1.7: Độ căng quyết định nhịp điệu (TPR, PER)

Trang chủ ／ Chương 1: Lý thuyết Sợi Năng lượng

Lập trường trước khi vào nội dung: mục này không phủ định toàn bộ khung “Vụ nổ lớn – giãn nở vũ trụ – ΛCDM”. Chúng tôi chỉ bàn ở góc bằng chứng: tính “duy nhất” của việc xem đỏ dịch của thiên hà là bằng chứng mạnh nhất cho “vũ trụ đang giãn nở” đã suy yếu. Trong mô hình sợi năng lượng (EFT), đỏ dịch có thể nảy sinh tự nhiên mà không cần giãn nở toàn cục và vẫn khớp với các quan sát then chốt:

• Đỏ dịch bởi thế dẫn của độ căng (Tension Potential Redshift – TPR): “nhịp riêng” của vạn vật do mức độ căng toàn cục của “biển năng lượng” đặt chuẩn; nhịp ở nguồn và nhịp tại nơi đo khác nhau ⇒ đọc ra đỏ/lam dịch.
• Đỏ dịch do đường đi đang tiến hóa (Path Evolution Redshift – PER): ánh sáng đi qua cấu trúc đang biến đổi chậm, tích lũy dịch tần số vô sắc và độ trễ đến.

Nội dung trình bày theo thứ tự: nguồn (TPR) – dọc đường (PER) – chữ ký quan sát – biên với thuyết tương đối – quan hệ với cách giải thích “giãn nở” (kèm các tiêu chí phân biệt).

I. Vì sao “độ căng” có thể đổi “nhịp” của ánh sáng

Hình dung vũ trụ như mặt biển năng lượng. Độ căng toàn cục ví như “mặt biển căng đến đâu”, được “định cỡ” bởi mật độ năng lượng:

• Độ căng cao hơn → nhịp nội tại chậm hơn (cùng quá trình vật lý “chậm lại”).
• Độ căng thấp hơn → nhịp nhanh hơn.

Ánh sáng mang theo nhịp của nguồn khi phát; đến chúng ta, nó được đọc bằng nhịp địa phương, nên tự nhiên xuất hiện “đỏ/lam” khác biệt.

II. Dấu đóng từ nguồn: “đóng nhãn” ngay tại phát xạ (TPR)

TPR là tỷ số nhịp giữa hai đầu:

• Từ vùng biển căng hơn (độ căng toàn cục cao) → nhịp nguồn chậm hơn → ta thấy đỏ hơn.
• Từ vùng biển chùng hơn (độ căng toàn cục thấp) → nhịp nguồn nhanh hơn → ta thấy lam hơn.

Mỏ neo trực giác: hiệu ứng “cao độ” của đồng hồ nguyên tử, lệch tổng thể của vạch phổ quanh trường mạnh, ánh sáng trong môi trường cực đoan “trông có vẻ chậm” – đều là phiên bản thường nhật/thiên văn của dấu đóng từ nguồn.

Điểm chính:

• Nền màu do hai đầu quyết định: chênh lệch độ căng toàn cục giữa phát xạ và quan trắc là thành phần chủ đạo của đỏ dịch.
• Quy ước đếm: nếu tồn tại diễn tiến nền gần đẳng hướng và chậm, mục này gộp vào chênh nhịp giữa nguồn–quan trắc để tránh đếm đôi.

III. Chỉnh “mặt đồng hồ” trên đường: đỏ dịch PER trong hành trình

PER nói về “đang biến đổi khi ta đi qua” – không phải cứ có chỗ lõm/nhô là có PER; điều kiện là vùng đó phải đang tiến hóa khi ánh sáng đi xuyên:

• Đi qua vùng độ căng thấp đang phục hồi → bất đối xứng vào/ra để lại đỏ dịch ròng.
• Lướt qua một “hố” độ căng cao đang nông dần → có thể thu được lam dịch ròng.

Bối cảnh điển hình: sai lệch nhiệt độ vô sắc và trễ đến ở các “đốm lạnh/nóng” quy mô lớn; thấu kính mạnh đang tiến hóa chồng thêm dịch tần vô sắc nhỏ và vi chỉnh trễ lên phần “đi đường vòng”.

