Những nhận thức về vũ trụ (Phần 1): Không gian là gì?

Bình luận Ánh Dương • 13:00, 10/12/19

Vũ trụ hình thành như thế nào? Con người từ đâu đến? Vũ trụ phải chăng không có biên giới? Trong phần này chúng tôi xin trình bày một vài nhận thức về không gian trong vũ trụ.

Ngành vũ trụ học hiện đại đã đưa ra nhiều giả thuyết về sự hình thành của vũ trụ: từ thuyết Thiên cầu đồng tâm (geocentric – Trái Đất là trung tâm của vũ trụ) đến thuyết Nhật tâm (heliocentric – Mặt Trời là trung tâm của vũ trụ), từ thuyết Vụ nổ lớn (Big bang) đến thuyết Đa vũ trụ (multiverse), những phát hiện mới liên tục phủ định những nhận thức cũ. Phát hiện mới nhất cho thấy, vũ trụ của chúng ta có lẽ chỉ là một trong vô số các vũ trụ đan xen ngang dọc, thế giới ba chiều quen thuộc với chúng ta có lẽ chỉ là một thế giới hư huyễn. Quá khứ, hiện tại, tương lai có lẽ cùng đồng thời tồn tại. Những nghiên cứu phát hiện này đã hoàn toàn lật ngược lại những lý giải hiện hữu về vũ trụ của chúng ta. Trực giác của chúng ta đối với sự vật quen thuộc sao có thể nhận biết sai đến vậy chứ? Những điều quá kinh ngạc này có lẽ sẽ khiến bạn phải đặt câu hỏi rằng rốt cuộc mức độ đáng tin cậy của những nghiên cứu này ra sao. Loạt bài này sẽ cùng bạn đọc tìm hiểu những nghiên cứu phát hiện mới nhất, đồng thời cũng mở ra một cánh cửa mới cho bạn đọc có một góc nhìn khác về vũ trụ chân thực.

Trong Tề Tục Huấn – Hoài Nam Tử có viết: “Bốn phương, trên dưới gọi là vũ, từ quá khứ đến hiện tại gọi là trụ”. Người Trung Quốc cổ đại lý giải “vũ” là không gian rộng lớn vô hạn, “trụ” là thời gian liên tục vĩnh hằng. Ngành vũ trụ học hiện đại thông thường gọi vũ trụ là tên gọi chung cho tất cả không gian và thời gian. Vậy thì không gian là gì? Vấn đề này xem ra có vẻ đơn giản nhưng lại đang đánh đố các nhà khoa học hiện nay. Không gian bao hàm vạn vật, vạn vật lại bao hàm không gian. Các nhà khoa học từng thốt lên rằng đây là một trong những đề tài khó và thâm sâu nhất của vật lý học. Vật lý học thời kỳ đầu cho rằng không gian kỳ thực là trống rỗng không có gì cả.

Newton nhận thức về không gian

Newton, cha đẻ của ngành khoa học hiện đại, đã miêu tả không gian là một sân khấu rộng lớn mênh mông, mãi mãi bền vững không thay đổi. Mọi thứ trong vũ trụ đều đang biểu diễn trên sân khấu này, vạn vật đều thay đổi vai diễn trên sân khấu này. Diễn xuất không ảnh hưởng tới sân khấu, sân khấu cũng không ảnh hưởng tới diễn xuất. Trong con mắt của Newton, vũ trụ giống như một cỗ máy chính xác vận hành theo một quy luật cố định. Ví như Trái Đất quay quanh Mặt Trời, các thiên hà giống như các bánh răng của chiếc đồng hồ khổng lồ. Đây là quan niệm thời gian, không gian cứng nhắc, tuyệt đối hóa, tức thời gian và không gian là hoàn toàn độc lập với nhau. Các định luật cơ học của Newton đã miêu tả rõ ràng các hiện tượng có thể cảm nhận bằng trực giác xảy ra xung quanh chúng ta, từ hiện tượng quả táo rơi, đến hiện tượng Trái Đất chuyển động theo quỹ đạo quanh Mặt Trời. Trải qua hàng trăm năm thí nghiệm kiểm chứng, định luật này mới được toàn thế giới công nhận.

