- Tham gia
- 25/11/2012
- Bài viết
- 351
(kenhsinhvien.vn) Các nhà khoa học chỉ nhìn thấy đến rìa vũ trụ. Liệu ta có bao giờ biết được điều gì đang nằm ở bên kia?
Bức ảnh cho thấy bức xạ nền vi sóng vũ trụ – thứ ánh sáng cổ xưa nhất trong vũ trụ, được giải phóng ngay sau vụ nổ lớn (big bang). Ranh giới này đánh dấu rìa của vũ trụ khả kiến, dù các nhà khoa học đã đưa ra một vài giả thuyết về thứ có thể đang nằm ở bên kia. Ảnh: WMAP/NASA.
Thứ gì nằm bên kia rìa của vũ trụ khả kiến? Có thể nào vũ trụ của ta chỉ là một vũ trụ nằm trong một đa vũ trụ lớn hơn?
Phim ảnh không thoả mãn hết những câu hỏi này. Từ các bom tấn siêu anh hùng như Dr. Strange trong Multiverse of Madness (Đa vũ trụ hỗn loạn) đến phim độc lập Everything Everywhere All at Once, những câu chuyện khoa học viễn tưởng luôn đầy ắp tương tác sáng tạo giữa các thực tại đan xen. Tuỳ vào nhà vũ trụ học mà bạn đặt câu hỏi, khái niệm đa vũ trụ sẽ không đơn thuần là giả tưởng hoặc một công cụ kể chuyện hữu ích nữa.
Tư tưởng của nhân loại về các thực tại đan xen đã có từ ngàn xưa và rất đa dạng. Năm 1848, Edgar Allan Poe thậm chí đã viết một bài thơ văn xuôi, trong đó ông mường tượng về sự tồn tại của “một chuỗi liên tiếp các Vũ trụ vô hạn”. Nhưng khái niệm đa vũ trụ chỉ thật sự khởi sắc khi các giả thuyết khoa học hiện đại, vốn luôn tìm cách giải thích tính chất vũ trụ của chúng ta, dự đoán sự tồn tại của các vũ trụ khác, nơi các sự kiện diễn ra bên ngoài thực tại của ta.
“Hiểu biết của ta về thực tại còn ít ỏi lắm,” nhà vật lý học Andrei Linde của Đại học Stanford cho biết. “Thực tại tồn tại không phụ thuộc vào chúng ta”.
Nếu tồn tại, những vũ trụ đó hẳn bị tách biệt với chúng ta, không thể tiếp cận và không thể phát hiện bởi bất kỳ phép đo trực tiếp nào (ít nhất là cho đến nay). Điều đó khiến một số chuyên gia đặt câu hỏi liệu công cuộc tìm kiếm một đa vũ trụ có thực sự mang tính khoa học hay không.
Liệu các nhà khoa học có bao giờ biết được vũ trụ của chúng ta là vũ trụ duy nhất hay không? Chúng ta sẽ phân tích các giả thuyết về một đa vũ trụ khả dĩ – gồm các vũ trụ với các định luật vật lý của riêng mình – và liệu nhiều phiên bản của bạn có thể tồn tại ngoài kia hay không.
Đa vũ trụ là gì?
Đa vũ trụ là một thuật ngữ mà các nhà khoa học dùng để mô tả ý tưởng cho rằng bên ngoài vũ trụ khả kiến, các vũ trụ khác cũng có thể tồn tại. Các đa vũ trụ được một số giả thuyết khoa học dự đoán, mô tả các viễn cảnh có thể xảy ra khác nhau, từ các vùng không gian ở các hành tinh khác với vũ trụ của chúng ta, đến các vũ trụ bong bóng tách biệt liên tục thành hình.
Một điểm chung của mọi giả thuyết này là chúng đều cho rằng thời không chúng ta có thể quan sát không phải là thực tại duy nhất.
Hẳn vậy… nhưng tại sao các nhà khoa học lại cho rằng có nhiều hơn một vũ trụ tồn tại?
“Chúng ta không thể giải thích mọi tính chất vũ trụ của mình nếu như chỉ có một vũ trụ,” ký giả khoa học Tom Siegfried cho biết, quyển sách của ông The Number of the Heavens (Nhiều khoảng trời) nghiên cứu về quá trình biến hoá của các khái niệm đa vũ trụ qua hàng thiên niên kỷ.
“Tại sao các hằng số tự nhiên cơ bản mang bản chất như vậy?” Siegfried thắc mắc. “Tại sao vũ trụ chúng ta có đủ thời gian để hình thành các sao và hành tinh? Tại sao các sao toả sáng theo cách của chúng, chỉ với một năng lượng phù hợp? Đó là những câu hỏi chúng ta không có lời giải trong các lý thuyết vật lý của ta.
Siegfried cho biết có hai cách giải thích: Thứ nhất, chúng ta cần các lý thuyết mới hơn, tốt hơn để giải thích tính chất vũ trụ của mình. Hoặc có thể “chúng ta chỉ là một trong nhiều vũ trụ khác nhau, và chúng ta đang sống trong một vũ trụ thân thiện và dễ tính.”
Giả thuyết đa vũ trụ nào được ưa chuộng hơn?
Có lẽ ý tưởng được giới khoa học chấp nhận nhiều nhất đến từ giả thuyết gọi là vũ trụ giãn nở, là ý tưởng cho rằng trong những khoảnh khắc rất nhỏ sau vụ nổ lớn, vũ trụ nhanh chóng giãn nở theo cấp số nhân. Giãn nở vũ trụ giải thích được nhiều tính chất vũ trụ đã được quan sát, như cấu trúc và sự phân bố của các thiên hà.
“Giả thuyết này thoạt đầu trông như một tác phẩm khoa học viễn tưởng, dù đó là một tác phẩm rất sáng tạo,” Linde, một trong những người xây dựng giả thuyết giãn nở vũ trụ nhận xét. “Nhưng nó giải thích được rất nhiều đặc tính thú vị của thế giới chúng ta đến mức người ta đã bắt đầu nghiêm túc công nhận nó.”
Một trong những dự đoán của giả thuyết là sự giãn nở có thể xảy ra liên tục, có lẽ là vô hạn, tạo ra một chòm sao các vũ trụ bong bóng. Không phải mọi bong bóng đó đều sẽ có cùng tính chất như của vũ trụ chúng ta, chúng có thể là những không gian nơi vật lý học vận hành rất khác. Một số có lẽ cũng tượng tự như vũ trụ chúng ta, nhưng tất cả đều tồn tại bên ngoài vùng chúng ta có thể quan sát trực tiếp.
Các ý tưởng khác là gì?
Một kiểu đa vũ trụ hấp dẫn khác được gọi là luận giải cơ học lượng tử đa thế giới, là lý thuyết mô tả về mặt toán học cách vật chất hoạt động. Được nhà vật lý học Hugh Everett đề xuất năm 1957, luận giải đa thế giới dự đoán sự hiện diện của các dòng thời gian phân nhánh, hay các thực tại đan xen trong đó những quyết định của chúng ta diễn ra khác nhau, đôi lúc tạo ra những kết quả khác biệt hoàn toàn.
“Hugh Everett nói, Coi kìa, quả thực có vô hạn Trái Đất song song, và khi bạn làm một thí nghiệm, bạn sẽ nhận được các xác suất, cơ bản mọi thứ chứng tỏ là bạn đang sống trên Trái Đất này, nơi xảy ra kết quả của thí nghiệm đó,” nhà vật lý học James Kakalios của Đại học Minnesota cho biết.
Theo luận giải này, các phiên bản của bạn có thể sống nhiều cuộc đời khác nếu bạn ra những quyết định khác. Tuy nhiên, thực tại duy nhất bạn có thể nhận thức được là thực tại mà bạn đang sống.
Vậy tất cả các Trái Đất đó tồn tại ở đâu?
Tất cả đều chồng chéo trong những chiều kích mà ta không thể tiếp cận. Max Tegmark của MIT xem kiểu đa vũ trụ này là một đa vũ trụ cấp độ III, nơi nhiều kịch bản đang diễn ra ở các thực tại phân nhánh.
“Ở luận giải đa thế giới, bạn vẫn có bom nguyên tử, bạn chỉ không biết chính xác khi nào nó sẽ phát nổ,” Linde nói. Và có lẽ ở một số thực tại, nó sẽ không nổ.
Trái lại, đa vũ trụ được các lý thuyết giãn nở vũ trụ dự đoán là những vũ trụ mà Tegmark gọi là đa vũ trụ cấp độ II, nơi vật lý học cơ bản có thể khác nhau trên khắp các vũ trụ khác nhau. Trong một đa vũ trụ giãn nở, Linde cho biết, “bạn thậm chí còn không biết liệu bom nguyên tử, ở một vài nơi trong vũ trụ, về nguyên tắc có khả thi hay không.”
Vậy nên nếu tôi muốn gặp chính mình, làm thế nào tôi đến được đó? Chúng ta có thể du hành giữa các đa vũ trụ không?
Rất tiếc là không. Các nhà khoa học không nghĩ việc du hành giữa các vũ trụ là khả thi, ít nhất là vẫn chưa được.
“Trừ khi toàn bộ vật lý học chúng ta biết vốn được thành lập khá vững chắc đều sai, bạn không thể du hành đến các đa vũ trụ này,” Siegfried nhận định. “Nhưng ai biết được? Tôi không bảo là một ngàn năm sau sẽ không có ai nhận ra được điều gì đó mà bạn chưa từng tưởng tượng nổi.”
Có bằng chứng trực tiếp nào cho thấy đa vũ trụ có tồn tại không?
Mặc dù một số tính chất của vũ trụ này dường như cần có sự tồn tại của đa vũ trụ, nhưng chưa có quan sát trực tiếp nào cho thấy nó thật sự tồn tại. Cho đến nay, bằng chứng ủng hộ ý tưởng về đa vũ trụ chỉ đơn thuần là giả thuyết, và trong một số trường hợp, là triết học.
Một số chuyên gia cho rằng đó có lẽ là một sự trùng hợp tầm cỡ vũ trụ đến nỗi vụ nổ lớn đã tạo nên một vũ trụ cân bằng hoàn hảo chỉ sít sao phù hợp cho sự tồn tại của chúng ta. Các nhà khoa học khác lại nghĩ rằng có khả năng tồn tại một vũ trụ vật chất nào đó và chúng ta chỉ đang sống trong vũ trụ có tính chất phù hợp cho sự tồn tại của mình.
Có vô số vũ trụ túi nhỏ đan xen, hay vũ trụ bong bóng, một số có vật lý học khác hoặc hằng số cơ bản khác, là một ý tưởng hấp dẫn, Kakalios nói. “Đó là lý do tại sao một số người nghiêm túc nhìn nhận những ý tưởng này, vì nó giúp giải quyết một số vấn đề mang tính triết học,” ông nói.
Các nhà khoa học tranh luận liệu đa vũ trụ có là một lý thuyết kiểm chứng được trong thực tiễn hay không; một số nói không, vì theo định nghĩa một đa vũ trụ sẽ độc lập với vũ trụ của chúng ta và không thể tiếp cận. Nhưng có lẽ ta chỉ chưa phát hiện ra phương pháp kiểm chứng phù hợp.
Ta có bao giờ biết được liệu vũ trụ của mình chỉ là một trong nhiều vũ trụ không?
Có lẽ là không. Nhưng đa vũ trụ là một trong những dự đoán của nhiều lý thuyết có thể được kiểm chứng theo những cách khác, và nếu các lý thuyết đó vượt qua mọi bài kiểm tra, thì có lẽ đa vũ trụ cũng có thật. Hoặc có lẽ một số khám phá mới sẽ giúp các nhà khoa học phát hiện ra có gì đó nằm ngoài vũ trụ khả kiến của ta hay không.
“Vũ trụ này không bị ràng buộc bởi tri thức của một vài đốm chất nguyên sinh trên một hành tinh tí hon,” Siegfried nói. “Có thể nói, vì không thể kiểm nghiệm, nên không thể là thật, nhưng điều đó chỉ có nghĩa là chúng ta không biết cách kiểm tra. Có lẽ một ngày nào đó chúng ta sẽ tìm ra cách kiểm tra, hoặc có thể không. Nhưng dẫu sao vũ trụ này sẽ làm bất kỳ điều gì nó muốn.”
Bức ảnh cho thấy bức xạ nền vi sóng vũ trụ – thứ ánh sáng cổ xưa nhất trong vũ trụ, được giải phóng ngay sau vụ nổ lớn (big bang). Ranh giới này đánh dấu rìa của vũ trụ khả kiến, dù các nhà khoa học đã đưa ra một vài giả thuyết về thứ có thể đang nằm ở bên kia. Ảnh: WMAP/NASA.
Thứ gì nằm bên kia rìa của vũ trụ khả kiến? Có thể nào vũ trụ của ta chỉ là một vũ trụ nằm trong một đa vũ trụ lớn hơn?
Phim ảnh không thoả mãn hết những câu hỏi này. Từ các bom tấn siêu anh hùng như Dr. Strange trong Multiverse of Madness (Đa vũ trụ hỗn loạn) đến phim độc lập Everything Everywhere All at Once, những câu chuyện khoa học viễn tưởng luôn đầy ắp tương tác sáng tạo giữa các thực tại đan xen. Tuỳ vào nhà vũ trụ học mà bạn đặt câu hỏi, khái niệm đa vũ trụ sẽ không đơn thuần là giả tưởng hoặc một công cụ kể chuyện hữu ích nữa.
Tư tưởng của nhân loại về các thực tại đan xen đã có từ ngàn xưa và rất đa dạng. Năm 1848, Edgar Allan Poe thậm chí đã viết một bài thơ văn xuôi, trong đó ông mường tượng về sự tồn tại của “một chuỗi liên tiếp các Vũ trụ vô hạn”. Nhưng khái niệm đa vũ trụ chỉ thật sự khởi sắc khi các giả thuyết khoa học hiện đại, vốn luôn tìm cách giải thích tính chất vũ trụ của chúng ta, dự đoán sự tồn tại của các vũ trụ khác, nơi các sự kiện diễn ra bên ngoài thực tại của ta.
“Hiểu biết của ta về thực tại còn ít ỏi lắm,” nhà vật lý học Andrei Linde của Đại học Stanford cho biết. “Thực tại tồn tại không phụ thuộc vào chúng ta”.
Nếu tồn tại, những vũ trụ đó hẳn bị tách biệt với chúng ta, không thể tiếp cận và không thể phát hiện bởi bất kỳ phép đo trực tiếp nào (ít nhất là cho đến nay). Điều đó khiến một số chuyên gia đặt câu hỏi liệu công cuộc tìm kiếm một đa vũ trụ có thực sự mang tính khoa học hay không.
Liệu các nhà khoa học có bao giờ biết được vũ trụ của chúng ta là vũ trụ duy nhất hay không? Chúng ta sẽ phân tích các giả thuyết về một đa vũ trụ khả dĩ – gồm các vũ trụ với các định luật vật lý của riêng mình – và liệu nhiều phiên bản của bạn có thể tồn tại ngoài kia hay không.
Đa vũ trụ là gì?
Đa vũ trụ là một thuật ngữ mà các nhà khoa học dùng để mô tả ý tưởng cho rằng bên ngoài vũ trụ khả kiến, các vũ trụ khác cũng có thể tồn tại. Các đa vũ trụ được một số giả thuyết khoa học dự đoán, mô tả các viễn cảnh có thể xảy ra khác nhau, từ các vùng không gian ở các hành tinh khác với vũ trụ của chúng ta, đến các vũ trụ bong bóng tách biệt liên tục thành hình.
Một điểm chung của mọi giả thuyết này là chúng đều cho rằng thời không chúng ta có thể quan sát không phải là thực tại duy nhất.
Hẳn vậy… nhưng tại sao các nhà khoa học lại cho rằng có nhiều hơn một vũ trụ tồn tại?
“Chúng ta không thể giải thích mọi tính chất vũ trụ của mình nếu như chỉ có một vũ trụ,” ký giả khoa học Tom Siegfried cho biết, quyển sách của ông The Number of the Heavens (Nhiều khoảng trời) nghiên cứu về quá trình biến hoá của các khái niệm đa vũ trụ qua hàng thiên niên kỷ.
“Tại sao các hằng số tự nhiên cơ bản mang bản chất như vậy?” Siegfried thắc mắc. “Tại sao vũ trụ chúng ta có đủ thời gian để hình thành các sao và hành tinh? Tại sao các sao toả sáng theo cách của chúng, chỉ với một năng lượng phù hợp? Đó là những câu hỏi chúng ta không có lời giải trong các lý thuyết vật lý của ta.
Siegfried cho biết có hai cách giải thích: Thứ nhất, chúng ta cần các lý thuyết mới hơn, tốt hơn để giải thích tính chất vũ trụ của mình. Hoặc có thể “chúng ta chỉ là một trong nhiều vũ trụ khác nhau, và chúng ta đang sống trong một vũ trụ thân thiện và dễ tính.”
Giả thuyết đa vũ trụ nào được ưa chuộng hơn?
Có lẽ ý tưởng được giới khoa học chấp nhận nhiều nhất đến từ giả thuyết gọi là vũ trụ giãn nở, là ý tưởng cho rằng trong những khoảnh khắc rất nhỏ sau vụ nổ lớn, vũ trụ nhanh chóng giãn nở theo cấp số nhân. Giãn nở vũ trụ giải thích được nhiều tính chất vũ trụ đã được quan sát, như cấu trúc và sự phân bố của các thiên hà.
“Giả thuyết này thoạt đầu trông như một tác phẩm khoa học viễn tưởng, dù đó là một tác phẩm rất sáng tạo,” Linde, một trong những người xây dựng giả thuyết giãn nở vũ trụ nhận xét. “Nhưng nó giải thích được rất nhiều đặc tính thú vị của thế giới chúng ta đến mức người ta đã bắt đầu nghiêm túc công nhận nó.”
Một trong những dự đoán của giả thuyết là sự giãn nở có thể xảy ra liên tục, có lẽ là vô hạn, tạo ra một chòm sao các vũ trụ bong bóng. Không phải mọi bong bóng đó đều sẽ có cùng tính chất như của vũ trụ chúng ta, chúng có thể là những không gian nơi vật lý học vận hành rất khác. Một số có lẽ cũng tượng tự như vũ trụ chúng ta, nhưng tất cả đều tồn tại bên ngoài vùng chúng ta có thể quan sát trực tiếp.
Các ý tưởng khác là gì?
Một kiểu đa vũ trụ hấp dẫn khác được gọi là luận giải cơ học lượng tử đa thế giới, là lý thuyết mô tả về mặt toán học cách vật chất hoạt động. Được nhà vật lý học Hugh Everett đề xuất năm 1957, luận giải đa thế giới dự đoán sự hiện diện của các dòng thời gian phân nhánh, hay các thực tại đan xen trong đó những quyết định của chúng ta diễn ra khác nhau, đôi lúc tạo ra những kết quả khác biệt hoàn toàn.
“Hugh Everett nói, Coi kìa, quả thực có vô hạn Trái Đất song song, và khi bạn làm một thí nghiệm, bạn sẽ nhận được các xác suất, cơ bản mọi thứ chứng tỏ là bạn đang sống trên Trái Đất này, nơi xảy ra kết quả của thí nghiệm đó,” nhà vật lý học James Kakalios của Đại học Minnesota cho biết.
Theo luận giải này, các phiên bản của bạn có thể sống nhiều cuộc đời khác nếu bạn ra những quyết định khác. Tuy nhiên, thực tại duy nhất bạn có thể nhận thức được là thực tại mà bạn đang sống.
Vậy tất cả các Trái Đất đó tồn tại ở đâu?
Tất cả đều chồng chéo trong những chiều kích mà ta không thể tiếp cận. Max Tegmark của MIT xem kiểu đa vũ trụ này là một đa vũ trụ cấp độ III, nơi nhiều kịch bản đang diễn ra ở các thực tại phân nhánh.
“Ở luận giải đa thế giới, bạn vẫn có bom nguyên tử, bạn chỉ không biết chính xác khi nào nó sẽ phát nổ,” Linde nói. Và có lẽ ở một số thực tại, nó sẽ không nổ.
Trái lại, đa vũ trụ được các lý thuyết giãn nở vũ trụ dự đoán là những vũ trụ mà Tegmark gọi là đa vũ trụ cấp độ II, nơi vật lý học cơ bản có thể khác nhau trên khắp các vũ trụ khác nhau. Trong một đa vũ trụ giãn nở, Linde cho biết, “bạn thậm chí còn không biết liệu bom nguyên tử, ở một vài nơi trong vũ trụ, về nguyên tắc có khả thi hay không.”
Vậy nên nếu tôi muốn gặp chính mình, làm thế nào tôi đến được đó? Chúng ta có thể du hành giữa các đa vũ trụ không?
Rất tiếc là không. Các nhà khoa học không nghĩ việc du hành giữa các vũ trụ là khả thi, ít nhất là vẫn chưa được.
“Trừ khi toàn bộ vật lý học chúng ta biết vốn được thành lập khá vững chắc đều sai, bạn không thể du hành đến các đa vũ trụ này,” Siegfried nhận định. “Nhưng ai biết được? Tôi không bảo là một ngàn năm sau sẽ không có ai nhận ra được điều gì đó mà bạn chưa từng tưởng tượng nổi.”
Có bằng chứng trực tiếp nào cho thấy đa vũ trụ có tồn tại không?
Mặc dù một số tính chất của vũ trụ này dường như cần có sự tồn tại của đa vũ trụ, nhưng chưa có quan sát trực tiếp nào cho thấy nó thật sự tồn tại. Cho đến nay, bằng chứng ủng hộ ý tưởng về đa vũ trụ chỉ đơn thuần là giả thuyết, và trong một số trường hợp, là triết học.
Một số chuyên gia cho rằng đó có lẽ là một sự trùng hợp tầm cỡ vũ trụ đến nỗi vụ nổ lớn đã tạo nên một vũ trụ cân bằng hoàn hảo chỉ sít sao phù hợp cho sự tồn tại của chúng ta. Các nhà khoa học khác lại nghĩ rằng có khả năng tồn tại một vũ trụ vật chất nào đó và chúng ta chỉ đang sống trong vũ trụ có tính chất phù hợp cho sự tồn tại của mình.
Có vô số vũ trụ túi nhỏ đan xen, hay vũ trụ bong bóng, một số có vật lý học khác hoặc hằng số cơ bản khác, là một ý tưởng hấp dẫn, Kakalios nói. “Đó là lý do tại sao một số người nghiêm túc nhìn nhận những ý tưởng này, vì nó giúp giải quyết một số vấn đề mang tính triết học,” ông nói.
Các nhà khoa học tranh luận liệu đa vũ trụ có là một lý thuyết kiểm chứng được trong thực tiễn hay không; một số nói không, vì theo định nghĩa một đa vũ trụ sẽ độc lập với vũ trụ của chúng ta và không thể tiếp cận. Nhưng có lẽ ta chỉ chưa phát hiện ra phương pháp kiểm chứng phù hợp.
Ta có bao giờ biết được liệu vũ trụ của mình chỉ là một trong nhiều vũ trụ không?
Có lẽ là không. Nhưng đa vũ trụ là một trong những dự đoán của nhiều lý thuyết có thể được kiểm chứng theo những cách khác, và nếu các lý thuyết đó vượt qua mọi bài kiểm tra, thì có lẽ đa vũ trụ cũng có thật. Hoặc có lẽ một số khám phá mới sẽ giúp các nhà khoa học phát hiện ra có gì đó nằm ngoài vũ trụ khả kiến của ta hay không.
“Vũ trụ này không bị ràng buộc bởi tri thức của một vài đốm chất nguyên sinh trên một hành tinh tí hon,” Siegfried nói. “Có thể nói, vì không thể kiểm nghiệm, nên không thể là thật, nhưng điều đó chỉ có nghĩa là chúng ta không biết cách kiểm tra. Có lẽ một ngày nào đó chúng ta sẽ tìm ra cách kiểm tra, hoặc có thể không. Nhưng dẫu sao vũ trụ này sẽ làm bất kỳ điều gì nó muốn.”
Dịch bởi Kenhsinhvien.vn
(Theo National Geographic)
(Theo National Geographic)
