Đây là 1 câu chuyện về lịch sử phát triển của khoa học vũ trụ, nên diễn giải theo cách tích cực, không xuyên tạc, không quy chụp, không tổng quát hóa phương Tây hay phương Đông gì ở đây. Khoa học cần cả giả thuyết và thực nghiệm/quan sát kiểm định.
Thực chứng được đề cao nhất. Khi chưa đủ chứng cứ tn/qs kiểm định, ý tưởng dù đẹp đến mấy, tiếp tục là giả thuyết.
Để mọi người dễ hiểu, tôi chia 2 nhánh, nhánh A) các mốc phát triển quan trọng về vật chất tối, nhánh B) các mốc quan trọng về lỗ đen. Hai nhánh đã phát triển khá độc lập nhau.
A1) "Vật chất tối" xuất hiện trong lịch sử khoa học từ thế kỷ 18, thời các nhà toán học cơ học lừng danh Lagrange, Laplace ở Pháp. Ở Anh thì cuối thế kỹ 19 thời Kelvin (ai cũng biết nhiệt độ Kelvin nhỉ).
Vật chất tối trong các thiên hà đã xuất hiện trong paper từ 1933:
Zwicky, F. 1933, Helvetia Phys Acta, 6, 110
A2) Cuối những năm 197x bắt đầu đo được vận tốc xoáy ở rìa các thiên hà, và bước đầu ước lượng được khối lượng vật chất tối khoảng 80% (kết quả thời đó).
A3) Đến giai đoạn 2000-2030 mới từng bước làm được map phân bố vật chất tối. Nhờ đủ thứ, ảnh chụp của Hubble, James Webb, các loại phần mềm, kỹ thuật học máy, học sâu trong trí tuệ nhân tạo cũng được đem dùng hết.
==========================
Ở nhánh thứ hai
B1) Lỗ đen, sau lời giải của Schwarzschild 1916, đã xuất hiện chính thức. Tuy nhiên không ai tin. Tất cả coi kỳ dị (singularity) là mathematical fiction. Mãi sau 1965 sau công trình của Penrose (1/2 Nobel năm 2020) thì mọi người hiểu là không tránh khỏi, nó phải tồn tại.
Penrose, R. 1965, Phys. Rev. Lett. 14, 57
B2) Năm 1966, hai nhà VL nổi tiếng Nga là Igor Novikov và (do thái Nga) Yakov Zeldovich, đưa ra ý tưởng tồn tại các lỗ đen khối lượng nhẹ khác nhau (từ siêu nhẹ 10^(-8) kg đến trung bình 10^(30) kg cỡ mặt trời), hình thành rất sớm, ngay sau BB. Khoảng 1967-1974, Hawking nghiên cứu kỹ các loại lỗ đen nhỏ này và phát hiện ra bức xạ Hawking năm 1974. Nhờ phát hiện này Hawking tìm ra khối lượng chặn trên cho loại lỗ đen nhỏ này. Zeldovich đã chết từ 198x thời Gorbachov còn Novikov vẫn sống, di cư sang Đan Mạch từ 1994.
Igor Novikov năm 2020 đã đồng nhận giải Wheeler danh giá cùng với những nhân vật nổi danh khác Penrose (Nobel 2020) và Kip Thorne (Caltech, Nobel 2017) vì những đóng góp của mình cho vũ trụ học và lý thuyết tương đối rộng.
Novikov I D, Zeldovich Ya B, Nuovo Cimento Suppl., 4 1966, 810
B3) Giai đoạn 2010-2020 bắt đầu xu hợp hai nhánh.
Những lỗ đen nhẹ (PBH) là các thành phần của vật chất tối.
Còn các thành phần khác không, chưa rõ. Cần dựa trên A3) ở trên để phân tích tiếp.
Paul H. Frampton et al JCAP04(2010) 023
Câu hỏi đặt ra: Có thể hợp nhánh sớm hơn được không?
Chính Hawking từ 197x đã cổ súy rất mạnh quan điểm lỗ đen nhỏ hình thành sau BB là thành phần của vật chất tối.