Einstein nhận thức về không gian

Nhưng Einstein với cách suy nghĩ độc đáo đã chỉ ra rằng, thực ra không gian là một thực thể giống như tấm thảm cao su, có thể khiến nó uốn cong, cũng có thể khiến nó gấp khúc, hoặc có thể khiến nó rung động. Thông thường chúng ta không ý thức được sự tồn tại của không gian, giống như cá bơi trong nước, chúng không ý thức được sự tồn tại của nước là vì chúng luôn ở trong nước. Einstein chỉ ra rằng, trong khi vật thể đang chuyển động, không gian và thời gian sẽ dùng một phương thức đặc thù nào đó để gây ảnh hưởng lẫn nhau, phối hợp với nhau. Trong quá trình vận động, không gian và thời gian lại hòa hợp với nhau, từ đó hình thành một khái niệm quen thuộc là “thời không” (tức thời gian và không gian). Lý luận không gian và thời gian là một thể thống nhất này đã làm chấn động giới khoa học, đồng thời cũng phá vỡ căn bản lý luận “không gian là một sân khấu lớn” của Newton.

Einstein biết rằng Không gian không phải là bằng phẳng, nó có thể bị uốn cong (Ảnh: pexels)

Lý luận này chính là Thuyết tương đối hẹp và Thuyết tương đối rộng của Einstein. Thuyết tương đối hẹp được xây dựng dựa trên cơ sở giả thiết về nguyên lý vận tốc ánh sáng không đổi, tức là vận tốc ánh sáng sẽ không thay đổi theo sự vận động tương đối của hệ tham chiếu của nguồn ánh sáng và người quan sát. Einstein cho rằng do không gian và thời gian thay đổi khiến cho vận tốc ánh sáng luôn cố định không đổi. Cùng với sự gia tăng tốc độ chuyển động của vật thể, thời gian sẽ giãn nở ra, không gian sẽ thu hẹp lại và khối lượng sẽ tăng lên. Tốc độ chuyển động của vật thể càng lớn thì hiệu quả sẽ càng rõ nét. Trong khi nghiên cứu về lực hấp dẫn, Einstein còn phát hiện ra do sự tồn tại của vật chất nên đã làm cho không gian của chúng ta không phải là không gian bằng phẳng và bất biến; nó có thể bị uốn cong, mà loại uốn cong này lại chính là hiện tượng lực hấp dẫn. Nói cách khác, lực hấp dẫn thực ra là một ảo giác, sự uốn cong thời không mới là bản chất. Mặt Trăng quay theo quỹ đạo không phải do tác động của một sức mạnh thần bí nào đó của Trái Đất, mà là vì nó chuyển động theo một thời không lõm do Trái Đất sinh ra. Thời gian và không gian không chỉ là một chỉnh thể, nó còn có thể bị uốn cong do chịu ảnh hưởng của vật chất. Đây là lần đầu tiên trong lịch sử nhân loại xuất hiện lý luận trái ngược với trực giác của con người.

Những phát hiện trong nghiên cứu vĩ mô và vi mô đã lật đổ hoàn toàn những nhận thức trước đây về không gian hiện hữu và vũ trụ.

Khoa học hiện đại nhận thức về không gian

Khoa học hiện đại cho rằng nguyên tử là đơn vị cơ bản nhất tổ hợp thành mọi vật trên thế giới. Nhưng trong những hạt nguyên tử vi quan này lại tồn tại không gian vô cùng rộng lớn. Các nhà khoa học khi tìm kiếm các không gian vi quan đã phát hiện rằng trong không gian vi quan hư không lại không phải là trống rỗng. Không gian này phức tạp và liên tục thay đổi, các hạt bay lơ lửng khắp nơi, va chạm vào nhau, tạo nên một cảnh tượng hỗn loạn, vô cùng kinh hãi. Các hạt lạp tử giống như bong bóng tan vỡ trong nháy mắt. Ngày càng nhiều nhà khoa học đã chấp nhận điều được gọi là lý thuyết về hạt Higgs (Higgs boson) và trường hạt Higgs (Higgs field). Lý luận này đưa ra giả thiết không gian giống như một đại dương mênh mông, các loại hạt bị vùi trong biển lớn này, khi chúng chuyển động trong nước biển, chúng sẽ có được trọng lượng. Hạt nào càng cố gắng ngoi lên trên thì sức cản của nước biển đối với hạt đó sẽ càng lớn, và trọng lượng của nó sẽ càng lớn. Mặc dù đến nay chưa có chứng minh nào hoàn toàn đúng về trường Higgs, nhưng những đột phá trong tìm kiếm hạt Higgs đã cho thấy những dấu hiệu đáng mừng trong việc chứng minh sự tồn tại của trường Higgs.

