Trái Đất của chúng ta rồi sẽ đến hồi tiêu vong vào khoảng sáu tỷ năm nữa. Vậy sự diệt vong của vũ trụ sẽ diễn ra như thế nào? Đây là câu hỏi mà khoa học đến nay vẫn chưa tìm được câu trả lời rõ ràng.
Tuy nhiên, dựa trên những kiến thức vật lý mà con người đã có được cho tới nay thì có một số kịch bản sau có thể dẫn đến sự diệt vong của vũ trụ:
1. Vụ Băng Giá Lớn - Big Freeze
Viễn cảnh đầu tiên được đưa ra dựa trên thuyết nhiệt động lực học. Bất kể các vì sao có nóng đến đâu, nhiệt độ trong lòng của chúng có cao đến mức nào, rồi một ngày chúng cũng sẽ đốt hết nhiên liệu trong lòng của mình và chỉ còn một cái lõi nóng toả nhiệt ra xung quanh.
 |
Vũ trụ đã mở rộng ra nhiều so với lúc mới hình thành - Ảnh: BBC |
Dựa trên nhiệt động học (thermodynamics), nhiệt độ sẽ từ nơi cao phân tán ra nơi thấp hơn và cái lõi trên sau cùng cũng sẽ nguội. Kết hợp với sự giãn nở của vũ trụ, cuối cùng, nền nhiệt độ của vũ trụ sẽ tiếp cận một giá trị chung, chỉ nhỉnh hơn đôi chút so với độ không tuyệt đối (absolute zero) tức - 273 °C. Đó chính là Vụ Băng Giá Lớn - Big Freeze dẫn đến Cái Chết Nhiệt của vũ trụ.
2. Cái Chết Nhiệt – Death Heat
Mặc dù mang tên là Cái chết nhiệt nhưng phại không phải do ngọn lửa cuồng nộ, mà là do sự khác biệt về nhiệt. Nghe tưởng chừng không sao, nhưng cái chết kiểu này rùng rợn hơn nhiều so với việc bị nướng chín.
Theo lý thuyết nhiệt động lực học, sự chênh lệch về nhiệt độ làm biến đổi năng lượng, tạo ra công, khiến mọi thứ tồn tại. Cái Chết Nhiệt xảy ra sau Vụ Băng Giá Lớn, khi sự chênh lệch nhiệt độ biến mất, vạn vật sẽ đạt cùng một nhiệt độ. Có nghĩa là tất cả sự vật trong vũ trụ sẽ đi từ trật tự đến hỗn loạn và 1 khi nó đã hướng đến sự hỗn loạn thì gần như không thể quay lại trật tự ban đầu.
 |
Cái Chết Nhiệt dường như là viễn cảnh khả thi nhất về cái chết của vũ trụ- Ảnh: BBC |
Khi sự hỗn loạn trong vũ trụ vượt qua mức đỉnh điểm, vũ trụ giãn nở đến vô cùng khiến khối lượng vật chất bị đẩy tới ngưỡng sống còn, không tạo đủ trọng lực được nữa, năng lượng sẽ chảy đi theo thời gian tán khắp không gian, mọi vật chất sẽ phân hủy, mọi ngôi sao sẽ chết và cuối cùng là tất cả biến thành một mớ hỗn độn các hành tinh và bức xạ.
Sau sự phát triển của nhiệt động lực học những thập kỷ đầu thế kỷ 19, Cái Chết Nhiệt dường như là viễn cảnh khả thi nhất về cái chết của vũ trụ. Đến đầu thế kỷ 20, thuyết tương đối của Albert Einstein ra đời lại cho rằng vũ trụ có thể sẽ “chết” theo cách bi thảm hơn nhiều.
3. Vụ Co Lớn - Big Crunch
Năm 1929, nhà thiên văn học Mỹ Edwin Hubble đã tìm thấy những bằng chứng cụ thể cho thấy vũ trụ đang mở rộng. Số phận của vũ trụ, do đó, tùy thuộc vào một câu hỏi rất đơn giản: liệu vũ trụ có tiếp tục mở rộng hay không và với tốc độ nhanh tới mức nào?
Câu trả lời là điều này tùy thuộc vào khối lượng những "thứ" bình thường như vật chất và ánh sáng có trong vũ trụ. Khối lượng vật chất càng lớn sẽ càng tạo trọng lực lớn hơn, qua đó sẽ giúp kéo mọi thứ lại với nhau và làm chậm lại quá trình mở rộng của vũ trụ.
 |
Vũ trụ sẽ tiêu vong khi bị co lại trong Vụ Co Lớn - Ảnh: BBC |
Nhưng nếu khối lượng vật chất là quá lớn thì sự mở rộng của vũ trụ sẽ chậm lại và dừng hẳn. Khi đó vũ trụ sẽ bắt đầu thu nhỏ lại.Vũ trụ thu nhỏ lại sẽ trở nên nóng hơn và cô đặc hơn và cuối cùng sẽ kết thúc với kịch bản đảo ngược của Big Bang được gọi là Big Crunch, hay Vụ Co Lớn.
Các nhà khoa học đã cố tìm hiểu xem khối lượng vật chất trong vũ trụ là chừng nào. Kết quả là hóa ra chúng ta đang ở thời điểm rất gần với ngưỡng sống còn, cho nên số phận của chúng ta đang trở nên rất bấp bênh.
