Một vài sự thật thú vị về Vũ Trụ là gì?
Trả lời: Ghassan Albohtori, Cử nhân Kinh Tế & Ngân Hàng và Bảo Hiểm, Đại học Damascus (2011)
4400 word
========================
• Ấy là chúng ta vẫn gần như chẳng biết gì về nó.
Vũ trụ của chúng ta rộng lớn và lạ lùng một cách quái dị. Nó nằm ngoài tầm hiểu biết cùng những bí ẩn và điều đó khiến người ta thật bực mình. Nó là thứ duy nhất cùng tuổi với thời gian. 13,8 tỷ năm, và vẫn không ngừng mở rộng từng giây, từng giây.
Mặt khác, chính chúng ta, những con người hiện đại, lại mới chỉ xuất hiện được vài ngàn năm thôi – một tỷ lệ khá khiêm tốn so với vũ trụ bao la.
Để thử nhìn xem tỷ lệ ấy nhỏ bé tới mức nào, hãy tưởng tượng, giờ đây toàn bộ lịch sử vũ trụ thu lại chỉ còn có một năm. Vụ nổ Big Bang chính là thời điểm bắt đầu của năm đó – 12:00 am ngày 1 tháng 1, và khoảnh khắc hiện tại đang nằm ở giây cuối cùng.
Từ đó, loài Người mới chỉ xuất hiện vào ngày cuối cùng trong năm, trong vòng 10 phút cuối cùng. Chính xác hơn thì, ấy là 11:52 pm, ngày 31 tháng 12. Và mới chỉ 4 giây trước thôi, 11:59:56, chúa Christ mới được sinh ra.
Toàn bộ lịch sử của con người chỉ vẻn vẹn có vài giây tính theo cuốn lịch của vũ trụ.
(Cảm ơn Carl Sagan vì đã thực hiện hình vẽ minh họa tuyệt vời về vũ trụ và lịch sử của nó).
Và rồi sau đó, việc chúng ta gần như chẳng biết gì về vũ trụ sẽ đỡ ngạc nhiên hơn nhiều. Chúng ta thiếu hiểu biết về vũ trụ, và cũng ngây thơ hệt như một con kiến mù mờ về Trái Đất vậy. Nhưng tôi muốn nói rằng chúng ta không chỉ tầm thường như vậy đâu.
Xấu hổ à? Có lẽ. Khiêm nhường sao? Bạn đoán xem. Hấp dẫn ấy hả? Chắc chắn là vầy rồi.
Tại sao à? Bởi vì điều đó có nghĩa là chúng ta còn rất nhiều điều để khám phá so với trước đây. Chuyến đi ấy chỉ vừa mới bắt đầu mà thôi. Và nhận thức được điều ấy sẽ khiến bất kỳ tâm trí tò mò nào đều cảm thấy thỏa mãn.
Tôi cực kỳ tin rằng đó là sự thực thú vị nhất trong số mọi điều – có nhiều điều phía trước để khám phá hơn cả những gì mà chúng ta đã tích lũy được. Từ đó chúng ta cũng nhận thức được về vị trí của mình trong vũ trụ. Đó là lý do tôi dùng sự thực đó để bắt đầu câu trả lời của mình.
• Những lỗ sâu (wormhole) là lối tắt trong kết cấu không-thời gian.
Không cần đi quá sâu vào những kiến thức vật lý và toán học đằng sau đó, ví dụ sau đây sẽ giúp bạn có hiểu biết tổng quan về hiện tượng thú vị có tên gọi là lỗ sâu.
Hãy nhìn một tờ giấy, như tờ này nè. Trên đó, ta vẽ hai điểm. A và B. Con đường ngắn nhất giữa hai điểm này là gì?
Theo trực giác thông thường, ai đó sẽ nói là “một đường thẳng”. Và rõ ràng, đây là câu trả lời đúng trong không gian hai chiều, tuy nhiên hiện tại chúng ta có thể tìm ra được con đường ngắn và hiệu quả hơn bằng cách tận dụng những chiều bậc cao hơn. Trong trường hợp này, thì đó là gập đôi tờ giấy như hình minh họa dưới đây.
Nói ngắn gọn thì, đó chính là lỗ sâu. Đó chính là những con đường bí mật kết nối hai điểm trong vũ trụ bằng cách tận dụng kết cấu không-thời gian. Điều đó có nghĩa là, về mặt lý thuyết, những lỗ sâu ấy không chỉ cho phép bạn di chuyển giữa các ngân hà theo “tốc độ nhanh hơn ánh sáng”, mà còn có thể đưa bạn đi tới một thời điểm khác, thực hiện được việc du hành thời gian.
Nhưng ngay từ đầu thì, không-thời gian là cái gì? Đó đơn giản là một thứ giống như mạng nhện trải rộng khắp toàn bộ vũ trụ. Nhờ có công trình tuyệt vời về thuyết tương đối rộng và hẹp của Einstein, bức tranh mới về vũ trụ dám thách thức vật lý của Newton này đã cải thiện đáng kể hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.
