(Beth Scupham/CC BY 2.0)
Vì sao ban đêm trời lại tối? Điều ấy nghe có vẻ hiển nhiên, thế mới gọi là “đêm” chứ. Khi mặt trời khuất dạng, bạn ngước nhìn lên trời cao, màn đêm buông xuống và tất nhiên là chỉ có những vì sao đang toả sáng trên bầu trời.
Nhưng hượm đã… Hãy thử tưởng tượng bạn đang ở trong một khu rừng, xung quanh bạn toàn cây là cây. Trước mặt bạn là một cây cổ thụ lớn và ở phía xa là một khóm cây nhỏ… Điều đó cũng giống như với những vì sao. Chúng ta đang ở trong lòng vũ trụ và cho dù bạn có nhìn về hướng nào trên bầu trời, ở nơi đó đều có những vì sao – hàng tỷ tỷ tỷ những vì sao. Bạn có nghĩ rằng lẽ ra chúng phải đầy ắp trên khắp bầu trời đêm, và những vì sao ở xa hơn thì mờ nhạt hơn nhưng lại có nhiều hơn chứ?

Nghịch lý của Olbers

Điều này gọi là “nghịch lý của Olbers“, mặc dù câu hỏi hóc búa ấy đã tồn tại qua nhiều thế kỷ trước cả thời đại của Olbers. Và ít nhất cho đến thời điểm này, câu trả lời đã trở nên khá rõ ràng.
Lý do khiến cho bầu trời đêm không rực sáng là vì vũ trụ này không phải là vô hạn và tĩnh tại. Nếu vũ trụ mà vô hạn và tĩnh tại, nếu những ngôi sao kia sáng mãi không bao giờ lụi tàn, và nếu chúng vẫn đứng yên ở nơi ấy muôn đời, nếu thế thì chúng ta sẽ nhìn thấy một bầu trời đêm sáng chói. Nhưng chúng ta lại nhìn thấy đêm tối, điều đó cho chúng ta biết một điều rất cơ bản về vũ trụ mà chúng ta đang sinh sống và thuộc về.
Một lời giải thích tự nhiên nhất có lẽ là vũ trụ này có biên giới – nếu bạn đang ở trong một khu rừng, chẳng hạn như bạn nhìn thấy một khoảng trống giữa các cây, bạn sẽ đoán ra rằng mình đang ở gần bìa rừng. Nhưng bầu trời đêm lại tối sầm ở khắp mọi hướng, dựa vào cách giải thích này thì như vậy có nghĩa là không chỉ vũ trụ có giới hạn mà chúng ta đang ở trung tâm của vũ trụ, điều này không hợp lý cho lắm.
Một cách giải thích khác là vũ trụ bị giới hạn về thời gian, tức là ánh sáng phát ra từ những vì sao xa xôi không đủ thời gian để đi đến Trái đất.

Tất cả là tại hiệu ứng Doppler

Nhưng cả hai cách giải thích trên đều không đúng. Ánh sáng đến từ những ngôi sao bị mờ đi là do vũ trụ đang giãn nở.
Phát hiện của Edwin Hubble năm 1929 đã cho thấy các vì sao và các thiên hà đang chuyển động ra xa khỏi chúng ta. Ông còn phát hiện được rằng những thiên hà càng ở xa chúng ta thì chuyển động càng nhanh hơn – điều này rất có lý: trong chu kỳ tồn tại của vũ trụ, những thiên hà nào chuyển động nhanh hơn thì đi được xa hơn.
Và điều ấy đã ảnh hưởng đến những gì mà chúng ta nhìn thấy. Ánh sáng từ những thiên hà và những tinh cầu xa xăm đang chuyển động nhanh sẽ bị dịch chuyển bước sóng do hiệu ứng Doppler. Ánh sáng phát ra từ các vì sao ban đầu là thấy được nhưng do hiệu ứng Doppler nên khi đến được với trái đất thì chúng đã chuyển thành sóng hồng ngoại và sóng vô tuyến, vốn là thứ vô hình với cặp mắt của chúng ta. Thật vậy, sự tối tăm của màn đêm là bằng chứng trực tiếp cho thấy vũ trụ đang giãn nở.
Vậy nếu bạn muốn tìm thấy bằng chứng cho vụ nổ Big Bang thì cũng không cần đến Kính Viễn vọng Hubble, cũng không cần Máy Gia tốc Hạt Large Hadron Collider, bởi vì đôi mắt bạn và bầu trời đêm đã là minh chứng đầy đủ nhất.
Roger Barlow là giáo sư nghiên cứu và giám đốc Viện Quốc tế về Các Ứng dụng Gia tốc tạiUniversity of Huddersfield Vương quốc Anh. Bài viết này đã được đăng trênTheConversation.com