Vũ trụ bao la rộng lớn là vấn đề không cần phải chối cãi, nhưng nó lớn đến mức nào thì vẫn là một thách thức với các nhà vật lý, thiên văn học nói riêng và nhân loại nói chung. Từ thời xa xưa ở trung Hoa cổ đại, nhà triết học Lão Tử đã cho rằng vũ trụ là một tồn tại “vô thủy, vô chung, vô cùng, vô tận.”
Đến thế kỷ XX, với sự phát triển của kiến thức vật lý vi mô và vật lý thiên văn, một học thuyết mới được ra đời, cho rằng vũ trụ có một điểm khởi đầu để hình thành, đó là vụ nổ lớn (Big Bang). Lý thuyết này được phần đa các nhà khoa học trên thế giới chấp nhận, nhưng theo lý thuyết này, thì vũ trụ chúng ta rộng lớn đến nhường nào?
1. Sự rộng lớn của Thái Dương hệ
Để dễ hình dung về độ lớn của vũ trụ, chúng ta sẽ bắt đầu đi từ Trái Đất. Hành tinh của chúng ta có đường kính tại xích đạo vào khoảng 12756 km, nếu bạn có ý tưởng đi bộ xung quanh Trái Đất với vận tốc trung bình 7km/h và đi 15 giờ mỗi ngày, thì sẽ mất khoảng 381 ngày liên tục để hoàn thành được một vòng.
Ví dụ này chứng tỏ Trái Đất rất rộng lớn. Thế nhưng khi rời khỏi Trái Đất để đi đến các hành tinh khác, bạn sẽ thấy nó vô cùng nhỏ bé.
Mặt Trăng cách chúng ta khoảng 384400 km, gấp 30 lần đường kính của Trái Đất. Để đến được Mặt Trăng, chúng ta cần có một chiếc tên lửa đẩy với vận tốc tối thiểu 7,9 km/giây để thoát khỏi lực hút của Trái Đất. Nếu chiếc tên lửa này bay theo 1 đường thẳng với vận tốc đó thì chỉ mất khoảng 13,5 giờ để đến được Mặt Trăng.
Nhưng chưa có tàu vũ trụ nào làm được như vậy. Để đến được Mặt Trăng, tàu vũ trụ cần vài ngày mới bay đến được. Và khi đến được Mặt Trăng, bạn sẽ cảm thấy Trái Đất vô cùng nhỏ bé so với khoảng cách từ nó đến Mặt Trăng.
Đi xa hơn, chúng ta đến với Mặt Trời, ngôi sao duy nhất trong Thái Dương hệ, vẫn với chiếc tên lửa đẩy có vận tốc 7,9km/giây và bay không ngừng nghỉ, nó sẽ mất 220 ngày để đến được Mặt Trời vì khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời xấp xỉ 150 triệu km.
Thế nhưng, khoảng cách này vẫn chưa là gì so với khoảng cách giữa Trái Đất đến hành tinh xa nhất trong hệ Mặt Trời, Hải Vương Tinh, nó cách mặt trời khoảng 4,5 tỷ km. Nếu bạn vẫn muốn sử dụng tên lửa với vận tốc 7,9km/giây, bạn cần khoảng hơn 17 năm bay liên tục mới đến được đây. Khi đến được Hải Vương Tinh, con người sẽ cảm thấy choáng ngợp với sự rộng lớn của vũ trụ.
2. Sự rộng lớn của các thiên hà
Nếu sử dụng một con tàu vũ trụ có vận tốc tương đương với vận tốc ánh sáng, khoảng 300000 km/giây để di chuyển đến người hàng xóm gần Mặt Trời nhất, là hệ sao Anpha Centauri, con tàu sẽ phải bay không ngừng nghỉ trong vòng 4,37 năm, tương đương với quãng đường 41515 tỷ km.
Nếu so sánh khoảng cách này với đường kính của Trái Đất, nó gấp khoảng 4 tỷ lần. Mặt Trời là một trong hơn 200 tỷ ngôi sao nằm trong thiên hà Milky Way. Thiên hà này có đường kính khoảng 120000 năm ánh sáng, tức nếu bạn muốn di chuyển qua thiên hà này bằng vận tốc ánh sáng, bạn sẽ phải mất 120000 năm.
Điều này có nghĩa, nếu con người có một con tàu vũ trụ chạy với tốc độ ánh sáng di chuyển liên tục qua 1000 đời con cháu cũng không thể đi hết được thiên hà. Vậy, liệu đây có phải là độ lớn của vũ trụ không?
