Một nhà toán học vừa công bố phát minh chưa từng có: Tạo ra được lực hấp dẫn

  • 326
  • 35.587

Cho đến nay, một tiến bộ như vậy được gọi là giấc mơ của khoa học viễn tưởng.

Trong vũ trụ có 4 tương tác cơ bản: lực hấp dẫn, lực điện từ, lực mạnh và lực yếu. Trong đó, lực hấp dẫn là tương tác cuối cùng con người chưa thể tìm ra cách sản xuất và kiểm soát.

Tuy nhiên trong thời gian gần đây, cộng đồng vật lý đã thổi phồng lên tin đồn rằng cuối cùng các nhà khoa học đã phát hiện ra sóng hấp dẫn. Đó là những gợn sóng thể hiện không thời gian bị uốn cong mà Einstein đã dự đoán 100 năm trước.

Cùng với đó, André Füzfa, một giáo sư toán học đến từ Đại học Namur, Bỉ, xuất bản một bài báo khoa học nói về thiết bị có thể giúp chúng ta tạo và kiểm soát lực hấp dẫn. Mặc dù tương tác hấp dẫn mà Andre Füzfa hứa hẹn chỉ ở mức độ cực yếu, thiết bị này không đòi hỏi công nghệ mới nào. Chúng ta có thể chế tạo nó ngay lập tức.

Mô tả cách không thời gian bị uốn cong theo lý thyết của Einstein.
Mô tả cách không thời gian bị uốn cong theo lý thyết của Einstein.

Trước hết, phải khẳng định lại một lần nữa, tương tác hấp dẫn mà chúng ta đang đề cập trong nghiên cứu mới là cực nhỏ. Nó không phải là điều quá "ảo tưởng" như trọng lực nhân tạo, thứ giúp nhân vật trong phim Star Trek đi lại trên tàu không gian giống hệt cách đi trên mặt đất.

Mặc dù vậy, sản xuất được lực hấp dẫn yếu cũng sẽ là một bước đột phá. Nó cho phép các nhà vật lý lần đầu tiên có thể nghiên cứu lực hấp dẫn một cách chủ động. Lý thuyết tương đối rộng của Einstein sẽ được kiểm tra kỹ lưỡng. Và điều này cũng dẫn đến những công nghệ mới, chẳng hạn như truyền thông tin bằng trọng lực thay vì sóng điện từ như hiện nay.

"Vì nhiều lí do, nghiên cứu trọng lực là một hoạt động mất nhiều thời gian để suy nghĩ. Các nhà vật lý giới hạn họ trong những nguồn lực hấp dẫn tự nhiên có sẵn", Füzfa viết trong bài báo. "Tạo ra trường hấp dẫn nhân tạo, có thể bật tắt theo ý muốn là chìa khóa nắm giữ khoa học viễn tưởng".

Thiết bị mà Füzfa đề xuất dựa trên một nam châm điện siêu dẫn cực lớn. Chúng ta có thể tìm thấy nó ngay trong máy gia tốc hạt Large Hadron Collider của Tổ chức Nghiên cứu Nguyên tử Châu Âu (CERN). Nó giúp các nhà vật lý kiểm soát từ trường mạnh và quan sát cách mà không thời gian bị uốn cong.

Phương pháp của Füzfa đến nay chưa được kiểm chứng bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, ông đã dùng phương pháp toán học để thuyết phục sự khả thi của nó. Tất cả tính toán được công bố rộng rãi cho bất cứ nhà khoa học nào kiểm chứng và phản biện trên tạp chí Physical Review D.

Một nam châm điện siêu dẫn của máy gia tốc hạt Large Hadron Collider.
Một nam châm điện siêu dẫn của máy gia tốc hạt Large Hadron Collider.

Trong thực tế, tạo ra và kiểm soát trọng lực yếu không phải là điều gì đó quá xa vời. Nó có thế được thực hiện dựa trên nguyên lý tương đương mà chính Einstein đã nên trong thuyết tương đối rộng. Ông nói tất cả các vật có khối lượng và tất cả các loại năng lượng sản sinh và bị ảnh hưởng bởi trường hấp dẫn theo cùng một cách.

Điều đó có nghĩa là điện từ trường, theo lý thuyết, cũng có thể uốn cong không thời gian, giống như cách một hành tinh đang làm. Chỉ có điều những đường cong này là cực nhỏ. Chúng ta sẽ không thể bằng thực nghiệm trên Trái Đất mà phát hiện ra chúng.

Công trình mới của Füzfa đơn giản là sử dụng toán học để đề xuất cách phát hiện trường hấp dẫn yếu. Theo đó, sẽ khả thi nếu sử dụng nhiều giao thoa kế siêu nhạy trên một nam châm điện siêu dẫn lớn. Các nhà vật lý sẽ có thể khai thác thông tin để nghiên cứu trường hấp dẫn từ đó.

Giáo sư toán học André Füzfa, Đại học Namur, Bỉ.
Giáo sư toán học André Füzfa, Đại học Namur, Bỉ.

Bây giờ, vấn đề lớn nhất chỉ là liệu sẽ có một tổ chức nghiên cứu nào chịu chi một khoản đầu tư khổng lồ, chỉ đế kiểm tra lực hấp dẫn siêu yếu theo cách của Füzfa? Các thiết bị xây dựng dự kiến sẽ rất đắt tiền. Đổi lại, điều khiển được lực cơ bản cuối cùng có thể mang về một giải Nobel mới.

"Cho đến nay, một tiến bộ như vậy được gọi là giấc mơ của khoa học viễn tưởng, nhưng nó hoàn toàn có thể mở ra nhiều ứng dụng mới. Ví dụ, sử dụng sóng hấp dẫn cho viễn thông liên lạc", đại diện từ Đại học Namur phát biểu. "Hãy tưởng tượng bạn có thể gọi điện qua phía bên kia thế giới mà không cần bất kể vệ tinh hay trạm sóng mặt đất nào".

Cập nhật: 22/04/2017 Theo Trí Thức Trẻ
  • 326
  • 35.587

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook