Sẽ thế nào nếu con người có thể sử dụng Hố đen để du hành thời gian?

Hố đen hình thành cỗ máy thời gian tự nhiên cho phép du hành về cả quá khứ và tương lai, nhưng điều này không có nghĩa chúng ta có thể qua trở lại Kỷ Jura.

Hiện tại, con người chưa thể chế tạo được tàu vũ trụ nào có khả năng đưa chúng ta đến gần Hố đen. Nếu bỏ qua chi tiết này thì du hành thời gian hoàn toàn có thể thực hiện được bằng Hố đen.

Hố đen là gì?

Hố đen là một vật thể cực kỳ nặng thường được hình thành khi một ngôi sao sắp chết hoặc tự sụp đổ. Giống như các hành tinh và ngôi sao, Hố đen có trường hấp dẫn xung quanh chúng. Trường hấp dẫn là thứ giữ chúng ta đứng được trên mặt đất của Trái đất và giữ cho Trái đất quay quanh Mặt Trời.

Theo quy luật tự nhiên, một vật thể càng nặng thì trường hấp dẫn của nó càng mạnh.

Trường hấp dẫn của Trái đất khiến việc du hành không gian trở nên vô cùng khó khăn. Đó là lý do tại sao chúng ta chế tạo tên lửa, phải di chuyển rất nhanh để thoát ra khỏi lực hấp dẫn của Trái đất.

Hố đen hình thành cỗ máy thời gian tự nhiên cho phép du hành về cả quá khứ và tương lai. (Ảnh: Getty Images)

Trường hấp dẫn của Hố đen mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi nó. Điều đó thật ấn tượng, vì ánh sáng là thứ nhanh nhất được khoa học biết đến.

Đó cũng là lý do tại sao các Hố đen có màu đen. Chúng ta không thể phản chiếu ánh sáng từ một Hố đen theo cách chúng ta có thể phản xạ chùm tia sáng của đèn pin khỏi một cái cây trong bóng tối.

Sự giãn nở không gian - thời gian

Thuyết tương đối rộng của nhà vật lý thiên tài Albert Einstein cho chúng ta biết vật chất và năng lượng có tác động kỳ lạ đến vũ trụ. Vật chất và năng lượng uốn cong và kéo dài không gian. Một vật thể càng nặng thì không gian càng bị kéo dài và uốn cong xung quanh nó.

Một vật thể có khối lượng lớn tạo ra một loại “thung lũng” hay hố trong không gian. Khi các vật thể đến gần, chúng rơi vào "thung lũng".

Đó là lý do tại sao khi bạn đến đủ gần bất kỳ vật thể khối lượng nào, bao gồm cả Hố đen, bạn sẽ rơi về phía nó. Đó cũng là nguyên nhân ánh sáng không thể thoát ra khỏi Hố đen hay nói cách khác là các cạnh của hố quá dốc nên ánh sáng không đủ nhanh để thoát ra ngoài.

Thung lũng được tạo ra bởi Hố đen ngày càng dốc hơn khi bạn tiếp cận nó từ xa. Điểm mà tại đó, nó dốc đến mức ánh sáng không thể thoát ra được gọi là “chân trời sự kiện” (event horizon).

“Chân trời sự kiện” không chỉ thú vị đối với những người muốn trở thành nhà du hành thời gian, chúng còn thú vị đối với các nhà triết học, bởi vì chúng có ý nghĩa đối với cách chúng ta hiểu bản chất của thời gian.

Nếu bạn muốn đến tương lai của Trái đất, chỉ cần bay gần một Hố đen và sau đó quay trở lại Trái đất. (Ảnh: Getty Images)

Khi không gian bị kéo giãn thì thời gian cũng vậy. Đồng hồ ở gần vật có khối lượng lớn sẽ chạy chậm hơn đồng hồ ở gần vật có khối lượng nhỏ hơn nhiều.

Đồng hồ gần Hố đen sẽ chạy chậm lại so với đồng hồ trên Trái đất. Một năm ở gần Hố đen có thể tương đương 80 năm trên Trái đất, như bạn có thể đã thấy minh họa trong phim Interstellar (2014).

Bằng cách này, Hố đen có thể được sử dụng để du hành tới tương lai. Nếu bạn muốn đến tương lai của Trái đất, chỉ cần bay gần một Hố đen và sau đó quay trở lại Trái đất.

Nếu bạn đến đủ gần tâm lỗ đen, đồng hồ của bạn sẽ chạy chậm hơn, nhưng bạn vẫn có thể thoát ra ngoài miễn là bạn không vượt qua “chân trời sự kiện”.

Vòng lặp thời gian

Còn quá khứ thì sao? Đây là nơi mọi thứ trở nên thực sự thú vị. Một Hố đen bẻ cong thời gian một cách kinh khủng. Hãy tưởng tượng bạn lấy một tờ giấy và nối hai đầu để tạo thành một vòng lặp. Đó là những gì một Hố đen có thể làm với thời gian.

Điều này tạo ra một cỗ máy thời gian tự nhiên. Nếu bằng cách nào đó bạn có thể đi vào vòng lặp, mà các nhà khoa học gọi là đường cong dạng thời gian khép kín, bạn sẽ thấy mình đang đi trên một quỹ đạo xuyên không gian bắt đầu trong tương lai và kết thúc trong quá khứ.

Bên trong vòng lặp, bạn cũng sẽ thấy rằng nguyên nhân và kết quả rất khó gỡ rối. Những điều xảy ra trong quá khứ tạo nên tương lai và điều này lại gây ra những điều xảy ra trong quá khứ.

Trọng lực của hố đen là cực lớn, chính điều này đã bẻ cong vùng không gian và thời gian giáp chân trời sự kiện. (Ảnh: ESO)

Bạn đã tìm thấy một lỗ đen và bạn muốn sử dụng một con tàu vũ trụ đáng tin cậy để quay lại thăm loài khủng long?

Đầu tiên, bạn chỉ có thể du hành vào quá khứ của Hố đen. Điều đó có nghĩa là nếu Hố đen được tạo ra sau khi loài khủng long tuyệt chủng, thì bạn sẽ không thể quay trở lại vào một thời điểm đã quá xa trong quá khứ.

Thứ hai, bạn có thể phải vượt qua “chân trời sự kiện” để vào vòng lặp. Điều này có nghĩa là để thoát khỏi vòng lặp tại một thời điểm cụ thể trong quá khứ, bạn cần phải thoát khỏi “chân trời sự kiện”. Bạn phải di chuyển nhanh hơn cả ánh sáng, điều mà hiện tại là không tưởng.

Thứ ba và có lẽ là tồi tệ nhất, bạn và con tàu của bạn sẽ trải qua quá trình “hiệu ứng mì ống” (spaghettification). Khi bạn vượt qua “chân trời sự kiện”, bạn sẽ bị kéo căng ra, giống như một sợi mì. Trên thực tế, bạn có thể bị kéo giãn mỏng đến mức chỉ là một chuỗi nguyên tử xoắn ốc vào khoảng không.

Vì vậy, mặc dù thật thú vị khi nghĩ về các đặc tính uốn cong thời gian của các lỗ đen, nhưng trong tương lai gần, một chuyến thăm loài khủng long hay du hành đến tương lai vẫn chỉ là không tưởng.

• Du hành thời gian là điều viễn tưởng hay hoàn toàn thực tế?
• Stephen Hawking: Cách tạo một cỗ máy du hành vượt thời gian
• Giả thuyết mới khẳng định du hành thời gian là bất khả thi, nhưng lại cho ta một "siêu năng lực" khác