Bí ẩn về nguồn gốc vũ trụ: Mỗi lỗ đen có thể sinh ra một vũ trụ con và chúng ta sống trong lỗ đen?

Vũ trụ của chúng ta có phải là một lỗ đen không? Đây là câu hỏi khó có câu trả lời chính xác, tuy nhiên nhiều hiện tượng thiên văn học cho thấy nhận định này không phải là không thể.

Một số nhà khoa học nghi ngờ rằng con người có thể sống bên trong một lỗ đen khổng lồ và vũ trụ mà chúng ta biết là một vũ trụ sơ sinh được nuôi dưỡng bên trong lỗ đen này. Điều đáng kinh ngạc hơn nữa là một số nhà nghiên cứu tin rằng có thể có một vũ trụ độc lập bên trong mỗi lỗ đen. Vậy các nhà khoa học đã khám phá ra điều gì?

Nhiều nhà khoa học nghi ngờ, con người có thể sống bên trong một lỗ đen khổng lồ. (Ảnh minh họa).

Thuyết tương đối rộng của Einstein năm 1915 giống như một ngôi sao sáng, thắp sáng bầu trời vật lý. Lý thuyết này không chỉ dự đoán độ cong của không-thời gian mà còn tiết lộ mối liên hệ sâu sắc giữa khối lượng và lực hấp dẫn.

Nhà vật lý thiên văn người Đức Karl Schwarzschild đã sử dụng lý thuyết này để tính toán nghiệm chân không. Trong những điều kiện khắc nghiệt nhất định, không-thời gian có thể bị biến dạng vô hạn để tạo thành một điểm có mật độ vô hạn và thể tích vô hạn, tức là Điểm kỳ dị. 

Xung quanh điểm kỳ dị, không gian và thời gian dường như bị bàn tay vô hình xoắn chặt lại, tạo thành một ranh giới không thể vượt qua - chân trời sự kiện. Chân trời sự kiện giống như một cái hố không đáy mà ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra được nên các nhà khoa học gọi nó là lỗ đen. Ở độ sâu của lỗ đen, các định luật vật lý truyền thống không còn được áp dụng và các khái niệm về thời gian và không gian trở nên mờ nhạt. Điều này ngăn cản chúng ta quan sát những gì đang diễn ra bên trong lỗ đen và tính toán những hiện tượng kỳ lạ có thể xảy ra ở đó.

 Các lỗ đen sao được hình thành do sự sụp đổ bên trong của các ngôi sao lớn vào cuối vòng đời của chúng. (Ảnh minh họa).

Khi các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu sâu về lỗ đen, chúng ta hiểu rõ hơn về lỗ đen trong vũ trụ. Nhìn chung, lỗ đen có thể được chia thành hai loại chính: lỗ đen sao và lỗ đen nguyên thủy. Các lỗ đen sao được hình thành do sự sụp đổ bên trong của các ngôi sao lớn vào cuối vòng đời của chúng. Không phải tất cả các ngôi sao cuối cùng đều tiến hóa thành lỗ đen. Chỉ những ngôi sao có khối lượng lớn hơn 25 lần khối lượng Mặt Trời mới có thể tạo thành lỗ đen.

Khi một ngôi sao khổng lồ hết nhiên liệu hạt nhân, lực hấp dẫn bên trong không còn được cân bằng bởi lực giật của phản ứng tổng hợp hạt nhân, khiến phần bên trong của ngôi sao sụp đổ. Nếu ngôi sao đủ lớn, sự co lại sẽ tạo ra một vật thể rất đặc gọi là lỗ đen.

Một loại lỗ đen khác là lỗ đen nguyên thủy, có hình dạng rất khác so với lỗ đen sao. Các lỗ đen nguyên thủy có thể có nguồn gốc từ thời kỳ lạm phát sau Vụ nổ lớn. Khi đó, vũ trụ trải qua thời kỳ nhiệt độ cực cao và năng lượng cao, mật độ vật chất đạt đến giới hạn. Trong trường hợp này, một số vùng có thể trải qua sự sụp đổ trực tiếp, tạo thành các lỗ đen nguyên thủy.

 Các lỗ đen nguyên thủy có thể có nguồn gốc từ thời kỳ lạm phát sau Vụ nổ lớn. (Ảnh minh họa).

Ngoài hai loại lỗ đen này, thuyết tương đối của Einstein còn dự đoán loại lỗ đen thứ ba, chứa một điểm kỳ dị bên trong, điểm kỳ dị này được coi là nguồn gốc của Vụ nổ lớn. Điều này dẫn đến một giả thuyết hấp dẫn: liệu vũ trụ của chúng ta có phải là một lỗ đen khổng lồ không? 

Theo nghiên cứu khoa học hiện đại, vũ trụ của chúng ta được sinh ra từ một vụ nổ Big Bang cách đây khoảng 13,8 tỷ năm, vụ nổ lớn này bắt nguồn từ một điểm kỳ dị rất nhỏ chứa toàn bộ vật chất và năng lượng. Điều này khiến một số nhà khoa học suy đoán rằng vũ trụ của chúng ta thực sự có thể là thế giới bên trong của một lỗ đen.

