Có phải vũ trụ đang giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng có nghĩa là sự hiểu biết của con người về vũ trụ sẽ luôn bị hạn chế?

[Trường Sơn]

Có phải vũ trụ đang giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng có nghĩa là sự hiểu biết của con người về vũ trụ sẽ luôn bị hạn chế? Từ xa xưa, con người luôn tràn đầy tò mò và khao khát vũ trụ. Từ việc quan sát bằng mắt thường sớm nhất về các ngôi sao đến các kính viễn vọng và máy dò cao cấp ngày nay, chúng ta tiếp tục đẩy ranh giới hiểu biết của chúng ta về vũ trụ và cố gắng giải mã những bí ẩn của vũ trụ. Tuy nhiên, khi khoa học tiếp tục tiến bộ, chúng ta thấy rằng vũ trụ giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng, điều này khiến nhân loại lo lắng về tương lai khám phá vũ trụ. Sự giãn nở của vũ trụ vượt ra ngoài tốc độ ánh sáng có nghĩa là nhiều góc của vũ trụ không bao giờ có thể được quan sát và hiểu được, và sự bao la và vô tận của vũ trụ cũng khiến con người cảm thấy nhỏ bé và bất lực.

Vào thời cổ đại, con người sử dụng mắt thường và kính viễn vọng đơn giản để quan sát bầu trời, ghi lại một lượng lớn dữ liệu thiên văn và khám phá. Tuy nhiên, do những hạn chế của công nghệ, kiến thức về vũ trụ rất hạn chế. Mãi đến đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học mới lần đầu tiên phát hiện ra rằng vũ trụ đang giãn nở, sử dụng các thiết bị và công nghệ quan sát tiên tiến hơn. Khám phá lớn này đã hoàn toàn lật đổ sự hiểu biết trước đây của con người về vũ trụ, và cũng đặt nền móng cho lý thuyết sau này về Vụ nổ lớn và lý thuyết về sự giãn nở của vũ trụ. Tuy nhiên, điều đáng chú ý hơn nữa là các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng vũ trụ đang giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng, khiến nhiều vùng của vũ trụ trở thành điểm mù để chúng ta quan sát. Mặc dù khoa học và công nghệ của con người không ngừng tiến bộ, nhưng các khu vực của vũ trụ mà chúng ta có thể quan sát và hiểu được thực sự bị giới hạn khi vũ trụ giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Nhưng ngay cả như vậy, nhân loại vẫn tiếp tục khám phá và tìm kiếm sự hiểu biết sâu sắc hơn về vũ trụ với hy vọng rằng một ngày nào đó nó sẽ có thể vượt qua những trở ngại hiện tại và thực sự đạt được sự hiểu biết toàn diện về vũ trụ.

Bí ẩn về sự giãn nở của vũ trụ​

Khái niệm giãn nở vũ trụ là một lĩnh vực quan trọng của thiên văn học và vũ trụ học kể từ khi nó được đề xuất lần đầu tiên vào đầu thế kỷ 20. Thuyết tương đối rộng của Einstein cung cấp một cơ sở lý thuyết để nghiên cứu sự giãn nở của vũ trụ, và các phương trình của ông dự đoán rằng vũ trụ không tĩnh, mà liên tục giãn nở hoặc co lại. Năm 1929, nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble đã phát hiện ra bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về sự giãn nở của vũ trụ bằng cách quan sát sự dịch chuyển đỏ của các thiên hà ở xa chúng ta. Hubble quan sát thấy rằng một thiên hà càng ở xa chúng ta, dịch chuyển đỏ của nó càng lớn, có nghĩa là nó di chuyển nhanh hơn ra xa chúng ta, xác nhận sự tồn tại của sự giãn nở của vũ trụ. Tuy nhiên, câu hỏi về tốc độ giãn nở của vũ trụ vẫn đang được các nhà khoa học thảo luận cho đến đầu thế kỷ 21. Thông qua quan sát siêu tân tinh và bức xạ nền vũ trụ, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng sự giãn nở vũ trụ đang dần tăng tốc. Khám phá này tiếp tục thúc đẩy nghiên cứu về sự giãn nở của vũ trụ và các thông số vũ trụ, đồng thời làm sâu sắc thêm sự hiểu biết về sự tiến hóa và phát triển trong tương lai của vũ trụ. Trong quá trình này, một số câu hỏi khó hiểu và khó hiểu cũng đã xuất hiện. Ví dụ, tại sao vũ trụ giãn nở? Động lực của việc mở rộng là gì? Những câu hỏi này vẫn là trọng tâm thảo luận và nghiên cứu giữa các nhà khoa học ngày nay. Ngoài ra, sự giãn nở của vũ trụ nhanh hơn tốc độ ánh sáng, điều này mang lại những vấn đề chưa từng có cho việc quan sát và khám phá vũ trụ của chúng ta. Theo định luật Hubble, tốc độ thoát của một thiên hà tỷ lệ thuận với khoảng cách nó đến với chúng ta, điều đó có nghĩa là thiên hà càng ở xa, nó sẽ thoát khỏi chúng ta càng nhanh. Khi tốc độ này vượt quá tốc độ ánh sáng, ánh sáng của nó sẽ không thể đến được với chúng ta, có nghĩa là chúng ta không thể quan sát vũ trụ ngoài khoảng cách này. Tóm lại, bí ẩn về sự giãn nở của vũ trụ không chỉ bao gồm vũ trụ giãn nở như thế nào và nhanh như thế nào, mà còn cả tác động của sự giãn nở đối với việc quan sát và khám phá vũ trụ và các vấn đề vật lý và triết học sâu sắc đằng sau sự giãn nở.