Ví dụ, Trái đất đã uốn chiếc lưới bốn chiều này theo mức độ nhất định. Và độ cong trong không-thời gian ấy chính là thứ gây ra trọng lực và giữ cho mặt trăng nằm trong quỹ đạo của nó.
Điều tương tự cũng đúng với những hành tinh, ngôi sao khác và về cơ bản đúng với mọi thứ có khối lượng trong vũ trụ.
Hố đen, những vật thể cực kỳ nặng, có thể bẻ cong không-thời gian theo cách mạnh mẽ tới mức mọi vật đều rơi vào trường trọng lực của nó. Ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi lực hấp dẫn của nó.
Nhưng lỗ sâu lại tiến lên một mức khác. Chúng xé kết cấu không-thời gian, tạo ra một đường hầm giữa hai nơi trong vũ trụ. Đây là một hình ảnh đơn giản về lỗ sâu.
Giờ thì, vấn đề với lỗ sâu là thế này. Nếu thực sự tồn tại thì, chúng gần như sẽ là hạ nguyên tử (subatomic – dưới nguyên tử). Nói thêm là, bên trong lỗ sâu là không gian cực kỳ dễ bay hơi và thiếu ổn định. Chế tạo được một lỗ đủ to và ổn định để con người có thể đi qua là điều cực kỳ khó khăn. Việc đó đòi hỏi một thành phần đặc biệt có tên gọi năng lượng âm.
Có lẽ bạn vẫn nhớ bộ phim Interstellar của Christopher Nolan vào năm 2014 khi Cooper bay vào một lỗ sâu và đi tới một thiên hà khác ở rất xa chỉ trong vòng vài phút.
Ngày nay, chúng ta vẫn không có đủ kiến thức hay công nghệ cần thiết để hiện thực hóa giấc mơ này. Nhưng ai mà biết chứ, có lẽ sẽ là một ngày nào đó chăng.
• Ngay sau vụ nổ Big Bang, vũ trụ nhiều lần nhân đôi kích thước trong vòng dưới một phần tỷ tỷ tỷ giây (10^-30 giây).
Mọi thứ trong vũ trụ này đều từng nằm trong một điểm duy nhất, dù thật khó để tưởng tượng ra việc này sẽ như thế nào. Mọi vật chất và năng lượng của 200 tỷ thiên hà, 93 tỷ năm ánh sáng vụt qua. Tất cả đều từng nằm trong một điểm cực kỳ nóng, cực kỳ nặng nề.
Trước khi có điểm đó, chẳng hề tồn tại gì hết. Nhưng không giống như khái niệm “không” mà chúng ta hay dùng trong ngôn ngữ hằng ngày, lúc đó chẳng hề có không gian rỗng hay thời gian. Thực sự là KHÔNG-CÓ-Gì-HẾT, với đúng nghĩa từng chữ luôn.
Sau đó, vì một vài lý do mà đến giờ người ta vẫn chưa biết thì, điểm kỳ dị đó, như những nhà vật lý học vẫn thường nhắc tới, nổ tung. Và từ vụ nổ Big Bang, vũ trụ bắt đầu tồn tại. Đó là sự kiện quan trọng nhất trong quá trình tiến hóa của vũ trụ chúng ta. Nhưng những gì xảy ra sau vụ nổ Big Bang còn khó hiểu hơn.
Ngay sau đó, mọi thứ mở rộng một cách cực kỳ mạnh mẽ. Và vũ trụ trải qua 90 lần nhân đôi kích thước trong vòng 10^-34 giây đầu tiên cuộc đời nó. Một phần triệu tỷ tỷ tỷ giây thôi đó!
Một tỷ lệ thời gian nhỏ đến lố bịch. Thật quá khó để tượng tưởng tốc độ mở rộng của vũ trụ ngay sau khi Big Bang diễn ra. Nhưng còn quy mô của vụ nổ đó thì sao? 90 lần nhân đôi thôi mà, không phải đó là một con số nhỏ sao?
Chậc, bạn nhớ tờ giấy mà chúng ta dùng lúc trước để minh họa cho lỗ sâu không? Lấy lại tờ giấy đó một lát nhé, và lần này ta gập hẳn nó lại nhé.
Độ dày trung bình của một tờ giấy là 0,1 milimet. Gập đôi nó lại một lần thì chỉ dày có 0,2 milimet thôi. Chẳng khác mấy, phải không? Nhưng cứ chờ tới khi bạn nhìn thấy phép màu của tăng trưởng theo lũy thừa đi.
Nếu bạn gập đôi tờ giấy đó chỉ bảy lần thôi thì nó sẽ dày tương đương cuốn sổ 128 trang đó. Phép toán đơn giản thôi mà, (2 > 4 > 8 > 16 > 32 > 64 > 128).
