Note
Big Bang (Vụ Nổ Lớn): mô hình giải thích nguồn gốc của vũ trụ từ một điểm kỳ dị cực nóng và đậm đặc, sau đó giãn nở nhanh chóng tạo thành vũ trụ hiện nay.
Expansion (sự giãn nở): quá trình vũ trụ mở rộng, các thiên hà di chuyển ra xa nhau theo thời gian.
Dark energy (năng lượng tối): một dạng năng lượng giả thuyết được cho là nguyên nhân làm tăng tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Dark matter (vật chất tối): dạng vật chất không phát ra ánh sáng hoặc bức xạ điện từ, nhưng có tác động hấp dẫn lên vật chất hữu hình.
Quantum mechanics (cơ học lượng tử): ngành vật lý nghiên cứu các hiện tượng ở quy mô vi mô, nơi các quy luật khác biệt với vật lý cổ điển.
Classical mechanics (cơ học cổ điển): ngành vật lý mô tả chuyển động của các vật thể ở quy mô lớn mà chúng ta quan sát được hằng ngày.
Multiverse (đa vũ trụ): giả thuyết cho rằng ngoài vũ trụ của chúng ta còn tồn tại nhiều vũ trụ khác song song hoặc tách biệt.
String theory (lý thuyết dây): mô hình vật lý lý thuyết cho rằng các hạt cơ bản thực chất là những sợi dây rung động nhỏ xíu thay vì điểm vật chất.
Brane cosmology (vũ trụ màng): lý thuyết vũ trụ học đề xuất rằng vũ trụ tồn tại trong một màng nhiều chiều nằm trong không gian cao hơn.
Loop quantum gravity (lý thuyết lượng tử vòng): nỗ lực kết hợp cơ học lượng tử và thuyết tương đối tổng quát để mô tả cấu trúc không-thời gian ở quy mô lượng tử.
The Article
When you bake a loaf of bread or a batch of muffins, you put the dough into a pan.As the dough bakes in the oven, it expands into the baking pan.Any chocolate chips or blueberries in the muffin batter become farther away from each other as the muffin batter expands.
Khi bạn nướng một ổ bánh mì hoặc một mẻ bánh muffin, bạn cho bột vào khuôn.Khi bột nướng trong lò, nó sẽ nở ra chiếm đầy khuôn nướng.Bất kỳ miếng sô-cô-la hay quả việt quất nào trong bột muffin cũng sẽ cách xa nhau hơn khi bột nở ra.
The expansion of the universe is, in some ways, similar.But this analogy gets one thing wrong – while the dough expands into the baking pan, the universe doesn’t have anything to expand into.It just expands into itself.
Sự giãn nở của vũ trụ, ở một số khía cạnh, cũng giống như vậy.Nhưng phép so sánh này sai ở một điểm – trong khi bột nở ra chiếm đầy khuôn nướng, thì vũ trụ không có bất kỳ thứ gì để nở ra bên trong.Nó chỉ đơn giản là nở vào chính nó.
The universe expands like a baking muffin. The objects in space move farther apart, with more space between them. UChicago Creative.
Vũ trụ mở rộng như một chiếc bánh nướng xốp. Các vật thể trong không gian di chuyển xa nhau hơn, với nhiều không gian hơn giữa chúng. UChicago Creative.
It can feel like a brain teaser, but the universe is considered everything within the universe.In the expanding universe, there is no pan.Just dough.Even if there were a pan, it would be part of the universe and therefore it would expand with the pan.
Điều này có thể khiến bạn cảm thấy như một câu đố hóc búa, nhưng vũ trụ được coi là tất cả những gì nằm trong vũ trụ.Trong vũ trụ đang giãn nở, không có cái khuôn nào cả.Chỉ có bột.Ngay cả khi có một cái khuôn, nó cũng sẽ là một phần của vũ trụ và do đó nó cũng sẽ giãn nở cùng với khuôn.
Even for me, a teaching professor in physics and astronomy who has studied the universe for years, these ideas are hard to grasp.You don’t experience anything like this in your daily life.It’s like asking what direction is farther north of the North Pole.