Vượt ra ngoài tốc độ ánh sáng: Tốc độ vũ trụ giãn nở​

Chúng ta luôn sử dụng tốc độ ánh sáng làm giới hạn trên của tốc độ vũ trụ. Tuy nhiên, vũ trụ có thể giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Theo định luật Hubble, tốc độ vũ trụ giãn nở tỷ lệ thuận với khoảng cách nó đến với chúng ta. Điều này có nghĩa là các thiên hà ở xa chúng ta hơn sẽ di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ nhanh hơn. Nghiên cứu mới nhất cho thấy vũ trụ đang giãn nở với tốc độ khoảng 70 km mỗi giây (km / s / Mpc), vượt quá tốc độ ánh sáng (khoảng 300.000 km mỗi giây).

Khám phá này rõ ràng đã đảo lộn sự hiểu biết trước đây của chúng ta về tốc độ của vũ trụ, bởi vì theo thuyết tương đối của Einstein, không có vật thể nào có thể vượt quá tốc độ ánh sáng. Nhưng tình hình ở đây thì khác, sự giãn nở của vũ trụ không phải là sự chuyển động của các vật thể trong không gian, mà là sự giãn nở của chính không gian. Điều này có nghĩa là nó không bị giới hạn bởi vận tốc trong thuyết tương đối. Sự giãn nở của vũ trụ vượt ra ngoài tốc độ ánh sáng đặt ra cho chúng ta một loạt các vấn đề và thách thức. Trước hết, điều đó có nghĩa là những quan sát của chúng ta sẽ bị hạn chế. Khi một thiên hà di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ lớn hơn tốc độ ánh sáng, ánh sáng của nó sẽ không đến được Trái đất và chúng ta sẽ không thể quan sát nó. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các nhà thiên văn học và vũ trụ học, vì nó hạn chế sự hiểu biết và khám phá của chúng ta về vũ trụ. Ngoài ra, sự giãn nở của vũ trụ vượt ra ngoài tốc độ ánh sáng cũng đặt ra những yêu cầu và thách thức mới đối với các mô hình và lý thuyết vũ trụ của chúng ta. Chúng ta cần suy nghĩ lại và sửa đổi một số lý thuyết và mô hình vũ trụ học hiện tại để giải thích và hiểu rõ hơn về hiện tượng giãn nở của vũ trụ. Vẫn còn nhiều lĩnh vực và vấn đề chưa được khám phá cần được giải quyết và nghiên cứu về mặt khám phá và hiểu tốc độ mà vũ trụ đang giãn nở. Điều này bao gồm cơ chế cụ thể, tốc độ và xu hướng phát triển trong tương lai của sự giãn nở của vũ trụ, đây đều là những chủ đề quan trọng mà các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu và thảo luận.

