Săn tìm lỗ sâu - đường hầm xuyên không gian và thời gian

Các nhà khoa học đang tìm kiếm lỗ sâu - cách di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng, thậm chí có thể du hành vượt thời gian, nếu nó thực sự tồn tại.

Tìm kiếm lỗ sâu, đường hầm xuyên không gian thời gian

"Lỗ sâu là một đường hầm siêu không gian, giống một cái cổ chai, kết nối giữa hai địa điểm trong vũ trụ của chúng ta, hoặc giữa hai vũ trụ song song – nếu đa vũ trụ có thật, hoặc giữa hai mốc thời gian, cũng có thể là giữa các chiều không gian khác nhau", nhà vật lý Eric Davis trao đổi với Space.

Davis đang nghiên cứu về không – thời gian tại tổ chức Tau Zero. Ông sử dụng các phương trình thuyết tương đối rộng của Einstein để lên ý tưởng thiết kế một lỗ sâu, một thiết bị di chuyển nhanh hơn ánh sáng, có chức năng như cỗ máy thời gian.

Khái niệm lỗ sâu lần đầu tiên được đề cập vào năm 1916, bởi nhà toán học Ludwig Flamm, khi đang xem xét các phương trình thuyết tương đối tổng quát của Einstein, đề cập đến hiện tượng hấp dẫn bẻ cong không – thời gian xung quanh. Mặc dù các đường hầm xuyên không – thời gian này rất có khả năng tồn tại về mặt lý thuyết, các nhà khoa học vẫn đang tranh cãi lỗ sâu có thực sự hình thành trong tự nhiên hay không, theo Kip Thorne, nhà vật lý, giáo sư danh dự tại Viện công nghệ California. Thực tế là cũng chưa có lỗ sâu nào được phát hiện.

Mô phỏng lỗ sâu. (Ảnh minh họa: Live Science).

Thorne và các cộng sự đã chứng minh được rằng, ngay cả khi lỗ sâu thực sự tồn tại, nó cũng sẽ sụp đổ trước khi một vật thể hoặc một người chui qua. Muốn giữ lỗ sâu mở trong thời gian đủ lâu cho việc di chuyển, cần phải có một "giàn giáo" chống đỡ làm bằng vật liệu đặc biệt – vật chất tối, hay năng lượng tối.

"Năng lượng tối là dạng năng lượng với áp lực âm, tạo ra lực hấp dẫn đẩy (hấp dẫn của vật chất bình thường là hút), có thể đẩy không gian trong vũ trụ qua lỗ sâu", Davis cho biết.

Ngoài năng lượng tối, còn một dạng vật chất đặc biệt gọi là vật chất tối, ước tính nhiều gấp 5 lần vật chất thông thường trong vũ trụ. Tuy nhiên, cả vật chất và năng lượng tối đều chưa được phát hiện. Các nhà khoa học mới chỉ khảo sát được các hiệu ứng của chúng lên không gian xung quanh.

Theo Ali Övgün, các lỗ sâu có thể hình thành ở nơi có vật chất tối, như là vùng ngoài của thiên hà chúng ta, Milky Way, hoặc giữa các thiên hà. Ali Övgün hiện đang là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại đại học Đông Địa Trung Hải, cộng hòa Cyprus (Síp).

Ông và các cộng sự đã sử dụng các chương trình mô phỏng để chứng minh có lỗ sâu tồn tại trong các vùng dày đặc vật chất tối, như trong các quầng sáng thiên hà, hy vọng các lỗ sâu này sẽ thỏa mãn các yêu cầu vật lý mà các nhà khoa học đặt ra.

"Tuy nhiên, đây mới chỉ là chứng minh về toán học", Ali nói, "tôi hy vọng một ngày nào đó có thể tìm thấy bằng chứng thực nghiệm".

Chui qua hố sâu, điều gì sẽ xảy ra?

"Không có bất kỳ lực nào tác dụng lên tàu vũ trụ hay hành khách trong lỗ sâu. Con tàu chỉ đơn giản di chuyển từ nơi đi tới nơi đến", Davis cho hay. Do các đường hầm này cắt xuyên qua không – thời gian, nên đối với người quan sát bên ngoài, con tàu sẽ di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Với người ở trên tàu, họ sẽ không thấy được mình di chuyển nhanh hơn ánh sáng, chỉ có thể biết rằng mình đi giữa hai nơi với một thời gian ngắn hơn rất nhiều cách di chuyển thông thường.

Davis cũng cho rằng, có thể quan sát thấy "hiệu ứng cầu vồng tụ quang" ở phía cuối một lỗ sâu. "Các nhà thiên văn vẫn đang sử dụng kính viễn vọng để tìm kiếm hiệu ứng này trên bầu trời, đây là dấu hiệu của một lỗ sâu".

Hiệu ứng cầu vồng tụ quang ở cuối lỗ sâu. (Ảnh: NASA).

Về vấn đề du hành thời gian qua lỗ sâu, có một số nghịch lý, mà trong đó nổi tiếng nhất là "nghịch lý ông nội" cho thấy không thể du hành về quá khứ. Nếu một người quay về quá khứ giết chết ông nội mình, người đó sẽ không được sinh ra, và sẽ chẳng có ai quay về quá khứ để giết người ông.

Tuy nhiên, Thorne vẫn đang nghiên cứu chế tạo một cỗ máy thời gian. Theo Davis, công việc của Thorne sẽ mở ra một hướng nghiên cứu mới.

"Một ngành công nghiệp vật lý lý thuyết mới sẽ được mở ra sau đó, với các tiến bộ về kỹ thuật không – thời gian để có thể chế tạo được các cỗ máy thời gian không có nghịch lý", Davis nói.

Tuy nhiên, Davis cũng thừa nhận việc này rất khó. Một hoặc cả hai đầu của đường hầm sẽ phải được tăng tốc tới xấp xỉ tốc độ ánh sáng.

"Rất khó để chế tạo một lỗ sâu vượt thời gian", ông nói. Một số nhà khoa học khác thì lo ngại năng lượng quá lớn của chuyến du hành thời gian sẽ phá hủy đường hầm trước khi được sử dụng. Mặc dù vậy, Davis và những người theo đuổi lỗ sâu vẫn tin tưởng vào khả năng chế tạo được cỗ máy xuyên không trong tương lai.