Giải mã bí ẩn truyền đời về hằng số vũ trụ Lambda

Hằng số vũ trụ Lambda, ban đầu được Albert Einstein đưa vào lý thuyết tương đối rộng của ông nhằm duy trì một vũ trụ tĩnh. Sau đó, nó đã trở thành một trong những điều bí ẩn nhất vật lý vũ trụ hiện đại.

16/11/2024 12:50

1. Einstein từng gọi hằng số vũ trụ là 'sai lầm lớn nhất' của ông. Ban đầu, Einstein đưa hằng số ' Λ\LambdaΛ' vào lý thuyết của mình để chống lại lực hấp dẫn, duy trì một vũ trụ tĩnh, vì ông tin rằng vũ trụ không thay đổi theo thời gian. Ảnh: Pinterest.

Tuy nhiên, khi Edwin Hubble phát hiện ra vũ trụ đang giãn nở, Einstein hối hận và gọi đây là “sai lầm lớn nhất” của mình vì hằng số này trở nên không cần thiết. Tuy nhiên, sự tồn tại của Λ\LambdaΛ lại trở thành một yếu tố then chốt trong các lý thuyết về năng lượng tối sau này. Ảnh: Pinterest.

2. Hằng số vũ trụ liên quan đến năng lượng tối. Ngày nay, Λ\LambdaΛ được xem là một biểu hiện của năng lượng tối, một lực bí ẩn chiếm khoảng 68% vũ trụ và gây ra sự giãn nở tăng tốc của vũ trụ. Điều này cho thấy Λ\LambdaΛ không chỉ là một hằng số mà còn là biểu hiện của một loại năng lượng có bản chất chưa hiểu rõ. Ảnh: Pinterest.

3. Giá trị của Λ\LambdaΛ rất nhỏ nhưng có tác động lớn. Giá trị của Λ\LambdaΛ trong các phương trình là cực kỳ nhỏ, khoảng 10−52 m−210^{-52} \, \text{m}^{-2}10−52m−2. Tuy nhiên, dù rất nhỏ, nó có ảnh hưởng khổng lồ ở quy mô vũ trụ, vì năng lượng tối trải rộng trong toàn bộ không gian vũ trụ. Ảnh: Pinterest.

4. Λ\LambdaΛ giúp tránh một vũ trụ sụp đổ. Hằng số vũ trụ đóng vai trò “cân bằng” lực hấp dẫn, ngăn vũ trụ co lại và sụp đổ vào chính nó. Nếu không có Λ\LambdaΛ, có thể lực hấp dẫn sẽ làm cho vũ trụ cuối cùng co lại và tạo thành một điểm kỳ dị lớn. Do đó, Λ\LambdaΛ không chỉ giúp vũ trụ giãn nở mà còn giúp nó không sụp đổ. Ảnh: Pinterest.

5. Vũ trụ giãn nở tăng tốc là một phát hiện bất ngờ. Các nhà khoa học từng tin rằng tốc độ giãn nở của vũ trụ sẽ chậm lại do lực hấp dẫn. Tuy nhiên, vào năm 1998, các nhà thiên văn học phát hiện ra vũ trụ đang giãn nở với tốc độ tăng dần. Ảnh: Pinterest.

Điều này được lý giải nhờ vào năng lượng tối và hằng số Λ\LambdaΛ. Nó dẫn tới những thay đổi lớn trong hiểu biết của chúng ta về cấu trúc và tương lai của vũ trụ. Ảnh: Pinterest.

6. Giá trị của Λ\LambdaΛ và vấn đề điều chỉnh tinh tế. Giá trị của Λ\LambdaΛ rất đặc biệt: nếu nó nhỏ hơn hoặc lớn hơn một chút, vũ trụ như chúng ta biết có thể đã không tồn tại. Ảnh: Pinterest.

Nếu Λ\LambdaΛ lớn hơn nhiều, giãn nở tăng tốc quá nhanh, không có thời gian cho các thiên hà và sao hình thành. Nếu nhỏ hơn nhiều, vũ trụ có thể sụp đổ trở lại do lực hấp dẫn. Ảnh: Pinterest.

7. Câu hỏi lớn: Tại sao Λ\LambdaΛ có giá trị như vậy? Vấn đề tại sao Λ\LambdaΛ có giá trị cụ thể này là một trong những câu hỏi lớn nhất trong vật lý hiện đại, được gọi là vấn đề hằng số vũ trụ (cosmological constant problem). Ảnh: Pinterest.

Dự đoán lý thuyết lượng tử về năng lượng tối cho ra một giá trị lớn hơn hàng chục bậc so với giá trị quan sát được, gây ra mâu thuẫn lớn giữa lý thuyết và thực nghiệm. Ảnh: Pinterest.

8. Hằng số Λ\LambdaΛ có thể thay đổi theo thời gian không? Một số lý thuyết cho rằng Λ\LambdaΛ có thể không phải là hằng số, mà thay vào đó là một trường động lực có thể thay đổi theo thời gian và không gian, được gọi là 'năng lượng tối động'. Đây là một ý tưởng đang được nghiên cứu để giải thích một số bất thường trong quan sát. Ảnh: Pinterest.

9. Ảnh hưởng của Λ\LambdaΛ lên tương lai của vũ trụ. Sự hiện diện của hằng số vũ trụ ngụ ý rằng vũ trụ sẽ tiếp tục giãn nở mãi mãi, dẫn đến một “cái chết lạnh” của vũ trụ. Theo đó, các thiên hà sẽ ngày càng xa nhau, vũ trụ sẽ trở nên lạnh lẽo, tối đen khi các ngôi sao cạn nhiên liệu, và mọi hoạt động vật lý sẽ ngừng lại. Ảnh: Pinterest.

10. Vũ trụ học lượng tử có thể giải thích Λ\LambdaΛ? Một số nhà khoa học đang nghiên cứu khả năng giải thích Λ\LambdaΛ dựa trên lý thuyết vũ trụ học lượng tử và lý thuyết dây. Những lý thuyết này có thể cung cấp cách nhìn mới về bản chất của Λ\LambdaΛ và cách mà năng lượng tối hoạt động trong cấu trúc của không-thời gian. Ảnh: Pinterest.

Kết luận: Hằng số vũ trụ không chỉ là một yếu tố trong các phương trình mà còn mở ra cánh cửa khám phá bản chất sâu xa của vũ trụ. Những nghiên cứu về Λ\LambdaΛ và năng lượng tối có tiềm năng thay đổi cách chúng ta hiểu về sự khởi đầu, cấu trúc, và vận mệnh của toàn bộ vũ trụ. Ảnh: Pinterest.