Khoa Học và Khám Phá nhận được tiền hoa hồng từ sản phẩm được gắn thẻ. Tìm hiểu thêmApple iPhone 16 Pro Max 256GB Chính hãng

Khi nhìn lên màu trời đêm, chúng ta cảm nhận được sự bao la của vũ trụ. Nhưng có lẽ ít ai biết rằng vũ trụ ấy không ngừng mở rộng từng giây, từng phút, một sự thật gây kinh ngạc mà chúng ta đã khám phá trong thế kỷ qua. Nhưng câu hỏi lớn hơn lại là, vũ trụ mở rộng trong cái gì? Đây không chỉ là vấn đề về kích thước hay khoảng cách, mà là câu hỏi về bản chất của chính không gian và thời gian. Để hiểu rõ hơn, chúng ta cần đào sâu vào các lý thuyết vật lý hiện đại và những bí ẩn của vũ trụ, nơi mà mọi định nghĩa quen thuộc của chúng ta có thể bị đào lội. Khi Einstein đưa ra thuyết tương đối rộng, ông nhanh chóng nhận ra có một hệ quả của nó khiến ông không hài lòng. Đó là vũ trụ chẳng độc vật chất theo mọi hướng. Nó sẽ không thể ổn định và không thể chống lại sự sụp đổ hấp dẫn khi mọi vật thể hút nhau và đều bị hủy diệt. Năm 1917, chỉ một năm sau khi thuyết tương đối rộng ra đời, Albert Einstein đã thêm vào lý thuyết của mình một yếu tố mới, gọi là hàng số vũ trụ, một lực đẩy vô hình có tác dụng cân bằng lực hấp dẫn, giúp vũ trụ tránh khỏi sự sụp đổ do chính khối lượng của nó. Mặc dù mục tiêu ban đầu của Einstein là tạo ra một vũ trụ tĩnh, nhưng vào những năm 1930, các nhà khoa học đã phát hiện điều ngược lại. Vũ trụ đang mở rộng. Trước đó, vào thập nghiên 1910, nhà thiên văn học người Mỹ Vestal Slipher đã phát hiện dấu hiệu quan trọng về sự mở rộng này. Khi quan sát các tinh vân xoắn ốc trên bầu trời, Slipher nhận thấy chúng có sự dịch chuyển đỏ, một dấu hiệu cho thấy các vật thể này đang di chuyển ra xa trái đất. Đây là phát hiện ban đầu của một hiện tượng còn bí ẩn vào thời điểm đó. Đến những năm 1920, một nhà thiên văn học người Mỹ khác Edwin Hubble đã khẳng định rằng các tinh vân xoắn ốc mà Slipher quan sát thực chất là những thiên hà xa xôi. Hubble còn đo được khoảng cách giữa chúng và trái đất, từ đó khám phá ra một mối quan hệ kỳ lạ, đó là các thiên hà càng xa chúng ta, chúng lại di chuyển càng nhanh. Giải thích cho hiện tượng này, nhiều giả thuyết đã được đề xuất. Một số nhà khoa học cho rằng ánh sáng từ các thiên hà xa xôi có thể mệt mỏi, mất năng lượng trong quá trình di chuyển qua không gian rộng lớn. Những người khác suy đoán có thể một vụ nổi lớn đã đẩy các thiên hà rời xa nhau. Thế nhưng, chỉ một giả thuyết được cả thuyết tương đối rộng của Einstein và các quan sát thực nghiệm thời bấy giờ ủng hộ, là không phải các thiên hà đang chạy trốn nhau trong không gian tĩnh, mà chính không gian của vũ trụ đang tự mở rộng. Một kết luận khó hiểu đối với đa số mọi người. Họ sẽ tự hỏi, nếu nó tự mở rộng, nó mở rộng trong cái gì và như thế nào? Vũ trụ phồng lên như thổi một quả bóng hay nó dãn ra như một chiếc dây chun? Những câu hỏi này hoàn toàn hợp lý, bởi kinh nghiệm hàng ngày cho chúng ta thấy rằng để một quả bóng phồng lên, cần có luật từ bên ngoài như việc thổi không khí vào trong. Nhưng hãy thử hình dung thêm, liệu có cách nào khác để làm một quả bóng mở rộng? Chẳng hạn, bạn có thể dùng tay để kéo dãn nó từ mọi phía mà không cần thổi không khí vào. Thậm chí, nếu có nhiều người cùng kéo dãn, quả bóng vẫn mở rộng theo mọi hướng. Tương tự, vũ trụ có thể mở rộng mà không cần phồng lên từ một điểm trung tâm. Có rất nhiều cách khác nhau để một vật thể có thể mở rộng mà không cần không gian xung quanh. Bây giờ, hãy thử tưởng tượng, bạn nhỏ bé đến mức quả bóng trở nên khổng lồ như vũ trụ, và bạn chỉ có thể nhìn thấy một khoảng rất nhỏ, chừng bán kính nửa mm xung quanh mình. Trong tình huống này, bất kể quả bóng dãn ra theo cách