Thuyết vũ trụ song song không chỉ là khoa học viễn tưởng

Thuyết vũ trụ song song không chỉ là khoa học viễn tưởng
2300

Các vũ trụ song song nghe có vẻ giống như một khái niệm trong phim khoa học viễn tưởng, và về cơ bản không có liên quan gì với vật lý hiện đại. Tuy nhiên giả thuyết cho rằng chúng ta đang sống trong một “đa vũ trụ” được tạo thành từ vô số vũ trụ song song từ lâu đã được nhìn nhận là một khả năng khoa học—mặc dù nó vẫn đang được tranh luận sôi nổi. Vấn đề trước mắt là cần tìm ra một cách thức kiểm nghiệm giả thuyết này, bao gồm việc dò xét bầu trời để tìm kiếm các dấu hiệu va chạm với các vũ trụ khác.

Các nhà khoa học đang tìm kiếm sự va chạm giữa các ‘bong bóng vũ trụ’ khác nhau trong bức xạ phông vi sóng vũ trụ

Các nhà khoa học đang tìm kiếm sự va chạm giữa các ‘bong bóng vũ trụ’ khác nhau trong bức xạ phông vi sóng vũ trụ (cosmic microwave background). (Ảnh: Geralt/CC 0).

Điều quan trọng cần nhớ là, khái niệm đa vũ trụ không thực sự là một lý thuyết, đúng hơn nó là hệ quả của hiểu biết hiện nay về vật lý lý thuyết. Sự khác biệt này khá là quan trọng. Chúng ta không phải chỉ vẫy tay một cái và nói rằng: “Hãy có một đa vũ trụ”. Thay vào đó, ý tưởng cho rằng vũ trụ này có lẽ chỉ là một trong vô vàn các vũ trụ khác đã bắt nguồn từ các lý thuyết hiện nay như cơ học lượng tử và lý thuyết dây.

Cách diễn giải về đa thế giới

Có thể bạn đã nghe nói đến thí nghiệm tưởng tượng về con mèo của nhà vật lý Schrödinger, một con vật ghê rợn bị nhốt trong một hộp kín. Hành động mở chiếc hộp cho phép chúng ta theo dõi một trong các hệ quả có thể xảy ra trong tương lai của con mèo, bao gồm trường hợp nó vừa sống vừa chết. Điều này nghe có vẻ vô lý, đơn giản là vì trực giác con người không quen với một ý tưởng như vậy.

Tuy nhiên điều đó là hoàn toàn khả thi, căn cứ theo các nguyên lý kỳ quặc của cơ học lượng tử. Lý do điều này có thể xảy ra là vì các không gian khả năng trong cơ học lượng tử là khá lớn. Về mặt toán học, một trạng thái cơ học lượng tử là tổng số (hoặc sự cộng tác dụng) của tất cả các trạng thái có thể xảy ra. Trong trường hợp con mèo của nhà vật lý Schrödinger, con mèo là sự cộng tác dụng của hai trạng thái “còn sống” và “đã chết”.

Hãy diễn giải điều này một cách thực tế dễ hiểu hơn. Hãy nghĩ về tất cả các khả năng này như các thiết bị ghi chép sổ sách, trong đó chúng ta chỉ có thể quan sát trạng thái “đúng khách quan” của con mèo. Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể chọn chấp nhận tất cả những khả năng này, và rằng chúng tồn tại trong các vũ trụ khác nhau của một đa vũ trụ. (Con mèo có thể còn sống trong vũ trụ này, nhưng đã chết trong vụ trụ khác, nhưng chúng ta chỉ có thể nhìn thấy 1 trạng thái ở đây)

Cách diễn giải về đa thế giới

(Ảnh: Robert Couse-Baker/CC BY 2.0)

