Có thể phát hiện ra những vũ trụ khác hay không?

Có cái gì nằm bên ngoài Vũ trụ của chúng ta hay không? Theo nhiều nhà vật lí hiện đại, câu trả lời có khả năng là có, nhưng làm thế nào chúng ta dám chắc chắn về điều đó?

Chúng ta thường nghĩ Vũ trụ của chúng ta là nơi vạn vật ngự trị, và nó sẽ luôn luôn như thế.

Nhưng theo một số nhà nghiên cứu, không những có thể có nhiều vũ trụ, mà còn có vô số vũ trụ. Khái niệm đa vũ trụ này chẳng phải là cái gì mới mẻ đối với các nhà vật lí, chúng xuất hiện từ những lí thuyết đã được xây dựng nền tảng vững chắc. Và những khám phá gây đình đám trong thời gian gần đây lại hậu thuẫn cho quan niệm đó. Có rất nhiều thứ các nhà vật lí vẫn chưa biết rõ, nhưng sự tồn tại của đa vũ trụ là có khả năng, và một số người còn nói là chắc chắn.

Nhưng nếu thật sự có những thế giới khác bên ngoài vũ trụ của chúng ta, thì làm thế nào chúng ta biết được? Liệu chúng ta sẽ có thể phát hiện ra một vũ trụ nào khác hay không?

Kính thiên văn Bicep2 ở Nam Cực, thiết bị đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên của các sóng hấp dẫn phát sinh hồi 13,8 tỉ năm trước, lúc Vũ trụ lần đầu tiên bắt đầu dãn nở.

“Tôi thật sự nghĩ rằng người ta có thể tìm thấy bằng chứng khai cuộc cho những cái nằm bên ngoài [Vũ trụ của chúng ta]”, phát biểu của nhà vật lí Anthony Aguirre tại trường Đại học California, Santa Cruz. Xét cho cùng, việc không thể nhìn thấy trực tiếp hoặc cầm nắm một nguyên tử đã không ngăn cản các nhà vật lí xác nhận sự tồn tại của chúng.

Có lẽ loại đa vũ trụ khả dĩ nhất là một hệ quả tự nhiên của một lí thuyết gọi là lạm phát. Vũ trụ đã dãn nở nhanh sau vụ nổ lớn (Big Bang), và nó tiếp tục dãn nở cho đến ngày nay. Nhưng theo lí thuyết lạm phát, Vũ trụ đã tăng trưởng nhanh theo hàm số mũ trong những khoảnh khắc đầu tiên tồn tại của nó, một khoảnh khắc dãn nở nhanh-hơn-ánh-sáng.

Nhà vật lí Alan Guth đã đề xuất quan niệm mới triệt để này vào năm 1980 để giải thích một số đặc điểm của Vũ trụ: tại sao nó trông như nhau theo mọi phương, chẳng hạn. Kể từ đó, các nhà vật lí như Andre Linde đã phát triển thêm lí thuyết này, và nó được sự ủng hộ của các quan sát bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB) – ánh le lói còn sót lại của Big Bang tràn ngập khắp bầu trời.

Cách đây vài tuần, các nhà vật lí thuộc thí nghiệm BICEP2 đã gây đình đám với việc phát hiện ra một dấu hiệu mạnh của sự lạm phát – các gợn lăn tăn trong kết cấu không thời gian của vũ trụ gọi là sóng hấp dẫn. Phân bố trên bầu trời mà họ nhìn thấy giống y hệt như cái mà các nhà lí thuyết lạm phát đã dự đoán.

Phát hiện này có liên quan gì với đa vũ trụ? Chẳng ai biết lạm phát đã xảy ra như thế nào, nhưng một số quan điểm đơn giản nhất, hợp lí nhất đề xuất rằng các thăng giáng lượng tử ngẫu nhiên trong Vũ trụ sơ khai đã làm cho lạm phát ngừng lại ở một số vùng nhưng không ngừng ở những vùng khác. Do đó lạm phát sẽ là vĩnh viễn.

Các vũ trụ kiểu bọt bóng gắn kết với nhau, nhưng việc đi lại giữa chúng là chuyện không thể.

Ở những nơi lạm phát đã ngừng, các gói vũ trụ sẽ ra đời, trong đó các nguyên tử, các sao, và thậm chí các hành tinh có thể hình thành. Vũ trụ của chúng ta sẽ là một trong những gói vũ trụ kì diệu này.

Mặc dù lí thuyết lạm phát đã được chấp nhận rộng rãi, nhưng lạm phát vĩnh viễn vẫn còn là điều gây tranh luận. “Cá nhân tôi cảm thấy nghi ngờ câu chuyện này,” phát biểu của nhà vật lí Sean Carroll thuộc Viện Công nghệ California. Tuy nhiên, ông nói, điều đó là có khả năng.