Giờ thì, đặt tờ giấy đó lên mặt đất và gập đôi nó lại tổng cộng 23 lần nhé. Bạn sẽ phải ngước nhìn lên cao đấy vì giờ nó cao 1km rồi, vậy là cao hơn tòa Burj Khalifa đó.
Gập tới lần thứ 42, bạn sẽ lên được mặt trăng đó!
51 lần, tờ giấy sẽ bốc cháy vì nó chạm phải mặt trời rồi!
81 lần, tờ giấy sẽ dày quá mức đấy, không thể chứa nó trong Ngân hà Andromeda nữa rồi!
Và cuối cùng, 91 lần. Chúng ta sẽ tới chỗ nào nhỉ? Hít một hơi sâu vào và tự mình nhìn mà xem.
Đây là Siêu Đám Thiên Hà Xử Nữ. Nó trải dài 110 triệu năm ánh sáng. Đồng thời chứa hơn 100 nhóm thiên hà. Một trong những nhóm ấy là Nhóm Thiên Hà Địa Phương chứa cả Dải Ngân Hà và Thiên Hà Andromeda, cộng với khoảng năm mươi thiên hà.
Giờ đây tờ giấy của chúng ta đã thực sự dày hơn rồi đó. Nó trải rộng khoảng 130,8 triệu năm ánh sáng.
Thử tưởng tượng sự thay đổi độ dày từ dưới một milimet thành 130,8 triệu năm ánh sáng trong vòng một phần nhiều tỷ tỷ tỷ giây mà xem!
Việc này thực sự quá điên rồ! Vũ trụ này quả thật điên rồ. Tôi thề là nếu không nhờ vào lòng tin của mình đối với khoa học và toán học thì tôi sẽ chẳng bao giờ dám tin điều này.
• Sâu thẳm trong vũ trụ của chúng ta là một đại dương hư vô – một sa mạc với tên gọi Khoảng Trống Lớn (The Big Void).
Cách Trái đất 700 triệu năm ánh sáng có một vùng không gian mà người ta từng tin rằng ở đó hoàn toàn chẳng có chút vật chất nào. Không có các vì sao, các hành tinh, không cát bụi. Chẳng có gì hết. Người ta còn chẳng quan sát được thiên hà nào trong đó. Nó được gọi là Khoảng Trống Lớn, hay Khoảng Trống Boötes. Và đó là khoảng trống lớn nhất trong vũ trụ từng được biết tới, vì thế nó mới có tên gọi như vậy.
(Phác họa Khoảng Trống Boötes)
Đường kính của khoảng trống lớn là khoảng 330 triệu năm ánh sáng! Khối cầu trống rỗng khổng lồ ấy lớn tới mức nó chiếm đến 0,27% đường kính của toàn bộ vũ trụ mà chúng ta quan sát được! Thật đáng sợ! 1/4 phần trăm của toàn bộ vũ trụ hoàn toàn là một điều bí ẩn đối với chúng ta. Tôi tăm, gần như hoàn toàn trống rỗng và cực kỳ lạnh lẽo. Không nghi ngờ gì nữa, khoảng trống lớn là nơi đáng sợ cũng như kỳ lạ nhất trong không gian.
Mãi tới năm 1990, các nhà khoa học mới phát hiện ra thiên hà đầu tiên trong Khoảng Trống Boötes. Ngày nay, các nhà thiên văn học ước tính có khoảng 60 thiên hà trong khoảng trống lớn. Rõ ràng 60 thì không phải là hư vô rồi. Song các nhà khoa học vẫn không thể hiểu được tại sao một khoảng không gian rộng lớn đến thế lại chứa ít vật chất tới vậy.
Để có khoảng trống lớn tới vậy, vũ trụ này sẽ phải già đi rất nhiều. Thử xem xét theo phân phối chuẩn thì, một không gian khổng lồ như thế phải chứa khoảng 10000 thiên hà thay vì 60.
Để so sánh những con số đó thì hãy xem xét điều này.
Đây là thiên hà tươi đẹp, ngôi nhà của chúng ta, Dải Ngân Hà.
Dải Ngân Hà trải dài khoảng 100 000 năm ánh sáng. Nói theo ngôn ngữ thông thường thì, ánh sáng chỉ cần 1,3 giây là có thể đi từ Trái đất tới mặt trăng. Nhưng để băng qua được ngân hà của chúng ta, từ đầu này tới đầu kia, nó sẽ phải duy trì tốc độ khủng khiếp là 299792 kilomet mỗi giây trong vòng 100 000 năm!
Giờ thì, hít sâu vào nào. Chúng ta sẽ lấy, không phải một trăm hay một nghìn, mà là 3300 Dải Ngân Hà và đặt chúng cạnh nhau. Bạn có thể tưởng tượng được trong đầu mình không? Giờ hãy nhận thức điều này: TẤT CẢ 3300 Dải Ngân Hà đó đều sẽ lọt vừa đường kính của khoảng trống lớn!
