Vì sao nói vũ trụ hữu hạn mà vô biên?

Vũ trụ bao la, chứa đủ mọi vật, vô cùng vô tận. Nhưng lý thuyết vũ trụ hiện đại lại nói rằng: vũ trụ có hạn mà vô biên, như thế nghĩa là thế nào?

Dùng kích thước trong cuộc sống thường ngày mà xét thì Trái Đất đã vô cùng to lớn, bán kính bình quân của nó khoảng 6371 km. Đi máy bay vòng quanh Trái Đất một vòng phải mất mấy chục giờ. Mặt Trời càng to hơn nhiều.

Nó có thể chứa 130 vạn Trái Đất. Nhưng Mặt Trời cũng chỉ là một thành viên thông thường trong đại gia đình hệ Ngân hà. Trong hệ Ngân hà có hàng trăm tỉ hằng tinh to như Mặt Trời. Chạy nhanh như ánh sáng muốn vượt qua hệ Ngân hà tối thiểu cũng mất 10 vạn năm. Ngoài trời còn có trời, ngoài hệ Ngân hà còn có tinh hệ - một thiên thể trong đại gia đình khổng lồ giống như hệ Ngân hà không đếm xuể. Nhờ vào kính viễn vọng thiên văn ngày càng lớn, ta có thể nhìn thấy ngày càng nhiều và càng xa hơn các thiên thể. Hiện nay người ta đã nhìn thấy các thiên thể cách xa ta 10 tỉ năm ánh sáng, tức là nói vũ trụ hiện nay mà ta quan sát được tối thiểu vượt quá 10 tỉ năm ánh sáng. Nhưng vũ trụ mà ta quan sát được mới chỉ là một phần của vũ trụ. Vì bị năng lực của kính viễn vọng hạn chế nên ta không thể nhìn thấy toàn bộ bộ mặt của vũ trụ, cho nên rất khó xác định vũ trụ to bao nhiêu.

Do đó có thể thấy vũ trụ của ta thực tế đã đủ lớn, vượt xa sự tưởng tượng của ta. Nhưng nếu ta định nghĩa vũ trụ thành sự tổng hoà của thời gian và không gian có thể hiểu được về mặt vật lý thì không phải là lớn vô hạn. Sự quan trắc của thiên văn chứng tỏ hệ sao và giữa các hệ sao cách nhau rất xa, hơn nữa khoảng cách càng xa thì tốc chạy xa nhau càng lớn. Hiện tượng này giống như ta thổi một quả khí cầu trên bề mặt có nhiều đốm hoa. Quả khí cầu càng thổi lớn thì những hoa trên bề mặt của nó sẽ càng cách xa. Nghiên cứu thiên văn học hiện đại chỉ rõ: vũ trụ của ta giống như một quả khí cầu đang giãn nở. Nếu thế thì chiều ngược lại với sự giãn nở, tức là vào quá khứ xa xưa (tối thiểu trên 10 tỉ năm) thì vũ trụ sẽ co ngót thành một điểm. Cho nên vũ trụ rất có thể ra đời từ một vụ nổ lớn siêu cấp, từ trong một điểm sản sinh ra. Tuy ta không thể biết chính xác vũ trụ chứa bao nhiêu vật chất, nhưng cho dù về thời gian và không gian thì đều có thể khẳng định không phải là vô hạn.

Nhưng một vũ trụ có hạn như thế, chúng ta mãi mãi không bao giờ tìm được đầu tận cùng của nó là ở đâu, cho nên nói vũ trụ không có biên giới. Hiểu như thế nào về hiện tượng kỳ quái này? Chúng ta lại phải mượn hình tượng quả cầu giãn nở. Giả thiết ta biến thành một con kiến bẹp hai chiều, không có độ dày, chú ý: trong mắt của con vật hai chiều thì chỉ có trước và sau, trái và phải mà không có trên dưới. Vậy thì cho dù ta bò như thế nào trên mặt đất đều không thể tìm thấy điểm tận cùng. Đối với một con vật dẹp như thế mà nói thì mặt quả cầu là có hạn mà không có biên giới. Bây giờ trở về thế giới lập thể, vì tác dụng sức hút của vật chất trong vũ trụ mà thuyết tương đối rộng của Anhxtanh đã chứng minh: thế giới lập thể ba chiều của ta trong kích thước vũ trụ cũng cong như một quả cầu khí (rất khó tưởng tượng, nhưng sự thực là như thế). Chính vì thời gian và không gian cong, nếu ta có dịp du hành trong vũ trụ cũng sẽ gặp phải hiện tượng không có chỗ tận cùng. Đó chính là hàm nghĩa cơ bản nhất "vũ trụ vô biên".