Bầu trời đêm luôn khiến con người tò mò về điểm tận cùng của mọi vật. Bên ngoài vũ trụ là gì trở thành câu hỏi hấp dẫn vì chạm đến giới hạn của quan sát, vật lý và trí tưởng tượng.
Qua climatechangehumanhealth.org, độc giả có thể tiếp cận vấn đề theo hướng khoa học, phân biệt phần nhìn thấy với toàn bộ vũ trụ. Hiện chưa có bằng chứng xác nhận một “khoảng không” nằm ngoài vũ trụ, nhưng nhiều mô hình vẫn đang được nghiên cứu.
I. Khoa học giải thích bên ngoài vũ trụ là gì?
Trước hết, chúng ta cần xác định khái niệm vũ trụ. Trong vũ trụ học, nó bao gồm không-thời gian, vật chất, năng lượng và các quy luật vật lý chi phối mọi thành phần. Vì vậy, bên ngoài vũ trụ là gì có thể là câu hỏi chưa được định nghĩa trọn vẹn: nếu vũ trụ đã bao hàm toàn bộ không gian thì “bên ngoài” không nhất thiết là một địa điểm có thể tiếp cận.
Ba khái niệm cần phải được phân biệt bao gồm:
Không gian ngoài Trái Đất: Khu vực vượt khỏi khí quyển, nơi tồn tại các hành tinh, ngôi sao và thiên hà.
Vũ trụ quan sát được: Phần mà ánh sáng hoặc tín hiệu đã có đủ thời gian truyền tới con người.
Toàn bộ vũ trụ: Có thể lớn hơn rất nhiều so với phần quan sát được, thậm chí vô hạn, nhưng chưa thể đo trực tiếp.
NASA cho biết vũ trụ có tuổi khoảng 13,8 tỷ năm và những hiểu biết hiện tại vẫn để lại nhiều câu hỏi về nguồn gốc, cấu trúc cùng quy mô thực sự của nó.
II. Giới hạn quan sát giúp hiểu bên ngoài vũ trụ là gì
Những gì con người nhìn thấy không đại diện cho toàn bộ thực tại. Dù vũ trụ khoảng 13,8 tỷ năm tuổi, phần quan sát được hiện có đường kính ước tính khoảng 92–93 tỷ năm ánh sáng. Nguyên nhân là không gian vẫn tiếp tục giãn nở trong lúc ánh sáng từ những miền xa xôi truyền về Trái Đất.
II.I. Chân trời vũ trụ
Chân trời vũ trụ là giới hạn mà phía ngoài nó, tín hiệu chưa có đủ thời gian để đến với người quan sát. Đây không phải một bức tường vật chất hay đường biên được vẽ cố định trong không gian.
Một người ở thiên hà rất xa cũng có chân trời quan sát riêng. Họ sẽ nhìn thấy một vùng không gian phần nào khác với vùng mà con người quan sát từ Trái Đất.
Khi hỏi bên ngoài vũ trụ là gì, nhiều người thực chất muốn biết điều gì nằm ngoài chân trời của nhân loại. Có thể vẫn tồn tại những thiên hà và miền không gian khác, nhưng ánh sáng từ đó chưa đến hoặc sẽ không bao giờ đến được chúng ta.
II.II. Vì sao kích thước lớn hơn tuổi vũ trụ?
Ánh sáng cổ xưa đã truyền đi gần 13,8 tỷ năm, nhưng nguồn phát của nó không đứng yên tại một khoảng cách cố định. Trong thời gian ấy, chính không gian giữa nguồn sáng và Trái Đất liên tục giãn nở.
Do đó, khoảng cách hiện tại đến những vùng xa nhất lớn hơn phép tính đơn giản giữa tốc độ ánh sáng và tuổi của vũ trụ. Hiểu được điều này là bước quan trọng khi giải mã bên ngoài vũ trụ là gì.
III. Điều gì nằm ngoài phần vũ trụ quan sát được?
Câu hỏi ngoài vũ trụ có gì thường sử dụng từ “vũ trụ” để chỉ phần mà con người nhìn thấy. Nếu hiểu theo nghĩa này, phía ngoài giới hạn quan sát có thể vẫn là những khu vực thuộc cùng một vũ trụ.
Dựa trên nguyên lý vũ trụ học, các nhà khoa học giả định rằng ở quy mô đủ lớn, vật chất phân bố tương đối đồng đều và những quy luật vật lý cơ bản không đột ngột thay đổi. Từ đó có thể suy luận rằng vùng ngoài chân trời vẫn chứa thiên hà, khí, vật chất tối và các cấu trúc vũ trụ khác. Đây là suy luận từ mô hình, chưa phải quan sát trực tiếp.
Ba khả năng thường được thảo luận gồm:
Vũ trụ lớn hơn phần quan sát: Ngoài chân trời vẫn là các miền thuộc cùng một không gian.
Vũ trụ hữu hạn nhưng không có biên: Không gian có thể cong và khép kín mà không tồn tại mép.
Vũ trụ vô hạn: Không gian kéo dài không ngừng nên không có điểm cuối.
