Khi bầu trời trong trẻo và mặt trăng không quá sáng, Robert Evans, một người vui tính và ít nói, kéo lê một chiếc kính viễn vọng đồ sộ lên ngôi nhà của mình ở dãy núi Blue thuộc Úc, cách Sydney khoảng năm mươi dặm hướng về phía Tây, và thực hiện một công việc phi thường, ông nhìn sâu vào trong quá khứ và tìm kiếm những vì sao chết.
Việc quan sát quá khứ dĩ nhiên là việc dễ dàng. Bạn hãy nhìn lên bầu trời đêm và những gì bạn trông thấy chính là lịch sử và tất cả những gì liên quan đến nó trong quá khứ – những vì sao bạn trông thấy hiện nay không phải là những gì đang thực sự diễn ra, đó là hình ảnh của chúng khi ánh sáng phát ra từ chúng trong quá khứ. Như tất cả chúng ta đều biết, sao Bắc Đẩu (North Star), người bạn đồng hành của chúng ta, có thể đã biến mất cách đây vài tháng hoặc mãi vào năm 1854 hoặc vào bất kỳ khoảng thời gian nào ở đầu thế kỷ mười bốn và tất cả những hình ảnh này vẫn chưa kịp đến với chúng ta. Điều tốt nhất chúng ta có thể nói là: cách đây 680 năm nó vẫn còn tỏa sáng. Các vì sao vẫn liên tục chết. Những gì Bob Evans có thể làm tốt hơn bất kỳ ai đã từng làm là: ghi nhận khoảnh khắc tàn lụi của các vì sao.
Vào ban ngày, Evans là mục sư tại nhà thờ Uniting, Úc, ông tìm hiểu lịch sử về xu hướng thay đổi tôn giáo trong suốt thế kỷ mười chín. Nhưng vào ban đêm, theo cách nói khiêm tốn của ông, ông là người khổng lồ của bầu trời. Ông săn đuổi các siêu tân tinh (sao băng).
Hiện tượng siêu tân tinh xảy ra khi một vì sao khổng lồ, một vì sao lớn hơn nhiều lần so với mặt trời của chúng ta, suy sụp và sau đó nổ tung, lập tức tạo ra nguồn năng lượng của một trăm tỷ mặt trời, tỏa sáng hơn tất cả mọi vì sao trong dải ngân hà của nó. “Nó giống như hàng triệu quả bom hydro phát nổ trong cùng một thời điểm”, Evans nói. Nếu có một vụ nổ siêu tân tinh xảy ra trong phạm vi năm trăm năm ánh sáng quanh chúng ta, có lẽ chúng ta đã biến mất, theo lời Evans. Nhưng vũ trụ quá bao la, và các siêu tân tinh thường xảy ra quá xa chúng ta nên không thể gây hại cho chúng ta. Thực ra, hầu hết các siêu tân tinh đều xảy ra ở một khoảng cách lớn ngoài tưởng tượng nên ánh sáng của chúng đến được với chúng ta chỉ là ánh sáng lấp lóe yếu ớt.
Để hiểu được việc này diễn ra như thế nào, bạn hãy hình dung một chiếc bàn ăn được trải khăn chỉnh tề, và một ai đó vất một nắm muối ngang qua mặt bàn. Các hạt muối văng tứ tung có thể được xem là một dải ngân hà. Bây giờ bạn hãy hình dung một nghìn năm trăm chiếc bàn khác giống như thế này – đủ để lấp đầy khu vực đậu xe của siêu thị Wal-Mart, hoặc đủ để tạo ra một đường thẳng dài hai dặm – mỗi chiếc bàn đều có một nắm muối bị vất ngang qua một cách ngẫu nhiên. Bây giờ bạn hãy đặt thêm một hạt muối lên bất kỳ chiếc bàn nào và để Bob Evans bước ngang qua chúng. Chỉ liếc sơ qua ông ta đã có thể nhận ra được nó. Hạt muối đó chính là siêu tân tinh.
Khả năng của Evans là một khả năng hiếm có đến mức Oliver Sacks, trong cuốn Anthropologist on Mars, đã dành riêng cho anh ta một phần trong chương nói về các nhà bác học tự kỷ – Oliver Sacks nói rằng “không ai nói rằng anh ta là người tự kỷ cả”. Evans, vẫn chưa bao giờ gặp Sacks, bật cười trước lời gợi ý rằng hoặc ông là người tự kỷ hoặc ông là một nhà bác học, nhưng ông không giải thích được tại sao mình có được khả năng đó.
“Dường như tôi có sở trường ghi nhớ được vị trí của các vì sao”, ông nói với tôi khi tôi đến thăm ông và vợ ông, Elaine, tại một ngôi nhà gỗ đẹp như tranh ở ven làng Hazelbrook. “Tôi chẳng giỏi về thứ gì khác cả”, ông tiếp lời, “Tôi không giỏi trong việc nhớ tên của người khác”.
“Hoặc nơi ông ấy đã để đồ đạc”, Elaine nói vọng lên từ nhà bếp.
Ông gật đầu chân thành và bật cười, sau đó ông hỏi tôi rằng tôi có muốn xem chiếc kính viễn vọng của ông không. Trước đó tôi đã hình dung rằng Evans có một đài thiên văn hẳn hoi ở sân sau nhà mình
– loại đài thiên văn đặt ở đỉnh Wilson hoặc Palomar, với mái che và thiết bị điều chỉnh vị trí hiện đại. Thực ra, ông không dẫn tôi ra ngoài, mà dẫn tôi vào trong một chiếc nhà kho, tại đó ông lưu giữ các loại sách vở, tài liệu, và chiếc kính viễn vọng của mình – một chiếc ống hình trụ màu trắng có kích cỡ và hình dạng giống như chiếc bồn nước nóng gia đình – nằm trên chiếc giá đỡ tự chế. Chỉ với công cụ thô sơ này, khi bầu trời trong trẻo và trăng không quá sáng, ông tìm kiếm được các siêu tân tinh.
Cụm từ siêu tân tinh được đặt ra vào những năm 1930 bởi một nhà vật lý học thiên thể kỳ quặc đáng nhớ tên là Fritz Zwicky. Chào đời ở Bulgaria và lớn lên ở Thụy Sĩ, Zwicky đến Học viện kỹ thuật California vào những năm 1920 và nổi tiếng là người có tính tình kỳ quặc. Dường như ông chẳng có vẻ gì là thông minh nổi bật, và nhiều đồng nghiệp của ông vẫn gọi ông là “anh hề phá bĩnh”. Ông nổi tiếng là người hung hăng, thái độ của ông đáng sợ đến mức cộng tác viên thân cận của ông tên là Walter Baade không muốn ở một mình trong phòng với ông. Zwicky thường tố cáo Baade, vốn dĩ là người Tây Đức, là một thành viên của đảng quốc xã. Đã từng có lúc Zwicky đe dọa giết Baade, khi họ đang làm việc tại đài thiên văn trên đỉnh Wilson.
Nhưng Zwicky cũng có khả năng hiểu biết của một thiên tài. Vào đầu những năm 1930, ông tập trung vào vấn đề đã từng gây đau đầu cho các nhà thiên văn: những điểm sáng mới, những vì sao mới xuất hiện trên nền trời. Không chắc lắm, ông băn khoăn liệu có phải hạt nơtron – hạt hạ nguyên tử đã được khám phá tại Anh quốc bởi James Chadwick – xuất hiện tại trung tâm của mọi vật thể không. Ông khám phá ra rằng nếu một vì sao suy tàn và bị nén lại đến mức độ tìm thấy trong lõi các nguyên tử, kết quả là lõi này sẽ trở nên vô cùng rắn. Các nguyên tử sẽ bị nén lại với nhau, các electron của chúng bị ép vào nhân, hình thành các nơtron. Bạn sẽ có được một vì sao nơtron. Bạn hãy hình dung một triệu viên đạn đại bác bị ép vào nhau và nén lại thành kích cỡ của một viên bi. Lõi của một vì sao nơtron nặng đến mức chỉ một muỗng các chất liệu cấu thành lõi này cũng cân nặng ít nhất 200 triệu pound (1 pound bằng 16 ounce theo hệ đo lường của Anh Mỹ, bằng 0,454kg). Chỉ một muỗng thôi! Nhưng chúng ta có nhiều hơn thế. Zwicky khám phá ra rằng sau sự suy tàn của một vì sao như thế sẽ có một số năng lượng khổng lồ còn đọng lại – đủ để tạo ra một vụ nổ lớn nhất trong vũ trụ. Ông gọi những vụ nổ này là các siêu tân tinh. Chúng là những sự kiện lớn nhất trong sự tạo thành thế giới.
Ngày 15 tháng Một, 1934, tờ Physical Review phát hành một bản tóm tắt về những gì Zwicky và Baade đã thực hiện vào tháng trước tại Đại học Stanford. Dù rất ngắn gọn – một trang hai mươi bốn dòng – bản tóm tắt này chứa đựng nhiều thông tin mới về khoa học: nó cung cấp những thông tin về các siêu tân tinh và các vì sao nơtron; giải thích thuyết phục nét đặc trưng của chúng; tính toán chính xác sự bùng nổ của chúng; và, liên hệ các vụ nổ siêu tân tinh với quá trình tạo ra một hiện tượng bí ẩn được gọi là các tia vũ trụ xuất hiện khắp nơi trong vũ trụ. Có thể nói những ý tưởng này là một cuộc cách mạng trong thiên văn học. Khái niệm về các tia vũ trụ, dù được xem là hợp lý, đến nay vẫn chưa được kiểm định. Nhìn chung, bản tóm tắt này là, theo lời của nhà vật lý học thiên thể Kip S. Thorne, “một trong những tài liệu có khả năng dự đoán tốt nhất trong lịch sử vật lý học và thiên văn”.
Thật thú vị, Zwicky lại hầu như không hiểu được tại sao những điều này lại xảy ra. Theo Thorne, “anh ta không hiểu hết về các quy luật vật lý để có thể chứng minh được những ý tưởng của mình”. Tài năng của Zwicky là dành cho những ý tưởng lớn.
Zwicky cũng là người đầu tiên khám phá được rằng gần như không có đủ khối lượng hữu hình trong vũ trụ để có thể trói các dải ngân hà lại với nhau và rằng ắt hẳn phải có một lực hấp dẫn nào đó – những gì ngày nay chúng ta gọi là chất đen. Có một điều ông không nhận ra được là nếu một vì sao nơtron bị nén lại, nó sẽ nặng đến mức mà ánh sáng cũng không thể thoát ra khỏi lực hấp dẫn của nó. Bạn sẽ có một lỗ đen. Đáng tiếc là Zwicky thường bị các đồng nghiệp coi thường nên những ý tưởng của ông gần như không nhận được sự chú ý nào. Năm năm sau, khi Robert Oppenheimer chú ý đến các vì sao nơtron, ông chẳng quan tâm gì đến những khám phá và những ý tưởng trước đó của Zwicky. Những suy luận của Zwicky về chất đen không hề thu hút được bất kỳ sự chú ý nào trong suốt gần bốn mươi năm sau đó. Chúng ta chỉ có thể ghi nhận rằng ông đã thực hiện nhiều nỗ lực trong suốt khoảng thời gian này.