Câu trả lời là không, vì đây chỉ mới là kích thước thiên hà Milky Way mà thôi. Bên ngoài vũ trụ bao la kia còn rất nhiều khu vực khác. Đi qua thiên hà Milky Way, chúng ta đi đến thiên hà hàng xóm gần nhất, đó là thiên hà Tiên Nữ (Andromeda). Theo các nhà khoa học, khoảng cách đến thiên hà Tiên Nữ là khoảng 2,5 triệu năm ánh sáng, tức tàu vũ trụ của chúng ta phải bay không ngừng nghỉ trong suốt 2,5 triệu năm để đến được đó.
Thiên hà Tiên Nữ
Tuy nhiên, khoảng cách từ Milky Way đến Tiên Nữ chỉ mới là một quãng đường rất nhỏ trong vũ trụ, vì theo tính toán của các nhà khoa học, vũ trụ tồn tại đến hàng trăm tỷ thiên hà tương tự với Milky Way.
Các nhà khoa học kết luận rằng, vũ trụ bao gồm tất cả vật chất, năng lượng và không gian hiện có, còn về kích thước của nó thì vẫn chưa được xác định rõ ràng. Nhưng nó được ước lượng đường kính khoảng 93 tỷ năm ánh sáng. Đây được gọi là vũ trụ khả kiến, tức là phần vũ trụ mà chúng ta có thể nhìn thấy.
3. Một số phát hiện thú vị về sự rộng lớn của vũ trụ
Mặt Trăng là nơi xa nhất mà con người đặt chân tới từ trước đến nay. Đây được coi là một sự kiện đánh dấu bước tiến kinh ngạc của nhân loại. Thế nhưng, Mặt Trăng chỉ cách chúng ta 1,3 giây ánh sáng.
Hành tinh gần Trái Đất nhất là Sao Kim nhưng cũng không thực sự "gần" như chúng ta nghĩ. Giả sử bạn gọi điện thoại cho một người trên sao Kim, người đó sẽ mất tới 30 phút để hồi đáp vì ánh sáng đi từ Trái Đất tới sao Kim mất khoảng từ 2 - 15 phút.
Đường kính của vũ trụ có thể quan sát được (còn gọi là vũ trụ khả kiến) là 93 tỷ năm ánh sáng. Để dễ hình dung, bạn có thể tưởng tượng rằng nếu một người đi với vận tốc 1 năm ánh sáng/giây thì người đó sẽ mất 3.000 năm để từ đầu này tới đầu kia của vũ trụ.
Vào những đêm trời trong, chúng ta ngước lên bầu trời và ngỡ rằng mình đang nhìn thấy vô số các ngôi sao. Thế nhưng trên thực tế, chúng ta chỉ nhìn thấy khoảng 2000 ngôi sao trong tổng số khoảng 100 tỷ sao trong Dải ngân hà.
Trái Đất chỉ như hạt cát nhỏ trong vũ trụ. Chúng ta sẽ không thể nhận ra điều này khi đứng trong ngôi nhà của mình. Nhưng khi đổi điểm nhìn từ Sao Hỏa, Trái Đất chỉ còn là 1 chấm sáng giữa muôn vàn chấm sáng khác trong vũ trụ.
Một nhóm các nhà khoa học do Mihran Vardanyan dẫn đầu tại Đại học Oxford đã phát hiện ra rằng vũ trụ khả kiến nhỏ hơn vũ trụ thực tế ít nhất 250 lần, hoặc ít nhất 7 nghìn tỷ năm ánh sáng.
Việc xác định kích thước cụ thể của vũ trụ phụ thuộc rất nhiều vào hình dạng của nó. Các nhà khoa học đã dự đoán rằng có 3 khả năng về hình dạng của vũ trụ: hữu hạn dưới dạng một quả cầu, vô hạn và cong âm như yên ngựa, hoặc phẳng và vô tận. Trong trường hợp vũ trụ hữu hạn (là hình cầu khép kín) thì mới có thể đo lường được, nhưng nếu là một vũ trụ vô tận thì không cách nào có thể xác định được kích thước theo định nghĩa.
4. Kết luận
Vũ trụ lớn như vậy bởi vì nó không ngừng mở rộng với tốc độ nhanh hơn cả tốc độ ánh sáng. Bản thân không gian đang thực sự phát triển và điều này đã diễn ra trong khoảng 14 tỷ năm hoặc lâu hơn. Hiện tại, vũ trụ vẫn tiếp tục lớn lên, dãn nở theo từng giây và không có dấu hiệu dừng lại. Vì vậy, thực sự không có câu trả lời chính xác cho kích thước của vũ trụ.
TH (phapluatxahoi.kinhtedothi.vn)
