng việc xây những ngôi nhà khổng lồ này,
người Chacoan đã không chỉ cố gắng thể hiện chính họ
ở trung tâm của nền văn hóa đó,
mà còn thể hiện chính họ ở trung tâm vũ trụ.
Rất ít người biết đến nền văn hóa Chacoan
vì chưa hề có văn bản ghi chép nào từng được khám phá.
Nhưng ở phần khác của hẻm núi, có 1 vết tích lưu lại 1 sự kiện ngoạn ngục
mà họ đã chứng kiến trên bầu trời năm 1054.
Tôi đã biết về nơi này từ khi tôi 12 13 tuổi.
Từ cuốn sách này và những loạt phim truyền hình về Vũ Trụ,
tác phẩm lớn của Carl Sagan,
cũng có thể là lý do quan trọng nhất đã làm tôi đam mê về thiên văn học.
Ở trang 232, có 1 hình minh họa luôn làm tôi cảm thấy thích thú
và thu hút sự tưởng tượng của tôi, đó là một bức ảnh trên tường đá.
Đặc biệt, đó là bức tranh treo lơ lửng.
Vì người ta nghĩ rằng bức tranh đó là dữ liệu lưu lại
một trong những sự kiện ngoạn ngục và kỳ diệu nhất trong vũ trụ.
Vào ngày 4 tháng 7 năm 1054 SCN, một ngôi sao mới sáng xuất hiện
và nó chiếu sáng hơn mọi ngôi sao khác trên bầu trời đêm trong hơn 3 tuần.
Sáng đến nổi có thể nhìn thấy nó vào cả ban ngày.
Người ta cho rằng đây là bức vẽ lưu lại của người Chacoan
về sự kiện thiên văn đó.
Bây giờ, lý do chúng ta nghĩ vậy là khi dùng các công nghệ vi tính hiện đại,
ta có thể quay ngược bầu trời trở về quá khứ và xem,
"Mặt trăng đã ở đâu? Những ngôi sao đã ở đâu?"
Và bạn sẽ nhận thấy rằng ở hướng đó, mặt trăng sẽ mọc
và theo dỏi bầu trời suốt đêm và ngôi sao mới sẽ xuất hiện
rất gần với mặt trăng khuyết.
Ngày nay chúng ta biết ngôi sao mới đó thực ra là vụ nổ
của ngôi sao già khi chết, vụ nổ của một siêu tân tinh.
Một ngôi sao thổi tung từng phần vào cuối cuộc đời của nó.
Trong suốt vòng đời của 1 ngôi sao, luôn có một trận chiến không ngớt
giữa năng lượng đẩy ra và trọng lực thì kéo vào.
Miễn là ngôi sao còn cháy, 2 lực này cân bằng nhau.
Nhưng khi nó hết nguyên liệu, trọng lực thắng và ngôi sao co lại
và sao đó nổ tung với ánh sáng bằng 1 tỉ mặt trời cộng lại.
Chúng ta không còn thấy vụ nổ của siêu tân tinh đó như những người Chacoan đã thấy,
nhưng chúng ta vẫn có thể bị ngạc nhiên bởi những gì mà nó để lại.
Đây là Tinh Vân Crab, phần còn lại của vụ nổ của ngôi sao đó
mà người Chacoan đã thấy trên bầu trời cách đây 1000 năm.
Đây là một đám mây bụi và khí đang phìn ra, những gì còn lại của ngôi sao chết đó.
Và những khác nhau là những nguyên tố hóa học khác nhau.
Màu cam là hydro, đỏ là nitơ
và những sợi xanh này là oxi.
Trong khi vụ nổ đã thổi tung hầu hết vật chất của ngôi sao ra ngoài vũ trụ
để tạo nên đám tinh vân khổng lồ này,
ngày nay chúng ta còn biết rằng đây chưa phải là kết thúc của câu chuyện.
Ở trung tâm của tinh vân phần còn lại của ngôi sao,
lõi của nó bị trọng lực ép lại.
Đó là một sao notron, hình ảnh này được vệ tinh X quang Chandra ghi lại.
Vật tròn chính giữa chỉ rộng khoảng 20km,
nhưng nó có khối lượng bằng mặt trời của chúng ta, một ngôi sao bằng cở 1 thành phố.