Mô hình lý thuyết dây

Lý thuyết dây là một trong những con đường hứa hẹn nhất có khả năng hợp nhất lý thuyết cơ học lượng tử và lực hấp dẫn. Đây là vấn đề hết sức nan giải vì rất khó miêu tả lực hấp dẫn trên các quy mô nhỏ như quy mô của các hạt nguyên tử và hạt hạ nguyên tử—vốn thuộc phạm trù của cơ học lượng tử. Nhưng lý thuyết dây, vốn cho rằng tất cả các hạt cơ bản được tạo thành từ các dây một chiều, có thể đồng thời mô tả tất cả các loại lực đã được biết đến trong tự nhiên, bao gồm: lực hấp dẫn, lực điện từ, và lực hạt nhân.

Tuy nhiên, để lý thuyết dây có thể hoạt động trên phương diện toán học, sẽ cần ít nhất 10 chiều vật lý. Vì chỉ có 4 chiều mà chúng ta có thể quan sát được, bao gồm: chiều cao, chiều rộng, chiều sâu (3 chiều không gian) và chiều thời gian, do vậy các chiều bổ sung khác trong lý thuyết dây phải được ẩn giấu bằng cách nào đó nếu chúng thật sự tồn tại. Để có thể sử dụng lý thuyết dây nhằm giải thích cho các hiện tượng vật lý mà chúng ta nhìn thấy, những chiều bổ sung này cần phải được “compact hóa” bằng cách cuộn tròn chúng thành kích cỡ rất nhỏ đến nỗi không thể quan sát được. Đối với mỗi điểm trong 4 chiều chính, nên chăng có tồn tại 6 phương hướng đồng nhất khác?

Một vấn đề, hoặc như một số người nói, một đặc điểm của lý thuyết dây là có rất nhiều cách để compact hóa — 10.500 cách là một con số thường được đưa ra. Mỗi cách compact hóa này sẽ tạo ra một vũ trụ với các nguyên tắc vật lý khác nhau — ví dụ như khối lượng khác nhau của các electron và các hằng số khác nhau của lực hấp dẫn. Tuy nhiên cũng có những phản đối mạnh mẽ đối với phương pháp luận của compact hóa, vì vậy vấn đề này vẫn chưa được thống nhất ý kiến.

Tuy nhiên dựa trên điều này, câu hỏi hiển nhiên cần đặt ra là: chúng ta đang sống ở viễn cảnh nào trong số các khả năng trên? Lý thuyết dây tự nó không đưa ra một cơ chế để dự đoán điều này, khiến nó trở nên vô dụng vì chúng ta không thể kiểm chứng. Nhưng may mắn thay, một ý tưởng trong lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ thời kỳ sơ khai đã biến lỗi kỹ thuật này thành một đặc điểm đặc biệt.

Vũ trụ sơ khai

Trong giai đoạn sơ khai của vũ trụ, trước khi xảy ra Vụ Nổ lớn (Big Bang), vũ trụ đã trải qua một thời kỳ mở rộng nhanh chóng gọi là giai đoạn giãn nở. Giai đoạn giãn nở ban đầu được đưa ra nhằm giải thích lý do tại sao vũ trụ quan sát được hiện nay lại gần như đồng nhất về nhiệt độ. Tuy nhiên, lý thuyết này cũng dự đoán một phạm vi các dao động nhiệt độ xung quanh sự cân bằng nhiệt. Điều này đã được xác nhận bởi một số tàu không gian như vệ tinh COBE (Cosmic Background Explorer), tàu WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), và kính thiên văn không gian PLANCK.