Cơ học lượng tử nhận thức về không gian

Trong nghiên cứu cơ học lượng tử, người ta còn phát hiện ra một hiện tượng kỳ lạ vượt khỏi sự ảnh hưởng lẫn nhau của không gian, mà đến nay khoa học vẫn không cách nào giải thích được. Giữa hai lạp tử vi quan cùng nguồn gốc có tồn tại một loại quan hệ ràng buộc, dù chúng cách nhau bao xa, chúng vẫn luôn giữ mối liên hệ với nhau. Tức là nếu làm cho một lạp tử này nhiễu động, thì dù lạp tử còn lại có cách bao xa đi nữa, nó cũng sẽ lập tức cảm thụ được loại chấn động này. Loại chấn động này gọi là “rối lượng tử” hay “vướng víu lượng tử”. Đây là hiện tượng có thể nói là kỳ lạ nhất của cơ học lượng tử, bởi vì nó có thể sinh ra “sức hút ma quái có tác dụng ở khoảng cách cực xa”.

Vướng víu lượng tử giải thích về hiện tượng “di chuyển trong nháy mắt” một khoảng cách cực kỳ xa (Ảnh: pexels)

Các nhà khoa học đã thành công trong việc dùng rối lượng tử để đưa photon đến một nơi rất xa chỉ trong nháy mắt. Họ dự đoán rằng trong thế giới tương lai, nhân loại có lẽ có thể thực hiện được việc “di chuyển trong nháy mắt” để di chuyển người hoặc vật thể từ nơi này đến nơi khác thông qua rối lượng tử. Loại sức hút ma quái có tác dụng ở khoảng cách cực kỳ xa, dường như đã vượt trên vận tốc ánh sáng, vượt qua tất cả những nhận thức về khái niệm thời không. Mãi cho đến trước lúc qua đời, Einstein vẫn không có cách nào lý giải được loại hiện tượng này. Có nhà khoa học cho rằng, mối quan hệ ràng buộc giữa các lượng tử này thực ra là biểu hiện của ý thức giữa các lượng tử.

Vũ trụ học nhận thức về không gian

Trong nghiên cứu tỉ lệ giãn nở của vũ trụ, người ta đã phát hiện trong không gian chúng ta đang ở còn tồn tại một thành phần cơ bản vô cùng bí ẩn không thể trắc định được; và phát hiện này đã làm chấn động toàn bộ giới khoa học. Hiện nay thuyết về Vụ nổ lớn là lý luận phổ biến được nhiều người tiếp nhận. Thuyết này cho rằng, vào khoảng 13,7 tỷ năm trước, vũ trụ của chúng ta đã trải qua một vụ nổ vô cùng đáng sợ trong chưa đầy một giây. Vụ nổ này đã làm cho không gian nở ra bên ngoài một cách vô hạn, không gian từ đó đến nay không ngừng giãn nở.

Mấy chục năm nay, đa số các nhà khoa học đều cho rằng sự tác động của lực hấp dẫn sẽ làm cho tốc độ giãn nở của không gian chậm lại. Nhưng kết quả quan trắc lại cho thấy sự giãn nở của vũ trụ không có bất kỳ dấu hiệu chậm lại nào cả, trên thực tế, tốc độ giãn nở của vũ trụ vẫn đang tăng. Đa số các nhà khoa học đều nhất trí rằng có một loại vật chất nào đó đang lấp đầy không gian, triệt tiêu ảnh hưởng lực hấp dẫn của vật chất thông thường đối với không gian, nó xé rách các thiên hà trong vũ trụ và kéo giãn cấu tạo cơ bản nhất của vũ trụ. Loại vật chất bí ẩn lấp đầy không gian này được gọi là “năng lượng tối” (dark energy), phát hiện này đã hoàn toàn lật ngược lại tất cả những nhận thức trước đó về vũ trụ của các nhà khoa học.

