Khánh Phạm
Moderator
Kể từ khi con người nhìn lên các vì sao, họ đã suy nghĩ về những câu hỏi lớn về vũ trụ. Chúng ta muốn biết chúng ta đang sống ở đâu trong vũ trụ? vũ trụ đã tồn tại bao lâu rồi? đâu là tận cùng của vũ trụ? và bên ngoài vũ trụ là những gì? Với sự phát triển của thiên văn học hiện đại, những câu hỏi này đã bắt đầu được giải đáp bước đầu. Hệ mặt trời mà chúng ta đang sống nằm ở một góc của Dải Ngân hà. Dải Ngân hà là một thành viên của Nhóm thiên hà Địa phương (nhóm các thiên hà bao gồm Ngân Hà, Thiên hà Tiên Nữ, Thiên hà Tam Giác, NGC 300, NGC 55, NGC 404... Nhóm này chứa hơn 54 thiên hà trong đó có các thiên hà lùn. Tâm hấp dẫn của nhóm nằm ở vị trí đâu đó gần giữa Ngân Hà và thiên hà Tiên Nữ). Phía trên Nhóm thiên hà Địa phương là Siêu đám Xử Nữ (siêu đám thiên hà không đều chứa Nhóm Địa phương), nhưng cũng chỉ là một phần của Siêu đám Laniakea (một siêu đám thiên hà và chứa Dải ngân hà và khoảng 100.000 thiên hà khác).
Dựa trên dữ liệu từ vệ tinh Planck, sự ra đời của vũ trụ có thể được bắt nguồn từ khoảng 13,8 tỷ năm trước. Vũ trụ ban đầu là một điểm kỳ dị vô cùng nhỏ, và sau đó vũ trụ mở rộng và ngày càng lớn hơn. Hiện tại, bán kính vũ trụ mà chúng ta có thể quan sát là 46,5 tỷ năm ánh sáng, với Trái đất là trung tâm. Tất nhiên, đây không phải là toàn bộ vũ trụ, cũng không phải Trái đất là trung tâm của vũ trụ. Do giới hạn về tốc độ ánh sáng và thời gian ra đời của vũ trụ, ánh sáng của vũ trụ ở xa chưa có đủ thời gian để đi khắp không gian bao la và đến được trái đất nên chúng ta không thể nhìn thấy vũ trụ ngoài vũ trụ có thể quan sát được. Bức xạ phông vi sóng vũ trụ cho thấy vũ trụ là đẳng hướng, vì vậy bên trong và bên ngoài của vũ trụ quan sát được trông giống nhau. Có nhiều thiên hà khác nhau và thiên hà chứa nhiều sao. Do sự giãn nở cực đại của không gian, vũ trụ hiện tại thực sự rất lớn, và vũ trụ mà chúng ta có thể thấy chỉ là một phần nhỏ của toàn bộ vũ trụ. Nhưng chúng ta không thể nhận được ánh sáng bên ngoài vũ trụ có thể quan sát được, vì vậy chúng ta không thể đo trực tiếp nơi kết thúc của toàn bộ vũ trụ. Bán kính của toàn vũ trụ có thể lên tới 12 nghìn tỷ năm ánh sáng, hoặc lớn hơn nhiều, dựa trên suy đoán từ dữ liệu hiện có.
Cần lưu ý rằng điểm kỳ dị tạo ra vũ trụ ban đầu không phải ở trong một không gian khổng lồ và trống rỗng, vũ trụ không giãn nở vào không gian trống, mà sự giãn nở của điểm kỳ dị đã tạo ra chính không gian đó. Mặt khác, sự giãn nở của không gian không bị giới hạn bởi thuyết tương đối, và tốc độ giãn nở của nó nhanh hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng. Vì chúng ta không thể biết kích thước chính xác của toàn bộ vũ trụ, nên không rõ có gì ngoài đó. Tuy nhiên, dựa trên các lý thuyết hiện có và dữ liệu quan sát, chúng ta có thể đưa ra phỏng đoán hợp lý về bên ngoài vũ trụ. Câu hỏi này bắt đầu với hình dạng của vũ trụ. Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, vật chất và năng lượng bẻ cong không gian phẳng. Có rất nhiều vật chất và năng lượng trong vũ trụ, vậy không gian sẽ bị cong bao nhiêu?
Khả năng thứ nhất là mật độ vật chất và năng lượng trong vũ trụ bằng với mật độ tới hạn của vũ trụ, và toàn bộ vũ trụ sẽ phẳng. Khả năng thứ hai là mật độ vật chất và năng lượng trong vũ trụ thấp hơn, và không gian vũ trụ sẽ rộng mở. Khả năng thứ ba là mật độ vật chất và năng lượng trong vũ trụ cao, và hình dạng của vũ trụ sẽ bị đóng lại. Đối với một vũ trụ phẳng hoặc mở, toàn bộ không gian sẽ kéo dài vô tận, không có điểm kết thúc, và dù nó đi đến đâu, thì vũ trụ sẽ ở đó. Đối với một vũ trụ khép kín, không gian là hữu hạn, nhưng vũ trụ là không có giới hạn, giống như trái đất hữu hạn và không có giới hạn.
Nếu chúng ta sống trong một vũ trụ khép kín, chúng ta khó có thể hình dung được những gì bên ngoài vũ trụ. Bởi vì chúng ta là những sinh vật trong không gian ba chiều, chúng ta không thể trực giác hình dung một không gian bốn chiều hoặc thậm chí cao hơn trông như thế nào. Nếu chúng ta có thể nhảy ra khỏi không gian ba chiều và đi đến một chiều không gian cao hơn, chúng ta có thể nhìn thấy toàn bộ bức tranh của vũ trụ và bên ngoài của vũ trụ. Một số người suy đoán rằng có thể có các vũ trụ khác bên ngoài vũ trụ, nơi các định luật vật lý khác với chúng ta, ví dụ, tốc độ ánh sáng không cùng kích thước, hoặc ánh sáng truyền đi nhanh vô hạn. Trong một vũ trụ với các quy luật vật lý khác nhau, các dạng sống hoàn toàn khác nhau có thể được sinh ra, hoặc có thể chết đi, và thậm chí không thể hình thành các thiên thể như các ngôi sao. Có thể bên ngoài vũ trụ là những vũ trụ song song mà chúng ta quen thuộc, chúng nằm trên những dòng thời gian khác nhau. Mọi lựa chọn của chúng ta, mọi thứ đã xảy ra trong quá khứ, sẽ được “cất giữ” trong mỗi vũ trụ, và thậm chí bao gồm cả vũ trụ tương lai. Chính xác những gì tồn tại bên ngoài vũ trụ, chúng ta không có cách nào để biết được, và không một nhà khoa học nào có thể đưa ra câu trả lời chắc chắn. Có thể không có vũ trụ nào cả, hoặc có những thứ ngoài vũ trụ vượt xa trí tưởng tượng của chúng ta.
