What is the universe expanding into? - Sajan Saini

Translator: Hung Tran Phi Reviewer: Trang Pham

The universe began its cosmic life in a big bang

Vũ trụ được sinh ra từ vụ nổ Big Bang

nearly fourteen billion years ago,

gần mười bốn tỷ năm trước,

and has been expanding ever since.

và vẫn đang nở rộng cho đến tận ngày nay.

But what is it expanding into?

Nhưng nó sẽ nở rộng tới đâu?

That's a complicated question.

Đó là một câu hỏi khó.

Here's why:

Đây là lí do:

Einstein's equations of general relativity

Các phương trình Einstein về tính tương đối rộng

describe space and time as a kind of inter-connected

mô tả không gian - thời gian như một màng liên tục nối liền của vũ trụ.

fabric for the universe.

Nghĩa là những gì ta biết về không gian - thời gian

This means that what we know of as space and time

exist only as part of the universe and not beyond it.

tồn tại bên trong vũ trụ và không thể vượt lên trên nó.

Now, when everyday objects expand, they move out

Khi nở rộng, các vật thể nở rộng

into more space.

theo chiều không gian.

But if there is no such thing as space to expand into,

Nhưng nếu không có không gian,

what does expanding even mean?

thì nở rộng sẽ như thế nào?

In 1929 Edwin Hubble's astronomy observations

Năm 1929, những quan sát thiên văn của Hubble

gave us a definitive answer.

cho ta một câu trả lời đầy đủ.

His survey of the night sky found all faraway galaxies

Ông lùng sục bầu trời đêm để tìm những thiên hà xa xôi

recede, or move away, from the Earth.

lùi xa, hay di chuyển khỏi Trái đất.

Moreover, the further the galaxy, the faster it recedes.

Hơn nữa, thiên hà càng xa, càng lùi xa nhanh hơn.

How can we interpret this?

Ta có thể giải thích nó như thế nào?

Consider a loaf of raisin bread rising in the oven.

Hãy xem xét một ổ bánh mì nho đang nở trong lò vi sóng.

The batter rises by the same amount in between each

Bột nở ra một lượng giống nhau

and every raisin.

giữa mỗi hạt nho khô.

If we think of raisins as a stand-in for galaxies,

Nếu xem những hạt nho khô tượng trưng cho các thiên hà,

and batter as the space between them,

và bột nở tượng trưng cho không gian giữa chúng,

we can imagine that the stretching or expansion

ta có thể tưởng tượng sự kéo giãn hoặc nở rộng

of intergalactic space will make the galaxies recede from each other,

không gian giữa các thiên hà sẽ khiến chúng rời xa nhau,

and for any galaxy, its faraway neighbors will recede a larger

và những thiên hà ở xa sẽ lùi

distance than the nearby ones

một khoảng lớn hơn so với những thiên hà gần

in the same amount of time.

trong cùng khoảng thời gian.

Sure enough, the equations of general relativity predict a cosmic

Một cách chắc chắn, các phương trình về tương đối phổ quát dự đoán

tug-of-war between gravity and expansion.

một cuộc giằng co giữa trọng lực và sự nở rộng.

It's only in the dark void between galaxies where expansion wins out,

Nó chỉ xảy ra trong không gian tối giữa các thiên hà,

nơi sự nở rộng thắng thế, và không gian giãn nở.

and space stretches.

So there's our answer.

Nên đây là câu trả lời.

The universe is expanding unto itself.

Vũ trụ đang giãn nở vào chính nó.

That said, cosmologists are pushing the limits of mathematical models

Nghĩa là, các nhà vũ trụ học đang chạm đến giới hạn của các mô hình toán

to speculate on what, if anything, exists beyond our spacetime.

để suy đoán rằng, liệu có thứ gì, tồn tại vượt lên không gian-thời gian.

These aren't wild guesses, but hypotheses that tackle

Những dự đoán này là có căn cứ, nhưng có những giả thuyết

kinks in the scientific theory of the Big Bang.

gây cản trở cho học thuyết Big Bang.

The Big Bang predicts matter to be distributed evenly across the universe,

Big Bang dự đoán rằng vật chất phân bổ đều khắp vũ trụ,

as a sparse gas --but then, how did galaxies and stars come to be?

như một đám mây - nhưng làm thế nào các thiên hà và sao hình thành?

The inflationary model describes a brief era

Mô hình lạm phát mô tả một thời kỳ ngắn

of incredibly rapid expansion

của siêu giãn nở

that relates quantum fluctuations in the energy of the early universe,

khi mà các thăng giáng lượng tử trong năng lượng của vũ trụ sơ khai,

to the formation of clumps of gas that eventually led to galaxies.

dẫn tới sự tích tụ của khí dần dẫn đến hình thành thiên hà.

If we accept this paradigm, it may also imply our universe represents

Nếu chấp nhận sự tiến hóa này, nó có thể ngụ ý rằng

one region in a greater cosmic reality that undergoes endless, eternal inflation.

vũ trụ đại diện cho một phần của thực tại lớn hơn

đang trải qua sự giãn nở vô tận.

