Thế giới chúng ta đang biết không phải là vô hạn, đó là những gì mà vũ trụ học ngày nay đã nói cho chúng ta biết. Vậy nó có phải là tất cả không? Người ta sẽ luôn thắc mắc rằng "nếu vũ trụ hữu hạn, thì nó phải là một phần của một cái gì đó?". Những thắc mắc như vậy sẽ chẳng bao giờ chấm dứt cho dù một ngày kia có thể ta sẽ biết cái gì nằm ngoài biên giới của vũ trụ...
Vũ trụ của chúng ta (universe) ra đời từ một vụ nổ lớn (big bang). Vụ nổ này xuất phát từ một điểm kì dị với mật độ lớn không xác định, và có lẽ là không giới hạn, sau vụ nổ này không gian và thời gian được tạo ra, trước hết là các bức xạ ánh sáng, rồi dần hình thành các hạt cơ bản nặng hơn, chúng lại kết hợp nhau thành các nguyên tử, phân từ, những hạt bụi và khí nhỏ nhất, để rồi kết quả cuối cùng là các thiên hà, sao, hành tinh ... và cả sự sống của chúng ta ngày nay. Theo những số liệu ngày nay thì chúng ta ước đoán khá chính xác rằng vụ nổ lớn nêu trên xảy ra cách đây khoảng hơn 14 tỷ năm, 10 tỷ năm sau (4,5 tỷ năm trước) thì Trái Đất của chúng ta mới ra đời, và con người có trí tuệ thì mới xuất hiện được khoảng 15-20.000 năm trước (giữa và cuối kỉ băng hà).
Từ lâu con người đã không ngững tìm hiểu về vị trí và nguồn gốc của mình trong vũ trụ. Trải qua mấy nghìn năm sai lầm khi tin rằng chúng ta là trung tâm của vũ trụ, thì những cuộc cách mạng về nhận thức từ thời của Copernics, Galilei (thế kỉ 16, 17) cho đến tận thời điểm này khi chúng ta đã tiến sâu tới hơn 10 năm vào thế kỉ thứ 21, đã cho chúng ta biết nhiều hơn về vị trí thật sự của chúng ta. Chúng ta không chỉ là sinh vật trên một hành tinh quay quanh Mặt Trời, mà chính Mặt Trời cũng không phải ngôi sao duy nhất, nó chỉ là một trong số 200 tỷ ngôi sao của thiên hà Milky Way. Trong khi đó thiên hà này lại chỉ là một trong số hơn 50 thành viên của Cụm địa phương (Local Group), một quần thiên hà nằm trong siêu quần thiên hà Virgo - một trong số hàng nghìn, hàng triệu hay hàng tỷ siêu quần thiên hà trong vũ trụ. Vậy mà đến tận thời điểm này, nơi xa nhất con người tứng đặt chân tới mới là Mặt Trăng, một vệ tinh của chúng ta. Con số 384.000 km từ Trái Đất tới Mặt Trăng nghe có vẻ lớn khi chúng ta so sánh với thước đo hàng ngày, nhưng hãy thử làm một phép so sánh. Với vận tốc lên tới xấp xỉ 300.000 cây số mỗi giây, ánh sáng chỉ mất có hơn 1 giây để đưa một hình ảnh từ Trái Đất lên tới Mặt Trăng, nhưng nó sẽ phải mất tới hơn 50 tỷ năm để tới được rìa của vũ trụ. Có lẽ nền văn minh của chúng ta trong vài trăm năm tới sẽ khó có thể cho phép chúng ta đi được dù chỉ thoát ra khỏi thiên hà nhỏ bé này.
Tuy vậy cho dù không thể tự mình đi ra ngoài không gian xa xôi, nhưng con người vẫn khong ngừng quan sát nó. Đến nay chúng ta đã có thể thu được tín hiệu từ những nơi cách xa hàng tỷ năm ánh sáng (cho dù đó chỉ là thông tin về chúng nhiều tỷ năm trước và có thể khi đó thì khoảng cách của chúng chưa phải là vài tỷ năm ánh sáng). Các mô hình vũ trụ với cơ sở khá vững chắc từ các phương trình của cơ học lượng tử cũng như các quan sát trực tiếp cho chúng ta biết phần nào về kích thước và giới hạn của vũ trụ. Vũ trụ là một không gian nhiều chiều (nhiều hơn 4) và nó cũng có giới hạn của nó, giới hạn này đang ngày càng gia tăng do sự giãn nở không ngừng. Những nghiên cứu trong những năm gần đây cho biết vũ trụ của chúng ta có lẽ sẽ không thể kết thúc bằng một vụ co lại và sụp đổ vật chất, nó cứ tiếp tục giãn nở làm mật độ ngày càng loãng cho tới khi mọi tương tác đều biến mất.