Nhớ rằng chúng ta đang nói tới đường kính đó nhé… Mới chỉ xét đến hai chiều của khối cầu thôi đấy.
Tôi đã cố gắng phản đối điều này. Thực sự đấy, nhưng chẳng thế nào làm được. Tôi không thể ngăn bản thân mình cố hiểu những triết lý, những điều thâm thúy lẫn cả những thứ linh tinh.
Thử tưởng tượng xem 60 ngân hà ấy sẽ cô đơn tới mức nào. Mỗi thiên hà cách xa người hàng xóm gần gũi nhất với nó hàng triệu năm ánh sáng trong cái đại dương hư vô ấy. Hãy tưởng tượng khoảng trống khổng lồ bao quanh mỗi hòn đảo ấy, nhấn chìm nhận thức về thực tại của chúng.
Và chuyện gì xảy ra nếu thực sự có một nền văn minh của người ngoài hành tinh ở đó, tồn tại trên một trong số hàng tỷ hàng tinh trong khoảng trống ấy? Nếu họ thực sự đang tìm cách trở về thiên hà quê hương của mình, khám phá vũ trụ và cuối cùng đổi lại chỉ là màu đen dường như bất tận ấy thì sao?
Sau nhiều năm nghiên cứu, các nhà thiên văn học đã kết luận rằng nếu Dải Ngân Hà nằm ở trung tâm khoảng trống Boötes, thì chúng ta đã không biết về những thiên hà khác mãi cho tới tận những năm 1960.
Vào năm 1924, Edwin Hubble đã cho xuất bản phát hiện của ông sau nhiều năm nhìn vào bầu trời đen tối qua kính viễn vọng. Nghiên cứu của ông giúp chúng ta thấy rằng chúng ta chỉ là một trong số nhiều thiên hà khác mà thôi. Sau cùng thì chúng ta không cô độc đâu. Cách chúng ta nhìn vũ trụ đã thay đổi hoàn toàn và mãi mãi.
Giờ thì, hãy giả thiết rằng có một lão Edwin Hubble nào đó trên một hành tinh khác nằm tại trung tâm khoảng không lớn. Ông ta đang ngước nhìn bầu trời để tìm kiếm những vì sao nằm tại ranh giới của thiên hà đó, và lại chẳng tìm thấy gì cả. Không gì khác ngoài bóng tối vô tận. Ông ta, và toàn bộ nền văn minh trên hành tinh đó, sẽ ngây thơ nghĩ rằng hành tinh của họ không chỉ là trung tâm vũ trụ, mà còn chính là bản thân vũ trụ nữa kia.
Những kẻ ngoài hành tinh tội nghiệp đó sẽ tự dưng tự đắc hơn chúng ta biết bao nhiêu. Nhưng họ sẽ sai lầm đến mức nào chứ!
Và liệu chính chúng ta có thể sai lầm tới mức nào? Chúng ta luôn nâng tầm quan trọng của bản thân mình lên và chẳng bao giờ chịu tin rằng mình không phải là trung tâm vũ trụ. Nhưng nhờ tư duy khoa học và công nghê, chúng ta đã luôn chứng minh được rằng mình đã sai. Nhưng nếu như một ngày nào đó chúng ta phát hiện ra rằng công nghệ kỳ diệu hiện tại của mình đã cung cấp những tín hiệu sai lệch hay thiếu hoàn chỉnh về vũ trụ và địa điểm của chúng ta hiện nay thì sao?
Đây hẳn phải là sự khiêm nhường lớn nhất mà một người có thể nghĩ ra. Và việc đó khiến bạn phải tự hỏi rằng liệu mình có thực sự biết rõ bất kỳ điều gì hay không.
• Nền văn minh ngoài hành tinh ấy có thể đang tìm chúng ta đấy. Nhưng có lẽ, vì lợi ích tốt nhất của nhân loại thì, họ sẽ không bao giờ làm được việc đó.
Vào tháng Chín và tháng Tám năm 1977, NASA phóng lần lượt các tàu Voyager 1 và Voyager 2 để khám phá Hệ Mặt Trời. Mỗi tàu vũ trụ đó đều mang theo Đĩa Ghi Vàng Voyager. Những đĩa ghi đó mang theo thông điệp từ chúng ta và bất cứ ai, bất cứ thứ gì trong không gian rộng lớn ngoài kia đều có được. Chúng ta hi vọng rằng, đĩa ghi vàng ấy sẽ tồn tại hàng tỷ năm.
Đĩa ghi đó bao gồm 115 bức ảnh về Trái Đất, con người, động vật, thực vật, phong cảnh từ trái đất xinh đẹp của chúng ta. Và một vài bản giao hưởng của Bach, Mozart và Beethoven. Những câu chào bằng 55 ngôn ngữ nữa. Cả một thông điệp từ Nguyên Tổng Thống Mỹ Jimmy Carter:
“Đây là một món quà từ một thế giới nhỏ bé, xa xôi, một phần từ những âm thanh, khoa học của chúng tôi, những hình ảnh, âm nhạc, suy nghĩ và cảm xúc của chúng tôi. Chúng tôi đang cố gắng tồn tại cùng thời gian của mình để có thể được sống cùng với các bạn“.