Tuy người ta vẫn tranh luận khá sôi nổi các chi tiết cụ thể của giả thuyết này, các nhà vật lý học đã công nhận rộng rãi khái niệm giai đoạn giãn nở. Tuy nhiên, một hệ quả tất yếu của giả thuyết này là phải tồn tại các khu vực khác của vũ trụ vẫn đang tăng tốc độ giãn nở. Tuy nhiên, do sự biến động lượng tử của thời gian – không gian, một số bộ phận của vũ trụ chưa từng thực sự đạt đến trạng thái cuối cùng của quá trình giãn nở. Điều này có nghĩa là vũ trụ, ít nhất theo sự hiểu biết hiện tại của chúng ta, sẽ mãi mãi giãn nở. Một số bộ phận của vũ trụ do đó có thể sẽ trở thành các vũ trụ khác, mà tự chúng lại có thể trở thành các vũ trụ khác nữa… Cơ chế này sẽ tạo ra vô lượng vô số các vũ trụ.

Bằng cách kết hợp viễn cảnh này với lý thuyết dây, có khả năng mỗi một vũ trụ sẽ tồn tại một phương pháp compact hóa của các chiều bổ sung khác nhau và do đó cũng sẽ có các nguyên tắc vật lý khác nhau.

Bức xạ phông vi sóng vũ trụ

Bức xạ phông vi sóng vũ trụ. Tìm kiếm các gợn sóng hấp dẫn và các dấu hiệu va chạm với các vũ trụ khác. (Ảnh: NASA / nhóm nghiên cứu khoa học WMAP/wikimedia).

Kiểm chứng giả thuyết đa vũ trụ

Các vũ trụ trong dự đoán của lý thuyết dây và của giả thuyết giãn nở sẽ tồn tại trong cùng một không gian vật lý (không giống như nhiều vũ trụ cơ học lượng tử vốn tồn tại trong một không gian toán học), chúng có thể xếp chồng lên nhau hoặc va chạm với nhau. Quả thực, chúng chắc chắn phải va chạm vào nhau, từ đó lưu lại những vết tích trên bầu trời vũ trụ mà có lẽ chúng ta có thể tìm kiếm.

Các chi tiết cụ thể của các vết tích này phụ thuộc mật thiết vào các mô hình của vũ trụ—từ các điểm nóng hoặc điểm lạnh trong bức xạ phông vi sóng vũ trụ cho đến các khoảng trống dị thường trong trình tự sắp xếp các thiên hà. Tuy nhiên, do các va chạm với các vũ trụ khác phải xảy ra theo một phương hướng nhất định, nên bất kỳ vết tích nào cũng sẽ có khả năng phá vỡ tính đồng nhất của vũ trụ khả kiến này của chúng ta, đây một khả năng chung được kỳ vọng.

Những vết tích này đang được các nhà khoa học tích cực tìm kiếm. Một số người đang tìm kiếm nó trực tiếp thông qua các dấu tích trong bức xạ phông vi sóng vũ trụ, vốn là các phát quang tàn dư sau Vụ Nổ lớn. Tuy nhiên, vẫn chưa có vết tích nào như vậy được phát hiện. Còn những người khác thì đang tìm kiếm sự hỗ trợ gián tiếp như sóng hấp dẫn, vốn là những gợn sóng tạo ra trong thời gian – không gian khi các thiên thể cự đại dịch chuyển. Những gợn sóng như vậy có thể trực tiếp chứng minh cho sự tồn tại của giai đoạn giãn nở, từ đó ủng hộ cho giả thuyết đa vũ trụ.

Liệu trong tương lai chúng ta có thể chứng minh sự tồn tại của chúng, đây là một điều khó nói trước. Tuy nhiên với các ý nghĩa to lớn như vậy, công cuộc tìm kiếm chúng là hoàn toàn đáng để bỏ công sức.