Mặc dù như vậy, cho dù vũ trụ có giãn nở ra bao nhiêu, nó vẫn chỉ là một quả bóng bay được thổi căng dần, nó có thể cứ lớn mãi, lớn mãi, nhưng suy cho cùng nó phải có một giới hạn. Bên ngoài giới hạn đó không phải vũ trụ, không có cả không gian và thời gian nên có lẽ ta còn không cả được phép dùng từ "trong" và "ngoài", nhưng vì phạm vi của ngôn ngữ chúng ta chưa có một thuật ngữ nào mới mẻ để mô tả nên xin được tiếp tục dùng 2 từ này cho những mô tả tiếp theo. Cái chính là liệu rằng đó đã phải tất cả hay chưa, hay còn một cái gì đó nằm ngoài phạm vi của không gian và thời gian. Nó có tính chất hoàn toàn khác, qui định bởi những định luật vật lý khác vũ trụ của chúng ta nên ta không thể gọi nó là "không gian", đơn gainr đó là cái gì đó nằm phía ngoài của vũ trụ.
Đến nay, chưa có bất cứ bằng chứng nào xác thực cho sự tồn tại của cái gì đó bên ngoài vũ trụ, nhưng một mô hình có tên là Đa vũ trụ (multiverse) vẫn được nhiều người quan tâm vì nó là một lí giải cho những cơ may của những vũ trụ và sự sống bên ngoài giới hạn của chúng ta.
Nhiều nhà khoa học cho rằng có nhiều vũ trụ khác nhau song song tồn tại như những "bong bóng" lơ lửng trong một môi trường chung nào đó chưa được xác định. Nhiều tác phẩm viễn tưởng, chẳng hạn như của Marvel và DC comics đã từ lâu sử dụng ý tưởng này xây dựng nên những cuộc gặp gỡ và những cuộc chiến liên vũ trụ.
Về cơ bản, đa vũ trụ mới chỉ là một mô hình được đề xuất dựa trên giả thuyết đa lịch sử và tính xác xuất trong cơ học lượng tử. Đôi khi nó còn được gọi là các vũ trụ song song (parallel universes), với nội dung chính là vũ trụ của chúng ta không phải là duy nhất mà có thể còn có những vũ trụ khác đang tồn tại song song với chúng ta.
Thuyết đa vũ trụ ngày nay có 4 dạng, chia thành 4 cấp với sự sai khác khác nhau so với vũ trụ của chúng ta.
Cấp 1 (level 1): Có sự tồn tại của các vũ trụ khác độc lập với vũ trụ của chúng ta. Chúng cũng có các tính chất vật lý y như chúng ta không có gì khác biệt, chỉ trừ các xác xuất và điều kiện trong khác nhau nên sẽ sinh ra những kết quả khác
nhau. Có thể có sự sống như chúng ta, cũng có nên văn minh giống y như chúng ta, cũng có người đang ngồi gõ những dòng này và có các độc giả đang đọc chúng, chỉ có tính chất có thể khác đôi chút, giống như trong một tập ngắn trong bộ truyện tranh Doraemon khi Nobita bay vào vũ trụ và vô tình đến một nơi y như nhà mình với những người xung quanh y như vậy, chỉ khác nhau đôi chút về trình độ văn minh. Hiện nay một bằng chứng còn khá lờ mờ cho việc này là sự không đồng đều ở một vài điểm trong bức xạ nền thu được. Như chúng ta biết, bức xạ nền này phát ra không lâu sau vụ nổ lớn Big Bang và lan rộng khắp vũ trụ, những gì chúng ta thu được ngày nay là phần tàn dư của nó, do đó nó chĩnh là những nhân chứng cho thời kì đầu của vũ trụ. Sự không đồng đều trong nền bức xạ này đặt nghi vấn rằng vũ trụ từng có va chạm với những vũ trụ khác như lý thuyết đa vũ trụ đề xuất. tất nhiên đến nay thì đây vẫn chỉ là những nghi vấn vì ngay cả kết quả các phép đo của chúng ta ngày nay vẫn chưa hoàn toàn chính xác, chưa tính đến những biến cố trong thời kì tạo thành vật chất của vũ trụ.
Cấp 2 (level 2): Ở cấp này, chúng ta nhìn nhận đa vũ trụ là những "bong bóng" sinh ra trong một không gian trống rỗng (khác với không gian của chúng ta, và một ngày chúng ta sẽ phải tìm một từ khác để mô tả nó). các bong bóng này (mỗi bong bóng là một vũ trụ) có thể đang được đẩy ra xa nhau giống như các thiên hà đang rời xa nhau trong vũ trụ của chúng ta. Ở giả thuyết cấp 2 này có sự khác biệt hơn. Các phương trình vật lý và toán học vẫn không có gì khác nhau giữa các vũ trụ nhưng không chỉ các điều kiện đầu khác nhau mà có thể các hằng số vật lý cũng khác nhau như vận tốc của ánh sáng, hằng số hấp dẫn ..., kết quả do các cấu trúc vật chất khác nhau.
Cấp 3 (level 3): cấp này về cơ bản sự sai khác về vật lý giống như sự sai khác do mô hình cấp 2 đề ra. Nhưng về mô tả có hơi khác. Đây chính là giả thuyết đa lịch sử/đa thế giới mà chúng ta hay bắt gặp trong các bộ phim hay truyện viễn tưởng. Có thể có những thế giới song song với chúng ta nhưng với những hằng số khác dẫn đến những hệ quả khác, giống như con mèo trong nghịch lý của Schrodinger có thể sống và cũng có thể chết sau một hiệu ứng lượng tử. Một sai khác rất nhỏ, hay trong cơ học lượng tử thì đơn giản là tính xác xuất sẽ quyết định con mèo sống hay chết. Nhưng nếu nó là sống thì có thể ở một thế giới song song khác có một con mèo tương tự đã chết. Hay lại nói tới câu chuyện Doraemon, trên thực tế khi chú mèo máy Doraemon trở về quá khứ giúp Nobita thì đó là một thế giới và lịch sử khác, trong khi lịch sử ban đầu vẫn xảy ra ở một thế giới song song khác.
Cấp 4 (level 4): Đây là cấp cuối cung trong 4 mô hình của Đa thế giới. Ở mô hình này, sự sai khác là rõ rệt nhất. Các vũ trụ song song với chúng ta gần như không có bất cứ điểm nào giống với chúng ta. Không chỉ các điều kiện trong, các hằng số vật lý mà cả các định luật vật lý cũng hoàn toàn khác. Hình học của các vũ trụ ở cấp này khác nhau hoàn toàn, trong khi vũ trụ của chúng ta ngày nay là vũ trụ mở thì có thể lại có nhiều vũ trụ đóng, các vũ trụ phẳng hay các vũ trụ với cấu tạo không thời gian phức tạp, liên tục thăng giáng ... và thậm chí cũng có những vũ trụ mở nhưng với các định luật vật lý khác, các hạt cơ bản hoàn toàn xa lạ, nơi chúng ta không có cơ hội sống sót nếu giả sử bị đẩy sang đó.
Hiện nay, người ta vẫn đang cố gắng tìm kiếm thêm các dấu hiệu tương tự như sự không đều trong bức xạ nền để làm bằng chứng cho sự tồn tại của đa vũ trụ (bất cứ cấp nào), nhưng một lần nữa chúng ta cần nhắc lại rằng với công nghệ ngày nay bất cứ phép đo nào đối với bức xạ nền này đều chưa phải là tuyệt đối chính xác. Mặt khác nếu như giả sử có bằng chứng về các vũ trụ khác thì khả năng chúng ta có thể quan sát được chúng là không thể. Chúng ta hãy tiếp tục chờ đợi thêm các kết quả từ tương lai.
Đặng Vũ Tuấn Sơn
Vui lòng ghi rõ tên tác giả và nguồn trích dẫn Thienvanvietnam.org khi bạn sử dụng bài viết này
Độc giả có thể tham khảo thêm: BigBang và bức tranh của chúng ta về vũ trụ