Nhận thức và hạn chế của tốc độ ánh sáng​

"Tốc độ ánh sáng không thể vượt quá", đây là một trong những ý tưởng cốt lõi của thuyết tương đối của Einstein. Tuy nhiên, khi thảo luận về sự giãn nở của vũ trụ, chúng ta gặp phải một hiện tượng dường như nghịch lý: vũ trụ dường như giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Điều gì đang xảy ra? Tốc độ ánh sáng, đề cập đến tốc độ ánh sáng trong chân không, là khoảng 299.792.458 mét mỗi giây, là tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ. Trong thuyết tương đối, không có vật chất nào có thể vượt qua vận tốc này. Điều này là do khối lượng của vật thể tăng theo vận tốc, và khi vận tốc đạt đến tốc độ ánh sáng, khối lượng trở nên vô hạn và năng lượng cần thiết trở nên vô hạn. Tuy nhiên, tình hình với sự giãn nở của vũ trụ là khác nhau. Sự giãn nở của vũ trụ không phải là sự chuyển động của các vật thể trong không gian, mà là sự giãn nở của chính không gian. Đó là, nó không phải là vật thể vượt quá tốc độ ánh sáng, mà là chính vũ trụ. Do đó, nó không bị giới hạn bởi tốc độ của thuyết tương đối. Khám phá quan trọng này cho chúng ta một sự hiểu biết sâu sắc hơn về tốc độ ánh sáng. Mặc dù tốc độ ánh sáng là một hằng số vật lý quan trọng, nhưng trong quá trình khám phá vũ trụ, chúng ta đã phát hiện ra những hạn chế của nó. Ví dụ, sự giãn nở của vũ trụ ở nhiều hơn tốc độ ánh sáng khiến chúng ta không thể quan sát các thiên hà đang di chuyển ra xa chúng ta với tốc độ nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Theo tính toán, bán kính quan sát được hiện tại của vũ trụ là khoảng 46,5 tỷ năm ánh sáng, nhưng đây chỉ là một phần nhỏ của vũ trụ. Phần của vũ trụ nằm ngoài phạm vi quan sát của chúng ta hiện chưa được chúng ta biết đến. Tuy nhiên, kiến thức và hiểu biết về tốc độ ánh sáng vẫn là một phần quan trọng của vật lý và thiên văn học. Tốc độ ánh sáng không chỉ liên quan mật thiết đến thời gian và không gian, mà còn liên quan đến nhiều công nghệ hiện đại, chẳng hạn như Hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Bằng cách hiểu sâu hơn về tốc độ ánh sáng và các ứng dụng và hạn chế của nó trong vũ trụ học, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về vũ trụ của chúng ta và mô tả và dự đoán chính xác hơn hành vi và tương lai của vũ trụ. Chân trời: Một cửa sổ vào vũ trụ để xem và hiểu Trong vũ trụ học, có một khái niệm gọi là "chân trời vũ trụ", xác định phạm vi của vũ trụ mà chúng ta có thể quan sát và hiểu. Phần của vũ trụ nằm ngoài phạm vi này là không thể đối với chúng ta để quan sát và hiểu bởi vì vũ trụ giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Hiện tại, đường kính quan sát được của vũ trụ là khoảng 930 tỷ năm ánh sáng. Con số này nghe có vẻ khó tin, vì nó vượt xa khoảng cách mà ánh sáng đã truyền từ Vụ nổ lớn đến hiện tại. Điều này là do vũ trụ đang giãn nở khi ánh sáng đến từ những thiên hà xa xôi đó. Tuy nhiên, ngay cả một quy mô khổng lồ như vậy cũng chỉ là một phần nhỏ của vũ trụ. Nhiều nhà vũ trụ học tin rằng vũ trụ thực sự có thể là vô hạn. Những vùng của vũ trụ nằm ngoài đường chân trời của chúng ta có thể chứa những hiện tượng và cấu trúc kỳ lạ mà chúng ta không thể tưởng tượng được. Chân trời của chúng ta có thể chỉ là một giọt nước trong một đại dương vô tận của vũ trụ. Vì vậy, chúng ta có thể không bao giờ hiểu vũ trụ bên ngoài chân trời của chúng ta? Đây là một câu hỏi chưa được trả lời. Theo các lý thuyết và công nghệ khoa học hiện có, tầm nhìn của chúng ta bị hạn chế. Tuy nhiên, khoa học công nghệ luôn tiến bộ. Có lẽ trong tương lai, chúng ta sẽ tìm ra những cách mới để nhìn vào các khu vực của vũ trụ chưa thể quan sát được. Đồng thời, mặc dù chân trời của chúng ta bị giới hạn, chúng ta đã thực hiện nhiều khám phá thú vị bằng cách nghiên cứu vũ trụ trong chân trời của chúng ta. Những khám phá này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bản chất, cấu trúc và sự tiến hóa của vũ trụ, đồng thời cung cấp manh mối và hướng đi khả thi để chúng ta khám phá các khu vực của vũ trụ bên ngoài đường chân trời. Thông qua quan sát và nghiên cứu liên tục, sự hiểu biết của nhân loại về vũ trụ sẽ tiếp tục sâu sắc hơn, và tầm nhìn của chúng ta sẽ tiếp tục mở rộng, mang lại nhiều khám phá và hiểu biết mới.