Thế nhưng, tất cả mọi thứ đã thay đổi vào cuối thế kỷ 20 khi các nhà khoa học cùng nhất trí về một nội dung đáng kinh ngạc: vũ trụ đang mở rộng một cách nhanh chóng.
 |
Vụ Co Lớn rất có thể sẽ đẩy vũ trụ vào một kết cục tan tành khốc liệt- Ảnh: BBC |
Nhưng loại vật chất bình thường và năng lượng bình thường không thể khiến cho vũ trụ phản ứng như thế. Đó là bằng chứng đầu tiên của một loại năng lượng mới được gọi là ‘năng lượng tối’ vốn hoạt động không giống bất kỳ thứ gì khác trong vũ trụ. Chúng ta vẫn chưa hiểu nó là gì nhưng khoảng 70% năng lượng trong vũ trụ là năng lượng tối và khối lượng này vẫn đang tăng lên mỗi ngày.
Sự tồn tại của năng lượng tối có nghĩa là khối lượng vật chất trong vũ trụ không đủ nhiều để có thể quyết định số phận của vũ trụ.Thay vào đó, năng lượng tối kiểm soát vũ trụ và tăng tốc quá trình mở rộng không ngừng của vũ trụ. Điều này làm cho kịch bản của Vụ Co Lớn khó xảy ra.
Thế nhưng điều đó không có nghĩa là khả năng diệt vong do băng giá chắc chắn sẽ xảy ra, bởi còn có những khả năng khác.
4. Sự Thay Đổi Lớn - Big Change
Viễn cảnh thứ 4 bắt nguồn từ thế giới bên trong nguyên tử. Đây được coi là cái kết kỳ quặc và đột ngột nhất đối với vũ trụ. Các nhà vật lý Sidney Coleman và Frank de Luccia gọi đây là ‘thảm họa sinh thái cuối cùng’.
Minh họa cho viễn cảnh này, các nhà khoa học đưa ra một thí nghiệm, đổ một loại nước tinh khiết lên một mặt kính sạch tuyệt đối và làm lạnh dưới 0 độ C. Nước sẽ trở nên siêu lạnh và vẫn ở dạng lỏng dù nhiệt độ ở dưới mức đông tự nhiên. Tuy nhiên, chỉ cần một tinh thể đá rơi vào, nước sẽ đóng băng nhanh chóng, do đá có năng lượng thấp hơn nước.
 |
Các dải ngân hà, như dải M74 này, đang ngày càng cách xa chúng ta hơn- Ảnh: BBC |
Điều tương tự cũng có thể xảy ra đối với không gian, vũ trụ sẽ là một mặt kính và nước siêu lạnh sẽ là môi trường chân không. Trong môi trường chân không mới, mọi thứ thay đổi hoàn toàn, thuộc tính của những hạt cơ bản như hạt điện tử và hạt sơ cấp (quarks) có thể sẽ hoàn toàn khác đi, và điều này dẫn tới việc các nguyên lý hóa học sẽ thay đổi một cách căn bản khiến cho các nguyên tử không thể hình thành. Con người, các hành tinh, những ngôi sao sẽ bị phá hủy trong Sự Thay đổi Lớn. Năng lượng tượng tối cũng sẽ hành xử ngược với thông thường. Thay vì xé tan vũ trụ, chúng sẽ biến viễn cảnh Vụ Co Lớn thành hiện thực.
5. Vụ Xé Rách Lớn - Big Rip
Giả thuyết thứ năm xuất hiện cuối thế kỷ 20 theo một thông báo chấn động giới vật lý thiên văn: vũ trụ đang tăng tốc độ mở rộng do sự tồn tại của một dạng năng lượng mới, "năng lượng tối (dark energy).
Đó là khi năng lượng tối mạnh hơn chúng ta tưởng, mạnh tới mức tự nó xóa sổ vũ trụ mà không cần phải trải qua những thứ như Vụ Thay Đổi Lớn, Vụ Băng Giá Lớn, hay Vụ Co Lớn.
 |
Trong Vụ Xé Rách Lớn, các hành tinh, các ngôi sao và mọi thứ sẽ bị xé nát,tơi tả - Ảnh: BBC |
Năng lượng tối có một tính chất đặc thù là mật độ của chúng gia tăng cùng sự mở rộng của vũ trụ. Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu khối lượng năng lượng tối trong vũ trụ tăng nhanh hơn nhiều so với tốc độ mở rộng của của chính vũ trụ?
Nếu "năng lượng tối" trở nên dày đặc trong 20 tỷ năm nữa, nó sẽ đủ mạnh để xé nát các cấu trúc thiên hà. Sau đó hệ Mặt Trời cũng bị phân rã do lực kéo của năng lượng tối mạnh hơn sức hút của Mặt Trời đối với Trái Đất. Cuối cùng, chỉ trong vòng một vài phút quay cuồng Trái Đất sẽ nổ tung. Khi đó, các phân tử sẽ vỡ tan chỉ trong một phần giây trước khi vũ trụ bị xé nát.
Tuy nhiên, hiện mật độ của năng lượng tối vẫn rất thấp, thấp hơn nhiều so với mật độ của dải Ngân hà, nơi có mật độ kém xa so với các hành tinh.
Xem thêm:
1. 9 bí ẩn khoa học lớn nhất thế kỷ 21
2. 10 bí ẩn vũ trụ lớn nhất, thách thức giới khoa học hiện đại