Ngay cả đối với tôi, một giáo sư giảng dạy vật lý và thiên văn học đã nghiên cứu vũ trụ trong nhiều năm, những ý tưởng này vẫn khó nắm bắt.Bạn không trải nghiệm điều gì giống như thế này trong cuộc sống hàng ngày.Nó giống như việc hỏi hướng nào xa hơn về phía bắc so với Bắc Cực.
Another way to think about the universe’s expansion is by thinking about how other galaxies are moving away from our galaxy, the Milky Way.Scientists know the universe is expanding because they can track other galaxies as they move away from ours.They define expansion using the rate that other galaxies move away from us.This definition allows them to imagine expansion without needing something to expand into.
Một cách khác để nghĩ về sự giãn nở của vũ trụ là nghĩ về cách các thiên hà khác đang rời xa thiên hà của chúng ta, Ngân Hà.Các nhà khoa học biết vũ trụ đang giãn nở vì họ có thể theo dõi các thiên hà khác khi chúng di chuyển ra xa chúng ta.Họ định nghĩa sự giãn nở dựa trên tốc độ các thiên hà khác di chuyển ra xa chúng ta.Định nghĩa này cho phép họ hình dung sự giãn nở mà không cần một thứ gì đó để giãn nở vào.
The expanding universe
Vũ trụ đang giãn nở
The universe started with the Big Bang 13.8 billion years ago.The Big Bang describes the origin of the universe as an extremely dense, hot singularity.This tiny point suddenly went through a rapid expansion called inflation, where every place in the universe expanded outward.But the name Big Bang is misleading.It wasn’t a giant explosion, as the name suggests, but a time where the universe expanded rapidly.
Vũ trụ bắt đầu với Vụ Nổ Lớn 13,8 tỷ năm trước.Vụ Nổ Lớn mô tả nguồn gốc của vũ trụ như một điểm kỳ dị cực kỳ đậm đặc và nóng.Điểm nhỏ bé này đột ngột trải qua một giai đoạn giãn nở nhanh gọi là lạm phát, nơi mọi nơi trong vũ trụ đều giãn nở ra ngoài.Nhưng tên gọi Vụ Nổ Lớn có phần gây hiểu lầm.Nó không phải là một vụ nổ khổng lồ như cái tên gợi ý, mà là một khoảng thời gian vũ trụ giãn nở nhanh chóng.
The universe then quickly condensed and cooled down, and it started making matter and light.Eventually, it evolved to what we know today as our universe.
Sau đó vũ trụ nhanh chóng ngưng tụ và nguội đi, và bắt đầu tạo ra vật chất và ánh sáng.Cuối cùng, nó tiến hóa thành vũ trụ mà chúng ta biết ngày nay.
The idea that our universe was not static and could be expanding or contracting was first published by the physicist Alexander Friedman in 1922.He confirmed mathematically that the universe is expanding.
Ý tưởng rằng vũ trụ của chúng ta không tĩnh tại và có thể giãn nở hoặc co lại được công bố lần đầu bởi nhà vật lý Alexander Friedman vào năm 1922.Ông đã chứng minh bằng toán học rằng vũ trụ đang giãn nở.
While Friedman proved that the universe was expanding, at least in some spots, it was Edwin Hubble who looked deeper into the expansion rate.Many other scientists confirmed that other galaxies are moving away from the Milky Way, but in 1929, Hubble published his famous paper that confirmed the entire universe was expanding, and that the rate it’s expanding at is increasing.
Trong khi Friedman chứng minh rằng vũ trụ đang giãn nở, ít nhất là ở một số nơi, thì Edwin Hubble đã nghiên cứu sâu hơn về tốc độ giãn nở.Nhiều nhà khoa học khác xác nhận rằng các thiên hà khác đang di chuyển ra xa Ngân Hà, nhưng vào năm 1929, Hubble công bố bài báo nổi tiếng của ông xác nhận rằng toàn bộ vũ trụ đang giãn nở, và tốc độ giãn nở của nó đang tăng lên.
This discovery continues to puzzle astrophysicists.What phenomenon allows the universe to overcome the force of gravity keeping it together while also expanding by pulling objects in the universe apart?And on top of all that, its expansion rate is speeding up over time.
