Hình dạng của vũ trụ không như bạn nghĩ: Từ bầu trời tròn cổ xưa đến chiếc bánh rán ba chiều hiện đại

Thứ 4, 24/01/2024 10:37
Hình dạng của vũ trụ là gì? Đây là một câu hỏi cổ xưa nhưng mới lạ, liên quan đến kiến ​​thức và sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ cũng như vị trí và tầm quan trọng của chúng ta trong vũ trụ.

Kể từ khi con người bắt đầu suy nghĩ về sự tồn tại của chính mình và môi trường xung quanh, họ bắt đầu tò mò và khám phá hình dạng của vũ trụ. Các nền văn minh và thời đại khác nhau đã đưa ra những câu trả lời khác nhau. Thời xa xưa, người ta thường tin rằng vũ trụ là một cấu trúc nhị phân gồm trời và đất. Bầu trời là một mái vòm tròn và Trái Đất là một bệ hình vuông. Giữa chúng có một số cây cột hoặc đỉnh để được hỗ trợ. Những mô hình vũ trụ này chỉ có thể được coi là tưởng tượng của con người trong thời đại thần thoại và không thể chịu được sự giám sát kỹ lưỡng.

Hình dạng của vũ trụ không như bạn nghĩ: Từ bầu trời tròn cổ xưa đến chiếc bánh rán ba chiều hiện đại- Ảnh 1.

Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ và sự khám phá ngày càng sâu rộng, chúng ta có nhiều manh mối và bằng chứng hơn về hình dạng của vũ trụ, nhưng chúng ta cũng có nhiều câu hỏi và nhầm lẫn hơn. 

Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, hình dạng của vũ trụ phụ thuộc vào mật độ và độ cong của nó, và nó có thể phẳng, mở hoặc đóng. Dữ liệu quan sát gần đây cho thấy mật độ của vũ trụ rất gần với mật độ tới hạn, tức là hình dạng của vũ trụ rất gần với phẳng. Tuy nhiên, điều này không loại trừ khả năng hình dạng của vũ trụ có thể khác, chẳng hạn như một không gian phẳng đa kết nối, là một chiếc bánh rán ba chiều. 

Điều này có nghĩa là nếu chúng ta tiếp tục bay theo một hướng, cuối cùng chúng ta sẽ quay trở lại nơi xuất phát, giống như trên một chiếc lốp xe khổng lồ. Nếu vũ trụ thực sự là một chiếc bánh rán, chúng ta sẽ thấy cảnh tượng kỳ lạ nào?

Hình dạng của vũ trụ không như bạn nghĩ: Từ bầu trời tròn cổ xưa đến chiếc bánh rán ba chiều hiện đại- Ảnh 2.

Hình dạng của vũ trụ là gì? Đầu tiên chúng ta cần hiểu một khái niệm đó là tính phẳng của vũ trụ. Độ phẳng của vũ trụ đề cập đến các tính chất hình học của vũ trụ, tức là không gian trong vũ trụ có phải là không gian Euclide hay không, tức là không gian phẳng mà chúng ta quen thuộc. 

Trong không gian Euclide, các đường thẳng song song không bao giờ cắt nhau và tổng các góc trong của một tam giác bằng 180 độ. Nếu vũ trụ phẳng thì đó là không gian Euclide. Nếu vũ trụ không phẳng thì nó là một không gian phi phẳng - một không gian cong. Trong không gian cong, các đường thẳng song song có thể cắt nhau và tổng các góc trong của một tam giác có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn 180 độ. 

Vậy làm sao chúng ta biết được vũ trụ có phẳng hay không? Có một cách đơn giản để quan sát ánh sáng trong vũ trụ. Ánh sáng là sóng điện từ truyền với tốc độ không đổi trong chân không và luôn đi theo con đường ngắn nhất là đường trắc địa. Nếu vũ trụ phẳng thì trắc địa là những đường thẳng và ánh sáng sẽ luôn truyền theo những đường thẳng mà không bị uốn cong. Nếu vũ trụ không phẳng thì đường trắc địa sẽ có đường cong và ánh sáng sẽ bị uốn cong thành đường cong không gian. Vì vậy, bằng cách quan sát sự bẻ cong của ánh sáng, chúng ta có thể xác định được độ phẳng của vũ trụ.

Hình dạng của vũ trụ không như bạn nghĩ: Từ bầu trời tròn cổ xưa đến chiếc bánh rán ba chiều hiện đại- Ảnh 3.

Vậy chúng ta sử dụng loại ánh sáng nào để quan sát? Lựa chọn tốt nhất là bức xạ nền vi sóng vũ trụ, ánh sáng lâu đời nhất còn sót lại sau Vụ nổ lớn. Ánh sáng này bao phủ gần như toàn bộ vũ trụ, chúng là vật chỉ thị nhiệt độ nhiệt động của vũ trụ và là nhân chứng cho cấu trúc cũng như sự tiến hóa của nó. 

Thông qua các phép đo chính xác của bức xạ nền vi sóng vũ trụ, chúng ta có thể thu được một số thông số quan trọng của vũ trụ, như tuổi của vũ trụ, mật độ của vũ trụ, thành phần của vũ trụ và độ phẳng của vũ trụ. 

Theo dữ liệu được quét bởi vệ tinh Planck của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu vào năm 2018, vũ trụ nhìn chung rất phẳng nhưng vẫn có những độ nghiêng và gợn sóng nhẹ, nói chung trong phạm vi vũ trụ mà con người có thể tiếp cận, các đường thẳng song song vẫn tồn tại. chúng không cắt nhau thì tổng các góc trong của các tam giác vẫn có thể bằng 180 độ. 

Điều này có nghĩa là hình học của vũ trụ có thể là một mặt phẳng mở rộng vô tận, đó là không gian Euclide. Nhưng đây không phải là khả năng duy nhất, vì còn có một không gian cong đặc biệt trông phẳng cục bộ nhưng lại đóng toàn cục. Không gian tôpô là không gian thu được bằng cách xoắn và dán không gian, các tính chất của nó không phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của không gian mà phụ thuộc vào sự kết nối và số lượng lỗ trống trong không gian. Có nhiều loại không gian tôpô, một trong số đó là chiếc bánh rán hay chiếc lốp quen thuộc. Chiếc bánh rán là một khoảng trống có lỗ, có thể thu được bằng cách xoắn và dán một bề mặt phẳng.

Hình dạng của vũ trụ không như bạn nghĩ: Từ bầu trời tròn cổ xưa đến chiếc bánh rán ba chiều hiện đại- Ảnh 4.

Cụ thể là dán hai mặt đối diện của một mặt phẳng để được hình trụ, sau đó dán hai mặt tròn của hình trụ để được hình chiếc bánh rán. Bằng cách này, một mặt phẳng vô hạn sẽ trở thành một chiếc bánh rán hữu hạn, nhưng tại bất kỳ điểm nào trên chiếc bánh rán. Do đó, chiếc bánh rán là một không gian phẳng cục bộ nhưng đóng toàn cục. 

Vậy vũ trụ có phải là một chiếc bánh rán không? Vẫn chưa có câu trả lời chắc chắn cho câu hỏi này, nhưng có một số manh mối và bằng chứng. Manh mối trực tiếp nhất là ánh sáng từ sự khởi đầu của vũ trụ, đó là bức xạ nền vi sóng vũ trụ. Nếu vũ trụ là một chiếc bánh rán, thì ánh sáng trong vũ trụ sẽ liên tục quay quanh chiếc bánh rán, tạo thành nhiều hình ảnh chồng lên nhau. Những hình ảnh này giống như dấu vân tay của vũ trụ và chúng có thể được tìm thấy trong biểu đồ nhiệt độ của bức xạ nền vi sóng vũ trụ. 