Nó xoay với tốc độ hơn 30 vòng/giây,
1,800 vòng mỗi phút.
Nó đúng là một thế giới lạ lùng không thể tin được.
Khi sao notron xoay, phản lực của những hạt vật chất
tuôn ra từ 2 cực với tốc độ gần bằng tốc độ anh sáng.
Những luồng năng lượng này là những tia mạnh mẽ, quét quanh vùng ngôi sao xoay.
Khi những tia này quét qua Trái Đất, chúng sẽ giống như những xung bình thường.
Do vậy chúng ta gọi chúng là những pulsar.
Nhưng điều kỳ diệu của Crab Pulsar không phải từ những tiếng ồn nhịp nhàng này.
Mà là trọng lực cực kỳ mạnh mẽ ở trên thế giới này
Nếu tôi ở trên bề mặt của nó, trọng lực của nó hút tôi,
sẽ mạnh hơn 100 tỉ lần
so với tôi cảm thấy ở Trái Đất.
Nghĩa là nếu tôi nhảy từ đỉnh màn hình của máy chiếu
khoảng thời gian trước khi tôi chạm bề mặt,
tôi sẽ di chuyển với tốc độ hơn 4,000,000 dặm/giờ.
Đúng là trọng lực quá mạnh.
Những Pulsar đều có trọng lực kinh khủng như vậy
vì chúng được tạo nên từ vật chất đặc không thể tưởng tượng được.
Để hiểu tại sao, chúng ta phải biết trọng lực có thể làm những gì với vật chất
ở những biên độ rất rất rất nhỏ.
Tất cả mọi thứ trong vũ trụ được tạo ra từ nguyên tử.
Cho đến khi bước qua thế kỷ 20,
người ta đã cho rằng chúng được tạo ra từ những kết cấu nhỏ nhất của vật chất.
Bản thân từ ngữ của nó cũng xuất phát từ tiếng Hy-Lạp "atomos",
nghĩa là không thể nhìn thấy được.
Nhưng ngày nay chúng ta biết rằng nguyên tử được tạo ra từ vật thể nhỏ hơn nhiều nữa.
Nguyên tử bao gồm hạt nhân nguyên tử được bao quanh bởi đám mây các điện tử.
Gần như tất cả khối lượng chỉ chứa trong hạt nhân,
nó nhỏ đến mức không thể tưởng tượng được so với kích cở của một nguyên tử.
Nếu đây là 1 hạt nhân, thì đám mây các điện tử sẽ phủ rộng
xa gần như 1km. Giống như từ đây đến tảng đá đó.
Và các điện tử ở biên độ này là nhỏ không thể tưởng được.
Giống như hạt bụi và chúng không nhiều lắm.
Tưởng tượng 1 hình cầu khổng lồ, ở giữa là hạt nhân nguyên tử
trải rộng ra mọi hướng tới tảng đá đó và cả phía trên,
chỉ có 1 vài hạt bụi trong khoảng không như vậy. Đó là 1 nguyên tử.
Vậy nghĩa là vật chất gần như toàn bộ trống rỗng.
Người tôi đầy khoảng trống, Trái Đất đầy khoảng trống.
Mọi thứ bạn nhìn thấy trong vũ trụ có khá nhiều khoảng không gian trống.
Vậy nếu mọi thứ trong vũ trụ đều được tạo từ nguyên tử
và nguyên tử thì 99.9999% là khoảng không gian trống,
thì vũ trụ phần lớn là trống rỗng.
Nhưng trong Crab Pulsar, trọng lực cực kỳ mạnh
đến nổi khoảng không gian trống bên trong nguyên tử bị nén gần như chặc lại.
Vậy tất cả chúng ta trái với vật chất đặc không thể hình dung được.
Tưởng tượng đây là mẫu vật chất được lấy từ sao notron,
nó sẽ nặng hơn cả ngọn núi Everest.
Hoặc nói cách khác, nếu tôi bắt tất cả mọi người trên hành tinh này
và nén họ lại đặc giống như là vật chất ở sao notron,
nó sẽ vừa vặn vào đây.