Khám phá này tiếp tục làm các nhà vật lý thiên văn bối rối.Hiện tượng nào cho phép vũ trụ vượt qua lực hấp dẫn giữ nó lại trong khi vẫn giãn nở bằng cách kéo các vật thể trong vũ trụ ra xa nhau?Và trên hết, tốc độ giãn nở của nó đang tăng theo thời gian.
Many scientists use a visual called the expansion funnel to describe how the universe’s expansion has sped up since the Big Bang.Imagine a deep funnel with a wide brim.The left side of the funnel – the narrow end – represents the beginning of the universe.As you move toward the right, you are moving forward in time.The cone widening represents the universe’s expansion.
Nhiều nhà khoa học sử dụng một hình ảnh gọi là phễu giãn nở để mô tả cách tốc độ giãn nở của vũ trụ đã tăng lên kể từ Vụ Nổ Lớn.Hãy tưởng tượng một cái phễu sâu có miệng rộng.Phía bên trái của phễu – đầu hẹp – đại diện cho sự khởi đầu của vũ trụ.Khi bạn di chuyển về bên phải, bạn đang tiến về phía trước trong thời gian.Hình nón mở rộng đại diện cho sự giãn nở của vũ trụ.
The expansion funnel visually shows how the universe’s rate of expansion has increased over time. At the left of the funnel is the Big Bang, and since then, the universe has expanded at a faster and faster rate. NASA.
Phễu giãn nở thể hiện trực quan cách tốc độ giãn nở của vũ trụ đã tăng lên theo thời gian. Ở bên trái của phễu là Vụ Nổ Lớn, và kể từ đó, vũ trụ đã giãn nở với tốc độ ngày càng nhanh. NASA.
Scientists haven’t been able to directly measure where the energy causing this accelerating expansion comes from.They haven’t been able to detect it or measure it.Because they can’t see or directly measure this type of energy, they call it dark energy.
Các nhà khoa học chưa thể đo trực tiếp nguồn năng lượng gây ra sự giãn nở tăng tốc này đến từ đâu.Họ chưa thể phát hiện hoặc đo lường nó.Bởi vì họ không thể nhìn thấy hoặc đo trực tiếp loại năng lượng này, họ gọi nó là năng lượng tối.
According to researchers’ models, dark energy must be the most common form of energy in the universe, making up about 68% of the total energy in the universe.The energy from everyday matter, which makes up the Earth, the Sun and everything we can see, accounts for only about 5% of all energy.
Theo các mô hình của các nhà nghiên cứu, năng lượng tối phải là dạng năng lượng phổ biến nhất trong vũ trụ, chiếm khoảng 68% tổng năng lượng trong vũ trụ.Năng lượng từ vật chất thông thường, bao gồm Trái Đất, Mặt Trời và mọi thứ chúng ta có thể nhìn thấy, chỉ chiếm khoảng 5% tổng năng lượng.
Dark matter and dark energy make up most of the universe. Green Bank Observatory, CC BY-NC-ND.
Vật chất tối và năng lượng tối chiếm phần lớn vũ trụ. Đài quan sát Green Bank, CC BY-NC-ND.
Outside the expansion funnel
Bên ngoài phễu giãn nở
So, what is outside the expansion funnel?
Vậy, có gì ở bên ngoài phễu giãn nở?
Scientists don’t have evidence of anything beyond our known universe.However, some predict that there could be multiple universes.A model that includes multiple universes could fix some of the problems scientists encounter with the current models of our universe.
Các nhà khoa học chưa có bằng chứng về bất kỳ thứ gì ngoài vũ trụ mà chúng ta biết.Tuy nhiên, một số người dự đoán rằng có thể tồn tại đa vũ trụ.Một mô hình bao gồm nhiều vũ trụ có thể giải quyết một số vấn đề mà các nhà khoa học gặp phải với các mô hình hiện tại của vũ trụ.
One major problem with our current physics is that researchers can’t integrate quantum mechanics, which describes how physics works on a very small scale, and gravity, which governs large-scale physics.