Điểm chính:

• Chỉ khi tia đi qua vùng đang tiến hóa mới có PER; xuyên vùng tĩnh không tích lũy đỏ/lam ròng.
• Không phải “đi lâu” là quan trọng, mà là “chồng lâu”: chỉ khi “bạn đang trên đường” và “nó đang đổi” chồng thời gian đủ dài thì PER mới rõ; không tiến hóa thì đi lâu cũng không cộng dồn.
• PER là biến chậm: nó phải chậm hơn nhiều so với biến thiên nội tại của nguồn, để dịch toàn bộ đường cong sáng như “kéo giãn đồng đều”, chứ không làm méo hình.

IV. “Tổng đỏ dịch” lên tiếng: vì sao ba “bằng chứng cứng” không còn dành riêng cho giãn nở

Các quan sát dưới đây chỉ cảm tổng đỏ dịch, không quan tâm nó do “giãn nở không–thời gian” hay “tái chuẩn nhịp”:

• Kéo giãn thời gian của siêu tân tinh: cả light curve giãn cùng tỷ lệ. Thường TPR (tỷ số nhịp hai đầu) chiếm chính; khi đi xuyên cấu trúc lớn đang tiến hóa, PER cộng thêm một “vô sắc, chậm” nhỏ. Miễn tổng đỏ dịch đổi đủ chậm, hình dáng đường cong không bị méo.
• Quy luật mờ dần Tolman về độ sáng bề mặt: nếu đường đi không có hấp thụ/tán xạ và không thiên vị màu, độ sáng bề mặt mờ theo quy luật chỉ phụ thuộc tổng đỏ dịch – không phân biệt TPR hay PER. Thấu kính chỉ đổi “độ sáng bao nhiêu”, không đổi “mờ theo quy luật nào”.
• Phổ giữ hình qua nhiều màu (vô sắc): khi ánh sáng truyền theo hình học quang học do độ căng đặt ra, không va chạm, không thiên vị màu, các màu cùng tịnh tiến/thu phóng một tỷ lệ; phổ không bị kéo lệch. Méo phổ thường do môi trường “có màu” như bụi, plasma – không phải do TPR/PER.

Kết luận: coi ba hiện tượng trên là “bằng chứng độc quyền của giãn nở” không còn vững; trong EFT, chúng xuất hiện tự nhiên từ tổng đỏ dịch (TPR + PER).

V. Có xung đột với thuyết tương đối? Không

Bất biến cục bộ, khả biến liên miền:

• Ở miền đủ nhỏ: tốc độ ánh sáng địa phương là hằng, đồng hồ nguyên tử địa phương ổn định.
• So xuyên miền: chênh độ căng hai đầu → dấu TPR; diễn tiến dọc đường → PER vi chỉnh.
• Không đổi các hằng số vô thứ nguyên; không cho vượt sáng; không viện đến hấp thụ/tán xạ như một “xử lý lại vi mô”.

VI. Quan hệ với “giãn nở vũ trụ” (vì sao nói đỏ dịch không còn là bằng chứng duy nhất)

1) Cốt lõi là “khả năng thay thế”: trước nay, “kéo giãn thời gian siêu tân tinh, quy luật Tolman, phổ không méo đa màu” được xem là bằng chứng cứng cho “đỏ dịch do giãn nở”. Nhưng trong EFT, chỉ cần truyền không va chạm, không thiên vị màu, các hiện tượng ấy cũng xuất hiện tự nhiên từ tổng đỏ dịch TPR/PER. Do đó, bản thân đỏ dịch không đủ để đơn độc khẳng định “không–thời gian tất yếu đang giãn nở”; việc chọn “kịch bản giãn nở” cần đánh giá cùng các chuẩn có khả năng phân biệt khác.