Thật lạ là chúng ta chỉ nhìn được một phần cực nhỏ trong vũ trụ khi chúng ta ngước mắt nhìn bầu trời. Từ trái đất, bằng mắt thường chúng ta chỉ có thể trông thấy khoảng 6.000 vì sao trên bầu trời, và chỉ có 2.000 vì sao có thể được trông thấy từ bất kỳ vị trí nào. Với ống nhòm, bạn có thể trông thấy khoảng 50.000 vì sao, và với một chiếc kính viễn vọng nhỏ thì con số các vì sao bạn có thể trông thấy là 300.000. Với một chiếc kính viễn vọng loại lớn, chẳng hạn như thứ mà Evans sử dụng, bạn có thể trông thấy được các dải ngân hà, mỗi dải chứa hàng chục tỷ các vì sao. Rõ ràng đây là những con số rất lớn, nhưng dù con số lớn như thế hiện tượng siêu tân tinh lại là hiện tượng cực kỳ hiếm hoi. Một ngôi sao có thể tồn tại suốt hàng tỷ năm, nhưng khi nó chết thì quá trình suy tàn của nó diễn ra rất nhanh, và chỉ có một vài ngôi sao chết phát nổ. Hầu hết đều chết trong yên lặng, giống như một đống lửa tàn lụi. Trong một dải ngân hà điển hình, chứa một trăm tỷ ngôi sao, bình quân sau mỗi hai hoặc ba trăm năm thì có một vụ siêu tân tinh. Thế nên, việc tìm kiếm được siêu tân tinh cũng giống như việc đứng trên đài quan sát của tòa nhà Empire State Building với một chiếc kính viễn vọng và quan sát các cửa sổ quanh vùng Manhattan với hy vọng tìm kiếm một ai đó thắp nến mừng sinh nhật lần thứ hai mươi mốt của mình.
Vào khoảng thời gian Evans có một chiếc kính viễn vọng mười inch – loại có kích cỡ lớn dành cho dân nghiệp dư – ông đã tìm được hiện tượng hiếm hoi này của vũ trụ. Trong toàn lịch sử thiên văn học trước khi Evans bắt đầu tìm kiếm vào năm 1980, người ta chỉ tìm được có 60 siêu tân tinh. (Vào lúc tôi đến thăm ông, tháng Tám 2001), ông đã ghi nhận được ba mươi bốn khám phá của mình về siêu tân tinh, ba tháng sau, là cái thứ ba mươi lăm, và đầu năm 2003 là cái thứ ba mươi sáu).
Tuy nhiên, Evans có nhiều thuận lợi hơn người khác. Hầu hết những người quan sát, giống như hầu hết mọi người, đều sống ở Bắc bán cầu, thế nên ông có thể quan sát được bầu trời ở phạm vi rộng hơn. Ông cũng có một trí nhớ nhạy bén phi thường. Các loại kính viễn vọng lớn thường là những vật đồ sộ, người ta phải tốn nhiều thời gian để điều chỉnh vị trí của chúng. Evans có thể điều chỉnh chiếc kính viễn vọng mười sáu inch của mình giống như cách một pháo thủ điều chỉnh súng trong một cuộc chiến, ông không mất nhiều thời gian để làm việc này. Kết quả là, ông có thể quan sát khoảng bốn trăm dải ngân hà chỉ trong một buổi tối, trong khi loại kính viễn vọng chuyên nghiệp nếu may mắn có thể làm được việc này trong khoảng thời gian nhiều hơn thế năm mươi hoặc sáu mươi lần.
Việc tìm kiếm siêu tân tinh đôi khi gần như là việc vô vọng. Từ năm 1980 đến năm 1996, bình quân sau mỗi năm ông tìm được hai vụ siêu tân tinh – đây không phải là một tỷ lệ lớn cho hàng trăm buổi tối quan sát dò tìm. Có khi ông tìm được ba vụ siêu tân tinh chỉ trong khoảng mười lăm ngày, nhưng cũng có khi ông mất ba năm mà chẳng tìm được gì cả.
“Thực ra thì khoảng thời gian không tìm được thứ gì không phải là khoảng thời gian hoang phí”, ông nói, “Nó giúp các nhà thiên văn tính toán được tốc độ tiến triển của các ngân hà. Đó là một trong những lĩnh vực hiếm hoi, nơi mà sự vắng mặt của bằng chứng chính là bằng chứng”.
