Những gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang ?

Quay ngược thời gian lại 13,7 tỷ năm trước đây, khi tất cả vũ trụ chưa được hình thành và chỉ tồn tại như một điểm kỳ dị và bắt đầu với vụ nổ Big Bang. Big Bang là lý thuyết được nhiều nhà thiên văn học tin tưởng là nguyên nhân hình thành vũ trụ. Tuy nhiên nếu lý thuyết đó là thật, thì có những gì tồn tại ngay trước khi vụ nổ xảy ra, nguyên nhân của vụ nổ là gì? Một câu hỏi đã khiến không ít các nhà thiên văn học phải đau đầu. 

Câu hỏi này được đặt ra trước thời kỳ thiên văn học và vũ trụ học hiện đại khoảng 1600 năm. Vào thế kỷ thứ 4, nhà thần học St. Augustine vật lộn nghiên cứu khái niệm bản chất của Chúa trời trước khi tạo dựng nên vũ trụ. Và câu trả lời của ông là không có gì tồn tại trước khi Chúa tạo nên vạn vật. Tuy nhiên câu trả lời này có vẻ không phù hợp với thiên văn học và vũ trụ học hiện đại. 

Vật lý học thế kỷ 21 đã được trang bị nhiều kiến thức hơn, trong đó phải kể đến thuyết tương đối của Albert Einstein với khái niệm tương quan giữa khối lượng và thời gian đã cho chúng ta cái nhìn mới hơn về vũ trụ thời kỳ tiền Big Bang. Giải thích đơn giản là các hành tinh có khối lượng càng lớn thì chúng ta sẽ cảm nhận thời gian trôi qua chậm hơn khi đứng trên bề mặt, so với các hành tinh có khối lượng nhẹ hơn mặc dù sự chênh lệch là rất nhỏ. Do đó, trước vụ nổ Big Bang, điểm kỳ dị là điểm tập trung tất cả khối lượng của vũ trụ, nên nó khiến thời gian bị bế tắc hay có thể coi như không có khái niệm thời gian và cũng đồng nghĩa với việc không có khái niệm thời kỳ trước Big Bang. 

Nếu chỉ xét lý thuyết tương đối của Einstein thì khái niệm thời gian chỉ tồn tại khi điểm kỳ dị nguyên thủy mở rộng với kích thước và hình dạng của nó. Tức là không tồn tại khoảng thời gian trước vụ nổ Big Bang, cũng đồng nghĩa với câu hỏi ở tiêu đề là vô nghĩa. Tuy nhiên thuyết tương đối của Einstein vẫn chưa phải là đầy đủ, có rất nhiều hiện tượng mà nó không thể giải thích, lúc này chúng ta mới xét đến lý thuyết vật lý lượng tử. Sự ra đời của vật lý lượng tử cùng hàng loạt lý thuyết mới đã làm thay đổi những suy nghĩ và khái niệm trước đây, đồng thời làm hồi sinh câu hỏi trên 'Những gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang ?'. 

Vật lý lượng tử đặt ra một giả thuyết rằng vũ trụ của chúng ta có thể chỉ là một vũ trụ con trong một vũ trụ lớn hơn. Lý thuyết này được hình thành từ việc quan sát các bức xạ nền vũ trụ (CMB) cón sót lại sau vụ nổ Big Bang. Các nhà thiên văn học quan sát CMB lần đầu tiên vào năm 1965, và nó nhanh chóng gây ra một vấn đề khúc mắc trong lý thuyết Big Bang. Tuy nhiên đến năm 1981 nó đã được giải thích nhờ lý thuyết lạm phát vũ trụ. 

Lý thuyết này chỉ ra rằng vũ trụ mở rộng rất nhanh, chỉ trong vài phút vào giai đoạn đầu tiên của thời kỳ tồn tại của vũ trụ. Nó gây ra biến động về nhiệt độ mà mật độ của CMB, tuy nhiên những biến động này phải được thống nhất. Những nỗ lực lập bản đồ vũ trụ gần đây cho thấy rằng vũ trụ có khá nhiều sai lệch, một số khu vực có nhiều biến động hơn các khu vực khác. Một số nhà thiên văn học cho rằng điều này chứng tỏ không phải hình thành từ chính nó, mà nó được hình thành từ một vũ trụ lớn hơn. 

Một giả thuyết khác đề cập đến lỗ đen khổng lồ trong vũ trụ khác. Lỗ đen giống như một máy ép khổng lồ trong vũ trụ và theo lý thuyết các vật chất sau khi bị hút và nén sẽ được giải thoát ra ngoài qua lỗ trắng. Lỗ trắng là đối lập với lỗ đen, nó giống một van xả vật chất, không những vậy nó còn cung cấp năng lượng cho vật chất. Do đó các nhà thiên văn học giả thuyết rằng vũ trụ của chúng ta đã từng được hình thành trong một lỗ đen khổng lồ, và mỗi lỗ đen trong vũ trụ có thể ẩn chứa những vũ trụ chưa tồn tại và chúng ta chưa biết đến. 

Các nhà khoa học khác lại tin vào lý thuyết chu kỳ, trong đó sự hình thành của điểm kỳ dị là do chính vũ trụ trước đó tự sụp đổ trong một sự kiện được gọi là Big Crunch. Nó tạo ra điểm kỳ dị một lần nữa, các vật chật bị dồn ép vào điểm kỳ dị và tạo ra một vụ nổ lớn mà chúng ta gọi là Big Bang tái tạo vũ trụ, sau đó quá trình Big Bang và Big Crunch lặp lại theo lý thuyết chu kỳ. Tuy nhiên giả thuyết này lại đặt ra câu hỏi tương tự như trường hợp 'quả trứng có trước hay con gà có trước'. 

Vậy để trả lời câu hỏi tiêu đề "Những gì tồn tại trước vụ nổ Big Bang ?" ngay cả các nhà khoa học cũng đang đau đầu tìm câu trả lời, có thể trước vũ trụ không tồn tại gì, có thể hình thành từ vũ trụ lớn hơn hay theo lý thuyết chu kỳ. Tuy nhiên cho dù câu trả lời là như thế nào đi nữa, tạo hóa vẫn luôn là bí ẩn lớn nhất mà có lẽ với những kiến thức hiện tại, chúng ta vẫn nên tin vào bàn tay của đấng tối cao đã tạo nên mọi thứ.