Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 20)

Ranh gii ca không gian

Xét hai câu hỏi sau đây:

  1. Nếu Vũ trụ đang nở ra đồng thời chứa toàn bộ không gian, thì nó giãn ra thành cái gì?
  2. Cái gì nằm bên ngoài ranh giới của Vũ trụ?

Chúng ta cảm thấy phải có cái gì đó nằm ngoài Vũ trụ của chúng ta có thể chứa nó khi nó nở ra. Cho dù tin hay không tin thì những câu hỏi này không hề mang tính triết lí hay siêu hình học thuần túy. Khoa học có một câu trả lời cho cả hai. Chỉ là chúng ta không suy nghĩ đúng cách thôi. Đây là chỗ toàn bộ nội dung hình học cao nhiều ở Chương 1 phát huy tác dụng. Một cách chất phác, chúng ta nghĩ Big Bang là một vụ nổ nào đó đã xảy ra vào lúc nào đó trong thời gian tại một điểm nhất định trong không gian ba chiều. Từ điểm này, toàn bộ vật chất bị ném tung ra và bay ra xa nhau kể từ đó. Sai rồi bạn ơi!

Trước hết, chúng ta đã biết rằng Big Bang không giống như một vụ nổ sao siêu mới với toàn bộ vật chất bay ra xa nhau từ một điểm ở chính giữa. Sự giãn nở của Vũ trụ là sự căng ra của bản thân không gian, với vật chất dìm bên trong không gian và đồng hành cùng với nó. Thứ hai, không có điểm nào trong Vũ trụ là nơi các nhà du hành vũ trụ có thể đi tới, cắm cờ rồi phát biểu rằng: “Big Bang đã xảy ra ở đây”. Hãy nhớ lại thí dụ tấm cao su kéo căng. Big Bang xảy ra tại mỗi nơi trên tấm đó cùng một lúc, và sự giãn nở xảy ra trên toàn bộ tấm đó.

Tôi nghĩ bạn sẽ chưa hài lòng ở đây. Tôi sẽ trình bày thêm vài trang nữa. Tôi biết tôi còn chưa trả lời hai câu hỏi ở trên. Hãy cố gắng và trực tiếp đương đầu với chúng. Hãy tưởng tượng bạn có thể bay ra ngoài không gian trong một tên lửa ở một tốc độ rất cao và đi theo một đường thẳng – đồng thời cũng giả sử bạn là bất tử và tên lửa có nguồn cấp nhiên liệu vô hạn. Có bao giờ bạn đi tới một điểm mà vượt ngoài đó bạn không thể đi hay không? Có ranh giới nào mà ngoài đó hoàn toàn không có gì nữa hay không?

Theo mô hình Vũ trụ Friedmann dựa trên thuyết tương đối tổng quát Einstein (cái chúng ta tin là mô tả chính xác những đặc điểm khái quát của Vũ trụ), câu trả lời là không, Vũ trụ không có biên. Không có ranh giới vật lí nào mà tên lửa của bạn cuối cùng đi tới khi nó chạy ra hết không gian. Bạn sẽ không bao giờ đi tới một điểm mà ngoài đó không có gì cả. Nếu vực thẳm này có thể định nghĩa là không gian, thì nó vẫn là một phần thuộc Vũ trụ, cho dù nó có chứa hay không chứa vật chất. Vì thế có lẽ tên lửa của bạn sẽ tiếp tục đi mãi, và bạn sẽ không rời khỏi Vũ trụ đâu, bạn chỉ đi vào một vùng trống rỗng của nó mà thôi.

Thật ra, Friedmann đã tìm thấy hai loại vũ trụ khả dĩ khác nhau. Nếu có đủ vật chất cho lực hấp dẫn một ngày nào đó làm dừng sự giãn nở và làm cho Vũ trụ co trở lại (tương ứng với quả cầu lăn xuống một dốc nghiêng) thì chúng ta sẽ có cái gọi là vũ trụ đóng. Mặt khác, nếu không có đủ vật chất để làm ngừng sự giãn nở thì chúng ta sẽ sống trong một vũ trụ mở3.

3Chính xác hơn, ông đã dự đoán ba loại vũ trụ vì một vũ trụ “phẳng” sẽ nằm lưng chừng giữa mở và đóng.

Đây là chỗ tôi phải thận trọng. Mô hình của Friedmann có một giả thiết quan trọng: hằng số vũ trụ học của Einstein bằng không. Điều này có nghĩa là không có lực phản hấp dẫn tác dụng tại thời khắc đó để làm cho mọi thứ phức tạp lên, mặc dù nó là nguyên nhân gây ra sự giãn nở lúc ban đầu. Vì thế, phần trình bày sau đây được đơn giản hóa4 cho trường hợp không có hằng số vũ trụ học.

4Vâng, bằng cách “đơn giản hóa”, tôi muốn so sánh với Vũ trụ thực sự có khả năng trông ra sao!

Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian

Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian
Jim Al-Khalili
Bản dịch của TVVL

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Giải đáp nhanh những câu hỏi lớn – Stephen Hawking (Phần 18)
12/12/2018
Liên hệ gần gũi với du hành thời gian là khả năng đi tốc hành từ nơi này đến nơi khác trong không gian. Như tôi đã nói ở
Trí tuệ nhân tạo: 101 điều bạn nên biết từ hôm nay về tương lai của chúng ta (Phần 4)
12/12/2018
3. Phải chăng Dữ liệu là Dầu khí mới? Khi bạn nghĩ về trí tuệ nhân tạo, có lẽ bạn sẽ hỏi những câu như sau: Tại sao AI
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 25)
12/12/2018
Moment từ Các định luật Faraday cho ta biết rằng một điện trường xoáy có thể cảm ứng một từ trường. Một số hạt –
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 24)
12/12/2018
Moment động lượng hạt Moment động lượng đơn giản là động lượng của cái gì đó đang quay xung quanh trục của nó hoặc
Trí tuệ nhân tạo: 101 điều bạn nên biết từ hôm nay về tương lai của chúng ta (Phần 3)
10/12/2018
2. Cái gì khiến trí tuệ nhân tạo quan trọng như thế vào lúc này? Chính xác thì cái gì khiến trí tuệ nhân tạo trở thành một
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 3)
10/12/2018
Cấu hình electron Các electron trong quỹ đạo xung quanh một hạt nhân nguyên tử không thể chiếm bất kì vị trí nào mà chúng
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 2)
10/12/2018
Cấu trúc nguyên tử Đa số mọi người có lẽ hình dung nguyên tử là một hệ mặt trời mini, với hạt nhân tại vị trí của
Bảng tuần hoàn hóa học tốc hành (Phần 1)
09/12/2018
Giới thiệu Bảng tuần hoàn là một trong những viên ngọc quý của khoa học. Việc phân loại các nguyên tố là một trong những

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com