Theo báo Khoahoc.tv

Tin chọn lọc khác
Có thể bạn chưa biết: Có tới 36 nền văn minh ngoài vũ trụ
04.11.2020 1334
Bằng cách sử dụng nguyên tắc “Copernic Sinh học”, các nhà khoa học đã xác định rằng có khả năng có ít nhất 36 nền văn minh đang hoạt động và giao tiếp trên khắp dải Ngân Hà của chúng ta.
Những sự thật thú vị về Hệ mặt trời của chúng ta
02.11.2020 1548
Chúng ta đang sống trong kỷ nguyên rực rỡ nhất của khoa học khám phá vũ trụ. Rất nhiều điều huyền bí, diệu kỳ đang diễn ra ngay trong chính vũ trụ của chúng ta. Hệ mặt trời xưa cũ của chúng ta thực sự là một nơi khá kì quái với tất cả hiện tượng không thuộc thế giới này mà con người vẫn chưa thể giải thích được. Có tin đồn rằng một hành tinh khổng lồ chưa được khám phá đang ẩn náu sau Sao Hải Vương, Núi lửa trên Sao Diêm Vương phun ra băng và một hẻm núi khổng lồ trên Sao Hoả có thể chứa toàn bộ Hoa Kỳ và hầu hết thành phố Cleveland.
Thuyết vũ trụ song song không chỉ là khoa học viễn tưởng
02.11.2020 2301
Có phải chúng ta đang sống trong một “đa vũ trụ” do các vô số các vũ trụ song song tạo thành? Giả thuyết này nghe giống như một khái niệm trong phim khoa học viễn tưởng, tuy nhiên, từ lâu nó vẫn được nhìn nhận là có khả năng về mặt khoa học.
Giới thiên văn học lo lắng: dàn vệ tinh của SpaceX có thể làm hỏng cả bầu trời đêm
13.04.2020 863
<p>SpaceX của Elon Musk đã phóng thành công 60 vệ tinh thuộc Starlink, dự án cung cấp mạng Internet tốc độ cao toàn cầu bằng một mạng lưới vệ tinh quỹ đạo. Lợi ích chưa thấy đâu, vì vẫn phải đợi xem toàn bộ 60 thiết bị có hoạt động trơn tru không, thì đã thấy có lời phàn nàn về tác hại của Starlink:</p> <p>Các nhà thiên văn học lo ngại khi chưa rõ Starlink sẽ ảnh hưởng thế nào tới hoạt động quan sát vũ trụ của con người.</p>
Nghiên cứu khoa học gây nhức đầu: Sự sống có thể tồn tại trong một Vũ trụ hai chiều
13.04.2020 1048
Theo lời mấy nhà Vũ trụ học có tiếng, thì Vũ trụ của chúng ta có 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian. Tại sao cứ phải tin lời họ nhỉ? Nhỡ chẳng may Vũ trụ có hai chiều thời gian và nhiều chiều không gian hơn nữa thì sao?
10 năm qua, ngành khoa học vũ trụ đã có những thành tựu gì?
15.01.2021 2001
Chỉ còn một thời gian ngắn nữa thôi là chúng ta chính thức bước sang một thập niên mới. Và có lẽ, trong những giờ phút cuối cùng của năm cũ này, chúng ta hãy cùng nhìn lại những thành tựu nổi bật nhất của ngành khoa học vũ trụ trong giai đoạn 2010 - 2019, để xem chúng ta đã tiến xa hơn đến đâu trong việc khám phá vũ trụ bao la rộng lớn ngoài kia.
Làm thế nào các nhà khoa học ở Trái Đất lại có thể liên lạc, gửi và nhận tín hiệu từ vũ trụ?
13.04.2020 1157
Có bao giờ bạn tự hỏi làm cách nào các nhà khoa học ở Trái Đất có thể liên lạc, nhận và gửi tín hiệu đến vũ trụ. Cùng khám phá bí mật đó trong bài viết sau đây.
7 bí ẩn về vũ trụ mà các nhà khoa học chưa giải thích được
13.04.2020 923
