Du hành vũ trụ qua các lỗ sâu (còn gọi là lỗ giun) nghe có vẻ là một ý tưởng khá thú vị. Lỗ sâu – Wormhole, như một cách thức dịch chuyển sẽ làm cho việc du hành vũ trụ trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết! Tất nhiên, ý tưởng này luôn xuất hiện trong các bộ phim và sách khoa học viễn tưởng. Những “đường hầm trong không-thời gian” này được cho là cho phép các nhân vật di chuyển xuyên không gian và thời gian trong tích tắc và các nhân vật không phải lo lắng về vấn đề vật lý.
Lỗ sâu có thật không? Hay chúng chỉ là những thiết bị văn chương để giữ cho các âm mưu khoa học viễn tưởng tiếp tục tiến triển. Nếu chúng tồn tại, lý giải khoa học đằng sau chúng là gì? Câu trả lời có thể là mỗi thứ một chút. Tuy nhiên, chúng là hệ quả trực tiếp của thuyết tương đối rộng, lý thuyết được Albert Einstein phát triển lần đầu tiên vào đầu thế kỷ 20. Tuy nhiên, điều đó không nhất thiết có nghĩa là chúng tồn tại hoặc mọi người có thể du hành xuyên qua chúng bằng tàu vũ trụ. Để hiểu tại sao chúng thậm chí còn là một ý tưởng cho du hành vũ trụ, chúng ta cần biết một chút về khoa học có thể giải thích chúng.
Lỗ sâu là gì?
Một lỗ sâu được cho là một cách để di chuyển xuyên không-thời gian kết nối hai điểm xa nhau trong không gian. Một số ví dụ từ tiểu thuyết và phim nổi tiếng bao gồm bộ phim Interstellar, trong đó các nhân vật sử dụng lỗ sâu làm cổng thông tin đến các phần xa xôi của thiên hà. Tuy nhiên, không có bằng chứng quan sát nào cho thấy chúng tồn tại và cũng không có bằng chứng thực nghiệm nào cho thấy chúng không ở đâu đó. Bí quyết là tìm chúng và sau đó tìm ra cách chúng hoạt động.
Một cách để tồn tại một lỗ sâu ổn định là nó được tạo ra và hỗ trợ bởi một số loại vật chất kỳ lạ. Nói một cách dễ dàng, nhưng vật chất kỳ lạ là gì? Nó cần có những tính chất đặc biệt nào để tạo nên những lỗ sâu? Về mặt lý thuyết, những “thứ lỗ sâu” như vậy phải có khối lượng “âm”. Đó chỉ là những gì nó nghe có vẻ như: vật chất có giá trị âm, chứ không phải vật chất thông thường, có giá trị dương. Đó cũng là điều mà các nhà khoa học chưa từng thấy.
Giờ đây, các lỗ sâu có thể tự phát sinh tồn tại bằng cách sử dụng vật chất kỳ lạ này. Nhưng, có một vấn đề khác. Sẽ không có gì hỗ trợ để có thể duy trì chúng, vì vậy chúng sẽ ngay lập tức bị tan biến. Không quá tuyệt vời đối với bất kỳ con tàu nào tình cờ đi qua vào thời điểm đó.
Lỗ đen và Lỗ sâu
Vậy nếu các lỗ sâu tự phát không hoạt động được, thì có cách nào khác để tạo ra chúng không? Về mặt lý thuyết là có, và chúng ta có các lỗ đen. Chúng tham gia vào một hiện tượng được gọi là cầu Einstein-Rosen. Về cơ bản, nó là một lỗ sâu được tạo ra do sự biến dạng lớn của không-thời gian bởi tác động của một lỗ đen. Cụ thể, nó phải là một lỗ đen Schwarzschild, một lỗ đen có khối lượng tĩnh (không thay đổi), không quay và không có điện tích.