Cụ thể là tìm kiếm một số mẫu đặc biệt trên bản đồ phân bố nhiệt độ, chẳng hạn như các vòng, dấu chấm hoặc các hình đối xứng khác. Những mô hình này là những đặc điểm tôpô của vũ trụ và chúng phản ánh hình dạng và kích thước của nó.

Hình dạng của vũ trụ không như bạn nghĩ: Từ bầu trời tròn cổ xưa đến chiếc bánh rán ba chiều hiện đại- Ảnh 5.

Theo phân tích của một số nhà khoa học, thực sự có một số đặc điểm tôpô có thể có trong bản đồ phân bố nhiệt độ của bức xạ nền vi sóng vũ trụ. Ví dụ, có một phương pháp gọi là "thống kê vòng", đó là tìm một số vòng tương tự trên bản đồ phân bố nhiệt độ, bán kính và nhiệt độ của chúng giống nhau, nhưng vị trí của chúng khác nhau. 

Theo phương pháp này, một số người ước tính bán kính của vũ trụ vào khoảng 300-400 tỷ năm ánh sáng. Vũ trụ quan sát được mà chúng ta có thể nhìn thấy chỉ là một phần nhỏ của chiếc bánh rán, phần còn lại bị giới hạn bởi tốc độ ánh sáng và thuộc về “sương mù vũ trụ” mà các nhà thiên văn học không thể nhìn thấy. 

Tất nhiên, ước tính này không chắc chắn và chứa đựng nhiều điều sai sót. Do bản đồ phân bố nhiệt độ của bức xạ nền vi sóng vũ trụ không hoàn hảo nên nó còn bị ảnh hưởng bởi nhiễu, nhiễu từ nhiều yếu tố. Ví dụ, bụi, các thiên hà, cụm thiên hà và các vật chất khác trong vũ trụ sẽ có thêm một số tác động lên bức xạ nền vi sóng vũ trụ, những hiệu ứng này sẽ làm cho bản đồ phân bố nhiệt độ của bức xạ nền vi sóng vũ trụ bị mờ và phức tạp, từ đó che đậy cấu trúc liên kết của vũ trụ.

Hình dạng của vũ trụ không như bạn nghĩ: Từ bầu trời tròn cổ xưa đến chiếc bánh rán ba chiều hiện đại- Ảnh 6.

Do đó, cần có nhiều dữ liệu và phân tích hơn để tìm ra hình dạng chiếc bánh rán của vũ trụ từ bản đồ phân bổ nhiệt độ của bức xạ nền vi sóng vũ trụ. Vậy hình dạng chiếc bánh rán của vũ trụ có ý nghĩa gì với chúng ta? Đầu tiên, nó có nghĩa là vũ trụ là một không gian giới hạn, nó không mở rộng vô tận. Điều này mang đến một giới hạn cho việc khám phá vũ trụ, chúng ta không bao giờ có thể nhìn thấy toàn bộ vũ trụ và không bao giờ có thể biết được sự thật của vũ trụ. 

Thứ hai, nó có nghĩa là vũ trụ là một không gian có tính tuần hoàn, nó không phải là sự kiện xảy ra một lần. Điều này tạo ra một chu kỳ tiến hóa của vũ trụ, vũ trụ có thể chuyển đổi liên tục giữa giãn nở và co lại hoặc có thể chuyển đổi giữa các bánh rán khác nhau. Cuối cùng, điều đó có nghĩa là vũ trụ là một không gian đa dạng, nó không phải là duy nhất. Điều này mang đến khả năng tồn tại của vũ trụ, vũ trụ có thể không bị cô lập mà kết nối với các vũ trụ khác để tạo thành đa vũ trụ.

Tham khảo: Zhihu 

Đức Khương

Cùng chuyên mục

Người hâm mộ One Piece cho rằng nhân vật này xứng đáng có bộ truyện riêng

Chủ nhật, 21/04/2024 12:23
Mặc dù người hâm mộ One Piece yêu thích Luffy nhưng họ cũng nghĩ rằng nhân vật này xứng đáng có một bộ truyện riêng của họ.