Khó khăn lớn nhất, tốn thời gian tiền bạc nhất, là chứng minh thực nghiệm tồn tại lỗ đen khối lượng nhỏ, và chúng phải cực nhiều, để đóng góp đến 85% khối lượng vũ trụ. Hiện tại mới làm được vế đầu, tồn tại các lỗ đen khối lượng trung bình. Chứng minh chúng đủ kích cỡ và cực nhiều chưa làm được.
Do đó, người ta tiếp tục tìm kiếm các ứng viên khác cho vật chất tối.
Dự án James Webb cũng có một mục đích (trong số các mục đích) quan sát hồng ngoại để nhìn vào thời kỳ sau BB, cách đây hơn 13 tỷ năm trước, để đánh giá xem có nhiều hay ít các lỗ đen nhỏ, tạo bản đồ lỗ đen, để hiểu vật chất tối, sự hình thành lỗ đen lớn sao nhanh thế, và vv.
Text dễ đọc ở đây.
Kết luận: Hai nhánh A) và B) phát triển tương đối độc lập nhau. Không có thuyết âm mưu nào. Tên gọi được dùng để tôn trọng những người tiền bối đặt ra, có từ trước đã lâu. Nội hàm có sửa đổi theo dữ liệu thu được.
Thông thường rất lâu mới hợp nhánh được. Từ ý tưởng, đến tính toán, nghĩ thiết kế dự án, được phê duyệt cấp kính phí thời tiếp cận trạm đo và chế tạo thiết bị cần thiết, đến tìm kiếm và quan sát, phân tích dữ liệu thu được, kiểm tra và công bố, ... tất cả kéo dài rất lâu. Lâu nhất là phải chứng minh thực nghiệm, bằng thu thập và phân tích dữ liệu rất lớn.
Chẳng hạn những dự án như Ligo, Virgo đo sóng hấp dẫn đều là các dự án rất lớn với hàng chục nghìn nhân lực có chuyên môn cao tham gia, và kéo dài hàng chục năm.
============================================
============================================
Khụ. Nói về vật chất tối. Đó là một định nghĩa thuần túy tưởng tượng. Bản chất vấn đề khi người ta chạy các phương trình mô phỏng vũ trụ trên máy tính. Người ta thấy vật chất theo quan sát thiên văn là không đủ để ra kết quả chuyển động như thực tế quan sát.
Thế là người ta thêm đại một lượng vật chất vào để chạy cho ra kết quả. Vật chất thêm vào như ta thêm muối trong món xào gọi là vật chất tối.
Vật chất tối chỉ cần lực hấp dẫn. Đó là đặc trưng tối thiểu của vật chất. Các biểu hiện khác không có, vì nếu có thì người ta đã quan sát được.
Nhưng tại sao lại gọi là vật chất tối. Đó là văn hóa phương Tây. Đặt tên như vậy gây sự tò mò, thần bí, và có vẻ cao siêu.
Có điều buồn cười là các mô tả về vật chất tối trong vũ trụ lại trùng khớp hoàn toàn với lỗ đen. Vốn có rất nhiều trong vũ trụ. Và không quan sát được tại thời điểm đó.
Nhưng người ta nhất quyết không nói gì tới giả thuyết lỗ đen là vật chất tối. Lý do rất thiên thần: chưa có bằng chứng khẳng định.
Thế là người ta thà tin vào một định nghĩa mơ hồ còn hơn là tin vào một thứ ít ra còn có lý.
Đó gọi là khoa học kiểu phương Tây. Nhất quyết không thừa nhận sự thật cho tới khi không cãi được nữa.
Tới bây giờ, khi người ta đo được sóng hấp dẫn. Rồi căn cứ vào đó tìm ra vô số lỗ đen. Hóa ra lỗ đen trong vũ trụ nhiều vô kể, một việc dĩ nhiên theo suy nghĩ thông thường, không cần phải có kiến thức cao siêu. Đếm đi đếm lại thì lỗ đen lấp gần đủ cái vật chất tối ấy rồi.
Bi giờ mới thẽ thọt. Ờ, lỗ đen cũng là một dạng vật chất tối. Nhưng không hề đính chính công khai nhé các cụ.