Nếu vũ trụ đang giãn nở như các nhà khoa học hay nói, thì nó đang giãn nở vào cái gì, và từ đâu?

Sau một thế kỷ quan sát khắp vũ trụ và những khám phá lý thuyết đẩy tầm hiểu biết của con người đến giới hạn xa nhất, cuối cùng chúng ta có thể tự tin nói rằng: vũ trụ là vô hạn.

Hoặc cũng có thể không. Mọi chuyện phức tạp hơn thế.

Hãy bắt đầu với điều chúng ta chắc chắn: Chúng ta đang sống trong một vũ trụ đang giãn nở. Nhưng nếu vũ trụ đang giãn nở, thì nó đang giãn nở vào đâu? Và nó bắt đầu giãn nở từ đâu? Biên của vũ trụ nằm ở đâu, và đâu là trung tâm của nó?

Thật dễ để hình dung một vũ trụ đang nở rộng, và có nhiều phép so sánh giúp ta hình dung điều đó. Ta có thể tưởng tượng vẽ những thiên hà nhỏ lên bề mặt của một quả bong bóng, rồi thổi phồng quả bóng để thấy các thiên hà tách xa nhau. Hoặc tưởng tượng một ổ bánh mì có nho khô, khi nướng lên, các hạt nho khô sẽ dần cách xa nhau khi bánh nở ra.

Nhưng quả bóng có cả tâm lẫn mép. Ổ bánh thì có lõi và có vỏ. Vậy trung tâm của vũ trụ ở đâu, và rìa của nó nằm chỗ nào?

Câu trả lời có thể khiến bạn bối rối: Vụ Nổ Lớn (Big Bang) không có trung tâm, cũng không có rìa. Làm sao điều đó lại hợp lý được?

Hãy nói về trung tâm trước. Vụ Nổ Lớn bắt đầu từ đâu? Ngay tại đây. Và ở đằng kia. Và ở thiên hà bên cạnh. Vụ Nổ Lớn xảy ra ở mọi nơi cùng một lúc. Nó phải xảy ra ở khắp nơi, vì “mọi nơi” chính là định nghĩa của vũ trụ. Nó không phải là một vụ nổ diễn ra tại một điểm trong không gian, mà là một vụ nổ của chính không gian — thời khắc vũ trụ bắt đầu giãn nở. Vụ Nổ Lớn không phải là một nơi chốn, mà là một thời điểm.

Còn mặt bên kia của vấn đề thì sao? Nếu vũ trụ đang giãn nở, nó đang giãn nở vào cái gì? Vỏ bánh trong ví dụ của ta ở đâu, và “lò nướng” bao quanh nó là gì?

Câu trả lời sẽ khá lạ lùng. Tôi thậm chí không muốn nói rằng “vũ trụ không giãn nở vào thứ gì cả”, vì điều đó vẫn gợi lên một hình ảnh sai. Người ta dễ hình dung có một bức tường hay ranh giới nào đó — với các thiên hà ở một bên và “hư vô” ở bên kia — và rằng vũ trụ đang mở rộng để lấp đầy khoảng không hư vô đó.

Nhưng cách nghĩ đó là sai. Ngay cả chân không của không gian cũng là “một thứ gì đó”: nó có điểm, có vị trí, có sự tồn tại. Không có “bên ngoài” của vũ trụ, bởi “bên ngoài” ngụ ý rằng có tồn tại — dù là trống rỗng — ở ngoài đó. Nhưng vũ trụ, theo định nghĩa, là tất cả những gì tồn tại. Không có gì nằm ngoài nó. Các bức tường chỉ ngăn cách các vùng không gian bên trong, còn vũ trụ bao gồm tất cả các vùng đó cùng lúc.

Nếu có một “biên”, ta có thể tưởng tượng rằng, bằng cách nào đó, ta có thể vượt ra ngoài nó. Nhưng điều đó là không thể. Không có bên ngoài, cũng không có “mặt bên” nào cả. Chỉ có vũ trụ — và tất cả nằm trong nó.

(*) Paul M. Sutter là một nhà vũ trụ học tại Đại học Johns Hopkins, người dẫn chương trình Ask a Spaceman và là tác giả của cuốn sách How to Die in Space.

Trung tâm của vũ trụ ở đâu, và rìa của nó nằm ở chỗ nào? Ảnh: Getty Images
Minh họa cho thấy dòng thời gian của vũ trụ, từ Vụ Nổ Lớn đến giai đoạn giãn nở, giai đoạn sóng viba vũ trụ, các giai đoạn tối tăm bao trùm, các ngôi sao đầu tiên, sự hình thành các thiên hà, hành tinh, giai đoạn tăng tốc năng lượng tối. Ảnh: NOIRLab