Có những thế giới song song?

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Thực tế vật lý có thể rộng lớn hơn nhiều so với chỉ một phần không gian trong thời gian mà chúng ta gọi là Vũ trụ. Môi trường không gian của chúng ta có thể được xây dựng trên một quy mô đáng kinh ngạc, và các công cụ thiên văn của chúng ta là vô cùng hạn chế. Chúng ta cũng như những con kiến, không biết thế giới bên ngoài con kiến rộng lớn như thế nào.

Vì vậy, một số nhà vật lý lý thuyết đang xem xét một cách nghiêm túc lý thuyết về đa vũ trụ, theo đó thế giới của chúng ta chỉ là một trong số rất nhiều lý thuyết. Hơn nữa, áp dụng thuyết lượng tử vào Vũ trụ, chúng ta buộc phải thừa nhận rằng nó tồn tại đồng thời ở nhiều trạng thái.

Nói cách khác, bằng cách cho phép áp dụng các dao động lượng tử vào Vũ trụ, chúng ta thực tế buộc phải thừa nhận sự tồn tại của các thế giới song song. Một điều thú vị nữa là sự kết hợp giữa lý thuyết dây và phiên bản "vĩnh cửu" của vũ trụ học lạm phát (nói về mô hình lạm phát của Vũ trụ) cung cấp cơ sở tự nhiên cho cái gọi là "đa vũ trụ cảnh quan".

Lý thuyết đa vũ trụ: Lạm phát

Đầu tiên, khái niệm đa vũ trụ xuất hiện trong một số lĩnh vực vật lý (và triết học) cùng một lúc, nhưng ví dụ nổi bật nhất là lý thuyết lạm phát, mô tả một sự kiện giả định đã xảy ra khi vũ trụ của chúng ta còn rất trẻ - ít hơn một cũ thứ hai. Theo NASA, trong một khoảng thời gian ngắn đến khó tin, Vũ trụ đã trải qua giai đoạn giãn nở nhanh chóng, "phình to", ngày càng trở nên lớn hơn.

Người ta tin rằng lạm phát trong vũ trụ của chúng ta đã kết thúc khoảng 14 tỷ năm trước. Tuy nhiên, lạm phát không kết thúc ở mọi nơi cùng một lúc. Các nhà nghiên cứu tin rằng có lẽ khi lạm phát kết thúc ở một khu vực, nó sẽ tiếp tục ở những khu vực khác.

Do đó, trong khi lạm phát chấm dứt trong vũ trụ của chúng ta, có thể có những khu vực khác xa hơn nhiều nơi lạm phát tiếp tục - và tiếp tục ngay bây giờ. Hơn nữa, các vũ trụ riêng lẻ, theo LiveScience, có thể "chèn ép" các vũ trụ lớn hơn, phồng lên, mở rộng, tạo ra một biển lạm phát vĩnh cửu vô tận, chứa đầy vô số vũ trụ riêng lẻ.

Các nhà nghiên cứu cho biết trong kịch bản lạm phát vĩnh cửu này, mỗi vũ trụ sẽ phát sinh với các định luật vật lý riêng, tập hợp các hạt của riêng nó, cách bố trí lực của riêng nó và các giá trị của các hằng số cơ bản.

Điều này có thể giải thích tại sao vũ trụ của chúng ta có những đặc tính mà nó sở hữu, và đặc biệt là những đặc tính khó giải thích bằng cách sử dụng các khái niệm như vật chất tối hoặc hằng số vũ trụ. Dan Heling, một nhà vũ trụ học tại Đại học cho biết: “Nếu có một đa vũ trụ, thì chúng ta sẽ có các hằng số vũ trụ ngẫu nhiên trong các vũ trụ khác nhau, và chỉ là ngẫu nhiên khi hằng số mà chúng ta có trong vũ trụ của chúng ta lại lấy giá trị mà chúng ta quan sát được”. Arizona và chuyên gia về lý thuyết đa vũ trụ.

Lý thuyết đa vũ trụ: Quan sát và Bằng chứng

Thật thú vị, một bằng chứng khác về sự tồn tại của phim hoạt hình là các quan sát - trong Vũ trụ của chúng ta có rất nhiều điều đã xảy ra đến nỗi sự tồn tại của sự sống dường như không thể tin được. Và nếu chỉ có một Vũ trụ, rất có thể sẽ không có sự sống trong đó. Nhưng trong đa vũ trụ, khả năng có sự sống cao hơn nhiều. Nhưng lý thuyết này khó có thể được gọi là thuyết phục, đó là lý do tại sao hầu hết các nhà khoa học vẫn hoài nghi về ý tưởng về đa vũ trụ.

Tuy nhiên, nhiều người đã cố gắng tìm kiếm bằng chứng vật lý, thuyết phục hơn về sự tồn tại của nó. Ví dụ, nếu một vũ trụ lân cận tình cờ ở gần chúng ta một thời gian dài trước đây, nó có thể đã va chạm với nó, để lại một dấu ấn đáng chú ý.

