Nhà khoa học tiết lộ thông tin độc đáo về lỗ sâu trong vũ trụ

3.490

João Rosa, nhà vật lý tại Đại học Aveiro ở Bồ Đào Nha phát hiện ra rằng có thể dịch chuyển qua lỗ sâu nếu như giải quyết được vấn đề liên quan đến lực hấp dẫn.

Bạn quan tâm đến việc đi xuyên qua lỗ sâu (wormhole), dịch chuyển xuyên không gian và thời gian? Bạn muốn du hành từ ngôi sao này sang ngôi sao khác trên khắp vũ trụ mà không đổ một giọt mồ hôi nào? Trước tiên, hãy đảm bảo rằng bạn có thể đi qua một lỗ sâu.

João Rosa, một nhà vật lý tại Đại học Aveiro ở Bồ Đào Nha, nói với Live Science: “Bất kỳ du khách nào cố gắng vượt qua lỗ sâu mà không đáp ứng đủ điều kiện có thể sẽ bị nghiền nát bên trong nó”.

Giáo sư Rosa đang cố gắng “xây dựng” một lỗ sâu ổn định. Trên lý thuyết, người ta có thể đi qua lỗ sâu đó mà không bị sập hoặc mắc kẹt trên. Gần đây ông đã phát hiện ra rằng hoàn toàn có thể thực hiện điều này, nếu như giải quyết được vấn đề liên quan đến lực hấp dẫn.

Lỗ sâu trong vũ trụ
Lỗ sâu đi qua được là những cánh cửa thông qua không thời gian có thể tạo ra những đường tắt cho những chuyến du hành khắp vũ trụ. (Nguồn: sci-news.com)

Khả năng cho vật chất đi qua của lỗ sâu

Các lỗ sâu rất dễ xây dựng trên bản phác thảo, bắt đầu bằng một lý thuyết về lực hấp dẫn. Trong thuyết tương đối rộng của Einstein, lực hấp dẫn xác định mối quan hệ giữa vật chất và năng lượng, không gian và thời gian.

Bí kíp để xây dựng một lỗ sâu là tìm một cấu hình của vật chất và năng lượng đủ để cho phép xây dựng một con đường - thường được gọi là “cuống": trong nghiên cứu lỗ sâu - với khả năng nối hai điểm cách xa nhau trong không gian.

Về nguyên tắc, cuống có thể dài hoặc ngắn tùy thích. Nhưng sẽ thú vị hơn khi cuống ngắn hơn nhiều so với khoảng cách bình thường giữa hai điểm. Điều này sẽ khiến cho lỗ sâu trở thành một con đường tắt thuận tiện.

Đồng thời, lỗ sâu cũng có thể hoạt động như cỗ máy thời gian, đưa bạn vào tương lai hoặc quá khứ, tùy thuộc vào cách chúng được cấu tạo.

Ý tưởng về một lối tắt kỳ lạ như vậy đã luôn kích thích trí tưởng tượng của các nhà khoa học và các nhà văn chuyên sáng tác truyện khoa học viễn tưởng trong nhiều thập kỷ.

“Việc có thể du hành tới các ngôi sao hoặc thậm chí các thiên hà khác, có thể tìm thấy các nền văn minh ngoài hành tinh, quay ngược về quá khứ hay dịch chuyển đến tương lai đã là một phần trong trí tưởng tượng của con người trong một thời gian dài. Lỗ sâu chính là câu trả lời đơn giản và thống nhất cho tất cả những vấn đề này” - nhà vật lý học Rosa nói với Live Science.

Tuy nhiên, lỗ sâu được xây dựng dựa trên các tiêu chí do thuyết tương đối rộng đưa ra gặp phải một vấn đề lớn: Chúng thực sự không thể đi qua được.

Các lối vào của lỗ sâu dựa trên thuyết tương đối rộng được ẩn sau các chân trời sự kiện - là các rào cản một chiều trong không gian. Do đó, nếu bạn bước vào lỗ sâu, bạn không bao giờ có thể rời khỏi nó. Điều này đi ngược lại mục đích của việc xây dựng lỗ sâu.

Vấn đề nữa là chúng không ổn định. Trong khoảnh khắc dù chỉ một photon hay hạt ánh sáng có cơ hội xâm nhập vào cuống, toàn bộ lỗ sâu sẽ sụp đổ trước khi vệt ánh sáng đó kịp thoát ra ngoài.

Một lý thuyết mời về lực hấp dẫn

Để giải quyết những vấn đề trong thuyết tương đối rộng và tìm cách ổn định lỗ sâu, một nhà du hành vũ trụ phải tạo ra lỗ sâu bằng một thành phần vô cùng kỳ lạ, đó là một dạng vật chất có năng lượng âm hoặc khối lượng âm.

Vấn đề là các nhà khoa học chưa quan sát thấy khối lượng âm ở bất kỳ đâu trong vũ trụ.

Anh Rosa giải thích: “Sự hiện diện của vật chất này là rất cần thiết vì nó ngăn chặn cuống của lỗ sâu sập xuống. Nhưng nó cũng có vấn đề riêng. Vật chất này thể hiện mật độ năng lượng trung bình âm, một đặc tính cực kỳ hiếm của vật chất trong vũ trụ, chỉ quan sát được trong những tình huống rất cụ thể ở cấp độ lượng tử".

Vì vật chất như vậy rất hiếm nên việc xây dựng toàn bộ một lỗ sâu dựa trên nó dường như là điều không thể.

Tuy nhiên, tất cả những gì nói về lỗ sâu đều dựa trên thuyết tương đối rộng. Thuyết này không có khả năng mô tả trung tâm của các lỗ đen, những khoảnh khắc sớm nhất của vũ trụ và mối liên hệ giữa chính nó với vật lý lượng tử.

Vì vậy, có thể một lý thuyết mới, cải tiến về lực hấp dẫn sẽ cho phép các lỗ sâu tồn tại.

Thực hiện những chuyến đi

Đó chính xác là những gì Rosa đã nghiên cứu trong một bài báo mới được xuất bản trực tuyến ngày 29/7 vừa qua trên trang arXiv - một kho lưu trữ các nghiên cứu khoa học chưa được đồng nghiệp trong cùng lĩnh vực này xem xét và đánh giá.

Rosa đã sử dụng một dạng trọng lực đã được tinh chỉnh gọi là lực hấp dẫn tổng quát hỗn hợp metric-Palatini. Lý thuyết hấp dẫn này được xây dựng dựa trên thuyết tương đối rộng, nhưng cho phép linh hoạt hơn trong các mối quan hệ giữa vật chất và năng lượng, không gian và thời gian.

Nghiên cứu trước đó đã phát hiện ra rằng các lỗ sâu có thể đi qua là khả thi trong lý thuyết trọng lực đã được sửa đổi này, nhưng chúng vẫn yêu cầu năng lượng âm bên ngoài cuống lỗ sâu.

Rosa phát hiện ra rằng bằng cách lót các lối vào lỗ sâu bằng lớp vỏ mỏng gấp đôi vật chất thông thường, lỗ sâu có thể đi qua mà không cần bất kỳ năng lượng âm nào.

Tiếp theo, Rosa muốn kiểm tra lý thuyết về lực hấp dẫn đã được sửa đổi này. “Đây chỉ là một bước rất nhỏ để hướng tới mục tiêu cuối cùng, sử dụng dữ liệu thực nghiệm và các quan sát (ví dụ như sóng hấp dẫn và quỹ đạo của các ngôi sao gần trung tâm Dải Ngân hà) để kiểm tra và xác nhận tính hợp lệ của những lý thuyết này” - Rosa cho biết.

Trong khi thuyết tương đối rộng cho đến nay đã giải thích tất cả các phép đo lực hấp dẫn (bao gồm cả sóng hấp dẫn và vùng lân cận của lỗ đen), mọi chuyện vẫn chưa kết thúc.

Nếu lực hấp dẫn tổng quát hỗn hợp metric-Palatini được kiểm định và xác nhận hợp lệ thì hoàn toàn có thể tính tới việc tạo ra các lỗ sâu để du hành xuyên vũ trụ.

Như đã nói ở trên, lỗ sâu có thể đi qua được cũng có thể hoạt động như một cỗ máy thời gian. Vì vậy, bên cạnh việc biến giấc mơ chu du trong vũ trụ thành hiện thực, một giải pháp lỗ sâu khả thi cũng đồng nghĩa với việc chúng ta có thể du hành xuyên thời gian vào quá khứ.

Cập nhật: 31/08/2021 Theo Vietnam+