Những nhận thức về vũ trụ (3/6): Vũ trụ huyền diệu

https://www.ntdvn.com/khoa-hoc/nhung-nhan-thuc-ve-vu-tru-phan-3-vu-tru-huyen-dieu-5167.html

Vũ trụ hình thành như thế nào? Vũ trụ có biên giới không? (Ảnh minh họa: Jacub Gomez/ Pexels)

Những nhận thức về vũ trụ (Phần 3): Vũ trụ huyền diệu

Ánh Dương • 11:00, 18/12/19 • 711 lượt xem  

Vũ trụ hình thành như thế nào? Con người từ đâu đến? Vũ trụ phải chăng không có biên giới? Ngước nhìn lên bầu trời đầy rẫy các vì tinh tú, biết bao người đã từng tự hỏi bản thân như vậy. Nhưng dù có tra cứu tất cả các sách vở kinh điển vẫn khó có thể tìm được đáp án đầy đủ.

 

Quan niệm cổ xưa về vũ trụ

Trong lịch sử văn minh nhân loại có rất nhiều ghi chép và truyền thuyết liên quan đến sự ra đời của vũ trụ và nhân loại, từ truyền thuyết của người Babylon cổ đại về hai vị thần Lahmu và Lahamu kết hợp với nhau tạo ra con người; cho đến truyền thuyết của người Ấn Độ cổ cho rằng vàng hóa thành trời, bạc hóa thành đất; từ chuyện Bàn Cổ khai thiên lập địa, Nữ Oa tạo con người trong văn hóa Trung Quốc cổ đại; đến chuyện Jehovah tạo ra trời đất và con người trong Kinh Thánh. Những truyền thuyết này đã chỉ ra những chỗ mê khó giải từ xa xưa về sự ra đời của vũ trụ và nhân loại. Thế nhưng, nhân loại hiện đại dựa vào nhận thức trực giác cảm quan đã không thể thừa nhận tính chân thực của những ghi chép này nữa, họ nhất loạt quy chúng thành truyền thuyết, thần thoại và lý luận triết học. Cùng với sự phát triển của khoa học thực chứng, người ta ngày càng coi trọng những hiện tượng vũ trụ mà nhân loại có thể tiếp xúc đến được.

Trong hầu hết những nền văn minh cổ đại, người xưa coi thế giới như một quả cầu tuyết, mặt đất bằng phẳng giống như cái đĩa, nằm ở trung tâm của vũ trụ, phía trên bao trùm bởi thiên khung, vô số các ngôi sao treo ở trên thiên khung. Người xưa cho rằng Thần sáng tạo và duy trì vũ trụ, mãi đến thời trung cổ người ta mới bắt đầu nghi ngờ về quan điểm này, dựa trên quan sát của mình, các nhà khoa học lúc bấy giờ đã đề xuất ra thuyết “Nhật tâm địa động” (Mặt trời là trung tâm của vũ trụ và Trái đất chuyển động xung quanh Mặt trời), thuyết này chỉ ra rằng trung tâm của vũ trụ không phải là Trái đất mà là Mặt trời. Cùng với việc không ngừng cải tiến các máy móc thiết bị đo đạc quan trắc, các nhà khoa học nhận thức được rằng Mặt trời cũng không phải là trung tâm của vũ trụ, Hệ mặt trời chỉ nằm ở một góc nhỏ xíu ở rìa của hệ Ngân Hà, mà hệ Ngân Hà cũng chỉ là một trong mấy trăm tỷ thiên hà. Tất cả những thiên hà này lại tổ thành vũ trụ của chúng ta.

 

Quan niệm của khoa học ngày nay

Khi lật đổ được quan niệm về vũ trụ của người xưa, các nhà khoa học dường như cảm thấy rất kiêu ngạo, họ đã phát triển rất nhiều lý luận mới nhằm giải thích cho sự khởi nguyên của vũ trụ và nhân loại, trong những lý thuyết này thông thường đều không có chỗ đứng cho Thần. Tuy nhiên, quan niệm về vũ trụ mới nhất lại cho rằng cái thế giới ba chiều mà khoa học thực chứng của chúng ta tiếp xúc được có thể chỉ là một ảo ảnh (hologram), vậy thì vũ trụ quan của người xưa có thật sự sai hay không? Hay vẫn tồn tại những bí ẩn mà con người hiện đại chúng ta không cách nào lĩnh ngộ được?

Aristotle từng nói: “Vũ trụ bao hàm tất cả sự vật, nhưng không nằm trong bất cứ sự vật nào”. Sức tưởng tượng của các nhà khoa học hiện đại đã đột phá khỏi khái niệm “vũ trụ bao hàm tất cả sự vật”, sức tưởng tượng của họ đã bay ra khỏi Hệ mặt trời, bay ra khỏi hệ Ngân Hà, thậm chí bay ra khỏi các thiên hà xa xôi khác, đã vượt qua biên giới của vũ trụ mà chúng ta quan sát được, họ phát hiện rằng vẫn còn có rất rất nhiều vũ trụ khác nữa. Đây chính là thuyết đa vũ trụ được tranh luận khá nhiều gần đây.

Thực ra, thuyết đa vũ trụ đã từng được đưa ra vào những năm 60 của thế kỷ trước, thế nhưng nó lại bị cho vào “lãnh cung”. Khi các nhà khoa học ngày càng phát hiện ra nhiều hiện tượng vũ trụ mà họ không cách nào giải thích nổi, thuyết đa vũ trụ lại được đưa ra lần nữa. Lý thuyết đa vũ trụ đầu tiên được ủng hộ bởi thuyết vụ nổ lớn – lý thuyết về nguồn gốc của vũ trụ. Lý thuyết này cho rằng vào 13,7 tỷ năm trước, vũ trụ của chúng ta từ một “điểm kỳ dị” đã xảy ra một vụ nổ mãnh liệt, trải qua mấy tỷ năm, vũ trụ lạnh đi và kết hợp lại, hình thành nên các hằnh tinh, hành tinh và thiên hà. Do tác động của vụ nổ đó mà cho đến nay vũ trụ vẫn đang trong lịch trình giãn nở. Nếu như vũ trụ bắt đầu từ một “điểm kỳ dị”, mà thuyết lượng tử lại cho rằng vật chất rất dễ phân tách, vậy thì vũ trụ từ lúc bắt đầu ở “điểm kỳ dị” có thể đã phân tách thành hai hoặc nhiều hơn hai vũ trụ.

Lý thuyết vụ nổ lớn - lý thuyết về nguồn gốc vũ trụ (Ảnh: NASA)

Đồng thời bản thân vụ nổ lớn cũng có thể không chỉ tạo ra một vũ trụ. Lý thuyết vụ nổ lớn sử dụng lực phản hấp dẫn để giải thích lý do tại sao vào thời kỳ đầu không gian vũ trụ đã trải qua một sự giãn nở lớn hơn vận tốc ánh sáng, sự tăng vọt mạnh mẽ khiến cho khu vực lân cận hoàn toàn bị phân cách ra, ở một số khu vực nào đó sự tăng vọt có thể đã dừng lại, còn tại một số khu vực khác có thể vẫn đang tiếp diễn. Điều này có nghĩa là có thể liên tục xảy ra những vụ nổ lớn mới, liên tục hình thành những vũ trụ mới tổ thành đa vũ trụ.

 

Sự phục hồi của Thuyết đa vũ trụ

Thuyết đa vũ trụ còn được ủng hộ bởi hai lý thuyết khoa học hoàn toàn khác nhau, đó là lý thuyết năng lượng tối (dark energy theory) và lý thuyết dây (string theory).

 

Vũ trụ của chúng ta đang tăng tốc giãn nở, vậy thì nhất định là trong không gian có tồn tại loại năng lượng nào đó khiến cho việc giãn nở tăng tốc, các nhà khoa học gọi nó là “năng lượng tối”. Dựa trên tính toán khoa học, các nhà khoa học đã tính được loại năng lượng thúc đẩy các thiên hà rời xa nhau kia là vô cùng to lớn. Nhưng kết quả quan trắc lại cho thấy năng lượng này nhỏ đến mức khó tin, hầu như bằng không, nhỏ hơn mấy nghìn tỷ lần so với giá trị dự đoán. Kết quả khác nhau một trời một vực này khiến các nhà khoa học vô cùng kinh ngạc. Các phương pháp thực nghiệm cũng cho kết quả tương tự. Giá trị theo lý thuyết và giá trị quan trắc mà các nhà thiên văn học đo đạc được sai khác quá lớn, đó là một trong những ẩn đố lớn mà khoa học hiện nay vẫn chưa tìm ra lời giải.