Việt Nam đang có kho báu biển khơi đứng thứ 28 thế giới, năm ngoái thu về gần 2 tỷ USD

Chủ nhật, 21/04/2024 12:03
Những kho báu đặc biệt đang tiếp tục được tích cực triển khai các biện pháp để khai thác.

Hóa điên và đi lang thang, Kim Ngân gây xót xa khi nói "lâu lắm mới được bữa ăn ngon", xin lỗi ân nhân

Chủ nhật, 21/04/2024 11:52
Kim Ngân đồng ý với Thúy Nga và muốn có chỗ ở đàng hoàng, chỉ đi ra ngoài ban ngày, tối lại về ngủ.

Nữ BLV tựa nàng thơ, tự tin khoe vai trần khiến dân tình "lụi tim"

Chủ nhật, 21/04/2024 11:51
Ngọt ngào trong bộ hình mới, nữ BLV nổi tiếng nhận về tương tác sôi nổi.

Đây là những mẫu xe đáng chú ý nhất của triển lãm ô tô Bắc Kinh: Hầu hết là xe điện, PHEV, sở hữu loạt công nghệ đắt giá, có cả mẫu đối thủ của Ranger, VF Wild

Chủ nhật, 21/04/2024 11:36
Mercedes G-Class chạy điện, chiếc xe bán tải đầu tiên của BYD và chiếc xe thể thao 395 mã lực của Ora là những mẫu xe tiêu biểu của triển lãm ô tô Bắc Kinh (Beijing Auto Show) 2024.
     
Nổi bật trong ngày

Trường THCS diện tích 8.500m2 là cái nôi đào tạo học sinh giỏi, gần 500 lượt học sinh đỗ vào lớp 10 THPT chuyên năm ngoái

Thứ 7, 20/04/2024 00:07
Đây quả thực là ngôi trường danh xứng với thực khi nhiều năm liền luôn nằm trong top các trường nhận được số lượng hồ sơ khủng, tỷ lệ chọi cao ngất ngưởng.

Miền Bắc sắp đón 2 đợt không khí lạnh liên tiếp, nhiệt độ giảm mạnh trong tuần sau

Thứ 7, 20/04/2024 07:33
Do ảnh hưởng của không khí lạnh, đến thứ 3 tuần sau, khu vực Hà Nội và phía Đông Bắc Bộ có mưa, nhiệt độ giảm từ 5-6 độ C.

Đại gia Bạch Thái Bưởi và bản di chúc dài 30 trang chấn động: Từ cậu bé bán hàng rong đến "tứ đại tỷ phú" đất Việt, để lại cho con cháu BĐS khắp 2 miền, có người nhận hàng chục nghìn Đô la

Thứ 7, 20/04/2024 10:28
Đại gia Bạch Thái Bưởi từng gây chấn động dư luận khi viết bản di chúc dài đến 30 trang. Theo đó, bản di chúc này được viết bằng tiếng Pháp, lập trước ngày ông mất khoảng 3 tháng.

Một nhóm phụ nữ Việt Nam có nguy cơ mỡ máu đặc biệt cao: Bác sĩ khuyên 4 điều nên làm để "dọn" mỡ máu

Thứ 7, 20/04/2024 11:48
Tại Việt Nam, tỷ lệ người dân bị mỡ máu cao đang ngày càng gia tăng do chế độ ăn uống không hợp lý, thói quen ít vận động.

Vụ sát hại bạn gái rồi chôn xác phi tang trong vườn nhà: Xử lý nghi phạm 15 tuổi như thế nào?

Thứ 7, 20/04/2024 13:54
Lê Văn T (15 tuổi) khai nhận đã đánh em Nguyễn Thùy D ngất sau đó xiết cổ nạn nhân rồi kéo ra vườn nhà chôn.
xe.nguoiduatin.vn