Big Bang, cái tên bắt nguồn từ đâu?

Có khá nhiều nhận thức sai lầm vẫn tồn tại dai dẳng liên quan đến nguồn gốc của thuật ngữ này và tác động của nó.

‘Big Bang’, từ một danh từ khoa học, trở nên thông dụng trong đời sống thường ngày, dù cho người nói không biết gì về cách vũ trụ hình thành từ 14 tỷ năm về trước. Ảnh: Henning Dalhoff/SPL

Tác giả của thuật ngữ hấp dẫn này được cho là nhà thiên văn học người Anh Fred Hoyle, từ cách đây hơn 75 năm.Trong một lần phỏng vấn năm 1995, ông nói: “Lời nói như một chiếc lao, đã phóng đi thì thật khó rút lại.” Đó là cách ông giải thích về cái tên ‘Big Bang’ mà ông đặt ra vào ngày 28/3/1949 để mô tả nguồn gốc của vũ trụ. Trớ trêu thay, Hoyle cực kỳ ghét ý tưởng ‘Vụ nổ Lớn’ cho đến tận khi qua đời vào năm 2001. Ông luôn là một nhà phê bình nghiêm khắc đối với giả thuyết ‘Big Bang’.

Có khá nhiều nhận thức sai lầm vẫn tồn tại dai dẳng liên quan đến nguồn gốc của thuật ngữ này và tác động của nó. Đối với giới khoa học khi đó, ‘Big Bang’ là một giả thuyết khá phi lý. Có phải rằng Hoyle giới thiệu ‘Big Bang’ nhằm chế giễu các nhà thiên văn học tin rằng vũ trụ đã có một khởi đầu dữ dội? Điều kỳ quặc là nhóm này về sau lại dần hồ hởi áp dụng thuật ngữ mới và phổ biến nó sang các ngành khoa học khác cũng như trong giao tiếp thông thường. 

Thực tế trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học ban đầu đã cố gắng tránh sử dụng thuật ngữ dễ nhớ này [trong các nghiên cứu thiên văn học].

Giả thuyết đầu tiên về ‘Vụ nổ Lớn’ được đưa ra bởi nhà vật lý, cũng là một linh mục Công giáo người Bỉ tên là Georges Lemaître. Ông đề xuất một mô hình dựa trên vụ nổ phát xạ của “nguyên tử nguyên thủy” tại một thời điểm định trước trong quá khứ. Ông cho rằng vật thể nguyên thủy này có tính phóng xạ cao và đậm đặc đến mức nó bao gồm tất cả vật chất, không gian và năng lượng của toàn vũ trụ. Ông lập luận rằng từ vũ nổ ban đầu gây ra bởi sự phân rã phóng xạ để cuối cùng hình thành nên các ngôi sao và các thiên hà. Ông ẩn dụ vũ trụ như tập hợp các sản phẩm của một “vụ nổ pháo hoa”.

Tuy nhiên, lý thuyết ‘Big Bang’ theo nghĩa hiện đại – cho rằng vũ trụ được hình thành trong một khoảnh khắc bùng phát năng lượng rồi sau đó giãn nở và nguội đi. Lý thuyết này trở nên phổ biến từ cuối những năm 1940 bởi một loạt các bài báo của nhà vật lý hạt nhân người Mỹ gốc Liên Xô George Gamow cùng các đồng nghiệp người Mỹ là Ralph Alpher và Robert Herman. Gamow đưa ra giả thuyết vũ trụ sơ khai như một tô súp nóng và đậm đặc gồm bức xạ và các hạt proton, neutron. Nhiệt độ nguội dần khi các hạt dần kết hợp với nhau thành hạt nhân nguyên tử. Bằng cách mô tả quá trình nhiệt hạch diễn ra trong vũ trụ sơ khai rực lửa, Gamow và cộng sự đã cố gắng tính toán mức độ phong phú của các nguyên tố hóa học trong một bài báo rất có sức ảnh hưởng vào năm 1948.

Cạnh tranh giữa hai “vũ trụ

Cùng năm đó, một bức tranh về vũ trụ hoàn toàn khác được công bố bởi Hoyle và hai nhà thiên văn gốc Áo là Hermann Bondi và Thomas Gold. Lý thuyết trạng thái ổn định giả định rằng vũ trụ về tổng thể không thay đổi và sẽ mãi như vậy, không có điểm khởi đầu hay kết thúc. 

‘Big Bang’ là một thuật ngữ hấp dẫn, mới lạ, nhưng không không chứa đựng bối cảnh khoa học thực chất, bởi chính tác giả cũng không tin vũ trụ bắt nguồn từ một vụ nổ, và chỉ sử dụng cái tên đó như một lối diễn đạt dễ hiểu.

Trong hai thập kỷ tiếp theo, hai trường phái đã tranh cãi gay gắt, giữa lý thuyết ‘Vụ nổ Lớn’ và lý thuyết ‘trạng thái ổn định’, đôi khi được mô tả như trận so găng dai dẳng giữa Gamow và Hoyle.

Cộng đồng vật lý vào thời gian đó đều đã công nhận rằng vũ trụ đang giãn nở, theo chứng minh của nhà thiên văn người Mỹ Edwin Hubble từ những năm 1920 bằng cách quan sát hầu hết các thiên hà khác đang dần tách xa khỏi ngân hà của chúng ta. Nhưng ý tưởng rất quen thuộc ngày nay đã từng rất phi lý đối với nhiều người: nguyên nhân của ‘vụ nổ’ là gì, trong khi thời gian chỉ tồn tại bắt đầu từ khoảnh khắc đó?

Trên thực tế, lý thuyết ban đầu của Gamow không đóng vai trò quan trọng nào trong cuộc tranh luận. Câu hỏi mang tính thực chất ở đây là vào thời điểm đó, liệu vũ trụ có đang phát triển theo thuyết tương đối rộng của Albert Einstein hay không? Lý thuyết này dự đoán vụ trụ không ổn đinh, luôn ở trong trạng thái đang giãn nở hoặc co lại. Einstein không đề xuất về một ‘Vụ nổ Lớn’, mà chỉ ngụ ý vũ trụ của quá khứ khác với vũ trụ của hiện tại, và sự giãn nở của nó không nhất thiết phải có một mốc khởi đầu. Lemaître vào năm 1927 từng gợi ý rằng sự giãn nở có thể bắt nguồn từ một vụ nổ của phiên bản vũ trụ tiền thân.

Một thuật ngữ thích hợp, nhưng sơ sài

Vào ngày 28/3/1949, Hoyle, khi đó đã nổi tiếng là một nhà đại chúng hóa khoa học, nói chuyện trên kênh ba của đài BBC so sánh giữa hai quan điểm về vũ trụ. Ông đề cập đến giả thuyết cho rằng toàn bộ vật chất của vũ trụ được tạo thành từ một vụ nổ lớn tại một thời điểm cụ thể trong quá khứ xa xôi. Bài nói chuyện chính là khởi đầu của thuật ngữ ‘Big Bang’. Bản ghi lại của chương trình phát thanh được in toàn văn trên tạp chí Thính Giả (Listener) của BBC. Bản thân Hoyle cũng đã đề cập đến nó trong cuốn sách Bản chất của vũ trụ (The Nature of the Universe) được xuất bản năm 1950 dựa trên một loạt chương trình phát thanh BBC mà ông thực hiện vào đầu năm đó.

Nhà vật lý người Mỹ gốc Liên Xô George Gamow là người đề xướng giả thuyết Big Bang. Ảnh: Bettmann/Getty.

Dù cho Hoyle kiên quyết bác bỏ sự đột sinh của vũ trụ, cho rằng nó không dựa trên cơ sở khoa học lẫn triết học, nhưng sau đó ông cũng khẳng định cái tên ‘Big Bang’ không mang ý nhạo báng hay chế giễu như người ta đồn đoán. Ngay cả các nhà khoa học đầu tiên ủng hộ ‘Vụ nổ Lớn’ cũng không cảm thấy khó chịu với cái tên ấy. Hoyle sau này đã giải thích rằng khi đó ông muốn có cách ẩn dụ trực quan sinh động trong chương trình phát thanh để truyền đạt các khía cạnh khoa học đến đại chúng.

‘Bang’ nghĩa đơn giản là một vụ nổ, một kiểu pháo hoa của Lemaître, và từng được các nhà khí tượng và vật lý địa cầu sử dụng trong các bài nghiên cứu. ‘Big Bang’ là một thuật ngữ hấp dẫn, mới lạ, nhưng không không chứa đựng bối cảnh khoa học thực chất, bởi chính tác giả cũng không tin vũ trụ bắt nguồn từ một vụ nổ, và chỉ sử dụng cái tên đó như một lối diễn đạt dễ hiểu.

“Vụ nổ Lớn” nhưng ban đầu không lớn

Trong hai thập kỷ tiếp theo, cái tên “Big Bang’ bị hầu hết các nhà vật lý và thiên văn học gạt ra. Lemaître chưa từng nói về nó, còn Gamow chỉ nhắc đến ‘Big Bang’ một lần duy nhất trong vô số các bài báo của ông về vũ trụ. Chính Hoyle cũng bỏ rơi ‘Big Bang’ suốt 16 năm, cho đến mãi năm 1965. 

Lần xuất hiện đáng chú ý đầu tiên của ‘Big Bang’ trong bối cảnh khoa học thực thụ là vào năm 1957, trong bài báo về sự hình thành các nguyên tố của các ngôi sao của nhà vật lý hạt nhân người Mỹ William Fowler, đăng trên tạp chí Scientific Monthly. Fowler vốn là cộng sự thân cận của Hoyle và sẽ là khôi nguyên Nobel tương lai (năm 1983).

Trước năm 1965, ‘Vụ nổ Lớn’ chắc chỉ được nhắc đến khoảng vài chục lần, chủ yếu trong các tài liệu khoa học đại chúng. Tác giả của bài viết này đếm được cả thảy 34 nguồn tư liệu đề cập ‘Big Bang’; trong đó 23 là các tài liệu đại chúng, 7 bài báo khoa học, và 4 nghiên cứu triết học; với 16 tác giả người Mỹ, 7 tác giả người Anh, 1 từ Đức và 1 từ Úc. Không có bài báo khoa học nào từ các tạp chí thiên văn học.

Triết gia người Mỹ Norwood Russell Hanson còn tự đặt ra một thuật ngữ cho mình, ‘khung cảnh giống Disney’ (Disneyoid picture) để mô tả vụ nổ khởi thủy của vũ trụ. Ông gọi người gây ra vụ nổ là các ‘Big Banger’, một thuật ngữ vẫn có thể tìm thấy trong văn học phổ thông, với ‘Big Banger’ cuối cùng đôi khi được xác định là Chúa.

Cách gọi sai trở nên phổ biến

Một nghiên cứu mang tính bước ngoặt của vũ trụ học hiện đại đã được công bố vào năm 1965. Hai nhà vật lý người Mỹ là Arno Penzias và Robert Wilson đã phát hiện vi sóng nền của vũ trụ – họ đã ghi nhận một dải băng tần sóng vô tuyến mờ nhạt từ khắp bầu trời, được hiểu là tàn dư bức xạ quá khứ của vũ trụ. Đây chính là chỉ dấu của ‘Big Bang’, thời báo New York loan tin vào ngày 21/5/1965. Vũ trụ thật sự trải qua tuổi sơ sinh, như Gamow và Lemaître đề xuất. Cuộc chiến giữa hai vũ trụ Marvel và DC đã tới hồi kết, ‘lý thuyết trạng thái ổn định’ chính thức bại trận, và ‘Vụ nổ Lớn’ nổi lên như mô hình chuẩn trong nghiên cứu vũ trụ. Nhưng trong một thời gian sau đó, các nhà vật lý và thiên văn vẫn ngần ngại chấp nhận thuật ngữ do ‘kẻ thua cuộc’ đề xuất.

Phải đến tháng 3/1966, ‘Big Bang’ mới lần đầu tiên xuất hiện trên ấn phẩm khoa học danh giá, Nature. Dữ liệu từ Web of Science chỉ liệt kê được 11 tiêu đề của bài báo khoa học có chứa thuật ngữ ‘Big Bang’ trong giai đoạn 1965-1969, và dần tăng lên con số 30 trong những năm 1970-1974 và 42 trong những năm 1975-1979. Các sách giáo khoa về vũ trụ học được xuất bản đầu những năm 1970 không có sự thống nhất về danh pháp. Một số sử dụng thuật ngữ ‘Big Bang’, một số khác đề cập thoáng qua, số còn lại thì tránh né. Họ thích nói về ‘mô hình chuẩn’ hoặc ‘lý thuyết vũ trụ nóng’, thay cho cái tên sơ sài và gây hiểu lầm của ‘đối thủ’.