Trong khi tìm cách giải đáp ẩn đố này, các nhà khoa học liền nghĩ tới thuyết đa vũ trụ. Nếu vũ trụ của chúng ta là một bộ phận trong đa vũ trụ, mà số lượng vũ trụ trong đa vũ trụ lại là vô hạn, mỗi vũ trụ đều có giá trị năng lượng tối khác nhau, vậy thì sẽ có trường hợp giá trị năng lượng tối đo được rất nhỏ. Những vũ trụ có mức năng lượng tối lớn hơn mức đo được sẽ giãn nở rất nhanh, vật chất hoàn toàn không có cơ hội kết hợp với nhau nên không thể tạo nên hằng tinh hay hành tinh, càng không thể hình thành thiên hà và nhân loại có trí tuệ. Còn vũ trụ có mức năng lượng nhỏ hơn rất nhiều so với giá trị đo được thì sẽ co lại. Sở dĩ vũ trụ của chúng ta có thể tồn tại được là bởi nó có mức năng lượng tối thích hợp cho sự tồn tại của sinh mệnh. Cách giải thích này đã trở thành một trong những cột trụ của thuyết đa vũ trụ.

Lý thuyết dây cố gắng giải thích sự vận hành của vũ trụ từ góc độ của thước đo vi quan. Chúng ta biết rằng bên trong nguyên tử còn có những hạt nhỏ hơn như proton, neutron, quark, neutrino… gọi chung là những hạt “hạ nguyên tử”. Lý thuyết dây cho rằng những hạt hạ nguyên tử này cũng có thể được cấu thành bởi những hạt nhỏ hơn nữa, gọi là tuyến năng lượng hoặc vành năng lượng tạo bởi những rung động rất nhỏ của dây.

Lý thuyết dây được coi là “chén thánh của giới vật lý”, ý nói là nó có thể giải thích được hết thảy mọi thứ trong vũ trụ, gồm cả sự ra đời của vũ trụ. Lý thuyết dây cho rằng những phương thức rung động khác nhau của dây sẽ tạo nên các vi lạp khác nhau, mà những phương thức rung động này lại được quyết định bởi chiều không gian khác. Những không gian này được cuộn tròn (curled up dimensions) và chúng quyết định đặc trưng tối căn bản của vũ trụ chúng ta. (Hãy liên tưởng những “cuộn không gian” này như những ống nước, khi nhìn từ xa thì chúng dường như chỉ có một chiều không gian – chiều dài – nhưng khi nhìn đủ gần thì sẽ phát hiện ra chúng vừa có chiều dài, vừa có chiều rộng, thậm chí có thể lên đến 11 chiều không gian – Người dịch).

Vấn đề là các nhà lý thuyết dây đã phát hiện ra số lượng vô cùng lớn các hình thức tồn tại khác nhau của các “cuộn không gian”. Hiện nay người ta đã công nhận rằng số lượng hình thức cuộn lên đến 10 mũ 500, tức là số 1 với 500 con số 0 ở phía sau. Các nhà khoa học ngày càng hoang mang khi họ tìm thấy rất nhiều lời giải khác nhau, rất nhiều hình thức cuộn khác nhau, mỗi hình thức cuộn đều dựa trên cơ sở hợp lý, bởi vậy có nhà khoa học hoài nghi rằng bản thân lý thuyết dây đã từ vật lý học biến thành hình học rồi. Nhưng chính sự hoang mang này lại thổi một sức sống mới cho lý thuyết đa vũ trụ. Một số nhà lý thuyết dây tin rằng có lẽ mỗi lời giải khác nhau đều đại biểu cho một vũ trụ chân thực khác nhau. Hay nói cách khác, lý thuyết dây đang mô tả một đa vũ trụ. Có điều cho đến nay, các nhà lý thuyết dây vẫn chưa phát hiện ra bất kể hình cuộn nào tương hợp với vũ trụ của chúng ta.

Trong lý thuyết dây, số chiều thời không (spacetime) đã tăng lên 11 chiều.

Trong bức tranh thời không như vậy, thì cái vũ trụ tưởng chừng to lớn vô biên mà chúng ta trực tiếp quan sát được chẳng qua chỉ là một siêu mặt cong bốn chiều trong thời không 11 chiều mà thôi, toàn bộ vũ trụ giống như một lớp màng mỏng, đây chính là lý thuyết vũ trụ màng. Rất nhiều vũ trụ màng hình thành nên một thể hệ vũ trụ, nghĩa là cái vũ trụ bốn chiều (chiều dài, chiều rộng, chiều cao, chiều thời gian) của chúng ta đây chỉ là một tầng vũ trụ màng tồn tại trong vũ trụ chiều cao. Các vũ trụ màng khác nhau có thể tồn tại trong các chiều khác nhau, cho dù chỉ gần trong gang tấc, nhưng lại không thể thăm dò lẫn nhau. Cũng có người cho rằng thời không của chúng ta có lẽ không chỉ là bốn chiều, ngay bên cạnh chúng ta có thể ẩn chứa nhiều chiều không gian mà chúng vĩnh viễn không thể thăm dò được.

Mặc dù cả lý thuyết năng lượng tối và lý thuyết dây đều không thể giải thích được sự sai khác cực lớn giữa giá trị dự đoán và giá trị quan trắc, cũng như số lượng cực lớn các hình thức cuộn, nhưng các nhà khoa học lại liên hệ chúng với thuyết đa vũ trụ và coi đó là trụ cột của thuyết đa vũ trụ, thật đúng là biến thứ mục nát trở nên thần kỳ. Dẫu biết sự so sánh này xem chừng rất khiên cưỡng, các nhà khoa học vẫn đành tiếp nhận lý thuyết này bởi họ không tìm ra giải thích nào tốt hơn, đây chính là nỗi hổ thẹn mà các nhà khoa học hiện nay phải đối mặt.

Thuyết đa vũ trụ ngày càng giành được sự quan tâm của các nhà khoa học trên khắp thế giới (Ảnh: Flickr)

Kiến giải về đa vũ trụ

Sự ủng hộ mạnh nhất cho sự tồn tại của thuyết đa vũ trụ bắt nguồn từ phát hiện về sóng hấp dẫn và bức xạ nền vi sóng vũ trụ. Trên biểu đồ bức xạ nền vi sóng vũ trụ, các nhà khoa học phát hiện bức xạ không phân bố đồng đều mà còn tồn tại những “điểm lạnh”, tức là vùng bức xạ trống không. Họ cho rằng những hiện tượng kỳ lạ này là do vũ trụ chúng ta lúc mới hình thành đã bị kéo bởi trọng lực của các vũ trụ khác, có nghĩa là ngoài vũ trụ mà chúng ta đang sống còn có vô số các vũ trụ khác.

Trên cơ sở của thuyết đa vũ trụ, các nhà khoa học dự đoán trong rất nhiều các vũ trụ cũng tồn tại vô số các hành tinh giống như Trái đất của chúng ta, thậm chí trên đó còn có các bản sao của mỗi chúng ta.

Sự xuất hiện của thuyết đa vũ trụ khiến cho cuộc tranh luận giữa quan điểm rằng vũ trụ do “Trí tuệ ngoài vũ trụ” sáng tạo ra và vũ trụ sinh ra do vụ nổ lớn càng thêm phong phú và hấp dẫn. Một số nhà khoa học cho rằng sự tồn tại của nhiều vũ trụ, sự xuất hiện của sinh mệnh có trí tuệ như loài người là kiệt tác của “Trí tuệ ngoài vũ trụ” chứ không thể là kết quả của chuyển động ngẫu nhiên của vật chất vô cơ phát sinh từ vụ nổ lớn, tức là sự xuất hiện của nhân loại có trí tuệ được coi như là vụ trúng xổ số vũ trụ vậy. Cũng có nhà khoa học khẳng định nhận thức này không phải là một lý luận khoa học, mà là một dạng phỏng đoán siêu hình học (metaphysics). Nó vượt khỏi phạm trù vật lý học và trở thành một loại triết học nào đó.

 

Vũ trụ mà chúng ta nhận thức được hiện nay chẳng qua chỉ là một hạt bụi trong hạt bụi trong vũ trụ của đại khung mênh mông và là đề tài vô tận để chúng ta tiếp tục nghiên cứu trong Thế kỷ XXI này.

Ánh Dương (sưu tầm)

Theo Chánh Kiến Net

 

Tài liệu tham khảo

[1] PBS-TV/NOVA: “The Fabric Of The Cosmos” (Updated: November 2011).

[2] The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality (2004). Alfred A. Knopf division, Random House, ISBY 0-375-41288-