(Tại đây gom “lịch sử đỏ dịch = lịch sử nhịp”)

• Hàm ý: khi ta đưa ánh sáng từ các thời đại khác nhau về cùng nhịp quan trắc để so, “đỏ dịch theo thời đại” thực chất là biểu kiến của cách độ căng toàn cục, do mật độ năng lượng chi phối, tiến hóa theo thời gian – tức lịch sử nhịp.
• Phân vai cơ chế: TPR lo “nền nhịp” – tỷ số nhịp giữa nguồn và trạm đo quyết định phần chính; PER thêm vi chỉnh vô sắc khi gặp cấu trúc đang đổi.
• Đối ứng quan sát: kéo giãn thời gian, Tolman mờ dần, phổ giữ hình – đều là diện mạo của tái chuẩn nhịp đồng nhất (cộng thêm vi chỉnh đường đi có thể có); không ràng buộc duy nhất với “giãn nở metric”.

2) Những điểm có thể phân biệt với “phiên bản giãn nở” (gợi ý kiểm chứng tương lai):

• Drift đỏ dịch theo thời gian (quan trắc dài hạn trên cùng nguồn):
  a) Bản giãn nở: đường dự báo đặc trưng, đổi dấu/đổi độ dốc theo z;
  b) Bản TPR: xu thế đơn điệu, do tốc độ đổi nhịp địa phương chi phối;
  c) Hai bản phân biệt được trên đường cơ sở dài.
• Cực tiểu góc–kích thước theo đỏ dịch:
  a) Giãn nở: có z cho “góc nhỏ nhất”;
  b) TPR: vị trí cực tiểu do lịch sử nhịp quyết, có thể lệch so với bản giãn nở.
• Chuẩn báo động (sóng hấp dẫn) + thước tần số tuyệt đối: nếu chuẩn hóa nhịp nguồn (đồng hồ dạng sóng) và nhịp trạm đo một cách độc lập, ta đo trực tiếp được tỷ số nhịp; nếu sai lệch có hệ thống so với “khoảng cách kiểu giãn nở”, sẽ ủng hộ cách đọc TPR.
• Vô sắc toàn dải: mọi phụ thuộc tần số rõ rệt của hệ số kéo giãn hay “đuôi tán xạ” đều bất lợi cho giả định “TPR thuần + không va chạm”; dữ liệu vô sắc chặt chẽ theo thời gian lại có lợi cho “lịch sử nhịp”.

VII. Tìm dấu PER trong dữ liệu (độ phân biệt)

• “Vân yếu” theo hướng/môi trường: chồng bản đồ sai số đỏ dịch, hội tụ thấu kính yếu, phân bố cấu trúc; nếu có hướng ưu tiên chung hoặc phụ thuộc môi trường → có vùng “đang đổi chậm” trên đường đi.
• Giải ghép đa ảnh: trong thấu kính mạnh đa ảnh, hệ số khuếch đại có thể khác, tỷ lệ kéo giãn của cùng nguồn phải giống nhau (giải ghép phóng đại–kéo thời).
• Độc lập theo màu: sau khi trừ bụi và tán sắc plasma, hệ số kéo giãn phải gần như độc lập với tham số màu; nếu còn phụ thuộc đáng kể ⇒ thủ phạm là môi trường “có màu”, không phải PER/TPR.

VIII. Tóm lại

• Một câu: trong EFT, TPR chịu trách nhiệm cho “nền nhịp”, PER tạo vi chỉnh vô sắc khi gặp cấu trúc đang đổi; tổng hợp lại thành tổng đỏ dịch đủ để giải thích “ba bằng chứng cứng” trong kính thiên văn, từ đó làm suy yếu vị thế của “đỏ dịch = bằng chứng duy nhất cho giãn nở toàn cục”.
• Tiền đề áp dụng (bản cho độc giả): không dựa vào hấp thụ/tán xạ kiểu “tái xử lý”; các màu đi cùng một “đường quang học theo nghĩa hình học”; nếu dọc đường không tiến hóa thì chỉ có trễ đi đường vòng, không có đỏ/lam ròng.
• Mở rộng: nguồn gốc không–giãn nở của bức xạ phông trời và cách nối với khẩu độ ở mục này – xem §1.12.