Công trình của hai nhà vật lý người Mỹ Arno Penzias và Robert Wilson nhằm chứng minh lý thuyết Big Bang. Ảnh: Bettmann/Getty.

Các khía cạnh ẩn dụ

Đến những năm 1990, ‘Big Bang’ trở nên phổ biến cho mục đích thương mại, chính trị và nghệ thuật. Trong những năm 1950-1960, nó được dùng để ám chỉ nguy cơ chiến tranh nguyên tử trong vở kịch ‘Uất giận quá khứ’ (Look Back in Anger) của nhà viết kịch người Anh John Osborne, được trình diễn lần đầu tiên vào năm 1956. Mối liên hệ sinh động giữa ‘Vụ nổ Lớn’ với vũ khí nguyên tử có thể được truy ngược về năm 1948, trước cả thời điểm Hoyle đưa ra thuật ngữ này. Dần dần, ‘Big Bang’ trở thành đại diện cho bất cứ thứ gì bùng phát mạnh mẽ trong hầu hết các lĩnh vực. Loạt chương trình phát thanh ca nhạc Bristol Sessions hồi năm 1927 được coi là ‘Big Bang’ của kỷ nguyên nhạc đồng quê hiện đại.

Tại vương quốc Anh, sở giao dịch chứng khoán London đã trải qua thời khắc chuyển đổi quan trọng năm 1986, một kiểu ‘Big Bang’ trong ngành tài chính thế giới. “Sau vụ ‘Big Bang’ vào ngày mai, thành phố [London] sẽ không bao giờ trở về như cũ được nữa”, tạp chí Sunday Express hùng hồn tuyên bố vào ngày 26/10 năm đó. Năm 1987, tạp chí ngôn ngữ American Speech đã đưa ‘Big Bang’ vào danh sách các từ vựng mới và cũng thêm ‘big banger’ để chỉ “những người liên quan đến đợt chuyển đổi quan trọng năm 1986 của sở giao dịch chứng khoán London”.

Ngày này, tìm kiếm từ khóa ‘Big Bang theory’ trên Google phiên bản Mỹ sẽ dẫn bạn đến bộ phim sitcom nổi tiếng của đài CBS. Tại châu Á, Big Bang là tên của một nhóm nhạc nam đình đám của Hàn Quốc ra mắt năm 2006 được hâm mộ toàn cầu. Đã hơn 75 năm trôi qua kể từ khi Hoyle tình cờ đưa ra thuật ngữ ‘Big Bang’, lịch sử đã chứng minh: “lời nói như một chiếc lao, đã phóng đi thì thật khó rút lại.”□

——————

Từ những năm 1990, ‘Big Bang’ trở nên phổ biến cho mục đích thương mại, chính trị và nghệ thuật. Trong những năm 1950-1960, nó được dùng để ám chỉ nguy cơ chiến tranh nguyên tử trong vở kịch ‘Uất giận quá khứ’ (Look Back in Anger) của nhà viết kịch người Anh John Osborne, được trình diễn lần đầu tiên vào năm 1956. Mối liên hệ sinh động giữa ‘Vụ nổ Lớn’ với vũ khí nguyên tử có thể được truy ngược về năm 1948, trước cả thời điểm Hoyle đưa ra thuật ngữ này. Dần dần, ‘Big Bang’ trở thành đại diện cho bất cứ thứ gì bùng phát mạnh mẽ trong hầu hết các lĩnh vực. Loạt chương trình phát thanh ca nhạc Bristol Sessions hồi năm 1927 được coi là ‘Big Bang’ của kỷ nguyên nhạc đồng quê hiện đại.

Cao Hồng Chiến dịch 

Theo Nature 627, 726-728 (2024)

Tác giả bài viết gốc: Helge Kragh, sử gia về khoa học tại Đại học Copenhagen.

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-00894-z

Tác giả