Và nếu tôi thả mẫu vật chất này xuống đất,
nó sẽ cắt xuyên qua Trái Đất giống như con dao cắt qua miếng bơ.
Chúng ta nhìn bất cứ nơi đâu trong vũ trụ, chúng ta đều thấy tác động của trọng lực.
Nó tạo ra hình dạng, và cấu trúc.
Nó chi phối quỷ đạo của mọi hành tinh, ngôi sao, và thiên hà
theo những cách mà ta nghĩ ta có thể dự đoán được.
Nhưng có 1 điểm khuyết trong hiểu biết của chúng ta về sức mạnh này.
Và có thể thấy ở 1 trong những láng giếng gần của chúng ta.
Đây là Sao Thủy.
Chúng ta bị hành tinh bay nhanh này làm ngạc nhiên hàng ngàn năm
bay ngang qua mặt trời.
Nhưng cách đây 150 năm,
nhiều nhà thiên văn học nhận thấy rằng quỷ đạo của Sao Thủy có điều gì đó lạ.
Hình dung cục đá này là mặt trời, và đây là Sao Thủy.
Bây giờ, Sao Thủy có 1 quỷ đạo hơi phức tạp.
Một điều là, nó không hoàn toàn tròn.
Nó là hình elip hơi bị kéo dài ra.
Chổ gần với mặt trời nhất cách khoảng 46triệu km.
Sau nó bay ra xa khoảng 70 triệu km.
Nhưng bạn có thể tính toán quỷ đạo của Sao Thủy rất chính sác
chỉ cần dựa vào định luật trọng trường của Newton.
Nhiều nhà thiên văn học đã từng dự đoán chính xác thời gian
khi họ có thể nhìn lên bầu trời, nhìn mặt trời
và thấy điểm khuyết nhỏ của Sao Thủy đi ngang qua mặt trời.
Có điều là họ chưa bao giờ đoán trúng. Họ dự đoán hết lần này tới lần khác,
và mỗi lần lại xảy ra sai lệch đi 1 tý so với họ dự đoán,
đã trở thành điều làm họ bối rối.
Những gì họ đã làm với điều đó là, thay vì đi hỏi Newton,
nọ nghĩ ra 1 hành tinh khác và họ gọi là Vulcan.
Và họ bảo rằng chắc chắn phải có 1 hành tinh khác
đâu đó trong hệ mặt trời không thể nào nhìn thấy được từ Trái Đất
nhưng nó đã làm xáo trộn quỷ đạo của Sao Thủy đi 1 chút.
Và đó là lý do vì sao tính toán của họ lại sai.
Trải qua hàng thập kỷ, các nhà thiên văn học đã tìm và tìm Vulcan.
Nhưng họ chưa bao giờ tìm được, vì Vulcan không hề tồn tại.
Lời giải thích, lời giải thích thật sự,
còn thú vị hơn nhiều so với việc nghĩ ra một hành tinh Vulcan.
Vì nó cần phải cải biên, thực tế, là hoàn toàn được định nghĩa lại
định luật trọng trường của Newton.
Trọng lực không chỉ là 1 lực hút chúng ta và trung tâm của Trái Đất
như một cục nam châm khổng lồ.
Theo nghĩa khác, trọng lực thật sự hoàn toàn không phải là một lực.
Để mô tả tính chất của trọng lực
đã trở thành 1 trong những thách thức trí tuệ khó khăn nhất.
Nhưng gần 200 năm sau khi Newton qua đời,
1 học thuyết mới đã được hòa hợp.
Học thuyết mới, tên là Thuyết Tương Đối Rộng,
được suất bản năm 1915 bởi Albert Einstein sau 10 năm nghiên cứu.
Và nó đứng vững cho tới ngày nay, được coi là 1 trong những thành tựu vĩ đại nhất
torng lịch sữ vật lý học.
Xem này, không chỉ nó có thể giải thích hoàn toàn chính xác
sự khác thường của Sao Thủy,
mà cho tới ngày nay nó còn giải thích được mọi thứ mà bạn nhìn thấy
ngoài vũ trụ mà nó tồn tại trọng lực ở đó.
Và điều quan trọng nhất là, nó giải thích trọng lực hoạt động như thế nào.
Trọng lực là ảnh hưởng của các ngôi sao, hành tinh, và thiên hà có
lên khoảng không gian vô cùng rộng lớn quanh chúng.
Theo Einstein, không gian không chỉ là 1 khung cảnh trống rỗng,
nó là 1 kết cấu được gọi là không-thời-gian.
Kết cấu này có tểh bị làm cong, làm hõm, và uống khúc
bởi khối lượng khổng lồ của các hành tinh, ngôi sao, và thiên hà.
Bạn thấy đấy, tất cả vật cấht trong vũ trụ đều làm hõm bề mặt rất mềm
của vũ trụ.
Vật chất làm hõm không gian.
Tôi làm hõm không gian, những ngọn núi này làm hõm không gian.
Nhưng với mức độ nhỏ nhất của những mức độ nhỏ nhất.
Nhưng khi bạn nói tới mức độ của các hành tinh, các ngôi sao, và thiên hà,
thì chúng làm hõm và uống khúc bề mặt của vũ trụ
với mức độ thật sự là rộng lớn.
Và đây chính là ý cốt lõi. Mọi thứ di chuyển trên đường thẳng
của khung cảnh bị uống khúc của không-thời-gian.
Vậy những gì mà chúng ta thấy giống như quỷ đọa của 1 hành tinh đơn giản chỉ là hành tinh đó đang rơi
vào khoảng không-thời-gian bị uống khúc gây ra bởi khối lượng khổgn lồ của 1 ngôi sao.
Điều này có thể giải thích quỷ đạo thất thường của Sao Thủy.
Vì khoảng cách của nó gần so với mặt trời của chúng ta,
ảnh hưởng của sử uống khúc của không-thời-gian lên Sao Thủy
mạnh hơn các hành tinh còn lại trong hệ mặt trời.
Nhưng ý tưởng về không gian uống khúc này khó mà hình dung.
Nhưng nếu chúng ta chỉ cần có thể bước ra ngoài nó,
nếu chúng ta chỉ cần có thể nổi lên trên không-thời-gian và nhìn xuống,
đây là những gì mà vũ trụ của chúng ta trông thấy.
Bạn sẽ thấy những ngọn núi và thung lũng,
bạn sẽ thấy những đỉnh nhọn và các rảnh nhỏ
tạo ra bởi các hành tinh và mặt trăng
và bạn sẽ thấy những thung lũng rộng, và sâu này
được tạo ra bởi những thiên hà.
Và bạn sẽ thấy các hành tinh, mặt trăng, và ngôi sao
đang quay tròn tại đỉnh khi chúng di chuyển theo những đường thẳng
xuyên qua khoảng không-thời-gian bị uống khúc.
Vậy một cách để hình dung về trọng lực
là mọi thứ trong vũ trụ đang rơi xuyên qua không-thời-gian.
Mặt trăng đang rơi vào thung lũng được tạo bởi khối lượng của Trái Đất.
Trái Đất đang rơi vào thung lũng được tạo bởi khối lượng của mặt trời.
Hệ mặt trời đang rơi
vào thung lũng không-thời-gian được tạo bởi thiên hà.
Và thiên hà chúng ta đang rơi về phía những thiên hà khác trong vũ trụ.
Thuyết Tương Đối Rộng của Einstein thật thâm thúy và tuyệt vời
vì nó có thể mô tả cấu trúc và hình dạng của toàn vũ trụ.
Điều đáng nói là, học thuyết cũng có thể tiên đoán được cả vận mệnh của chính nó.
Vì nó tiên đoán là tồn tại những vật thể cực kỳ đặc cực kỳ mạnh mẻ
đến nổi chúng bẻ cong, làm căn ra và làm hõm không-thời-gian quá nhiều
đến nối chúng có thể ngưng cả thời gian và bắt giữ được cả ánh sáng.
Có những vật thể đầy quyền năng chúng có thể xé toan
tất cả các kỳ quan của vũ trụ ra thành từng mãnh.
Kể từ thuở sơ khai của nền văn minh,
chúng ta đã quan sát những vì sao trên bầu trời đêm
và theo dõi những chuyển động của các hành tinh.
Chúng ta thấy rằng những khuôn mẫu này lặp đi lặp lại trong toàn vũ trụ.