Đĩa ghi vàng Voyager là một trong những thứ đẹp đẽ, lãng mạn và cũng đầy tham vọng nhất mà chúng ta từng tạo ra. Và vào khoảnh khắc ấy, nó đang trôi dạt ở chỗ nào đó trong không gian của hệ mặt trời.
Chương trình du thuyền ấy không phải là nỗ lực duy nhất của chúng ta trong việc liên lạc với sự sống ngoài trái đất. Trong nhiều thập kỷ, chúng ta đã gửi những tín hiệu radio ra ngoài không gian và hi vọng nhận được phản hồi từ “người ta”. Nhưng liệu việc liên lạc với người ngoài hành tinh và lôi kéo họ tới cái chấm xanh nhỏ xíu của chúng ta có thực sự là ý tưởng hay ho không? Một vài nhà khoa học bảo là không.
Stephen Hawking đã nói nhiều về hiểm họa khi thu hút sự chú ý về Trái đất. Những người ngoài hành có thể sẽ không muốn liên hệ với sinh vật từ thế giới khác như chúng ta đâu. Và rắc rối hơn là, nếu họ tiến bộ hơn nhiều so với chúng ta và cho rằng chúng ta không xứng đáng có được sự sống thì sao? Chúng ta có thể sẽ chẳng bảo vệ được bản thân mình nếu họ muốn xóa sổ mọi thứ.
Theo thang Kardashev, những nền văn minh trong vũ trụ có thể được phân loại dựa theo số năng lượng họ có thể sử dụng và có khả năng tận dụng. Thang đo này ghi nhận ba mức độ chính của những nền văn minh.
1. Loại I, Nền Văn Minh mức Hành Tinh – có khả năng sử dụng tất cả những năng lượng có sẵn trên hành tinh mình.
2. Loại II, Nền Văn Minh mức Ngôi Sao – đủ tiến bộ để khai thác thực sự toàn bộ sức mạnh trong ngôi sao của mình.
3. Loại III, Nền Văn Minh mức Thiên Hà – cực kỳ tiến bộ tới mức có thể sử dụng toàn bộ năng lượng có sẵn trong thiên hà đó.
Nhưng trong danh sách đó thì con người ở vị trí nào?
Chậc, chúng ta còn chưa lọt được vào đó đâu. Hiện tại, chúng ta là nền văn minh mức 0 – chưa thể khai thác hết năng lượng trên hành tinh của chúng ta, và những gì mà mặt trời mang tới.
Bạn nghĩ rằng cối xay gió và nhà máy điện mặt trời ngầu lắm hả?
Vậy thì ngó cái này đi.
Đó là Cấu trúc Dyson. Nhà vật lý học và toán học Freeman Dyson đã phổ cập nó đấy. Cấu trúc kỳ vĩ đáng sợ này sẽ bao bọc toàn bộ một ngôi sao to gấp hàng ngàn lần kích thước mặt trời để có thể kiểm soát và lưu giữ tất cả năng lượng của nó. Và rồi sau đó truyền chỗ năng lượng ấy đến một hành tinh nơi có nền văn minh loại II.
Đó là những gì một nền văn minh của vũ trụ cần thể hiện khi có sự tương tác giữa các hành tinh. Thử tưởng tượng xem nền văn minh mức Thiên hà loại III sẽ có thể làm được những gì.
Trong trường hợp xảy ra chiến tranh giữa các vì sao, hay chiến tranh vũ trụ, cái đám ở Trái Đất, hay còn được biết đến với tên gọi loài người, sẽ thảm hại tới mức nào. Thậm chí chúng ta còn chẳng có cơ hội chống cự lại nữa cơ. Có lẽ thứ duy nhất mà chúng ta giơ ra được ấy là lá cờ trắng. Vì thế, có lẽ tạm thời, chúng ta nên yên lặng và khiêm nhường thêm chút nữa.
• Bên trong các nguyên tử cho tới những ngôi sao vĩ đại nhất, tồn tại nhiều nhất vẫn là những khoảng trống.
Đây là một nguyên tử. Đó là viên gạch xây dựng nên mọi thứ trong vũ trụ, từ những phân tử nhỏ nhất cho tới những ngôi sao vĩ đại. Chiếc ghế bên cạnh bạn, cái điện thoại và chính cơ thể của bạn. MỌI THỨ trong vũ trụ chỉ là tổ hợp của các nguyên tử mà thôi.
Tại tâm nguyên tử, chúng ta tìm thấy hạt nhân, thứ được tạo ra từ các proton và nơtron. Quay tròn xung quanh hạt nhân là các electron. Chậc, không hẳn là tròn, nhưng tạm thời không cần chi li quá làm gì.