Tác động của sự giãn nở của vũ trụ đối với việc khám phá vũ trụ​

Việc phát hiện ra vũ trụ đang giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng đã giúp các nhà khoa học hiểu sâu hơn về bản chất và tương lai của vũ trụ, nhưng nó cũng mang lại những thách thức lớn cho việc khám phá không gian. Đầu tiên, khám phá này thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về phạm vi quan sát được của vũ trụ. Theo lý thuyết khoa học hiện tại, ngay cả với các kính viễn vọng tiên tiến nhất, chỉ một phần nhỏ của vũ trụ có thể được quan sát - phạm vi đường kính khoảng 930 tỷ năm ánh sáng. Các vùng của vũ trụ ngoài phạm vi này không thể được chúng ta quan sát trực tiếp trong thời điểm hiện tại. Ngoài ra, khi vũ trụ tiếp tục giãn nở, một số thiên thể hiện đang nằm trong phạm vi quan sát được của chúng ta có thể di chuyển ra khỏi tầm nhìn của chúng ta trong tương lai. Ví dụ, theo một nghiên cứu, trong khoảng 22 tỷ năm, tất cả các thiên hà bên ngoài Dải Ngân hà của chúng ta sẽ di chuyển ra khỏi vũ trụ hữu hình của chúng ta. Điều này có nghĩa là các nhà thiên văn học trong tương lai sẽ không thể quan sát trực tiếp phần lớn vũ trụ và họ sẽ chỉ có thể suy đoán về bản chất và sự tiến hóa của vũ trụ bằng cách nghiên cứu các vật thể trong thiên hà của chúng ta. Nhưng ngay cả khi đối mặt với những thách thức này, các nhà khoa học vẫn không từ bỏ việc khám phá vũ trụ. Họ đang nghiên cứu các phương pháp và kỹ thuật quan sát mới, chẳng hạn như sử dụng sóng hấp dẫn để quan sát vũ trụ, có thể mở ra một cửa sổ mới vào các vùng của vũ trụ mà chúng ta chưa thể nhìn thấy cho đến bây giờ.

Đồng thời, các nhà khoa học cũng đang cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ thông qua việc quan sát và nghiên cứu liên tục về vũ trụ quan sát được. Họ đã phát hiện ra nhiều thiên hà mới, lỗ đen và các thiên thể khác, cũng như nhiều hiện tượng vũ trụ đáng ngạc nhiên, cung cấp thông tin và manh mối có giá trị để chúng ta hiểu rõ hơn về vũ trụ. Nhìn chung, mặc dù sự giãn nở của vũ trụ vượt quá tốc độ ánh sáng, điều này đã mang lại nhiều vấn đề và hạn chế cho việc khám phá không gian, nhưng thông qua những nỗ lực và đổi mới không ngừng nghỉ của các nhà khoa học, sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ vẫn đang mở rộng và sâu sắc hơn.