Nhưng khi hướng kính thiên văn của chúng ta
đến những vì sao quay quanh trung tâm của thiên hà chúng ta,
chúng ta thấy được điều gì đó rất khác thường.
Đây là 1 trong những đoạn phim quan trọng và thú vị được tái dựng
trong ngành thiên văn học khoảng 10-20 năm trở lại đây.
Đây là dữ liệu thật, mỗi điểm sáng trong đoạn phim này
là 1 ngôi sao đang quay quanh trung tâm của 1 thiên hà.
Chúng được gọi là những sao S.
Bây giờ, mặt trời của chúng ta mất 200 triệu năm
để quay quanh 1 vòng Milky Way.
1 trong những sao S này chỉ mất 15 năm để quay quanh 1 vòng trung tâm của thiên hà này.
Nó di chuyển 3 hoăc 4 ngàn km/giây.
Giờ thì bằng cách quan sát quỷ đạo của chúng ta không thể tính được khối lượng
của vật nằm ở trung tâm.
Câu trả lời đã làm các nhà thiên văn ngạc nhiên, theo tôi nó khá lớn để có thể diễn đạt.
Do vật thể ở trung tâm thiên hà nặng hơn 4,000,000 lần
so với khối lượng của mặt trời chúng ta
và nó chỉ vừa vặn trong khoảng không gian nhỏ hơn Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Chỉ có 1 vật thể duy nhất mà bất kỳ ai cũng có thể biết rằng nó rất nhỏ
tuy nhiên khối lượng lại rất khủng khiếp, và nó chính là Lỗ Đen.
Vậy những gì chúng ta đang nhìn ở đây là những ngôi sao đang tụm lại như những chú ong
quanh 1 siêu lỗ đen tại trung tâm của thiên hà Milky Way.
Chúng ta nghĩ các lỗ đen có thể nhỏ hơn 1 nguyên tử
hoặc nặng hơn mặt trời chúng ta 1 tỉ lần.
Một số được tạo ra khi ngôi sao chết.
Khi 1 ngôi sao có khối lượng nặng hơn mặt trời khoảng 15 lần co lại...
tất cả vật chất trong lõi của nó bị nén vào 1 khoảng không vô hạn đen kịt
được biết như là ngôi sao lỗ đen.
Các lỗ đen là những ví dụ cực kỳ điển hình của việc bẻ cong không-thời-gian.
Chúng có khối lượng khổng lồ nhưng bị nén vào khoảng không gian cực kỳ nhỏ
đến nổi chúng uống cong không-thời-gian mạnh hơn bất kỳ vật thể nào trong vũ trụ.
Lực kéo mạnh mẻ của những con quáy vật này
có thể xé toan 1 ngôi sao ra từng mảnh.
Chúng xé toan vật chất trên bề mặt và hút vào quỷ đạo.
Vật chất siêu nóng này quay quanh miệng của lỗ đen
và những tia lửa bức xạ khổng lồ từ lõi.
Dù những tia này có thể nhìn thấy được khắp vũ trụ,
lõi của nó vẫn còn là 1 bí ẩn.
Các lỗ đen uống cong không-thời-gian quá nhiều
đến nổi không thứ gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra được,
Do vậy bên trong của chúng mãi mãi là bí ẩn với chúng ta.
Vì chúng ta hiểu làm thế nào mà vật chất bẻ cong không gian,
nên có thể hình dung được những gì đang diễn ra.
Gần các lỗ đen, không gian thực sự là những thứ lạ lùng.
Vì lỗ đen có thể là những nơi kinh dị nhất mà chúng ta từng biết đến
trong vũ trụ.
Dòng sông này cho ta 1 ví dụ tuyệt vời tương tự những gì đang xảy ra trong không gian và thời gian
khi chúng ta đến ngày càng gần lỗ đen.
Bây giờ, ở thượng nguồn của thác nước, nước chảy hơi chậm.
Hãy hình dung nước chảy 3km/h
và tôi có thể bơi 4km/h.
Do đó tôi có thể bơi nhanh hơn dòng nước, và có thể dễ dàng thoát khỏi dòng suối.
Nhưng khi bạn tiến xa hơn, xa hơn về hạ nguồn
tiến khoảng cách xa về hướng thác nước, dòng sông chảy ngày càng nhanh.