Trên chiếc bàn đặt cạnh chiếc kính viễn vọng là một đống các hình ảnh và tài liệu liên quan đến kết quả khảo sát của ông, và ông đã cho tôi xem vài thứ trong số chúng. Nếu bạn đã từng xem các loại sách báo thiên văn phổ biến, có lẽ bạn nên xem, bạn sẽ biết rằng chúng thường đầy ắp các hình ảnh nhiều màu sắc chói lọi của những tinh vân ở rất xa. Những hình ảnh của Evans hoàn toàn không giống thế. Chúng chỉ là những tấm hình trắng đen mờ mờ với những dấu chấm hào quang chiếu sáng. Có một tấm mô tả một chòm sao mờ đến mức tôi phải đặt sát mắt vào mới có thể xem được. Evans nói với tôi rằng đây là một ngôi sao trong chòm sao Eornax từ dải ngân hà có tên là NGC1365 (NGC là chữ viết tắt của cụm từ New General Catalogue, đây cũng là tên một cuốn sách thiên văn dày. Nó đã từng là một cuốn sách của một ai đó tại Dublin; ngày nay, khỏi cần phải nói, nó là cơ sở dữ liệu của thiên văn học). Suốt sáu mươi triệu năm im lặng, ánh sáng từ vì sao này liên tục di chuyển qua không gian mãi đến một đêm tháng Tám năm 2001 nó đến được trái đất với hình thức là một luồng hào quang, tỏa sáng ít nhất, trên nền trời đêm. Dĩ nhiên chính Robert Evans là người khám phá được nó.
Evans nói, “Tôi nghĩ rằng đó là một điều thật tuyệt. Ánh sáng di chuyển hàng triệu năm qua không gian và bạn phát hiện ra nó ngay tại khoảnh khắc nó đến được trái đất. Đây là giây phút thiêng liêng bạn cần chứng kiến”.
Siêu tân tinh xuất hiện ở nhiều dạng, có một dạng được gọi là siêu tân tinh Ia, loại này có ý nghĩa quan trọng trong thiên văn học vì nó luôn phát nổ theo cùng một cách giống nhau và có khối lượng như nhau. Vì lý do này, nó có thể được vận dụng trong vai trò là một ngọn nến chuẩn mực để đo lường tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Năm 1987 Saul Perlmutter tại phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley thuộc California, bắt tay vào việc khám phá một phương pháp có hệ thống hơn để tìm kiếm siêu tân tinh Ia. Perlmutter sáng chế ra một hệ thống thuận tiện hơn, hệ thống này vận dụng loại máy vi tính cao cấp – về cơ bản đó là một loại máy ảnh kỹ thuật số cực tốt. Nó tự động tìm kiếm các siêu tân tinh. Những chiếc kính viễn vọng được lắp đặt vào máy này có thể chụp được hàng ngàn bức ảnh và để máy vi tính dò tìm những dấu hiệu của một vụ nổ siêu tân tinh. Trong năm năm, với kỹ thuật mới này, Perlmutter và các đồng nghiệp tại Berkeley đã tìm được bốn mươi hai siêu tân tinh. Ngày nay, ngay cả những người nghiệp dư cũng có thể tìm được siêu tân tinh bằng cách vận dụng thiết bị này. “Với thiết bị này, bạn có thể ngắm ống kính lên bầu trời và đi xem truyền hình”, Evans nói với vẻ nản lòng, “Nó khiến việc này chẳng còn chút lãng mạn gì”.
Tôi hỏi ông rằng ông có chấp nhận kỹ thuật mới không. “Không”, ông nói, “tôi thích cách làm của tôi hơn. Ngoài ra” – ông đưa mắt nhìn vào bức ảnh siêu tân tinh gần đây nhất của mình và mỉm cười – “một lúc nào đó tôi có thể đánh bại chúng”.