We know nothing of this speculative inflating reality,

Chúng ta không biết gì về thực tại có tính suy đoán này,

save for the mathematical prediction that its endless expansion

ngoại trừ các tiên đoán toán học rằng sự giãn nở vĩnh cửu của vũ trụ

may be driven by an unstable quantum energy state.

có thể được dẫn dắt bởi trạng thái lượng tử không ổn định.

In many local regions, however, the energy may settle by random

Tuy nhiên, trong nhiều vùng địa phương, năng lượng có thể phân bố ngẫu nhiên,

chance into a stable state, stopping inflation and forming bubble universes.

trong trạng thái ổn định, ngăn sự giãn nở và định hình những vũ trụ bong bóng.

Each bubble universe —ours being one of them

Mỗi vũ trụ bong bóng - mà ta là một trong số chúng-

—would be described by its own Big Bang and laws of physics.

sẽ được tạo ra bởi vụ nổ Big Bang của chính nó và các định luật vật lý.

Our universe would be part of a greater multiverse,

Vũ trụ của chúng ta sẽ là một phần của một đa vũ trụ rộng lớn,

in which the fantastic rate of eternal inflation makes it impossible

mà ở đó, tỷ lệ giãn nở rất lớn khiến cho việc đi tới

for us to encounter a neighbor universe.

những vũ trụ hàng xóm là một điều bất khả thi.

The Big Bang also predicts that in the early, hot universe, our fundamental forces

Big Bang cũng dự đoán rằng vũ trụ sơ khai, vô cùng nóng, các lực cơ bản

may unify into one super-force.

đã từng hợp nhất trong một siêu lực duy nhất.

Mathematical string theories suggest descriptions of this unification,

Thuyết dãy toán chứng minh cho sự thống nhất này,

in addition to a fundamental structure for sub-atomic quarks and electrons.

cùng với cấu trúc cơ bản của các quark tiền nguyên tử và electron.

In these proposed models, vibrating strings are the building blocks of the universe.

Trong mô hình này, các vòng rung động tạo ra các khu vực của vũ trụ.

Competing models for strings have now been consolidated into a unified description,

Các lí thuyết dãy giờ đây hợp nhất thành một thuyết thống nhất,

and suggest these structures may interact with massive, higher dimensional surfaces called branes.

cho rằng các cấu trúc này tương tác với khối lượng, các chiều bậc cao là brane.

Our universe may be contained within one such brane,

Vũ trụ của ta có thể chỉ được chứa trong một brane,

floating in an unknown higher dimensional place, playfully named “the bulk,” or hyperspace.

trôi lơ lửng trong một chiều bậc cao hơn, có tên "bulk", hoặc siêu không gian.

Other branes—containing other types of universes—may co-exist in hyperspace,

Các brane khác- có những kiểu vũ trụ khác- có thể cùng tồn tại trong siêu không gian,

and neighboring branes may even share certain fundamental forces like gravity.

và những brane hàng xóm có thể có chung những lực cơ bản như trọng lực.

Both eternal inflation and branes describe a multiverse,

Cả sự giãn nở vô tận và brane đều mô tả một đa vũ trụ,

but while universes in eternal inflation are isolated, brane universes could bump into each other.

nhưng khi các vũ trụ hợp nhất, các brane vũ trụ có thể va vào nhau.

An echo of such a collision may appear in the cosmic microwave background

Âm vọng của một vụ va chạm có thể xuất hiện trong bức xạ nền vi sóng,

—a soup of radiation throughout our universe, that’s a relic from an early Big Bang era.

một hỗn hợp sóng vô tuyến khắp vũ trụ, tàn tích từ thời kỳ Big Bang.

So far, though, we’ve found no such cosmic echo.

Dù vậy, chúng ta vẫn chưa tìm ra bất kỳ âm vọng vũ trụ nào.

Some suspect these differing multiverse hypotheses may eventually coalesce into a common description,

Vài người nghi ngờ các thuyết đa vũ trụ có thể cuối cùng sẽ hợp nhất,

or be replaced by something else.

hoặc bị thay thế bởi một lí thuyết khác.

As it stands now, they’re speculative explorations of mathematical models.

Cho đến nay, chúng chỉ là những khảo sát lí thuyết của mô hình toán.

While these models are inspired and guided by many scientific experiments,

Khi các mô hình này được xây dựng và dẫn dắt bởi nhiều suy đoán khoa học,

there are very few objective experiments to directly test them, yet.

có rất ít thí nghiệm khách quan để trực tiếp kiểm nghiệm.

Until the next Edwin Hubble comes along,

Mãi đến khi kính thiên văn Hubble được lắp đặt,

scientists will likely be left to argue about the elegance of their competing models…

các nhà khoa học dường như vẫn tranh luận về sự tinh tế trong mô hình của mình...

and continue to dream about what, if anything, lies beyond our universe.

và tiếp tục nghĩ về việc, liệu có gì đó tồn tại vượt lên trên vũ trụ của ta.