Hình dung tôi quyết định nhảy xuống dòng sông
ngay đó kế bên vực suối.
Nước chảy nhanh hơn tốc độ tôi có thể bơi.
Do đó không cần biết tôi làm từ vật chất gì, không cần biết tôi cố gắng thế nào,
Tôi sẽ không thể bơi trở lại thượng nguồn.
Tôi sẽ bị lôi về phía vực suối không thể ngăn lại được
và tôi sẽ tiêu tan trong dòng suối.
Đúng vậy, đó là những gì diễn ra gần lỗ đen.
Do không gian trôi ngày càng một nhanh hơn
về hướng lỗ đen, đúng vậy, thứ này, không gian bao quanh tôi,
trôi về hướng vực bên trong lỗ đen.
Và tại 1 điểm cực kỳ đặc biệt được gọi là rìa sự kiện,
không gian trôi với tốc độ anh sáng vào bên trong lỗ đen.
Bản thân ánh sáng di chuyển với tốc độ 300,000 km/giây
cũng không đủ nhanh để thoát khỏi dòng chảy.
Và ánh sáng sẽ bị nhận chìm sâu vào bên trong lỗ đen.
khi bạn rơi vào bên trong lỗ đen ngang qua rìa sự kiện,
và nếu bạn đặt bước chân đầu tiên, chân bạn sẽ bị gia tốc
nhanh hơn đầu của bạn.
Bạn sẽ bị căn ra, thật vậy, thành từng sợi.
Bây giờ, khi bạn đã đến ngay trung tâm,
và sự hiểu biết về các định luật vật lý học của chúng ta không còn áp dụng được.
Học thuyết hay nhất về không gian và thời gian của chúng ta, Thuyết Tương Đối Rộng của Einstein,
cho thấy rằng không gian và thời gian trở nên uống công vô hạn,
đến nổi trung tâm của lỗ đen trở nên đặc không thể diễn tả được.
Nơi đó được gọi là điểm kỳ dị, và đó là nơi
sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ này chấm dứt.
Trọng lực là tạo hóa vô biên, kiến trúc sư của mọi thời đại.
Đó là do nó là sức mạnh duy nhất trong vũ trụ
có thể vương tới mọi ngóc ngách trong khoảng không bao la này
và kéo vật chất lại với nhau tạo nên những hành tinh,
mặt trăng, ngôi sao, và thiên hà.
Nhưng trọng lực cũng là kẻ hủy diệt. Bởi vì nó không hề yếu đi.
Và hầu hết những vật thể khổng lồ trong vũ trụ,
hầu hết những ngôi sao khổng lồ và các trung tâm của các thiên hà,
cuối cùng rồi trọng lực cũng hủy vật chất bằng cách nén chúng lại.
Giờ thì, từ "đẹp" có vẻ như là hơi bị lạm dụng trong vật lý học.
Tôi có thể đã lạm dụng nó.
Mà tôi không nghĩ có nhà vật lý học nào không đồng ý với ý với điều này
theo như những gì Thuyết Tương Đối Rộng của Einstein cho ta thấy.
Vì học thuyết mô tả một vũ trụ bị làm lỏm chỏm
và uống cong không ngay ngắn bởi mặt trăng hay những ngôi sao
và những thiên hà trên bầu trời.
Và mọi thứ trong vũ trụ đều phải đi theo đường uống khúc của chúng,
từ lổ đen khổng lồ nhất, cho đến hạt bụi nhỏ nhất,
thậm chí đến những tia sáng.
Nhưng điều trớ trêu nhất của Thuyết Tương Đối Rộng của Einstein về trọng lực
là chúng ta biết đó chưa phải là kết thúc.
Chúng ta biết đó chưa phải là lời giải cuối cùng
về cấu trúc và hình dáng của vũ trụ.
Và điều đó, với 1 nhà khoa học, là một điều tuyệt vời nhất để biết
giữa ranh giới của sự hiểu biết và sự bí ẩn.
Đó mới đúng là điều kỳ diệu của vũ trụ.
Còn rất nhiều điều để khám phá.
(FALLING trình bày KATE RUSBY PLAYING)
Người dịch: Duy Hòa H. Nguyễn