Vấn đề đặt ra ở đây là “Điều gì sẽ xảy ra nếu có một ngôi sao phát nổ gần chúng ta?”. Ngôi sao gần chúng ta nhất, như chúng ta đã thấy, là sao Alpha Centauri, cách chúng ta 4,3 năm ánh sáng. Tôi đã hình dung rằng nếu có một vụ nổ ở đó thì chúng ta sẽ mất 4,3 năm để trông thấy được ánh sáng phát ra từ vụ nổ đó trên bầu trời. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có bốn năm và bốn tháng để quan sát sự diệt vong không thể tránh khỏi đang tiến về phía mình, biết rằng khi nó đến được trái đất nó sẽ làm chúng ta nổ tung? Mọi người sẽ vẫn đi đến nơi làm việc chứ? Các nông dân vẫn tiếp tục trồng trọt chứ?
Nhiều tuần sau, quay trở lại thành phố ở New Hampshire nơi tôi sống, tôi đặt câu hỏi này cho John Thorstensen, một nhà thiên văn tại Đại học Dartmouth. “Ô, không”, ông nói và bật cười, “Sự kiện đó sẽ xảy ra với tốc độ ánh sáng, và sự phá hoại cũng diễn ra với tốc độ ánh sáng, thế nên khi bạn biết được điều đó thì đồng thời bạn cũng bị hủy diệt ngay tức thì. Nhưng đừng lo vì điều đó sẽ chẳng bao giờ xảy ra”.
Để một vụ nổ siêu tân tinh có thể giết chết bạn, ông giải thích, bạn cần phải xuất hiện “gần nó đến mức vô lý” – có lẽ chỉ trong khoảng mười năm ánh sáng. “Khi vụ nổ xảy ra nó sẽ tạo ra nhiều bức xạ – các tia vũ trụ và vân vân”. Những thứ này sẽ tạo ra cực quang phóng đại, làn khói mờ của thứ ánh sáng huyền ảo sẽ đầy ắp bầu trời. Đây không phải là điều tốt đẹp. Bất kỳ thứ gì đủ mạnh cũng có thể đẩy lùi quyển từ, lớp từ trường bên trên trái đất bảo vệ chúng ta tránh khỏi tia cực tím và các tia có hại khác. Nếu không có quyển từ, bất kỳ ai hứng chịu ánh nắng mặt trời đều bị nướng cháy như một chiếc bánh pizza.
Lý do tại sao chúng ta lại tin chắc rằng một sự kiện như thế sẽ chẳng bao giờ xảy ra là, Thorstensen nói, trước tiên chỉ có một ngôi sao đặc biệt mới có thể tạo ra một vụ siêu tân tinh. Một ngôi sao có khả năng tạo ra một vụ siêu tân tinh ít nhất cũng to hơn mặt trời của chúng ta mười hoặc hai mươi lần và “chẳng có thứ nào to lớn như thế xuất hiện gần chúng ta cả. Rất may là vũ trụ này vô cùng rộng lớn”. Một ngôi sao như thế gần chúng ta nhất là sao Betelgeuse, nhưng nó cách chúng ta năm mươi nghìn năm ánh sáng.
Trong số các vụ siêu tân tinh được ghi nhận trong lịch sử, chỉ có vài vụ nổ siêu tân tinh xuất hiện đủ gần để chúng ta có thể quan sát được bằng mắt thường. Một trong số đó là vụ nổ vào năm 1054 tạo ra Tinh vân Crab. Một vụ nổ khác, vào năm 1604, tạo ra một ngôi sao đủ sáng để chúng ta có thể trông thấy bằng mắt thường suốt ba tuần lễ. Vụ nổ gần đây nhất vào năm 1987, khi một siêu tân tinh lóe sáng trên nền trời được gọi là Large Magellanic Cloud, nhưng nó chỉ được nhìn thấy từ Nam bán cầu – và nó hoàn toàn vô hại cho chúng ta với khoảng cách 169.000 năm ánh sáng.