Hình ảnh đơn giản được sử dụng rộng rãi này cho chúng ta cái nhìn cơ bản về cấu trúc của nguyên tử. Song nó khác xa so với sự thật.
Bạn có thấy không gian trống rỗng giữa các electron và hạt nhân không? Thực tế thì, khoảng trống ấy chiếm tới 99.9999999% kích thước nguyên tử! Thật lố bịch! Các nguyên tử gần như hoàn toàn trống rỗng. Nói cách khác, mọi thứ linh tinh trong vũ trụ đều gần như là những thứ hư vô.
Để thực sự hiểu việc này phi lý tới mức thì hãy giả sử hạt nhân có kích thước của nút home trên chiếc iPhone của bạn với đường kính chỉ khoảng 1 cm. Nguyên tử sẽ có đường kính khoảng 1km! Có nghĩa là cứ đi 500 mét theo bất kỳ hướng nào đi và 99,999999% những gì mà bạn nhìn thấy sẽ chỉ là những không gian trống rỗng mà thôi.
(Những con số này có thể thay đổi tùy theo từng nguyên tử, kích thước hạt nhân và số electron).
Nhưng cứ tạm quên số với má đi. Hãy nói về những vật thể thực sự, khá to mà chúng ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Đây là tòa nhà Empire State. Cao 443 mét, 102 tầng và nặng khoảng 365 000 tấn.
Giờ đây, nếu chúng ta bỏ hết khoảng không từ mỗi nguyên tử tạo nên tòa nhà này, nó sẽ chỉ thu gọn lại bằng này mà thôi.
Vâng, toàn bộ tòa Empire State khi không có khoảng trống chỉ là một hạt gạo, nhưng vẫn nặng đúng 350 000 tấn!
Bạn biết cái cảm giác khi ai đó nói rằng “tôi thấy thật trống rỗng” đó. Chậc, về mặt ngữ nghĩa, họ đúng đó. Thực tế thì, theo nghĩa nào đó, tất cả chúng ta đều như vậy. Chúng ta gần như trống rỗng. Vầng, đôi khi nó đúng theo nghĩa bóng, nhưng luôn đúng theo nghĩa đen.
Thử tưởng tượng cảnh chúng ta loại bỏ được mọi khoảng trống từ những nguyên tử bên trong mỗi tế bào trong cơ thể chúng ta, toàn bộ dân số Trái đất sẽ thu gọn vào trong một quả táo!
Chỉ một quả táo, chứa toàn bộ 7,5 tỷ người trong đó.
Sự bao la của vũ trụ chúng ta vượt ngoài sức tưởng tượng. Nhưng cũng có thể hóa ra nó lại rất nhỏ và khiến mọi sự kỳ vọng trước đó sụp đổ.
• Năng lượng tối – bí ẩn mà chúng ta còn chưa thấu hiểu được. Và vật chất tối, cũng đau đầu không kém.
Lúc đó là năm 1929. Khi nền kinh tế toàn cầu bắt đầu sụp đổ, và sự tuyệt vọng tràn ngập khắp thế giới, Edwin Hubble đã chọn cho mình con đường khác. Ông vẫn ngước nhìn lên bầu trời và cố hiểu bóng tối. Những gì ông quan sát được vào năm đó khi cố gắng nhìn xa ra khỏi Dải Ngân Hà đã khiến ông và cả cộng đồng khoa học hoàn toàn bất ngờ.
Tiến sĩ Hubble để ý rằng một thiên hà càng ở xa Trái Đất thì hình như nó càng di chuyển ra xa. Từ đó kết luận rằng vũ trụ đang mở rộng với một tốc độ khá nhanh. Điều này đi ngược lại mọi suy nghĩ của những nhà thiên văn học về sự mở rộng của vũ trụ.
Lại một lần nữa, Edwin Hubble đã cách mạng hóa suy nghĩ về vũ trụ của chúng ta. Đồng thời mở đường cho Big Bang – Lý thuyết được xây dựng chủ yếu dựa trên sự mở rộng ngày càng nhanh.
Trước khi có những quan sát của Hubble, người ta đã nghĩ rằng trọng lực đã khiến cho việc giãn nở của vũ trụ chậm lại. Nhưng hóa ra lại có một lực mạnh hơn khiến các thiên hà đẩy nhau ra xa hơn. Một loại lực cực kỳ mạnh mẽ mà sau đó người ta đã đặt cho nó tên gọi là Năng Lượng Tối. Và nó tạo nên 68% toàn bộ vũ trụ!
Một quan sát lạ lùng khác mà các nhà thiên văn học đã tạo ra khi nghiên cứu sự hình thành của các thiên hà đó là cách mà chúng quay. Theo luật hấp dẫn của Newton, các vì sao tại rìa của một thiên hà phải chuyển động chậm hơn nhiều những vì sao gần trung tâm hơn. Nhưng những gì mà các nhà khoa học tìm được lại không cho thấy điều đó. Những vì sao ở xa di chuyển với cùng tốc độ như những sao gần trung tâm.
Điều này đã thách thức những quy luật vật lý cơ bản – đó là trọng lực Newton, và thuyết tương đối của Einstein.
Giải thích hợp lý duy nhất cho chuyển động ấy đó là các thiên hà có khối lượng lớn hơn nhiều so với những gì mà chúng ta có thể thấy, rất, rất nhiều. Những khối lượng vô hình liên kết một thiên hà lại với nhau. Và đó là thứ có tên gọi là Vật Chất Tối.
Vật chất tối không phát sáng hay phản xạ ánh sáng. Và từ đó nó có tên gọi như vậy. Chúng ta không thể thấy được chúng. Nhưng rõ ràng, lực hấp dẫn của nó ảnh hưởng lên toàn bộ các thiên hà. Phương pháp duy nhất mà chúng ta có thể sử dụng để chứng minh sự tồn tại của loại vật chất bí ẩn này đó là thông qua thấu kính hấp dẫn.
Giờ mới là phần đáng lo. Khi kết hợp lại với nhau, năng lượng tối và vật chất tối chiếm tới hơn 95% khối năng của vũ trụ! Và mọi thứ khác, những vì sao lung linh, những hành tinh quanh đó, mặt trăng, sao chổi và mọi thứ cơ bản mà chúng ta có thể quan sát được chỉ chiếm không tới 5% những gì có trong vũ trụ.
Lại một lần nữa, tôi cố kéo bản thân ra khỏi những suy nghĩ triết lý loanh quanh ấy, và chỉ tập trung vào những sự thực mà thôi, nhưng chẳng thể nào làm được. Nếu 95% vũ trụ thực sự chỉ hoàn toàn là bí ẩn đối với chúng ta. Và trong 5% còn lại thì khoảng 99,99999% là không gian trống rỗng, vậy thì mọi thứ sẽ ở đâu? Và hơn thế nữa, mọi thứ LÀ cái quái gì?
Ý tôi là, đây thực sự là trò đùa sao? Hay là một kiểu lừa đảo gì đây? Sau cùng thì, vũ trụ của chúng ta thực sự chỉ là vẻ bề ngoài của cái gì đó thôi sao? Hay một loại vũ trụ thử nghiệm nào đó – và phần lớn vẫn còn chưa được sử dụng?
• Cuối cùng rồi vũ trụ cũng sẽ chết thôi; tự đổ sập xuống chính bản thân nó hoặc vỡ vụn ra. Và rồi mọi thứ lại quay về hư không.
Chẳng có gì tồn tại mãi mãi cả. Kể cả vũ trụ cũng vậy. Số phận của nó sẽ chấm dứt vào một ngày nào đó, chỉ là chúng ta chưa biết đó là lúc nào và bằng cách nào mà thôi. Có lẽ đó sẽ là bí ẩn cuối cùng mà chúng ta có thể tìm hiểu.
Có một sự đồng thuận chung về nguồn gốc vũ trụ của chúng ta trong cộng đồng khoa học. Mọi chuyện đều bắt đầu từ 13,8 tỷ năm trước với vụ nổ Big Bang. Tuy nhiên, số phận cuối cùng của vũ trụ này vẫn còn là một chủ đề khiến các nhà khoa học tranh luận tới tận ngày nay.
Lý do đằng sau sự thiếu đồng thuận này ấy là khối lượng phép tính khổng lồ cần thực hiện để dự đoán được cái kết của vũ trụ. Và còn rất nhiều ẩn số mà chúng ta cần phải xem xét, và đối với phần lớn những thứ trong đó, chúng ta chỉ biết được rất ít ỏi mà thôi. Vật chất tối, năng lượng tối, năng lượng âm, trọng lượng lượng tử, hố đen, hình dạng của vũ trụ, và nguyên lý thứ hai của nhiệt động lực học. Chúng đều là những yếu tố sẽ tạo nên Kết Thúc.
Trong nhiều năm, người ta đã đặt ra các giả thuyết để dự đoán vận mệnh của vũ trụ. Nhưng để đơn giản hóa, tôi sẽ chỉ nhắc tới hai thứ nổi tiếng nhất mà thôi. Về cơ bản, hai giả thuyết đó đối nghịch với nhau – Co Lớn và Rách Lớn (Big Crunch, Big Rip).
Thuyết Co Lớn nói rằng dù vũ trụ đang mở rộng với tốc độ tăng dần nhưng vì năng lượng tối thì cuối cùng trọng lực sẽ chiến thắng và đưa vũ trụ trở lại như trước.
Dựa trên cơ học lượng tử, người ta cho rằng trong một tương lai không dự đoán trước được thì, việc nở rộng của vũ trụ sẽ bắt đầu chậm lại, và rồi bị cuốn ngược trở lại. Từ đó, trọng lực sẽ chiếm ưu thế và trở thành lực chủ đạo trong vũ trụ.
Các thiên hà sẽ chuyển động ngược lại và bắt đầu tiến lại gần nhau hơn vì không gian giữa chúng sẽ co lại. Các vì sao sẽ bắt đầu có thêm năng lượng. Và mọi thứ sẽ trở thành một hố đen khổng lồ chiếm lĩnh lấy vũ trụ.
Phần nào, điều này cũng giống như việc quay ngược lại thời điểm bắt đầu vũ trụ, tức là, vụ nổ Big Bang, khác là entropy cao hơn mà thôi. Cuối cùng, tất cả sẽ rơi vào một cái hố nặng nề vô tận.
Điểm nặng nề khó tưởng tượng nổi ấy sẽ là một bức ảnh méo mó của vũ trụ 13,8 tỷ năm về trước – một điểm kỳ dị. Dự đoán ấy cũng làm nảy sinh ra thứ mà người ta gọi là Thuyết Cú Bật Lớn (Big Bounce Theory). Nó nói rằng ngay sau khi vũ trụ đổ sụp xuống chính mình, nó sẽ lại phát nổ một lần nữa và khai sinh ra một vũ trụ mới.
Nói cách khác, Co Lớn của vũ trụ chúng ta sẽ là Big Bang của vũ trụ kế tiếp.
Cách Thuyết Co Lớn Hoạt Động
Ngược với đó, Thuyết Rách Lớn dự đoán rằng theo thời gian sự mở rộng của vũ trụ này sẽ chỉ gia tăng mà thôi. Năng lượng tối sẽ tiếp tục đẩy các thiên hà ra xa nhau hơn, tạo ra nhiều khoảng trống ở giữa hơn nữa. Nhưng trong một tương lai rất xa, hậu quả sẽ rất thảm khốc.
Khi các thiên hà tách xa nhau hơn và bay thật xa thì về mặt lý thuyết, sẽ không có sinh vật có nhận thức nào có thể quan sát những gì ngoài thiên hà của chính mình. Các hành tinh sẽ trượt khỏi quỹ đạo của chính mình và bắt đầu trôi dạt vô định trong khoảng không đen tối. Và từ đó, mọi sinh vật sống trên những hành tinh đó sẽ bị lạnh cóng cho tới chết.
Ngay cả những nguyên tử cũng sẽ bị phá hủy. Các hạt hạ nguyên tử cũng sẽ tan biến. Và cả cấu trúc của không-thời gian, thành phần cơ bản của vũ trụ này, cũng sẽ bị chia cắt. Mọi chuyện diễn ra cho tới lúc chẳng quan sát được gì nữa.
Cuối cùng thì, mọi thứ cũng sẽ chẳng tồn tại nữa. Thời gian và không gian sẽ mất đi ý nghĩa của chính nó. Và chân lý tối hậu sẽ được phơi bày. Vũ trụ sẽ chìm vào băng giá.
Mô hình mới về độ dính ủng hộ cho thuyết ‘Rách Lớn’ của vũ trụ
Dù có là rách lớn, co lớn, cóng lớn, chết nhiệt hay chân không sai (false vacuum) thì, vũ trụ này cũng đang tan biến dần đi. Có lẽ là 5 tỷ năm kể từ lúc này như một vài nhà vũ trụ học dự đoán, hoặc thậm chí là hàng trăm tỷ năm.
Nói chung, giây đồng hồ cuối cùng của vũ trụ đang tới gần. Và chỉ tới lúc đó, ta mới có thể tuyên bố được thời điểm chết của cả vũ trụ, một lần và mãi mãi.
Tôi nghĩ, hiện tại đây là câu trả lời dài nhất của tôi trên Quora. Và cũng là bài tôi thích nhất. Nói thật, tôi muốn đi tiếp, nhưng câu trả lời đã quá dài rồi.
Tôi thích viết lắm. Và tôi đặc biệt thích viết về vũ trụ. Vì thế, tôi quyết định nói thêm một điều nữa. Và tôi để lại sau cùng vì có lẽ đó là sự thật thú vị nhất. À, tôi nghĩ tôi sẽ thích nó lắm đấy.
Hãy đọc từ đầu tiên của Fact 1, tiếp đến là từ thứ 2 của fact 2, … Bạn sẽ biết được điều gì đang diễn ra. Cuối cùng là từ thứ 8 của fact 8. (trans – nếu có hứng, bạn có thể vào câu trả lời của OP tìm message của anh!!)
Enjoy!
• Tham khảo
Cosmic Calendar – Wikipedia
What If The Universe Was Just 365 Days Old?
Boötes void – Wikipedia
Voyager Golden Record – Wikipedia
https://www.quora.com/What-are-some-coo…/…/Ghassan-Albohtori
trans:
Lâu lắm không được nói câu này, nhưng nếu đã đọc đến đây, xin cảm ơn bạn!