Theo một số lí thuyết, mỗi gói vũ trụ có thể có dạng bọt bóng, mang lại một đa vũ trụ giống như xà phòng sủi bọt, trong đó mỗi bong bóng là một vũ trụ cùng với phiên bản các định luật vật lí của riêng nó. Và vì các khả năng đó là vô số, cho nên một số vũ trụ sẽ có những thực tế khác trong đó bạn là một ngôi sao màn bạc hoặc trong đó cá heo là chủ nhân của Trái đất.

Những vũ trụ bọt bóng này đều gắn kết với nhau, nhưng ở giữa chúng, sự lạm phát vĩnh viễn vẫn đang kéo dãn không thời gian nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Cho nên trừ khi bạn có thể chuyển động nhanh hơn ánh sáng, cái theo Einstein nói là điều không thể, bằng không bạn sẽ không thể chuyển từ bọt bóng này sang bọt bóng khác.

Nhưng cho dù là bạn có thể, một chuyến đi như vậy sẽ không hề đơn giản. “Bạn cũng phải vượt qua sự lạm phát ở giữa chúng, và nó có xu hướng làm căng phồng từng nguyên tử trong cơ thể bạn,” Aguirre nói. “Điều đó rất không thực tiễn.”

Có lẽ cách an toàn nhất và tốt nhất để nhìn thấy một vũ trụ bọt bóng khác là nếu một vũ trụ khác va vào vũ trụ của chúng ta, theo Aguirre thì sự kiện như thế có thể để lại vết tích trong phông nền vi sóng vũ trụ. Khả năng một kịch bản như thế xảy ra là bao nhiêu và dấu vân tay vũ trụ này sẽ trông như thế nào? Nó tùy thuộc vào bản chất đích thực của lạm phát, đó chính là cái chưa có ai am tường.

Theo Carroll, việc va vào một vũ trụ bọt bóng trông không có khả năng. “Điều này không có khả năng đúng, bởi vì nó chưa từng xảy ra hoặc nó sẽ không ‘đẫm máu’ nên lâu rồi chúng ta đã chẳng để ý đến nó.”

Một khả năng nữa là một huých từ một vũ trụ láng giềng sẽ làm cho các thiên hà gần chỗ va chạm chuyển động theo xu hướng khác so với phần còn lại của Vũ trụ. Một số nhà thiên văn khẳng định họ đã quan sát thấy cái gọi là dòng chảy đen này, nhưng đa số các nhà khoa học vẫn còn giữ thái độ hoài nghi.

“Cảm nhận của tôi là điều đó ít có khả năng,” Aguirre nói. Nếu một vũ trụ khác có thể cảm ứng một dòng chảy tối, thì nó sẽ để lại một dấu vết có thể để ý thấy trên CMB, cái các nhà thiên văn đơn giản là chưa nhìn thấy. Ngoài vũ trụ bọt bóng va chạm và dòng chảy tối, chẳng có nhiều quan điểm đã được phát triển tường tận để chỉ rõ làm thế nào phát hiện ra những vũ trụ khác trong đa vũ trụ lạm phát.

Một loại đa vũ trụ nữa phát sinh từ cái gọi là cách hiểu đa thế giới của vật lí lượng tử. Theo lí thuyết này, mỗi kết cục khả dĩ trong Vũ trụ tồn tại đồng thời trong những vũ trụ khác. Ví dụ, bạn có thể nhìn và thấy đèn trên bàn làm việc của bạn đang sáng. Nhưng đồng thời có một thực tại song song, tách biệt trong đó bạn thấy cái đèn bàn không sáng.

Giống như đa vũ trụ lạm phát, đa vũ trụ đa thế giới hàm ý có những thực tại song song khác. Tuy nhiên, một khác biệt lớn là các vũ trụ song song của lí thuyết đa thế giới không ở nơi nào khác, mà chúng tồn tại đồng thời với vũ trụ của chúng ta trong một bộ phận thực tại tách biệt, trừu tượng.

Các nhà khoa học có lẽ chưa từng tìm thấy những dấu hiệu trực tiếp của bất kì đa vũ trụ kiểu nào. Đối với một số người, điều đó có nghĩa là những lí thuyết này không có tính khoa học. Nhưng theo Carroll, nói như thế là thiếu sót. “Công việc của chúng ta với vai trò nhà vật lí là tin vào cái mà các phương trình của chúng ta mang lại.” Nói cách khác, bằng cách theo đuổi toán học, các nhà lí thuyết có thể giúp chúng ta tìm thấy những dấu hiệu gián tiếp của đa vũ trụ. Và cuối cùng, khi có đủ bằng chứng gián tiếp hợp lại thì đa vũ trụ có khả năng được xác thực.

Với những hàm ý khó tin mà những lí thuyết này mang lại – có vô số bản sao y hệt của bạn và của Trái đất – thật khó cho nhiều người có thể chấp nhận. Chí ít là trong Vũ trụ của chúng ta.

Theo BBC

Bài trước | Bài kế tiếp