Siêu tân tinh có ý nghĩa quan trọng với chúng ta vì một lý do khác nữa. Nếu không có chúng thì chúng ta đã không có mặt ở đây. Bạn sẽ quay lại vấn đề hóc búa mà chúng ta đã đề ra ở cuối Chương một – Big Bang đã tạo ra các loại khí nhẹ nhưng không tạo ra bất kỳ nguyên tố nặng nào. Những nguyên tố nặng đó xuất hiện sau, nhưng suốt một khoảng thời gian dài không ai có thể hiểu được chúng xuất hiện như thế nào. Vấn đề ở đây là bạn cần phải có một cái gì đó cực nóng – thậm chí nóng hơn cả lõi của những ngôi sao nóng nhất – để rèn cacbon và sắt và các nguyên tố khác, nếu không có những thứ này thì chúng ta không thể có được vật chất. Siêu tân tinh giúp chúng ta có được lời giải thích, và chính nhà thiên văn người Anh với bản tính lập dị chẳng kém gì Fritz Zwicky đã khám phá được điều này.
Ông là người ở vùng Yorkshire tên gọi Fred Hoyle. Hoyle, qua đời năm 2001, được mô tả trong lời cáo phó in trên tờ Nature là một “nhà thiên văn và nhà luận chiến” và rõ ràng ông là một người như thế. Theo bản cáo phó của tờ Nature, ông là người “không ngừng tranh luận trong suốt đời mình” và “nhúng danh tiếng của mình xuống bùn”. Ví dụ, ông đã từng tuyên bố, mà không hề có bằng chứng, rằng Viện bảo tàng Lịch sử Tự nhiên là thứ giả dối. Ông cũng tin rằng trái đất này không chỉ dung dưỡng sự sống mà còn dung dưỡng nhiều chứng bệnh, chẳng hạn dịch cúm và dịch hạch, và đề nghị rằng loài người thỉnh thoảng cần phải cắm mũi xuống đất để ngăn sự xâm nhập của mầm bệnh.
Chính ông là người tạo ra cụm từ “Big Bang” trong khoảnh khắc khôi hài trên một đài phát thanh nọ vào năm 1952. Ông vạch ra rằng không gì trong những hiểu biết của chúng ta về vật lý có thể giải thích được tại sao vạn vật lại đột nhiên xuất hiện. Hoyle ủng hộ thuyết trạng thái ổn định cho rằng vũ trụ không ngừng giãn nở và liên tục tạo ra vật chất mới trên đường đi của nó. Hoyle cũng xác định rằng nếu các vì sao nổ tung chúng sẽ tạo ra một nhiệt lượng khổng lồ – 100 triệu độ hoặc hơn, đủ để phát ra các nguyên tố nặng hơn trong quá trình được gọi là tổng hợp hạch nhân. Vào năm 1957, làm việc với các đồng nghiệp, Hoyle trình bày phương thức hình thành của các nguyên tố nặng hơn trong các vụ nổ siêu tân tinh. Với công trình này, W. A. Fowler, một trong số những người cộng tác với ông, đã nhận được giải Nobel. Hoyle, thật hổ thẹn, lại không.