Trước giờ khoảng cách vũ trụ xa nhất mà loài người có thể đặt chân lên được mới chỉ là Mặt Trăng, và cũng chỉ có duy nhất 1 trong 4 tàu con thoi mà chúng ta phóng lên, tàu Voyager 1, có thể đi xa khỏi quỹ đạo Mặt Trời. Những gì chúng ta biết được về vũ trụ xa thẳm kia đều là những mảnh thông tin ghép lại từ những vật thể rơi tự do và qua quan sát kính thiên văn. Một vài bí ẩn thu hút sự chú ý có tính chất rùng rợn như hiện tượng mặt người trên sao Hỏa (thực chất là bóng của ngọn núi nhìn từ xa) hay vệ tinh hiệp sĩ đen “UFO” (thực chất là mảnh vụn của vệ tinh) đều đã được khai phá.
Những bí ẩn về vũ trụ mà khoa học không thể giải thích
26.01.2021 3835
Những bí ẩn về vũ trụ mà khoa học không thể giải thích.Tại sao vũ trụ đang giãn nở ngày càng nhanh? Liệu có tồn tại những vũ trụ khác bên ngoài vũ trụ chúng ta? Điều gì xảy ra nếu các hố đen thực sự là những lối vào của thế giới khác? … Đó là một vài trong vô số bí ẩn của vũ trụ mà khoa học cho đến nay vẫn không thể giải đạp.
Robot NASA chụp ảnh selfie trên sao Hỏa
13.04.2020 952
Bức ảnh toàn cảnh 360 độ ghi lại khoảnh khắc robot Curiosity đứng trơ trọi giữa sườn đồi khô cằn của hành tinh đỏ.
Kính viễn vọng không gian thấy gì vào sinh nhật bạn?
13.04.2020 736
Nhân kỷ niệm 30 năm hoạt động của kính viễn vọng Hubble, NASA tổ chức một sự kiện cho phép mọi người chiêm ngưỡng ảnh chụp vũ trụ theo ngày sinh.
Phát hiện thiên thạch chứa hợp kim siêu dẫn
13.04.2020
Lần đầu tiên, các nhà khoa học tìm thấy vật liệu siêu dẫn - chất dẫn điện không có điện trở - đến từ môi trường bên ngoài Trái Đất.
Dải Ngân Hà có thể rộng 1,9 triệu năm ánh sáng
13.04.2020 857
Nhờ tìm ra rìa dải Ngân Hà, các nhà khoa học có thể tính toán chính xác hơn khối lượng của nó và số lượng thiên hà nhỏ bao quanh.
Công bố ảnh chụp Mặt Trời chi tiết 'chưa từng có'
13.04.2020 910
Bức ảnh được chụp bởi các nhà khoa học Anh và NASA cho thấy bầu khí quyển của Mặt Trời phức tạp hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.
Phát hiện thiên hà tự phát sóng vô tuyến với chu kỳ 16 ngày đều đặn
21.02.2020 1470
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một vụ bùng phát vô tuyến nhanh (FRB) với nhịp điệu đều đặn và có tín hiệu lặp lại bí ẩn đến từ một thiên hà khác. Các sóng vô tuyến nhanh là những xung mạnh của sóng vô tuyến kéo dài chỉ vài mili giây, khởi nguồn từ quá trình bùng nổ năng lượng bí ẩn trong vũ trụ.
NASA phát hiện ra cặp sao thường xuyên diễn ra hiện tượng "nhật thực" - Thuban
16.01.2020 1620
Bạn sẽ dễ dàng nhận thấy ngôi sao Thuban hiện ra rõ trên nền trời đen. Rất có thể người Ai Cập cổ đại đã sử dụng ánh sáng của Thuban như sao Bắc Đẩu, và khoa học có bằng chứng để đưa ra nhận định đó. Khoảng 4.700 năm trước, khi người Ai Cập xây kim tự tháp đầu tiên, nhiều khả năng sao Thuban đã là trục thẳng đứng với nhiều các ngôi sao khác bay xung quanh. 
