Chapter 6: Dark Energy and Einstein's Greatest Blunder

“Sai lầm lớn nhất của Einstein là đã tuyên bố rằng Lambda là sai lầm lớn nhất của ông.” - Neil deGrasse Tyson

NĂNG LƯỢNG TỐI

Như thể bạn chưa có đủ điều để lo lắng, trong những thập kỷ gần đây, vũ trụ được phát hiện là sở hữu một áp suất bí ẩn tuôn ra từ chân không của không gian và tác động ngược lại với trọng lực vũ trụ. “Trọng lực âm” này cuối cùng sẽ giành chiến thắng trong cuộc kéo co, khi nó buộc sự giãn nở của vũ trụ phải tăng tốc theo cấp số nhân trong tương lai.

Đối với những ý tưởng hại não nhất của vật lý thế kỷ XX - hãy đổ lỗi cho Einstein.

Lambda và sai lầm lịch sử

Khi mới xuất bản thuyết tương đối tổng quát năm 1916, Einstein đưa vào phương trình một thuật ngữ gọi là “hằng số vũ trụ”, ký hiệu bằng chữ Lambda viết hoa: Λ. Công việc duy nhất của Lambda là chống lại trọng lực trong mô hình của Einstein, giữ cho vũ trụ cân bằng - vì hồi đó, ý tưởng rằng vũ trụ đang giãn nở hay co lại nằm ngoài sức tưởng tượng của bất kỳ ai.

Năm 1929, Edwin Hubble khám phá ra rằng vũ trụ đang giãn nở. Xấu hổ bởi hằng số vũ trụ, Einstein đã loại bỏ hoàn toàn Lambda, gọi đó là “sai lầm lớn nhất” trong cuộc đời mình.

1998: Lambda từ cõi chết sống lại

Năm 1998, hai nhóm nhà vật lý thiên văn cạnh tranh - một dẫn đầu bởi Saul Perlmutter, một bởi Brian Schmidt và Adam Riess - đã công bố những thông báo đáng chú ý. Hàng chục siêu tân tinh xa nhất từng được quan sát thấy mờ hơn đáng kể so với dự kiến.

Sự dung hòa đòi hỏi hoặc là những siêu tân tinh xa xôi đó hành xử không giống những người anh em gần hơn của chúng, hoặc chúng ở xa hơn tới mười lăm phần trăm so với nơi mà các mô hình vũ trụ thịnh hành đã đặt chúng. Thứ duy nhất có thể giải thích “một cách tự nhiên” cho sự gia tốc này là Lambda của Einstein, hằng số vũ trụ.

Khi các nhà vật lý thiên văn phủi bụi và đưa Lambda trở lại các phương trình ban đầu của Einstein, trạng thái đã biết của vũ trụ khớp với trạng thái của các phương trình. Perlmutter, Schmidt và Riess đã cùng chia sẻ giải Nobel vật lý năm 2011 cho khám phá này.

Bức tranh hiện nay

Các phép đo chính xác nhất cho đến nay tiết lộ:

• Năng lượng tối: 68% toàn bộ khối lượng-năng lượng vũ trụ
• Vật chất tối: 27%
• Vật chất thông thường (mọi thứ bạn thấy, chạm, cảm nhận): chỉ 5%

Vậy năng lượng tối là gì? Không ai biết. Cách gần nhất mà bất kỳ ai có thể đạt tới là giả định nó là một hiệu ứng lượng tử - nơi chân không của không gian thực sự sôi sục các hạt ảo, liên tục xuất hiện và biến mất theo cặp. Nhưng khi bạn ước tính lượng “áp suất chân không” này, kết quả lớn hơn 10¹²⁰ lần so với giá trị xác định thực nghiệm của hằng số vũ trụ. Đây là sự không khớp lớn nhất giữa lý thuyết và quan sát trong lịch sử khoa học.

Hệ quả dài hạn: bất cứ thứ gì không bị ràng buộc bởi trọng lực với vùng lân cận của Dải Ngân hà sẽ lùi xa với tốc độ ngày càng tăng. Trong khoảng một nghìn tỷ năm nữa, bất kỳ ai còn sống trong thiên hà của chúng ta có thể sẽ không biết gì về các thiên hà khác. Năng lượng tối cuối cùng sẽ làm xói mòn khả năng của các thế hệ tương lai trong việc hiểu về vũ trụ mà họ đã được giao cho.

Không còn nghi ngờ gì nữa, sai lầm lớn nhất của Einstein là đã tuyên bố rằng Lambda là sai lầm lớn nhất của ông.