Dấu ấn này có thể ở dạng biến dạng trong bức xạ phông vi sóng vũ trụ hoặc bức xạ di tích (ánh sáng còn sót lại từ khi vũ trụ nhỏ hơn một triệu lần so với ngày nay) hoặc trong các đặc tính kỳ lạ của các thiên hà theo hướng va chạm, theo một bài báo được xuất bản bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học College London. …

Một số nhà vật lý thiên văn thậm chí còn đi xa hơn, tìm kiếm những loại lỗ đen đặc biệt có thể là hiện vật từ các phần của vũ trụ chúng ta tách ra thành vũ trụ của riêng họ thông qua một quá trình gọi là đường hầm lượng tử.

Nếu một số khu vực trong vũ trụ của chúng ta bị phân chia theo cách này, chúng sẽ để lại những "bong bóng" trong vũ trụ của chúng ta, chúng sẽ biến thành những lỗ đen độc đáo này, theo các nhà nghiên cứu, "có thể tồn tại ngày nay."

Các nhà lý thuyết cho biết: “Khám phá tiềm năng về những lỗ đen này có thể chỉ ra sự tồn tại của đa vũ trụ. Tuy nhiên, tất cả những tìm kiếm kiểu này cho đến nay đều chẳng đi đến đâu, nên ngày nay Đa vũ trụ vẫn chỉ là giả thuyết.

Lý thuyết đa vũ trụ: Bức xạ nền

Năm 1964, các nhà vật lý Arno Penzias và Robert Wilson làm việc tại Phòng thí nghiệm Bell ở Holmdel, New Jersey, tạo ra máy thu vi sóng siêu nhạy để quan sát thiên văn vô tuyến. Nhưng dù làm gì đi nữa, họ cũng không thành công trong việc loại bỏ tạp âm vô tuyến nền của máy thu, kỳ lạ thay, dường như chúng phát ra từ mọi hướng cùng một lúc.

Penzias đã liên hệ với nhà vật lý Robert Dicke của Đại học Princeton, người đã đưa ra giả thuyết rằng tiếng ồn vô tuyến có thể là bức xạ phông vi sóng vũ trụ (CMB), là bức xạ vi sóng chính lấp đầy vũ trụ.

Đây là câu chuyện về sự khám phá ra CMB, đơn giản và thanh lịch. Với khám phá của mình, Penzias và Wilson đã nhận được giải Nobel Vật lý vào năm 1978, và với lý do chính đáng. Công trình của họ đã mở ra một kỷ nguyên vũ trụ học mới, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu và hiểu về vũ trụ hơn bao giờ hết.

Điều thú vị là công việc của các nhà vật lý cũng dẫn đến một trong những khám phá đáng kinh ngạc nhất trong lịch sử gần đây: các tính năng độc đáo của bức xạ di tích có thể là bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy vô số thế giới bên ngoài vũ trụ đã biết thực sự tồn tại. Tuy nhiên, để hiểu đúng về tuyên bố bất thường này, cần phải thực hiện một cuộc hành trình về thời gian bắt đầu.

Thuyết đa vũ trụ: Vụ nổ lớn

Theo lý thuyết được chấp nhận chung về nguồn gốc của vũ trụ, trong vài trăm nghìn năm đầu tiên sau Vụ nổ lớn, vũ trụ của chúng ta chứa đầy một plasma cực nóng, bao gồm hạt nhân, electron và photon phân tán ánh sáng.

Vào khoảng 380.000 năm, sự mở rộng liên tục của vũ trụ đã làm nguội nó xuống nhiệt độ dưới 3.000 Kelvin, cho phép các electron hợp nhất với hạt nhân để tạo thành các nguyên tử trung hòa, và sự hấp thụ các electron tự do cho phép ánh sáng chiếu vào bóng tối.

Bằng chứng về điều này - dưới dạng CMB đã đề cập trước đây - là những gì Penzias và Wilson đã tìm thấy. Khám phá của họ cuối cùng đã giúp thiết lập lý thuyết Vụ nổ lớn.

Đối với nhiều eons, sự giãn nở đang diễn ra đã làm nguội vũ trụ của chúng ta đến nhiệt độ chỉ khoảng 2,7K, nhưng nhiệt độ này không đồng đều. Sự khác biệt về nhiệt độ phát sinh do vật chất phân bố không đều trong vũ trụ. Điều này được cho là do những dao động nhỏ về mật độ lượng tử xảy ra ngay sau vụ nổ Big Bang.

Vào năm 2017, các nhà nghiên cứu tại Đại học Durham ở Anh đã xuất bản một bài báo cho thấy rằng các bản in CMB (được gọi là các điểm lạnh) có thể là bằng chứng của các thế giới khác. Các tác giả đưa ra giả thuyết rằng các điểm trong bức xạ phông vi sóng xuất hiện là kết quả của một vụ va chạm giữa vũ trụ của chúng ta và vũ trụ khác.