Hiện tượng ‘trăng xanh’ đầy kỳ lạ mà nhiều người chưa biết đến
14.01.2020 1442
Trăng xanh là một khái niệm chỉ hiện tượng trăng tròn không ăn khớp với một tháng dương lịch. Thường thì một năm dương lịch có mười hai lần trăng tròn, trùng hợp mỗi tháng có một lần trăng tròn. Nhưng do mỗi năm dương lịch/năm chí tuyến dài hơn năm âm lịch 11 ngày nên những ngày này dần dồn lại để sau khoảng hai hoặc ba năm lại có thêm một lần trăng tròn. Nói "Trăng xanh' thì trăng có màu xanh không? Và hiện tượng này có những tác động gì?
Vệ tinh săn hành tinh của NASA đã tìm thấy “anh em” của Trái Đất
13.01.2020 1215
Vệ tinh săn ngoại hành tinh của NASA TESS đã tìm thấy một hành tinh tương đương với Trái Đất và nằm trong vùng có thể sinh sống được. NASA cho rằng vệ tinh săn hành tinh TESS của cơ quan này đã phát hiện ra một hành tinh có kích cỡ tương đương với Trái Đất nằm trong phạm vi có thể sinh sống được trong quỹ đạo ngôi sao của nó, một điều kiện cho phép nước có khả năng tồn tại ở thể lỏng.
Những sự thật thú vị về trạm vũ trụ quốc tế ISS mà bạn chưa biết đến
18.12.2019 1310
Trạm vũ trụ quốc tế ISS (International Space Station) đã chào mừng sinh nhật lần thứ 19 vào ngày 6/12 vừa qua. Cùng khám phá thêm những thông tin thú vị về trạm vũ trụ ISS mà bạn có thể chưa biết tới.
Tuyên bố chấn động: Sinh vật ngoài hành tinh có thể đang sống trên sao Kim
18.12.2019 1635
Một nghiên cứu đã đưa ra tuyên bố chấn động rằng, sinh vật ngoài hành tinh có thể đang sống trong tầng mây a-xít trên sao Kim. Với giả thuyết trên, chúng ta ta đã có một bước tiến trong nghiên cứu các sinh vật và hành tinh ngoài vũ trụ
Dải Ngân Hà của chúng ta có khối lượng lớn gấp 890 tỷ lần so với Mặt Trời
16.12.2019 1174
Dựa vào lực hấp dẫn và sự di chuyển của vật thể, các nhà khoa học tính toán khối lượng khổng lồ của dải Ngân Hà lớn gấp 890 tỷ lần so với Mặt Trời. Đây là một phát hiện thú vị về khoa học vũ trụ ngày nay.
Phát hiện ra thiên hà từ thời sơ khai đang tạo ra các vì sao mới
16.12.2019 824
Qua hệ thống kính viễn vọng ALMA tại Chile, các nhà khoa học đã quan sát được MAMBO-9 - thiên hà chứa đầy bụi vũ trụ và đang tạo ra các vì sao mới. Đây được coi là thiên hà xa với Trái Đất nhất khi nó cách Trái Đất đến 13 tỷ năm ánh sáng
Thập kỷ rực rỡ với những khám phá phi thường của nhân loại
16.12.2019 825
Thập kỷ thứ hai của thế kỷ 21 sắp kết thúc, chúng ta hãy cùng nhìn lại những khám phá khoa học đỉnh cao mà nhân loại đã làm được suốt 10 năm qua từ việc tìm hiểu cơ thể người đến giải mã hành tinh Trái Đất và trong vũ trụ bao la.
Con người có thể sinh con bên ngoài vũ trụ với nghiên cứu mới nhất
16.12.2019 915
Viễn cảnh sinh con trong vũ trụ của nhân loại sắp trở thành hiện thực khi một công ty tại Hà Lan đã lên kế hoạch cho hành trình bay “độc nhất vô nhị” này. Thực nghiệm này có thể sẽ đưa lại những giá trị nghiên cứu to lớn cho khoa học vũ trụ thế giới.
Tin xem nhiều
Tin mới nhất