"Nếu vũ trụ đang giãn nở, vậy nó đang giãn nở vào đâu? Bên ngoài vũ trụ là gì?" Đây là một trong những câu hỏi sâu sắc và khó hình dung nhất trong vũ trụ học. Giống như những người Hy Lạp cổ đại tự hỏi điều gì sẽ xảy ra nếu họ bắn một mũi tên qua rìa thiên đường, chúng ta cũng cố gắng hình dung ra một "biên giới" của thực tại.
Tuy nhiên, câu trả lời của khoa học hiện đại thách thức chính cách chúng ta đặt câu hỏi. Vấn đề không nằm ở việc thiếu câu trả lời, mà là câu hỏi được xây dựng dựa trên một tiền đề không chính xác.
Hiểu Lầm Phổ Biến: Vũ Trụ Là Một Cái Hộp Đang Phình To
Khi nghe "vũ trụ đang giãn nở", chúng ta thường hình dung một quả bóng bay đang phình to trong một căn phòng. Quả bóng là vũ trụ, và căn phòng là "không gian bên ngoài" mà nó đang lấn vào.Đây là một hình dung sai lầm. Vũ trụ không phải là một vật thể đang giãn nở bên trong một không gian trống rỗng nào đó. Thay vào đó, chính không gian đang giãn nở. Toàn bộ cấu trúc của không-thời gian đang được kéo dãn ra ở mọi nơi.
Ví Dụ Quả Bóng Bay Kinh Điển
Để hiểu rõ hơn, hãy quay lại ví dụ quả bóng bay nhưng với một góc nhìn khác:- Hãy tưởng tượng vũ trụ của chúng ta là bề mặt 2D của quả bóng bay, không phải là cả quả cầu 3D.
- Vẽ các thiên hà lên bề mặt đó.
- Khi bạn thổi phồng quả bóng, bề mặt cao su (không gian) sẽ dãn ra.
Bây giờ, hãy xem xét từ góc nhìn của một sinh vật 2D sống trên bề mặt đó:
- Nó sẽ thấy mọi thiên hà khác đang di chuyển ra xa mình.
- Nó có thể đi mãi mãi trên bề mặt quả bóng mà không bao giờ tìm thấy một "rìa" hay "biên giới" nào cả.
- Khi được hỏi "Bên ngoài bề mặt này là gì?", sinh vật 2D đó không thể trả lời, vì khái niệm "bên trong" hay "bên ngoài" quả bóng thuộc về một chiều không gian thứ ba mà nó không thể cảm nhận được.
Vũ trụ 3D của chúng ta cũng tương tự. Nó có thể đang giãn nở trong một "siêu không gian" có nhiều chiều hơn mà chúng ta không thể tiếp cận hay đo lường. Vì vậy, đối với chúng ta, không có cái gọi là "bên ngoài".
Vũ Trụ Hữu Hạn Nhưng Vô Biên
Điều này dẫn đến một khái niệm khó hiểu: vũ trụ có thể là hữu hạn về kích thước nhưng lại vô biên (không có ranh giới). Giống như bề mặt Trái Đất, bạn có thể đi vòng quanh mãi mãi mà không bao giờ đến "điểm kết thúc", mặc dù diện tích của nó là hữu hạn.Vũ trụ của chúng ta cũng có thể có một hình dạng cong như vậy. Nếu bạn bay trên một con tàu vũ trụ theo một đường thẳng tuyệt đối, một ngày nào đó bạn có thể quay trở lại đúng điểm xuất phát. Trong một vũ trụ như vậy, không có "rìa" và do đó không có "bên ngoài".
Vậy "Bên Ngoài" Là Gì?
Khái niệm "bên ngoài" đòi hỏi phải có không gian để tồn tại. Nhưng vì vũ trụ bao gồm toàn bộ không gian, nên câu hỏi "Bên ngoài không gian là gì?" trở nên vô nghĩa, giống như hỏi "Phía bắc của Cực Bắc là gì?".Những gì bên ngoài vũ trụ mà chúng ta biết không phải là chân không (vì chân không vẫn là không gian), cũng không phải là vật chất tối hay bất cứ thứ gì chúng ta có thể định nghĩa. Nó là một trạng thái "không tồn tại" theo đúng nghĩa đen, nơi mà các khái niệm về không gian, thời gian, và các định luật vật lý của chúng ta không còn áp dụng.
Vì vậy, câu trả lời cho câu hỏi "Bên ngoài vũ trụ là gì?" không phải là "không có gì", mà là câu hỏi đó không thể được trả lời trong khuôn khổ hiểu biết của chúng ta, bởi nó dựa trên một khái niệm không tồn tại trong vũ trụ của chúng ta.