Vũ trụ xuất hiện do một vụ nổ lớn (Ảnh: NASA)

Ngoài năng lượng tối, trong vũ trụ còn tồn tại vật chất tối (dark matter). Qua đo đạc phát hiện thấy vật chất thông thường ước tính chiếm 5% tổng khối lượng của vũ trụ, phần còn lại của vũ trụ do 25% vật chất tối và 70% năng lượng tối cấu thành. Nói cách khác, vật chất tối và năng lượng tối cấu thành 95% vũ trụ, nhưng các nhà khoa học lại không hiểu chút gì về chúng. Các loại máy móc chính xác hiện nay, cơ học lượng tử, thuyết tương đối, vật lý hạt, tất cả đều không có tác dụng trong việc tìm hiểu vật chất tối và năng lượng tối. Nhìn chung, nhận thức của chúng ta đối với vũ trụ hoàn toàn dựa trên vỏn vẹn 5% vật chất thông thường cấu tạo nên vũ trụ, khoa học hiện đại ngày nay còn xa mới có thể nhận thức rõ ràng về vũ trụ.

Lý luận về hố đen

Mặc dù vậy, những manh mối mới lật ngược lại những tri thức hiện nay vẫn không ngừng xuất hiện. Lý luận hiện đại về hố đen cho thấy thế giới ba chiều mà chúng ta đang sinh tồn này có lẽ là một loại huyễn tượng. Sự tồn tại của những điều chân thực tối cao được lưu giữ trong thế giới hai chiều ở bên ngoài vũ trụ. Cũng chính là nói, bất cứ vật thể nào trong vũ trụ, từ các thiên hà cho đến nhân loại, thậm chí cả bản thân không gian, chẳng qua chỉ là những tín tức được lưu giữ trong mặt phẳng hai chiều ở một nơi xa xôi chiếu xạ đến trước mặt chúng ta. Mọi thứ chúng ta trải qua trong thế giới hiện thực này cũng chỉ giống như hình ảnh phản chiếu của toàn bộ tín tức, hình tượng mà thôi.

Hố đen vũ trụ có cửa sau mở đến các không gian khác - theo quan điểm của Stephen Hawking (Ảnh: pixabay)

Luận giải

Trên đây là những nhận thức mới nhất về không gian vũ trụ của khoa học hiện đại. Có thể thấy, mặc dù không gian ở khắp mọi nơi nhưng khoa học hiện đại vẫn chưa có cách nào nhận thức được không gian một cách chính xác. Giống như Tô Đông Pha đã nói: “Bất thức Lư sơn chân diện mục, chỉ duyên thân tại thử sơn trung” (Sở dĩ không biết rõ diện mạo của núi Lư Sơn là bởi bản thân người quan sát đang đứng ngay trên núi Lư Sơn) – trích từ bài Đề Tây Lâm Bích của Tô Đông Pha. Chúng ta có thể nhận thức được không gian có đặc tính này, đặc tính kia nhưng vĩnh viễn không cách nào thực sự nhận thức được không gian, bởi vì chúng ta đang ở bên trong nó.

Từ hơn 2,000 năm trước, Phật Thích Ca Mâu Ni đã nói với đệ tử của Ngài rằng hết thảy mọi thứ trên thế gian đều là huyễn tượng. Ngành vũ trụ học hiện đại cũng nhận thức rằng không gian ba chiều của chúng ta đây là một thứ giống như toàn bộ tín tức, hình ảnh hư huyễn. Thực ra, Einstein đã từng nói thế này: “Nếu trong tương lai có một lý thuyết nào đó có thể thay thế khoa học, thì đó nhất định là Phật pháp, bởi vì Phật Pháp quá hoàn mỹ, và đã đạt đến cảnh giới chí thiện rồi”.

Lấy Phật Pháp làm cơ sở để nhận thức về không gian (Ảnh: JanBaby Pixabay)

Khoa học hiện đại cũng đã nhận thức được không gian n chiều, nghĩa là cùng nơi cùng lúc đồng thời có tồn tại các không gian khác nhau, nhưng khoa học hiện đại lại không thể tiến hành phân tích nó. Đồng thời, chúng ta lại đang hoàn toàn đứng tại không gian của mình để quan sát những hiện tượng của không gian khác phản ánh đến không gian này của chúng ta, thì tự nhiên sẽ cảm thấy khó hiểu, không ăn khớp.

Ánh Dương (sưu tầm)

Theo Chánh Kiến Net
Tài liệu tham khảo
– PBS-TV/NOVA: “The Fabric Of The Cosmos” (Updated: November 2011).
– The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality (2004). Alfred A. Knopf division, Random House, ISBY 0-375-41288-3
– Nguyên lý toán học của triết học tự nhiên (xuất bản năm 2006), tác giả Newton, bản dịch tiếng Trung của Triệu Trấn Giang, mã xuất bản ISBN 7-100-04513-4

Xem thêm: