Buzz
Thực tế, điều mà bạn coi là 'bình thường' thực sự ẩn chứa một sự thật đầy hy vọng, rằng vũ trụ của chúng ta không vĩnh cửu mà có sự khởi đầu và kết thúc. Điều này bắt đầu từ một nghịch lý kỳ diệu được gọi là 'Nghịch lý của Obers'.
'Nghịch lý của Obers' được nhà thiên văn học người Đức Heinrich Olbers đề xuất vào những năm 1820. Quan điểm cơ bản của nó là vũ trụ là vô tận và có vô số ngôi sao trong đó.
Theo lý thuyết, dù một ngôi sao có thể mờ hơn rất nhiều so với Mặt Trời, ánh sáng từ vô số ngôi sao khác vẫn có thể chiếu sáng bầu trời đêm trên Trái Đất. Tuy nhiên, bầu trời đêm vẫn xuất hiện đen tối, điều này tạo ra một nghịch lý.
Một số người có thể nghĩ rằng điều này xảy ra vì các ngôi sao ở quá xa, khiến ánh sáng của chúng mất đi trong quá trình truyền sóng, nhưng giải thích này không chính xác. Cường độ ánh sáng của một ngôi sao tuân theo 'định luật bình phương nghịch đảo', nghĩa là cường độ ánh sáng giảm theo bình phương khoảng cách, nhưng số lượng sao lại tăng theo khoảng cách và hai yếu tố này bù trừ lẫn nhau.
Để minh họa, hãy tưởng tượng một lớp vỏ hình cầu với Trái Đất ở trung tâm, có bán kính tùy ý nhưng độ dày cố định. Trên lớp vỏ này, tổng cường độ ánh sáng của các ngôi sao không thay đổi khi bán kính thay đổi.
Nếu chúng ta chia vũ trụ thành vô số lớp vỏ hình cầu như vậy, mỗi lớp vỏ sẽ mang lại cường độ ánh sáng như nhau và tổng cường độ sẽ vô cùng, đó chính là đặc tính toán học của nghịch lý Olbers.
Vậy, liệu có thể có các vật chất trong vũ trụ, như khí giữa sao, bụi hoặc các vật thể không phát sáng, chặn hoặc hấp thụ ánh sáng từ những ngôi sao xa xôi, ngăn chúng đến với mắt chúng ta được không?
Giả thuyết này có vẻ như có thể giải quyết được nghịch lý Olbers nhưng nó cũng có một sai lầm chết người, đó là nguyên lý bảo toàn năng lượng. Khi ánh sáng từ các ngôi sao xa bị chặn hoặc hấp thụ bởi các vật liệu này, năng lượng của ánh sáng sẽ không biến mất mà sẽ chuyển thành nhiệt năng của các vật liệu đó, làm tăng nhiệt độ của chúng.
Nếu vũ trụ là vô tận, sau một thời gian đủ lâu, nhiệt độ của các vật liệu đó sẽ gần bằng nhiệt độ của các ngôi sao xa và chúng sẽ tỏa sáng như các ngôi sao, cuối cùng sẽ chiếu sáng bầu trời đêm của Trái Đất. Vì vậy, giải thích này về cơ bản không thể loại trừ được nghịch lý Olbers.
Cho đến những năm 1920, các khám phá của nhà thiên văn học người Mỹ Edwin Hubble mới mang lại lời giải thích hợp lý hơn cho 'Nghịch lý của Obers'. Ông quan sát rằng các thiên hà xa đang di chuyển xa chúng ta, cho thấy vũ trụ đang mở rộng liên tục. Khám phá này lần đầu tiên cho thấy rằng vũ trụ không tĩnh, trái ngược với giả thuyết tĩnh mà 'Nghịch lý của Obers' giả định.
Ngoài ra, việc mở rộng liên tục của vũ trụ cũng tiết lộ lịch sử tiến hóa của nó. Nếu ta quay ngược thời gian, chúng ta sẽ thấy rằng khoảng 13,8 tỷ năm trước, vũ trụ ở trạng thái cực kỳ sát nút được gọi là 'điểm kỳ dị'. Theo mô hình Big Bang, điểm này là trạng thái ban đầu của vũ trụ, nơi mà vũ trụ bắt nguồn từ một điểm cực kỳ nóng và mật độ cao, sau đó trải qua một vụ nổ lớn, mở rộng ra tạo thành vũ trụ lớn như chúng ta thấy ngày nay.
Đồng thời, việc mở rộng liên tục của vũ trụ cũng gây ra hiện tượng dịch chuyển đỏ của ánh sáng từ các ngôi sao ở xa. Do mở rộng của vũ trụ, hai điểm không trùng nhau có tốc độ di chuyển ra xa nhau, gọi là 'tốc độ lùi'. Khoảng cách càng xa, tốc độ lùi càng lớn. Khi chúng ta quan sát các ngôi sao xa, ánh sáng chúng phát ra bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Doppler, khiến bước sóng của ánh sáng dịch chuyển về phía đỏ. Khi ánh sáng này đến Trái Đất, nó trở thành tia hồng ngoại, sóng vô tuyến hoặc sóng vi sóng mà mắt thường không nhìn thấy được.
Hơn nữa, tốc độ lùi có thể tăng vô hạn. Khi một ngôi sao đạt đến một khoảng cách nhất định so với chúng ta, tốc độ lùi của nó có thể vượt quá tốc độ ánh sáng. Trong trường hợp này, ánh sáng từ ngôi sao sẽ di chuyển ra xa với tốc độ cao hơn tốc độ ánh sáng và không bao giờ đến được Trái Đất.
Vì thế, mặc dù vũ trụ là không gian vô hạn và đồng nhất, nhưng thời gian tồn tại của nó không vô hạn. Cùng với sự mở rộng của vũ trụ, ánh sáng từ các ngôi sao xa xôi không đủ để chiếu sáng bầu trời đêm của Trái Đất.
Do đó, bầu trời đêm mà chúng ta thấy rất tối. Điều này không chỉ là hiện tượng bình thường mà còn là một sự thật đáng buồn: Với sự mở rộng liên tục của vũ trụ, khoảng cách giữa các thiên thể ngày càng tăng lên. Khi một ngôi sao điều này sẽ khiến ánh sáng từ nó không bao giờ đến được Trái Đất.
Điều khủng khiếp hơn nữa là sự mở rộng của vũ trụ vẫn đang diễn ra, khiến cho nhiều thiên thể sẽ rời xa chúng ta trong tương lai và chúng ta sẽ mất liên lạc với chúng mãi mãi.
Theo dự đoán của các nhà khoa học, khi tình hình trở nên cực kỳ nghiêm trọng, ngoại trừ các thiên thể trong nhóm thiên hà địa phương mà chỉ được duy trì bởi trọng lực, các thiên thể khác ở xa sẽ hoàn toàn mất liên lạc với chúng ta.
Tham khảo: Zhihu
