Liệu chúng ta có thể dự đoán tương lai xa xôi của vũ trụ? Dù việc dự báo thời tiết trong tháng tới có vẻ bất khả thi, nhưng trong lĩnh vực vật lý thiên văn và vũ trụ học, những dự đoán dài hạn đôi khi lại khả thi. Chúng ta biết chắc chắn về nhật thực toàn phần ở Anh vào ngày 23 tháng 9 năm 2090, bởi quỹ đạo của Mặt Trăng, Mặt Trời và Trái Đất tuân theo các quy luật vật lý đã được kiểm chứng. Tương tự, chúng ta có thể sử dụng kiến thức thiên văn để dự đoán các sự kiện có thể xảy ra trong quá trình vũ trụ giãn nở. Cách tiếp cận này, được nhà thiên văn học Martin Rees gọi là “vật lý học cánh chung” (eschatological physics), sử dụng các mô hình thiên văn để nghiên cứu về tương lai vũ trụ.
Bài viết này sẽ xem xét những thách thức lớn nhất mà nhân loại có thể phải đối mặt nếu chúng ta tồn tại trong một tương lai xa xôi.
Vấn Đề 1: Sống Sót Giỏi Hơn Các Loài Động Vật Có Vú Khác
Tuổi thọ trung bình của một loài động vật có vú là khoảng một triệu năm. Nhân loại đang đối mặt với nhiều nguy cơ như chiến tranh hạt nhân, đại dịch sinh học và các vấn đề môi trường nghiêm trọng. Tỷ lệ tuyệt chủng tự nhiên hiện tại thấp hơn nhiều so với nguy cơ mà chúng ta tự tạo ra. Để tồn tại, chúng ta cần vượt qua những rủi ro hiện hữu này và giải quyết các vấn đề phát triển bền vững hiện tại.
Trong vài chục nghìn năm tới, chúng ta sẽ phải đối mặt với sự kết thúc của kỷ băng hà hiện tại. Tổ tiên chúng ta đã sống sót qua các kỷ băng hà trước đây, nhưng điều này có thể là một thách thức lớn đối với một nền văn minh toàn cầu. Chúng ta cũng có thể phải đối mặt với những thay đổi khí hậu lớn giữa các kỷ địa chất khác nhau. Trái Đất từng trải qua cả những giai đoạn nóng hơn và lạnh hơn hiện tại, từ thời kỳ Eocen với nhiệt độ cao đến các kỷ băng hà khi bề mặt Trái Đất bị bao phủ bởi băng. Ngoài ra, các thảm họa như núi lửa phun trào, thiên thạch va vào Trái Đất, bùng nổ tia gamma và sự gián đoạn sinh thái do chính chúng ta gây ra đều là những mối đe dọa.
Hơn nữa, Homo sapiens có thể không còn tồn tại vì chúng ta có thể tiến hóa thành một loài khác. Chúng ta liên tục thay đổi và chịu sự tác động của chọn lọc tự nhiên, đồng thời công nghệ sinh học hiện đại cho phép chúng ta cố ý chỉnh sửa gen. Ngoài ra, các công nghệ cho phép chúng ta hợp nhất với trí tuệ nhân tạo cũng sẽ tạo ra những thay đổi lớn. Trong hàng triệu năm, rất khó có khả năng chúng ta sẽ giữ nguyên trạng thái hiện tại, trừ khi chúng ta cố tình quyết định bảo tồn di truyền của mình.
Vấn Đề 2: Sống Sót Qua Vòng Đời Của Sinh Quyển
Nhiệt lượng của mặt trời gia tăng sẽ đẩy nhanh quá trình phong hóa đá, dẫn đến các phản ứng hóa học loại bỏ CO2 khỏi không khí, ảnh hưởng đến chu trình carbon và cuối cùng gây ra tình trạng thiếu thức ăn cho thực vật. Hơn nữa, khi Trái Đất nóng lên do hiệu ứng nhà kính và lượng hơi nước tăng lên, hành tinh của chúng ta sẽ trở nên nóng hơn.
Để bảo vệ sinh quyển, chúng ta có thể sử dụng các kỹ thuật cực đoan như điều chỉnh khí hậu bằng cách bổ sung các chất khí phản xạ vào tầng bình lưu, xây dựng một tấm chắn giữa Trái Đất và Mặt Trời hoặc thậm chí di chuyển Trái Đất ra xa Mặt Trời hơn. Một giải pháp khác là di chuyển sự sống vào không gian. Các môi trường sống tự duy trì trong không gian dường như khả thi và có nhiều vật liệu hơn gấp hàng tỷ lần so với bề mặt Trái Đất. Dù việc xây dựng những cấu trúc này có vẻ khó khăn, nhưng chúng ta có cả tỷ năm để phát triển kỹ năng và công nghệ để thực hiện điều đó.
Vấn Đề 3: Sống Sót Sau Khi Mặt Trời Kết Thúc Vòng Đời Chính
Khoảng 5 tỷ năm nữa, độ sáng của Mặt Trời sẽ bắt đầu tăng nhanh hơn do khí heli tích tụ trong lõi. Bề mặt Mặt Trời sẽ trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ, nuốt chửng Trái Đất. Ngay cả khi không bị nuốt chửng, Trái Đất cũng sẽ bị nướng thành một khối băng và không còn không khí xung quanh. Sau đó, Mặt Trời sẽ nổ thành tinh vân và trở thành sao lùn trắng.
Để tồn tại, bất kỳ sinh vật thông minh nào sống trong hệ Mặt Trời sẽ cần phải di chuyển sang các hệ sao khác. Điều này đòi hỏi tàu vũ trụ tốc độ cao hoặc thời gian di chuyển rất dài. Đối với những người đã sống trong môi trường sống tự cung tự cấp trong không gian, việc di chuyển đến các điểm đến mới có thể là điều tự nhiên. Họ sẽ cần các nguồn năng lượng có thể kéo dài trong một thời gian dài và đủ vật liệu để duy trì môi trường sống trong quá trình di chuyển hàng thiên niên kỷ.
Vấn Đề 4: Sống Sót Khi Các Ngôi Sao Kết Thúc
Sự hình thành sao trong vũ trụ đã đạt đến đỉnh điểm và trong vài chục tỷ năm tới, chúng ta sẽ đạt đến “đỉnh sao”. Khi các ngôi sao sáng và có tuổi thọ ngắn cháy hết, chỉ còn lại một quần thể các sao lùn đỏ yên tĩnh nhưng có tuổi thọ dài. Tuy nhiên, sự tập hợp sao sẽ giảm dần và sau 10 đến 100 tỷ tỷ năm, ngay cả các sao lùn đỏ cũng sẽ nổ tung và biến mất.
Để tồn tại, sự sống sẽ cần các nguồn năng lượng khác ngoài ánh sáng sao. Có rất nhiều khả năng về phản ứng tổng hợp sử dụng hydro từ các sao lùn nâu và các hành tinh khí, vật chất đổ vào đĩa bồi tụ của các lỗ đen và thu thập năng lượng giải phóng, hoặc thậm chí lấy trực tiếp từ một lỗ đen. Tuy nhiên, tất cả những điều này đều đòi hỏi kỹ thuật ở quy mô rất lớn.
Vào thời điểm này, năng lượng phân hạch sẽ kết thúc khi không còn các đồng vị phóng xạ mới được tạo ra từ các vụ sáp nhập sao neutron và siêu tân tinh. Năng lượng địa nhiệt cũng sẽ cạn kiệt. Sự sống có thể thích nghi với nhiệt độ thấp và các môi trường kỳ lạ. Trí tuệ nhân tạo và các sinh vật dựa trên silicon có thể phát triển mạnh ở nhiệt độ gần độ không tuyệt đối. Cũng có thể khi các ngôi sao biến mất, sự sống và trí tuệ dựa trên carbon sẽ rút lui vào thế giới ảo thoải mái.
Vấn Đề 5: Sống Sót Khi Thiên Hà Kết Thúc
Chuyển động sao ngẫu nhiên cuối cùng sẽ khiến các thiên hà biến mất. Đôi khi các ngôi sao đi qua nhau và thay đổi vận tốc một cách ngẫu nhiên. Điều này có thể khiến một ngôi sao có vận tốc thoát khỏi thiên hà. Cuối cùng, trong khoảng 100 triệu tỷ tỷ năm, tất cả các thiên hà sẽ phân tán hoặc rơi vào lỗ đen trung tâm. Các hành tinh xung quanh các ngôi sao cũng sẽ bị văng ra khi chúng đến gần nhau.
Để tồn tại, những sinh vật thông minh cần kiểm soát các ngôi sao và đưa chúng vào quỹ đạo ổn định lâu dài. Điều này có vẻ khả thi! Chúng ta có thể tác động đến các ngôi sao bằng cách đặt các tấm phản xạ để bức xạ của chúng hoạt động như động cơ tên lửa rất yếu, khiến chúng vượt qua nhau một cách có kiểm soát. Điều này tương tự như cách con người sử dụng lực hấp dẫn để điều khiển các tàu thăm dò Voyager. Tuy nhiên, cần có các cấu trúc khổng lồ ở mỗi ngôi sao và kế hoạch lớn cho tương lai.
Vấn Đề 6: Sống Sót Khi Vật Chất Kết Thúc
Vật chất của chúng ta được tạo thành từ các nguyên tử, bao gồm proton, neutron và electron. Các proton và electron thường được cho là hoàn toàn ổn định, nhưng nhiều lý thuyết vật lý dự đoán rằng các proton không thực sự ổn định và sẽ phân rã trong một khoảng thời gian cực kỳ dài. Sự phân rã proton chưa bao giờ được quan sát thấy, nhưng điều này chỉ cho thấy rằng nó sẽ mất hàng tỷ tỷ tỷ tỷ tỷ năm mới có thể xảy ra.
Sự phân rã này sẽ báo hiệu sự kết thúc của vật chất như chúng ta biết. Các ngôi sao và hành tinh sẽ từ từ biến thành bức xạ, cộng với các electron và positron tự do, và không thể hình thành các hệ thống có thể sinh sống được. Những sao lùn đen nhỏ, lạnh sẽ từ từ biến thành heli và hydro bốc hơi. Điều duy nhất còn lại sẽ là các lỗ đen phóng xạ và những lỗ đen trong vũ trụ trống rỗng.
Vậy con người có thể làm gì vào cuối cùng, trong vũ trụ chết chóc này? Có lẽ, đến lúc đó, nhân loại sẽ cần phải bước vào một vũ trụ song song khác để tiếp tục tồn tại.
Tóm lại, hành trình của nhân loại qua các kỷ nguyên vũ trụ là một câu chuyện đầy những thử thách và khả năng vô tận. Để sống sót, chúng ta cần vượt qua các nguy cơ hiện hữu, thích nghi với những thay đổi của môi trường, kiểm soát các nguồn năng lượng và thậm chí là làm chủ vũ trụ. Dù tương lai xa xôi có thể khó dự đoán, nhưng những hiểu biết khoa học hiện tại cho thấy một con đường đầy tiềm năng cho sự tồn tại và phát triển của loài người.