Vậy nó sẽ hoạt động như thế nào? Về cơ bản, khi ánh sáng rơi vào lỗ đen, nó sẽ đi qua một lỗ sâu và thoát ra phía bên kia, thông qua một vật thể được gọi là lỗ trắng. Lỗ trắng tương tự như lỗ đen nhưng thay vì hút vật chất vào, nó đẩy vật chất ra xa. Ánh sáng sẽ được tăng tốc ra khỏi “cổng thoát ra” của lỗ trắng bằng tốc độ ánh sáng, khiến nó trở thành một vật thể sáng, do đó có thuật ngữ “lỗ trắng”.
Tất nhiên, sẽ là phi thực tế nếu ngay từ đầu đã cố gắng vượt qua lỗ sâu. Đó là bởi vì lối đi sẽ yêu cầu rơi vào một lỗ đen, mà đó là một trải nghiệm gây chết người đáng kể. Bất cứ thứ gì đi qua chân trời sự kiện sẽ bị kéo căng và nghiền nát, bao gồm cả những sinh vật sống. Nói một cách đơn giản, không có cách nào để sống sót sau một chuyến đi như vậy.
Điểm kỳ dị Kerr và lỗ sâu có thể đi qua
Có một tình huống khác mà một lỗ sâu có thể phát sinh, từ một thứ gọi là lỗ đen Kerr. Nó sẽ trông khá khác so với một “điểm kỳ dị” bình thường mà các nhà thiên văn học cho rằng tạo nên lỗ đen. Một lỗ đen Kerr sẽ tự định hướng theo hình tròn, cân bằng một cách hiệu quả lực hấp dẫn khổng lồ với quán tính quay của điểm kỳ dị.
Vì lỗ đen “trống” ở giữa nên có thể đi qua điểm đó. Sự cong vênh của không-thời gian ở giữa vòng có thể hoạt động như một lỗ sâu, cho phép những người du hành đi qua một điểm khác trong không gian. Có lẽ ở phía xa của vũ trụ, hoặc trong một vũ trụ khác, tất cả cùng nhau. Các điểm kỳ dị Kerr có lợi thế khác biệt so với các lỗ sâu được đề xuất khác là chúng không yêu cầu sự tồn tại và sử dụng “khối lượng âm” kỳ lạ để giữ cho chúng ổn định. Tuy nhiên, chúng vẫn chưa được quan sát, và vẫn chỉ là lý thuyết.
Một ngày nào đó chúng ta có thể sử dụng lỗ sâu không?
Bỏ qua các khía cạnh kỹ thuật của cơ học lỗ sâu, cũng có một số sự thật vật lý khó về những vật thể này. Ngay cả khi chúng tồn tại, rất khó để nói liệu mọi người có thể học cách điều khiển chúng hay không. Thêm vào đó, nhân loại thực sự thậm chí còn chưa có các tàu du hành liên không gian, vì vậy việc tìm ra cách sử dụng lỗ sâu để đi du hành thực sự như là bạn đặt chiếc xe trước con ngựa.
Cũng có một câu hỏi rõ ràng về sự an toàn. Tại thời điểm này, không ai biết chính xác điều gì sẽ xảy ra bên trong một lỗ sâu. Chúng ta cũng không biết chính xác ĐÂU mà một lỗ sâu có thể gửi một con tàu. Nó có thể là trong thiên hà của chúng ta, hoặc có lẽ ở một nơi nào khác trong vũ trụ rất xa. Nếu một lỗ sâu đưa một con tàu từ thiên hà của chúng ta đến thiên hà khác cách chúng ta hàng tỷ năm ánh sáng, thì có cả một câu hỏi về thời gian để xem xét. Lỗ sâu có vận chuyển tức thời không? Nếu vậy, KHI NÀO chúng ta đến bến bờ xa? Chuyến đi có bỏ qua sự mở rộng của không-thời gian không?
Vì vậy, mặc dù chắc chắn lỗ sâu có thể tồn tại và hoạt động như một cổng thông tin trên toàn vũ trụ, nhưng ít có khả năng con người tìm ra cách sử dụng chúng.
John P. Millis, Ph.D, Carolyn Collins Petersen