Theo học thuyết của Hoyle, một ngôi sao phát nổ sẽ phát ra một nhiệt lượng đủ để tạo ra tất cả những nguyên tố mới và bắn chúng vào vũ trụ, từ đó hình thành các tầng mây thuộc thể khí – môi trường của các vì sao – cuối cùng chúng có thể kết hợp thành một hệ mặt trời mới. Với những học thuyết mới này, cuối cùng chúng ta có thể có được hình ảnh đáng tin cậy về việc chúng ta đã xuất hiện như thế nào. Những gì ngày nay chúng ta nghĩ rằng mình hiểu biết là đây:
Cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, một cơn lốc xoáy của khí và bụi có độ rộng khoảng 15 tỷ dặm tích tụ trong không gian và bắt đầu phát triển. Hầu như toàn bộ cơn lốc xoáy này – 99,9 phần trăm khối lượng hệ mặt trời – là nhằm tạo ra mặt trời. Từ những gì còn sót lại và trôi nổi bồng bềnh, hai hạt cực nhỏ trôi nổi đủ gần nhau tạo nên lực tĩnh điện. Đây là khoảnh khắc phôi thai của hành tinh chúng ta. Toàn hệ mặt trời đều được hình thành theo cách này. Các hạt bụi va chạm vào nhau hình thành những vật thể ngày càng lớn hơn. Cuối cùng các vật thể này phát triển đủ lớn để được gọi là các hành tinh. Khi những vật thể này liên tục va chạm nhau, chúng tách ra hoặc hợp lại với sự hoán vị ngẫu nhiên liên tục, nhưng trong mỗi vụ va chạm luôn có kẻ chiến thắng, và những kẻ chiến thắng sẽ phát triển lớn hơn, đủ lớn để chúng có thể di chuyển theo quỹ đạo riêng của chúng.
Tất cả đã xảy ra trong khoảng thời gian tương đối ngắn. Để phát triển thành một hành tinh nhỏ có đường kính vài trăm dặm, nó chỉ trải qua khoảng thời gian khoảng vài chục nghìn năm. Chỉ trong hai trăm triệu năm, có thể ít hơn thế, trái đất đã được hình thành, dù nó vẫn còn khá mềm và liên tục bị oanh tạc bởi các mảnh vụn trôi nổi quanh nó.
Lúc này, cách đây khoảng 4,5 tỷ năm, một vật thể có kích cỡ bằng sao Hỏa đã đâm sầm vào trái đất, vụ nổ này đủ mạnh để phá vỡ một phần của trái đất và hình thành nên người bạn đồng hành của trái đất chính là mặt trăng. Trong vòng vài tuần lễ, người ta nghĩ thế, các mảnh vỡ này kết hợp lại với nhau thành một đối tượng độc lập, và trong vòng một năm nó biến dạng thành một viên đá khổng lồ hình cầu làm bạn với trái đất của chúng ta. Người ta cho rằng hầu hết các chất liệu trên mặt trăng đều có nguồn gốc từ lớp vỏ của trái đất, chứ không phải là lõi trái đất, đây là lý do tại sao mặt trăng có rất ít sắt trong khi chúng ta lại có rất nhiều. Học thuyết này thường được xem là một học thuyết mới mẻ được đề xuất gần đây, thật ra nó đã được đề xuất lần đầu tiên vào những năm 1940 bởi Reginald Daly của Đại học Havard. Điều mới mẻ duy nhất chính là, mãi đến gần đây người ta mới chú ý đến nó.
Khi trái đất vẫn còn bằng một phần ba kích cỡ hiện thời của nó, có lẽ nó mới bắt đầu hình thành khí quyển, hầu hết là cacbon dioxit, nitơ, metan, và lưu huỳnh (sulfur). Đời sống của chúng ta không liên hệ gì đến những chất này, nhưng chính từ những chất có hại này mà đời sống của chúng ta hình thành. Cacbon dioxit là loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh. Đây là tin tốt vì khi ấy mặt trời đã điều chỉnh lại độ chiếu sáng của nó. Nếu chúng ta không có hiệu ứng nhà kính thì trái đất này đã bị đóng băng đến vĩnh viễn, và đời sống không thể tồn tại. Nhưng rốt cuộc thì đời sống đã xuất hiện.
Trong suốt 500 triệu năm sau đó, trái đất non trẻ tiếp tục bị bắn phá bởi các sao chổi, thiên thạch, và các mảnh vụn ngân hà khác, điều này tạo ra nước ở các đại dương và các thành phần cần thiết để hình thành sự sống. Đó là một môi trường kỳ quặc nhưng lại có thể dung dưỡng sự sống.
Bốn tỷ năm sau loài người bắt đầu tự hỏi rằng mọi việc đã xảy ra như thế nào.