Điều gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang? Câu hỏi khiến các nhà vật lý bối rối

Câu hỏi “điều gì tồn tại trước Big Bang?” nghe có vẻ đơn giản, nhưng lại chạm đến một trong những giới hạn sâu nhất của vật lý hiện đại. Vấn đề là Big Bang không nhất thiết đồng nghĩa với khoảnh khắc vũ trụ được tạo ra từ hư vô. Trong mô hình vũ trụ học hiện nay, Big Bang mô tả một giai đoạn vũ trụ cực nóng, cực đặc và bắt đầu giãn nở; còn điều gì xảy ra trước giai đoạn ấy vẫn chưa có câu trả lời chắc chắn.

Ảnh: science.nasa

Một ứng viên đáng chú ý là lạm phát vũ trụ (cosmic inflation). Theo nhiều mô hình, trước giai đoạn vũ trụ nóng mà chúng ta thường gọi là Big Bang đã có một khoảng thời gian vũ trụ giãn nở cực nhanh. NASA cho biết các nhà khoa học có bằng chứng và mô hình cho thấy lạm phát có thể đã xảy ra trước Big Bang, nhưng vẫn chưa biết chính xác điều gì đã có trước lạm phát hay cơ chế nào tạo ra nó. Khi lạm phát kết thúc, năng lượng của quá trình này có thể chuyển thành vật chất và ánh sáng, mở ra giai đoạn Big Bang nóng.

Một khả năng khác còn kỳ lạ hơn: vũ trụ của chúng ta có thể đã trải qua một chu kỳ co lại trước khi giãn nở. Trong những mô hình “Big Bounce”, một vũ trụ trước đó co lại đến trạng thái cực kỳ đậm đặc rồi chuyển sang giãn nở, thay vì kết thúc tại một điểm kỳ dị tuyệt đối. Các ý tưởng “vũ trụ tiền Big Bang” như vậy từng được nghiên cứu, dù hiện chưa có bằng chứng quan sát đủ mạnh để xác nhận chúng.

Ảnh: weltderphysika

Cũng có một khả năng khiến câu hỏi trở nên gần như vô nghĩa: không tồn tại “trước Big Bang” theo nghĩa thông thường. Một số cách tiếp cận lượng tử đối với vũ trụ học thậm chí cố gắng mô tả một vũ trụ không có ranh giới thời gian ban đầu rõ ràng.

Điều chúng ta quan sát được chắc chắn hơn nhiều là dấu vết của vũ trụ rất trẻ. Bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB) xuất hiện khoảng 380.000 năm sau Big Bang và ngày nay đã nguội xuống khoảng 2,7 K. Những dao động cực nhỏ trong CMB chính là những “hạt giống” sau này phát triển thành sao, thiên hà và các cấu trúc khổng lồ của vũ trụ.

Ảnh: gps.caltech

Vì thế, câu trả lời trung thực nhất hiện nay là: chúng ta chưa biết điều gì tồn tại trước Big Bang. Có thể là một giai đoạn lạm phát, một vũ trụ trước đó, một trạng thái lượng tử hoàn toàn khác với mọi thứ chúng ta quen thuộc – hoặc khái niệm “trước” đơn giản là không áp dụng được. Chính khoảng trống ấy khiến nguồn gốc vũ trụ vẫn là một trong những câu hỏi lớn nhất mà vật lý chưa giải quyết được.

Giống cừu kỳ lạ với bốn sừng cong đối xứng và gần như không có đuôi.