Một vấn đề lớn của vật lý hiện tại là các nhà nghiên cứu không thể tích hợp cơ học lượng tử, mô tả cách vật lý hoạt động ở quy mô rất nhỏ, và lực hấp dẫn, quy định vật lý ở quy mô lớn.
The rules for how matter behaves at the small scale depend on probability and quantized, or fixed, amounts of energy.At this scale, objects can come into and pop out of existence.Matter can behave as a wave.The quantum world is very different from how we see the world.
Các quy tắc về cách vật chất vận động ở quy mô nhỏ phụ thuộc vào xác suất và năng lượng lượng tử hóa, hoặc năng lượng có lượng cố định.Ở quy mô này, các vật thể có thể xuất hiện rồi biến mất.Vật chất có thể hành xử như một sóng.Thế giới lượng tử rất khác so với cách chúng ta nhìn thấy thế giới.
At large scales, which physicists call classical mechanics, objects behave how we expect them to behave on a day-to-day basis.Objects are not quantized and can have continuous amounts of energy.Objects do not pop in and out of existence.
Ở quy mô lớn, mà các nhà vật lý gọi là cơ học cổ điển, các vật thể vận động như chúng ta mong đợi trong cuộc sống hàng ngày.Các vật thể không bị lượng tử hóa và có thể có năng lượng liên tục.Các vật thể không xuất hiện rồi biến mất.
The quantum world behaves kind of like a light switch, where energy has only an on-off option.The world we see and interact with behaves like a dimmer switch, allowing for all levels of energy.
Thế giới lượng tử hoạt động giống như một công tắc đèn, nơi năng lượng chỉ có trạng thái bật-tắt.Thế giới mà chúng ta nhìn thấy và tương tác giống như một công tắc điều chỉnh độ sáng, cho phép mọi mức năng lượng.
But researchers run into problems when they try to study gravity at the quantum level.At the small scale, physicists would have to assume gravity is quantized.But the research many of them have conducted doesn’t support that idea.
Nhưng các nhà nghiên cứu gặp vấn đề khi cố gắng nghiên cứu lực hấp dẫn ở cấp độ lượng tử.Ở quy mô nhỏ, các nhà vật lý phải giả định rằng lực hấp dẫn là lượng tử hóa.Nhưng nhiều nghiên cứu mà họ đã thực hiện không ủng hộ ý tưởng đó.
An infinitely expanding universe lies beyond the Milky Way galaxy. DECaPS2/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA, M. Zamani & D. de Martin via AP.
Một vũ trụ giãn nở vô hạn nằm ngoài thiên hà Ngân Hà. DECaPS2/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA, M. Zamani & D. de Martin qua AP.
One way to make these theories work together is the multiverse theory.There are many theories that look beyond our current universe to explain how gravity and the quantum world work together.Some of the leading theories include string theory, brane cosmology, loop quantum theory and many others.
Một cách để làm cho các lý thuyết này hoạt động cùng nhau là lý thuyết đa vũ trụ.Có nhiều lý thuyết nhìn ra ngoài vũ trụ hiện tại của chúng ta để giải thích cách lực hấp dẫn và thế giới lượng tử kết hợp với nhau.Một số lý thuyết hàng đầu bao gồm lý thuyết dây, vũ trụ màng, lý thuyết lượng tử vòng và nhiều lý thuyết khác.
Regardless, the universe will continue to expand, with the distance between the Milky Way and most other galaxies getting longer over time.
Dù sao đi nữa, vũ trụ sẽ tiếp tục giãn nở, với khoảng cách giữa Ngân Hà và hầu hết các thiên hà khác ngày càng dài ra theo thời gian.
Quiz
Select the correct answer for each question.
Question 1/6
1. What does the “expansion funnel” visually represent?
2. Why is the analogy of bread dough expanding in a pan imperfect when explaining the universe’s expansion?
3. What percentage of the universe’s energy is made up of dark energy, according to researchers?
4. Who published the first mathematical proof that the universe is expanding?
5. Why is dark energy so mysterious to scientists?
6. What problem in physics motivates theories like string theory and loop quantum gravity?