nào, bạn cũng chỉ thấy các điểm xung quanh mình đang dần rời xa bạn. Hơn nữa, những điểm càng xa lại dường như di chuyển càng nhanh ra xa. Đó chính là điều mà Edwin Hubble đã phát hiện vào đầu thế kỷ 20, và đến nay, chúng ta vẫn quan sát thấy vũ trụ dãn nở theo cách đó. Nhưng nếu vũ trụ mở rộng, cái gì đã gây ra điều đó? Có phải quả bóng vũ trụ đang bị kéo dãn bởi một bàn tay khổng lồ bên ngoài? Liệu bên ngoài vũ trụ vẫn còn một không gian nữa, và ai đó đã thổi không khí vào bên trong để nó phồng lên? Hoặc có điều gì gắn liền với bản thân không gian của vũ trụ khiến nó tự động dãn nở? Hay ngay từ lúc bắt đầu, vũ trụ đã được định sẵn ở trạng thái mở rộng? Thật đáng tiếc, câu trả lời đầy đủ và trung thực nhất hiện nay là chúng ta không biết. Tệ hơn nữa, lời khẳng định tiếp theo là chúng ta không thể biết. Từ vị trí của chúng ta, chỉ có thể quan sát được quả bóng đang mở rộng mà thôi. Ngày nay, khoa học giả định rằng có thể tồn tại nhiều quả bóng mũ trụ khác ngoài vũ trụ chúng ta đang sống. Chúng ta có thể theo dõi chính xác quá trình dãn nở của vũ trụ theo thời gian, đo lường những yếu tố tác động lên sự dãn nở đó. Tuy nhiên, mọi hiểu biết của chúng ta chỉ nằm trong giới hạn của quả bóng mũ trụ này, bước ra ngoài biên giới của nó, chúng ta hoàn toàn không có thông tin để khẳng định bất cứ điều gì. Vũ trụ giống như một phiên bản ba triều của mặt bánh đang phồng lên trong lọ, và các thiên hà thì như những quả nho khô dài đều trên bề mặt đó. Chúng ta có thể đo đạt những miếng nho khô đó. Có thể giả sử rằng có nhiều nho khô và thậm chí nhiều bánh hơn ở ngoài tầm nhìn của mình. Nhưng đó là tất cả những gì chúng ta biết. Chúng ta có thể xác định lịch sử mở rộng của vũ trụ và thậm chí đã phát hiện nó mở rộng ngày càng nhanh. Nhưng mọi thứ xảy ra bên ngoài những gì có thể quan sát và từ đó chúng ta có nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời. Chẳng hạn, nếu một mặt bánh hai triều phồng lên trong không gian ba triều, liệu một vũ trụ ba triều có thể đang dãn nở trong không gian bốn triều? Liệu có một lò nướng vũ trụ bên ngoài nơi chúng ta có thể nhìn, nghe và cảm nhận? Vũ trụ của chúng ta là vô tận hay chỉ trông vô tận vì chúng ta quá nhỏ bé để nhận ra biên giới của nó? Hoặc nó đang mở rộng trong một khôn lớn và cuối cùng sẽ tràn ra một giới hạn nào đó? Cũng có thể rằng tất cả những gì chúng ta cần biết đều đã nằm trong vũ trụ hiện hữu. Có lẽ vũ trụ thực sự là vô tận và sự mở rộng của nó không có điểm dừng hay biên giới. Thay vì nghĩ về vũ trụ như một quả bóng dãn nở trong không gian khác, hãy tưởng tượng rằng bản thân không gian và thời gian của vũ trụ là thứ duy nhất tồn tại, tự dãn nở mà không cần nằm trong bất cứ thứ gì khác. Sự thật là không chỉ không có câu trả lời, mà chúng ta còn chưa có ý tưởng nào rõ ràng về cách giải quyết những câu hỏi này. Nhưng đây cũng chính là vẻ đẹp của khoa học. Điều chưa biết không làm chúng ta chùnh bước, mà nó càng thôi thức chúng ta tiếp tục khám phá. Cho đến khi hiểu rõ được những gì nằm ngoài vũ trụ, hãy tạm chấp nhận những giả thuyết hiện tại, dù cho chúng nghe có vẻ kỳ lạ. Vũ trụ không cần một không gian bao trùm để mở rộng, bởi bản thân nó chính là thực tại lớn nhất mà chúng ta biết. Nó tự dãn nở từ bên trong, không phải vì có một khuôn mẫu nào bên ngoài, mà đơn giản là vì bản chất của nó. Người đàn ông đầu tiên tìm ra điều này qua thuyết tương đối rộng, Albert Einstein, đã cho chúng ta một khởi đầu hợp lý. Nhưng nhân loại với trí tuệ không ngừng phát triển sẽ không dừng lại ở đó. Biết đâu, vào một ngày nào đó, trong tương lai, chúng ta sẽ có những câu trả lời thỏa đáng và dễ hiểu hơn về bản chất của vũ trụ.