Dữ liệu về bức xạ nền vi sóng cho thấy hình học không gian ở quy mô lớn rất gần phẳng. Tuy nhiên, “gần phẳng” chưa đủ để chứng minh toàn bộ vũ trụ vô hạn; một không gian hữu hạn nhưng cực lớn vẫn có thể trông phẳng trong phạm vi quan sát.
Đây là lý do bên ngoài vũ trụ là gì vẫn chưa thể được trả lời bằng một mô hình duy nhất.
IV. Đa vũ trụ có phải câu trả lời cuối cùng?
Khi tìm kiếm vũ trụ bên ngoài là gì, người đọc thường bắt gặp khái niệm đa vũ trụ. Đây là tên gọi chung cho những mô hình cho rằng miền vũ trụ của chúng ta có thể chỉ là một phần trong hệ thống rộng lớn hơn.
IV.I. Giả thuyết lạm phát vĩnh cửu
Một số mô hình lạm phát vũ trụ đề xuất rằng quá trình giãn nở cực nhanh có thể tiếp diễn tại những khu vực khác, tạo ra nhiều “vũ trụ bong bóng”. Mỗi miền có thể trải qua lịch sử phát triển riêng.
Các nhà nghiên cứu từng tìm kiếm dấu hiệu va chạm giữa những bong bóng giả định trong bức xạ nền. Tuy nhiên, kết quả chưa cung cấp bằng chứng đủ sức xác nhận đa vũ trụ tồn tại.
IV.II. Các chiều không gian bổ sung
Một số lý thuyết vật lý nghiên cứu khả năng tồn tại những chiều bổ sung ngoài ba chiều không gian quen thuộc. Nếu có, chúng không đơn giản là một khoảng trống nằm sau rìa vũ trụ mà thuộc cấu trúc sâu hơn của không-thời gian.
Đa vũ trụ và chiều bổ sung vì thế chỉ là giả thuyết, chưa phải đáp án chắc chắn cho bên ngoài vũ trụ là gì.
V. Con người nghiên cứu giới hạn vũ trụ thế nào?
Con người chưa thể bay đến chân trời vũ trụ. Thay vào đó, các nhà khoa học phân tích ánh sáng và những tín hiệu cổ để tái dựng lịch sử không gian.
Các công cụ quan trọng gồm:
Kính James Webb: Quan sát hồng ngoại và tìm các thiên hà hình thành rất sớm.
Kính Hubble: Ghi lại những trường sâu chứa hàng nghìn thiên hà.
Sứ mệnh Planck: Đo bức xạ nền vi sóng để nghiên cứu tuổi, thành phần và hình học vũ trụ.
Sứ mệnh Euclid: Lập bản đồ phân bố thiên hà nhằm tìm hiểu vật chất tối và sự giãn nở.
Đài quan sát sóng hấp dẫn: Bổ sung phương thức nghiên cứu ngoài ánh sáng điện từ.
James Webb đã giúp các nhà khoa học quan sát những thiên hà tồn tại khi vũ trụ còn rất trẻ, trong khi Euclid đang lập bản đồ cấu trúc quy mô lớn. Những nhiệm vụ này mở rộng hiểu biết nhưng chưa thể nhìn xuyên qua mọi giới hạn nhân quả.
Những tin tức mới nhất hôm nay có thể công bố các thiên hà xa hơn hoặc tín hiệu cổ hơn, nhưng kính mạnh hơn không xóa bỏ chân trời vũ trụ. Vì vậy, bên ngoài vũ trụ là gì vẫn là bài toán phụ thuộc cả dữ liệu lẫn giới hạn tự nhiên của việc quan sát.
VI. Hỏi nhanh về bên ngoài vũ trụ là gì
Phần hỏi đáp sau làm rõ hai nhầm lẫn thường gặp.
VI.I. Đi mãi có thể ra khỏi vũ trụ không?
Chưa có mô hình được xác nhận cho thấy tàu vũ trụ có thể đến một chiếc mép rồi bước ra bên ngoài. Nhiều miền xa còn tách khỏi Trái Đất nhanh đến mức tín hiệu gửi hôm nay có thể không bao giờ tới được.
Do đó, bên ngoài vũ trụ là gì không phải câu hỏi có thể kiểm chứng bằng cách chọn một hướng rồi di chuyển mãi.
VIII.II. Khoảng tối giữa các thiên hà có nằm ngoài vũ trụ?
Không. Khoảng không giữa các thiên hà vẫn thuộc vũ trụ và chứa cấu trúc không-thời gian, các trường vật lý, khí loãng, bức xạ cùng vật chất tối. “Trống” trong thiên văn không có nghĩa là không tồn tại bất cứ thành phần nào.
VII. Lời kết
Bên ngoài vũ trụ là gì hiện chưa có đáp án được khoa học xác nhận tuyệt đối. Nếu vũ trụ là toàn bộ không-thời gian và mọi thành phần tồn tại, khái niệm “bên ngoài” có thể không mang ý nghĩa vật lý.
Nếu đang nói về phần quan sát được, phía sau chân trời nhiều khả năng vẫn là các miền thuộc cùng vũ trụ. Đa vũ trụ, chiều bổ sung và không gian lớn hơn vẫn cần thêm bằng chứng trước khi trở thành kết luận đáng tin cậy.
Nguồn: Sưu tầm
