Bức xạ vi sóng nền của vũ trụ để các nguyên tử hydro bắt đầu hình thành, các photon không còn bị tán xạ khi va đập liên tục với các electron và do đó có thể truyền đi khắp vũ trụ.
Vệt tĩnh điện trên tivi là bức xạ vi sóng
Có lẽ nhiều người còn nhớ, những chiếc tivi thế hệ cũ sử dụng ăng-ten để thu sóng truyền hình thường xuất hiện những vệt tĩnh điện nhỏ trên màn hình (hay nhiều người gọi là muỗi màn hình) khi sóng truyền hình yếu, khi thời tiết xấu hoặc khi chuyển kênh sang tần số không phù hợp với tần số của đài truyền hình.
Trên thực tế, đó chẳng phải là tĩnh điện của TV tự có hay là ai đó đã nghĩ ra ý tưởng để cho mọi TV trên thế giới đều hiện lên như thế khi chúng không thu được sóng truyền hình.
Cái bạn nhìn thấy đó chính là một chút bức xạ vi sóng nền của vũ trụ (hay nền vi sóng vũ trụ, viết tắt là CMB)!
Bức xạ CMB phát ra vào thời điểm khi vũ trụ mới khoảng 380.000 năm tuổi. Đó là lúc nó vừa đủ nguội để các nguyên tử hydro bắt đầu hình thành, các photon không còn bị tán xạ khi va đập liên tục với các electron và do đó có thể truyền đi khắp vũ trụ. Bức xạ đầu tiên này vì thế tràn ngập ở mọi nơi và mọi hướng trong vũ trụ trong suốt lịch sử hơn 13 tỷ năm qua.
Mặc dù bị nguội dần theo thời gian, nó không hề biến mất và khác với ánh sáng từ một ngôi sao hay một thiên hà, nó là như nhau theo mọi hướng mà không hề có một nguồn phát cụ thể. Vào năm 1948, lý thuyết Big Bang về sự hình thành của vũ trụ được George Gamow đề xuất.
Từ lý thuyết đó, các nhà vật lý thấy rằng vũ trụ chắc chắn có một loại bức xạ như vậy và nếu tìm được nó thì đó chính là bằng chứng cho thấy Big Bang là đúng.
Tới năm 1964, cuối cùng loại bức xạ này cũng được phát hiện (một cách khá tình cờ) bởi Arno Penzias và Robert Wilson (họ công bố nó chính thức vào năm 1965). Tất nhiên, điều đó trở thành bằng chứng mạnh nhất cho mô hình Big Bang, cùng với nhiều chứng cứ khác có được từ quan sát sau này.
Điều đáng nói là, những chiếc TV thu sóng truyền hình bằng ăng-ten đã bắt đầu phổ biến ở các gia đình tại những nước phát triển từ trước năm 1964. Điều đó có nghĩa là rất nhiều người đã nhìn thấy CMB từ trước khi nó được thực sự phát hiện và công bố.
Tất nhiên, khi đó chẳng ai biết nó là gì cả. Ngay cả những nhà sản xuất thiết bị cũng cho rằng đó là một hiệu ứng tĩnh điện kỳ quặc sinh ra do tương tác của dòng điện với các chi tiết của thiết bị.
Bức xạ vi sóng vẫn va đập trước mắt chúng ta
Một thực tế khác là với loại TV đó, dù bạn có chỉnh ăng-ten và cố gắng khớp tần số tới đâu chăng nữa, những vệt tĩnh điện đó không bao giờ hết hoàn toàn.
Chẳng qua, nếu lượng photon từ sóng truyền hình chiếm ưu thế quá rõ rệt (chẳng hạn, 99% số lượng mà ăng-ten thu vào) thì chiếc TV sẽ giải mã những thông tin mã hóa trong đó để tạo thành hình ảnh và âm thanh chiếm ưu thế rõ rệt tới mức mắt bạn không thể không nhận ra.
Tất nhiên, những màn hình ngày nay không hề có bất cứ bộ phận nào để thu sóng thì không cho thấy những vệt tĩnh điện đó được - dù về lý thuyết thì CMB tràn ngập vũ trụ và một số photon vẫn cứ va đập với mọi thứ mà bạn thấy hàng ngày.
Nói về vụ nổ Big Bang và nguồn gốc ra đời các loại bức xạ. Năm 1927, một nhà vật lý người Bỉ là Georges Lemaitre, người đầu tiên đề xuất rằng vũ trụ đã ra đời từ một vụ nổ phát sinh từ một tâm nguyên thủy.
Hơn một năm sau đó, Edwin Hubble với những quan sát chi tiết về độ dịch bước sóng của các thiên hà ở xa đã nhận ra rằng tất cả các thiên hà đều đang chạy ra xa chúng ta theo mọi hướng.
Trong khi đó chúng ta thì hẳn không phải trung tâm của vũ trụ, như vậy là vũ trụ đang giãn nở theo mọi hướng, không gian có kích thước và nó đang ngày càng tăng lên cùng với chiều tăng của thời gian.
Đến tận năm 1948, George Gamov mới biến Big Bang thành một lý thuyết cho biết vũ trụ ra đời từ một vụ nổ lớn nóng. Có nhiều hoài nghi về giả thuyết này cho đến năm 1964, khi Arno Penzias và Robert Wilson phát hiện ra sự tồn tại của bức xạ nền vũ trụ, họ đã nhận giải Nobel cho phát hiện này. Sự tồn tại của loại bức xạ này đã chứng minh rằng vũ trụ phải ra đời từ một vụ nổ lớn, cách đây khoảng 10 - 20 tỉ năm.
Toàn bộ vật chất (các hạt) chỉ được tạo thành bởi vụ nổ lớn (Big Bang). Vậy có nghĩa là trước Big Bang, không hề có sự tồn tại của các hạt mà chúng ta đã biết. Như vậy là không có một sự khác biệt nào để phân biệt 2 điểm, không gian không hề tồn tại.
Mặt khác ta lại biết rằng thời gian chỉ là một đại lượng biểu diễn các quá trình. Vậy ta sử dụng thời gian để làm gì khi không có sự biến đổi, chuyển động của các hạt? Từ đó kết luận thời gian cũng không tồn tại ngoài phạm vi của Big Bang.
