Trung tâm vũ trụ nằm ở đâu?

Trong hơn một thế kỷ qua, các nhà khoa học đã tranh luận không ngừng về hình dạng và cấu trúc của vũ trụ. Liệu vũ trụ có một 'trung tâm'? Nếu có, nó nằm ở đâu? Và tại sao các thiên hà dường như đang chạy xa nhau với tốc độ ngày càng nhanh?

Hơn một thế kỷ trước, nhà khoa học Albert Einstein từng tin rằng vũ trụ đứng yên và đưa ra "hằng số vũ trụ". Nhưng rồi những khám phá của thiên văn học đã làm thay đổi tất cả: vũ trụ không tĩnh tại, mà không ngừng giãn nở theo thời gian. 

Điều bất ngờ hơn nữa là vũ trụ không hề có một "tâm" duy nhất. Và để hiểu điều này, chúng ta cần nhìn thế giới bằng một góc nhìn hoàn toàn mới.

Giả thuyết vũ trụ đứng yên

Năm 1915, Albert Einstein công bố thuyết tương đối rộng, một lý thuyết đã thay đổi toàn bộ cách nhân loại hiểu về không gian và thời gian. Khi ấy, Einstein giả định rằng vũ trụ tĩnh tại: kích thước và hình dạng vũ trụ không đổi theo thời gian. Các thiên hà đứng yên trong một không gian vô hạn và vĩnh hằng.

Thế nhưng, một thời gian sau đó các nhà thiên văn học bắt đầu quan sát những thiên hà xa xôi bằng những kính thiên văn mạnh hơn và phát hiện ra ánh sáng từ những thiên hà này bị "dịch đỏ", một hiện tượng vật lý cho thấy các thiên hà đang rời xa Trái đất.

Cụ thể, nhà thiên văn học Edwin Hubble đã thực hiện hai phát hiện mang tính cách mạng.

Đầu thập niên 1920, Hubble chứng minh rằng những "vũ trụ đảo" mà các nhà khoa học từng nhắc tới thực chất chính là các thiên hà, và chúng nằm rất xa so với Dải Ngân hà của chúng ta.

Cuối thập niên đó, ông tiếp tục gây chấn động khi phát hiện rằng trung bình tất cả các thiên hà đều đang rời xa chúng ta.

Điều này đồng nghĩa với một sự thật khó tin vào thời điểm ấy: vũ trụ không hề đứng yên. Phát hiện của Hubble đã mở ra một kỷ nguyên mới trong vũ trụ học, đặt nền móng cho khái niệm vũ trụ giãn nở mà chúng ta biết ngày nay.

Đây là một bước ngoặt lịch sử: vũ trụ không đứng yên, mà không ngừng giãn nở. Einstein sau đó đã phải thừa nhận rằng giả định ban đầu của mình là sai, và ông gọi đó là "sai lầm lớn nhất trong đời".

Vũ trụ giãn nở nhưng không có "tâm"

Nghe có vẻ lạ: nếu vũ trụ đang giãn nở thì tâm của nó nằm ở đâu? Trái đất có phải trung tâm không? 

Câu trả lời là không.

Hãy tưởng tượng: khi ta dùng kính thiên văn quan sát các thiên hà ở mọi hướng, tất cả dường như đang rời xa chúng ta. Thậm chí, những thiên hà càng xa hơn thì tốc độ rời xa càng nhanh. Điều này không có nghĩa là Trái đất là trung tâm, mà là toàn bộ không gian đang đồng thời giãn nở.

Nói cách khác: không phải các thiên hà đang "tự bay đi", mà chính không gian giữa các thiên hà đang phình ra theo thời gian.

Một ví dụ quen thuộc là hình ảnh chiếc bóng bay. Hãy tưởng tượng bạn dán những chấm nhỏ lên bề mặt một quả bóng. Khi bạn thổi bóng to lên, các chấm sẽ cách xa nhau hơn, dù chúng không hề di chuyển trên bề mặt. Khoảng cách tăng lên không phải vì các chấm chạy đi, mà vì bề mặt quả bóng giãn ra.

Trong vũ trụ cũng vậy. Các thiên hà giống như những chấm trên bề mặt, còn không gian chính là lớp vỏ của quả bóng. Khi vũ trụ giãn nở, mọi thiên hà đồng thời rời xa nhau mà không có một trung tâm cố định.

Không gian, thời gian và "chiều thứ tư"

Một trong những lý do khiến chúng ta khó hình dung về vũ trụ là vì trực giác của con người quen nhìn thế giới ba chiều: dài, rộng, cao. Nhưng vũ trụ của chúng ta không chỉ có ba chiều, mà còn có chiều thứ tư: thời gian.

Trong thuyết tương đối rộng, không gian và thời gian kết hợp thành một khái niệm duy nhất gọi là "không - thời gian". Khi vũ trụ giãn nở, không chỉ khoảng cách giữa các thiên hà thay đổi, mà thời gian cũng là một phần của sự biến đổi ấy.

Vì vậy, câu hỏi "tâm vũ trụ ở đâu?" thực chất không có lời giải. Giống như hỏi "tâm của bề mặt quả bóng ở đâu?" không tồn tại một điểm đặc biệt nào. Mọi điểm trong vũ trụ đều như nhau, và từ bất kỳ thiên hà nào, bạn cũng sẽ thấy các thiên hà khác đang rời xa mình.

Hiện nay các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu điều gì khiến vũ trụ giãn nở ngày càng nhanh. Nhiều giả thuyết cho rằng đó là nhờ một dạng năng lượng chưa được hiểu rõ, gọi là năng lượng tối. Nhưng dù công nghệ hiện đại đến đâu, vũ trụ vẫn luôn chứa đựng những bí ẩn vượt xa trí tưởng tượng của con người.

Hiểu về sự giãn nở của vũ trụ không chỉ giúp chúng ta khám phá lịch sử vũ trụ, mà còn mở ra một cách nhìn mới về vị trí của Trái đất và loài người trong bức tranh vĩ đại của không gian và thời gian.