Kích thước và tuổi của vũ trụ​

Ước tính kích thước và tuổi của vũ trụ luôn là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong thiên văn học và vũ trụ học. Cộng đồng khoa học hiện nay thường tin rằng tuổi của vũ trụ là khoảng 13,8 tỷ năm. Ước tính này dựa trên các quan sát về bức xạ nền vi sóng vũ trụ và tính toán lý thuyết Vụ nổ lớn. Xét về kích thước của vũ trụ, khoa học hiện đại coi vũ trụ là vô hạn, không có tâm và không có cạnh. Nhưng vũ trụ mà chúng ta có thể quan sát, được gọi là vũ trụ quan sát được, có một kích thước cụ thể. Hiện tại, vũ trụ quan sát được có đường kính khoảng 930 tỷ năm ánh sáng. Tuy nhiên, khi vũ trụ tiếp tục giãn nở, kích thước của vũ trụ mà chúng ta có thể quan sát cũng tăng theo. Người ta ước tính rằng vũ trụ giãn nở khoảng 74,3 km mỗi megamet mỗi giây, thu được bằng cách quan sát sự dịch chuyển đỏ của các thiên hà ở xa chúng ta. Sự giãn nở này có nghĩa là, ở rìa vũ trụ, một số thiên thể có thể chuyển động nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Do đó, chúng sẽ không còn được chúng ta quan sát nữa vì ánh sáng của chúng không thể đến với chúng ta. Những hiểu biết về kích thước và tuổi của vũ trụ đã đạt được qua nhiều năm nỗ lực không ngừng và các thí nghiệm quan sát của các nhà khoa học. Mặc dù sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ còn lâu mới hoàn chỉnh, chúng ta đã có thể tiết lộ nhiều bí ẩn của vũ trụ thông qua các kỹ thuật và lý thuyết khoa học hiện có. Tuy nhiên, với sự xuất hiện của những khám phá và lý thuyết khoa học mới, sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ sẽ tiếp tục sâu sắc hơn. Ví dụ, lý thuyết Đa vũ trụ đã khiến chúng ta nghĩ rằng có thể có những vũ trụ khác ngoài vũ trụ chúng ta đang sống. Những khám phá và lý thuyết này tiếp tục thách thức và mở rộng sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ, đồng thời mở ra những con đường và khả năng mới cho việc khám phá và nghiên cứu không gian trong tương lai.

 

[yamatran1]

Nếu vũ trụ tĩnh, không giãn nở thì loài người có thể quan sát thiên hà cách xa cả nghìn tỷ nas, nhưng phải gần cả nghìn tỷ năm nữa hình ảnh đó mới đến được T Đ. Nhưng do vũ trụ giãn nở, mà ta tạm chấp nhận hằng số Hubble gần đúng nhất ~ 74km/s/megapasec thì loài người chỉ có thể quan sát được hình ảnh thiên hà cách xa nhỏ hơn 13,207075 tỷ nas tính từ T Đ ( tức 1 hình cầu không gian có bán kính nhỏ hơn 13,207075 tỷ nas, mà T Đ là tâm cầu đó !

 

[jinian2510]

Lê Vũ Phong cần xem lại bài viết trên, nếu kiến thức hạn hẹp thì không nên viết về thiên văn học nhé ! . Theo các nhà thiên văn học tính toán dựa trên thuyết Big Bang, thì vũ trụ giãn nở nhanh khủng khiếp theo cấp lũy thừa 2 trong giây đầu tiên được xem là thời kỳ giãn nở lạm phát + với sự giãn nở có chậm lại và liên tục từ khi Big Bang đến hiện tại thì họ tính toán khả năng vũ trụ có đường kính ~ 93 tỷ nas ( chứ không phải 930 tỷ nas nhé) . Nếu vũ trụ tĩnh thì ta có thể nói : Vũ trụ khả kiến có bán kính ~ 46,5 tỷ nas, và thiên hà ngoài rìa có thể quan sát được sau : 46,5 - 13,8 tỷ năm ~ 32,7 tỷ năm nữa hình ảnh mới đến T Đ ( giả sử T Đ ở vùng trung tâm) . Tuy nhiên hội đồng thiên văn học đều công nhận vũ trụ đang giãn nở với hằng số Hubble ~ 74km/s/megapasec. Do đó thực tế loài người chỉ có thể quan sát vùng không gian vũ trụ có bán kính nhỏ hơn 13,207075 tỷ nas ( T Đ là tâm điểm) hay ~ khoảng cách 4051,25 megapasec, ở khoảng cách này tốc độ giãn nở đồng chuyển động= vận tốc ánh sáng, nên hình ảnh luôn cách xa T Đ= 13,207075 tỷ nas do cư đi đến được ~ 300000km/s thì quãng đường lại xa thêm 300000km/s . Chính vì thế dùng từ vũ trụ khả kiến - là vũ trụ quan sát được có bk 46,5 tỷ nas là sai, mà chỉ là ước tính được kích thước này mà thôi !. Ở khoảng cách 4050,25 megapasec hình ảnh thiên hà phải mất hơn 53 nghìn tỷ năm mới đến được T Đ. Khoảng cách xa hơn 13,207075 tỷ nas thì hình ảnh mãi mãi lùi xa, càng xa hơn thì lùi càng nhanh hơn !. Giả sử 1 thiên hà cách xa : 13,207075 tỷ nas × 3 lần ~ 39,622 tỷ nas thì hình ảnh của nó sẽ rời xa T Đ ~ 600000 km/ s ( tức ở khoảng cách này tốc độ giãn nở ~ 900000km/s .