Trong quá trình khám phá nguồn gốc của vũ trụ, các nhà khoa học đã phát hiện ra một hiện tượng thú vị: kích thước chân trời thực tế của vũ trụ thực tế rất gần với kích thước chân trời sự kiện của lỗ đen, trong ranh giới này ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra được. Tương tự, lý thuyết giãn nở của vũ trụ mô tả một vũ trụ giãn nở nhanh chóng sau Vụ nổ lớn, trong đó không-thời gian giãn nở nhanh hơn tốc độ ánh sáng, khiến chúng ta không thể nhìn hay quan sát được bên ngoài vũ trụ.

Thông qua quan sát và tính toán vũ trụ, các nhà thiên văn học đã ước tính tổng khối lượng của vũ trụ là khoảng 10^54 kg. Thay khối lượng này vào công thức bán kính Schwarzschild, chúng ta có thể thấy rằng bán kính Schwarzschild của vũ trụ xấp xỉ 150 tỷ năm ánh sáng, nghĩa là đường kính của vũ trụ xấp xỉ 300 tỷ năm ánh sáng.

Để so sánh, đường kính của vũ trụ hiện có thể quan sát được của chúng ta là khoảng 93 tỷ năm ánh sáng. Dựa trên những quan sát này, một số học giả đã đề xuất một giả thuyết: Chúng ta có thể sống bên trong một lỗ đen. 

Nhiều năm trước, nhà vật lý nổi tiếng Hawking đã đề xuất giả thuyết về "vũ trụ sơ sinh", giả thuyết này ngày càng được cải thiện theo thời gian. Vậy "vũ trụ sơ sinh" là gì? Nói một cách đơn giản, nó có nghĩa là vũ trụ của chúng ta được sinh ra từ một vũ trụ mẹ lớn hơn và có vô số vũ trụ con trong vũ trụ mẹ này. Hawking tin rằng có thể có một vũ trụ sơ sinh bên trong mọi lỗ đen trong vũ trụ, điều đó có nghĩa là điều tương tự cũng xảy ra bên trong tất cả các lỗ đen trong vũ trụ của chúng ta.

Tính tổng khối lượng của vũ trụ là khoảng 10^54 kg.

Hơn nữa, mỗi khi một lỗ đen mới được hình thành, nó cũng có thể tượng trưng cho sự ra đời của một vũ trụ sơ sinh mới. Điều này có nghĩa là vũ trụ có thể là vô hạn, thậm chí có thể nói rằng cứ mỗi giây lại có một vũ trụ con mới được sinh ra. Giá trị tới hạn của lỗ đen tương tự như bán kính của vũ trụ quan sát được hiện tại của chúng ta.

Bạn có thể nghĩ đây chỉ là sự trùng hợp ngẫu nhiên, nhưng đối với các nhà khoa học tin rằng chúng ta sống bên trong lỗ đen, đây được coi là một bằng chứng khác ủng hộ "giả thuyết vũ trụ sơ sinh". Nếu có một vũ trụ sơ sinh bên trong mỗi lỗ đen, điều đó cũng có nghĩa là mọi lỗ đen đều có thể có sự sống.

Xét rằng số lượng lỗ đen là vô hạn, điều này cũng ngụ ý rằng trong vũ trụ mẹ phải có vô số sự sống và nền văn minh, và con người chỉ là một sự tồn tại không đáng kể trong số đó. Bằng cách này, các khái niệm như đa vũ trụ và vũ trụ song song cũng có thể được giải thích rõ ràng. Einstein trước đây đã gợi ý rằng các lỗ đen có thể đóng vai trò là ống dẫn giữa các vũ trụ. Phải chăng điều này có nghĩa là để đến được vũ trụ song song hoặc thời gian và không gian khác, chúng ta chỉ cần đi vào một lỗ đen?

Nếu có một vũ trụ sơ sinh bên trong mỗi lỗ đen nghĩa là mỗi lỗ đen đều có sự sống. (Ảnh minh họa).

Có lẽ một ngày nào đó trong tương lai, khi con người có thể chạm tới rìa vũ trụ, chúng ta sẽ có cơ hội khám phá sự thật về vũ trụ. Hoặc khi công nghệ của con người tiến bộ đến mức có thể khám phá được lỗ đen, chúng ta có thể sẽ giải quyết được tất cả những bí ẩn này.

Tuy nhiên, hiện tại chưa có bằng chứng thuyết phục nào khẳng định vũ trụ có phải là một lỗ đen khổng lồ hay không. Mặc dù chúng ta vẫn còn nhiều bí ẩn chưa được giải đáp về bản chất của vũ trụ nhưng điều này không ngăn cản chúng ta trân trọng những thắng cảnh tráng lệ của nó. Vũ trụ của chúng ta có phải là một lỗ đen không?

• Vũ trụ cũng có tiền kiếp?
• Chưa thể tìm được học thuyết đáng tin cậy hơn Big Bang
• Nghiên cứu cuối cùng của nhà vật lý Stephen Hawking được công bố