'Không gian' tồn tại ở đâu?
Trả lời
Con người đã vật lộn với bí ẩn tại sao vũ trụ tồn tại hàng ngàn năm. Gần như mọi nền văn hóa cổ đại đều nghĩ ra câu chuyện sáng tạo của riêng mình - hầu hết trong số họ để vấn đề này cho các vị thần - và các triết gia đã viết rất nhiều về chủ đề này. Nhưng khoa học đã có rất ít điều để nói về câu hỏi cuối cùng này.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một số nhà vật lý và vũ trụ học đã bắt đầu giải quyết vấn đề này. Họ chỉ ra rằng giờ đây chúng ta đã hiểu biết về lịch sử của vũ trụ và các quy luật vật lý mô tả cách thức hoạt động của vũ trụ. Họ nói rằng thông tin đó sẽ cho chúng ta manh mối về cách thức và lý do vũ trụ tồn tại.
Câu trả lời gây tranh cãi được thừa nhận của họ là toàn bộ vũ trụ, từ quả cầu lửa của vụ nổ Big Bang cho đến vũ trụ đầy sao mà chúng ta đang sinh sống, đều xuất hiện từ hư vô. Họ nói rằng nó phải xảy ra bởi vì "không có gì" vốn đã không ổn định.
Ý tưởng này nghe có vẻ kỳ quái, hoặc chỉ là một câu chuyện sáng tạo huyền ảo khác. Nhưng các nhà vật lý lập luận rằng nó tuân theo một cách tự nhiên từ hai lý thuyết mạnh mẽ và thành công nhất của khoa học: cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng.
Sau đó, đây là cách mọi thứ có thể đến từ không có gì.
(Tín dụng: NASA, ESA, M. Postman (STScI), Nhóm CLASH, Nhóm Di sản Hubble (STScI/AURA))
Các hạt từ không gian trống rỗng
Đầu tiên chúng ta phải xem xét lĩnh vực cơ học lượng tử. Đây là nhánh của vật lý liên quan đến những thứ rất nhỏ: nguyên tử và thậm chí là các hạt nhỏ hơn. Đó là một lý thuyết vô cùng thành công, và nó làm nền tảng cho hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại.
Cơ học lượng tử cho chúng ta biết rằng không có thứ gọi là không gian trống rỗng. Ngay cả khoảng chân không hoàn hảo nhất cũng thực sự được lấp đầy bởi một đám mây hạt và phản hạt đang cuộn trào, bùng lên sự tồn tại và gần như ngay lập tức biến mất trở lại vào hư vô.
Những cái gọi là hạt ảo này không tồn tại đủ lâu để có thể quan sát trực tiếp, nhưng chúng ta biết chúng tồn tại do tác động của chúng .
Nhóm thiên hà Ngũ tấu của Stephan (Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA và Nhóm Hubble SM4 ERO)
Không-thời gian, từ không không gian và không thời gian
Từ những thứ nhỏ bé như nguyên tử, đến những thứ thực sự to lớn như các thiên hà. Lý thuyết tốt nhất của chúng ta để mô tả những cấu trúc quy mô lớn như vậy là thuyết tương đối rộng, thành tựu đỉnh cao của Albert Einstein, đưa ra cách thức hoạt động của không gian, thời gian và lực hấp dẫn.
Thuyết tương đối rất khác với cơ học lượng tử và cho đến nay chưa ai có thể kết hợp cả hai một cách liền mạch. Tuy nhiên, một số nhà lý thuyết đã có thể áp dụng hai lý thuyết này vào các vấn đề cụ thể bằng cách sử dụng các xấp xỉ được lựa chọn cẩn thận. Ví dụ, cách tiếp cận này đã được Stephen Hawking tại Đại học Cambridge sử dụng để mô tả các hố đen.
Nguồn: Tại sao có cái gì đó hơn là không có gì?
Tuyên bố rằng vũ trụ đang giãn nở có lẽ là một thuật ngữ thường bị hiểu sai. Trước tiên, chúng ta phải xem xét lý do tại sao họ nói rằng vũ trụ đang giãn nở.
Vũ trụ giãn nở được tìm ra bằng cách tìm ra hiện tượng dịch chuyển đỏ và thực tế là các thiên hà đang di chuyển ra xa nhau.
Nhưng trên thực tế, thuật ngữ mở rộng có thể không phải là từ thích hợp cho trường hợp này, vì vũ trụ không thực sự mở rộng vào bất cứ thứ gì, không giống như một quả bóng bay mở rộng ra bên ngoài vào không gian xung quanh nó, thay vào đó, thuật ngữ mở rộng được sử dụng để chỉ thực tế rằng không gian giữa các thiên hà đang giãn ra bằng cách nào đó, và bản thân các thiên hà đứng yên. Vì khoảng cách giữa các thiên hà tăng lên do không gian giãn ra, nên các thiên hà dường như đang di chuyển ra xa nhau.
Lời giải thích này có thể không xuất hiện một cách trực giác, vì từ kinh nghiệm của chúng ta, chúng ta luôn thấy rằng không gian xung quanh chúng ta trên thế giới là tĩnh lặng, và chúng ta không xem không gian như một thứ gì đó có khả năng co giãn nhưng không gian theo thuyết tương đối rộng (GR) không đơn giản. một như chúng ta thấy hàng ngày.
Không gian theo GR là một thực thể phức tạp hơn, có khả năng co giãn hoặc thậm chí uốn cong. Do đó, cần phải hình dung mọi thứ thông qua khái niệm vũ trụ này để hiểu được sự giãn nở, thay vì khái niệm giãn nở thông thường của chúng ta.
Ngoài ra, vì khái niệm không gian phức tạp này không giống với những gì chúng ta gặp trong đời thực, nên không có phép loại suy nào có thể thỏa mãn hiện tượng giãn nở này.
Đối với đa vũ trụ, đó chỉ là suy đoán hoặc ý tưởng sáng tạo và loài người chúng ta vẫn còn quá trẻ để hiểu bất cứ điều gì thuộc loại đó.