Nhìn chung, các điểm trong bức xạ di tích có thể được coi là bằng chứng đầu tiên về sự tồn tại của đa vũ trụ - hàng tỷ vũ trụ khác, tương tự như vũ trụ của chúng ta, - các nhà nghiên cứu viết.

Thuyết đa vũ trụ: Vật chất tối

Một bằng chứng khác trong kho tàng lý thuyết về Đa vũ trụ đang có thêm một nghiên cứu mới, cực kỳ thú vị. Vice viết, kết quả của ông cho thấy rằng các lỗ đen hình thành từ các vũ trụ sụp đổ tạo ra vật chất tối, và vũ trụ của chúng ta có thể trông giống như một lỗ đen đối với người ngoài.

Lưu ý rằng vật chất tối là một chất vô hình chiếm phần lớn khối lượng của Vũ trụ - mặc dù không phát ra ánh sáng có thể phát hiện được nhưng nó vẫn tồn tại, vì nó có tác dụng hấp dẫn đối với các cụm thiên hà và các vật thể phát xạ khác trong không gian.

Hàng loạt giả thuyết đã được đưa ra để giải thích vật chất tối, nhưng giờ đây các nhà khoa học cho rằng các lỗ đen nguyên thủy, vật thể giả định có từ thời sơ khai của vũ trụ, "là một ứng cử viên khả thi cho vật chất tối." Kết luận này được đưa ra bởi một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế từ Hoa Kỳ, Nhật Bản và Đài Loan, trong một bài báo đăng trên tạp chí khoa học Physical Review Letters vào tháng Giêng năm nay.

Tuy nhiên, hiện tại, tất cả các khái niệm này đều chỉ là suy đoán, mặc dù các nhà vật lý kỳ vọng những cách quan sát mới bằng kính thiên văn tinh vi trong những năm tới sẽ giúp trả lời nhiều câu hỏi.

Lý thuyết đa vũ trụ: Lạm phát một lần nữa

Nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng người Anh Stephen Hawking đã qua đời vào ngày 14 tháng 3 năm 2018 sau nhiều thập kỷ ngồi trên xe lăn và phụ thuộc vào máy tổng hợp giọng nói do đau đớn do chứng xơ cứng teo cơ một bên gây ra. Công trình nghiên cứu cuối cùng của nhà khoa học này, được xuất bản chỉ 10 ngày trước khi ông qua đời, được viết cùng với giáo sư vật lý lý thuyết Thomas Hertog và liên quan đến đa vũ trụ.

Trong một bài báo có tựa đề "Một cách suôn sẻ để thoát khỏi lạm phát vĩnh viễn?" Hawking và Hertog đưa ra giả thuyết rằng sự giãn nở nhanh chóng của không thời gian sau vụ nổ Big Bang có thể xảy ra lặp đi lặp lại, tạo ra nhiều vũ trụ.

Công trình của họ về cơ bản là một phần mở rộng của Lý thuyết Lạm phát, cho rằng trước Vụ nổ lớn, vũ trụ chứa đầy năng lượng vốn là một phần của không gian, và năng lượng đó khiến không gian giãn nở với tốc độ cấp số nhân. Chính năng lượng này đã tạo nên vụ nổ Big Bang, và đây là những gì chúng ta đã nói trước đó.

Tuy nhiên, vì lạm phát, giống như mọi thứ khác, có bản chất lượng tử, điều này có nghĩa là phải có các vùng không gian trong vũ trụ nơi lạm phát kết thúc và Vụ nổ lớn bắt đầu. Tuy nhiên, các khu vực này không bao giờ có thể va chạm với nhau, vì chúng được ngăn cách bởi các khu vực không gian thổi phồng.

Lý thuyết đa vũ trụ: Phê bình và kết luận

Tóm lại, cần phải nói rằng khi ai đó nói về lý thuyết đa vũ trụ, người ta có thể đồng thời nghe cả tự mãn và khiêm tốn. Nhưng nhiều nhà vật lý lại có phản ứng hoàn toàn khác: theo quan điểm của họ, ý tưởng về đa vũ trụ là phi khoa học và thậm chí có thể "nguy hiểm" ở chỗ nó có thể dẫn đến những nỗ lực khoa học bị định hướng sai.

Ví dụ, Paul Steinhardt, giáo sư khoa học tự nhiên tại Đại học Princeton, đã gọi lý thuyết Đa vũ trụ là "Lý thuyết về bất cứ điều gì", vì nó tương thích với quan sát tùy ý và do đó, không có bất kỳ thiên vị thực nghiệm nào.

Bằng cách này hay cách khác, bất chấp những lời chỉ trích đối với lý thuyết về nhiều thế giới, dữ liệu nghiên cứu khoa học (một số trong số đó được mô tả trong bài báo này) vẫn có thể đưa ra những lý thuyết thậm chí có vẻ điên rồ như vậy. Rốt cuộc, trở lại với phép loại suy, chúng ta biết gì về thế giới chúng ta đang sống?