Lý thuyết lỗ sâu giả định rằng một đường cầu lý thuyết xuyên không-thời gian có thể tạo ra những con đường tắt cho những chuyến hành trình dài trong vũ trụ. Lỗ sâu được tiên đoán bởi thuyết tương đối rộng. Nhưng hãy cảnh giác: các lỗ sâu mang theo nguy cơ sụp đổ đột ngột, bức xạ cao và nguy hiểm khi tiếp xúc với vật chất lạ.
Lý thuyết lỗ sâu
Lỗ sâu lần đầu tiên được đưa ra lý thuyết vào năm 1916, mặc dù đó không phải là cái mà chúng được gọi vào thời điểm đó. Trong khi xem xét lời giải của một nhà vật lý khác cho các phương trình trong thuyết tương đối rộng của Albert Einstein, nhà vật lý người Áo Ludwig Flamm nhận ra một giải pháp khác có thể thực hiện được. Ông đã mô tả một “lỗ trắng” (white hole), một sự đảo ngược thời gian trên lý thuyết của một lỗ đen (black hole). Các lối vào cả hai lỗ đen và trắng có thể được kết nối bằng một ống dẫn không-thời gian.
Năm 1935, Einstein và nhà vật lý Nathan Rosen sử dụng thuyết tương đối rộng để xây dựng ý tưởng, đề xuất sự tồn tại của “cầu nối” xuyên không-thời gian. Những cây cầu này kết nối hai điểm khác nhau trong không-thời gian, về mặt lý thuyết tạo ra một lối tắt có thể giảm thời gian và khoảng cách di chuyển. Các lối tắt được gọi là cầu Einstein-Rosen, hay lỗ sâu.
Stephen Hsu, giáo sư vật lý lý thuyết tại Đại học Oregon, nói với trang web LiveScience: “Toàn bộ mọi thứ đều rất giả thuyết vào thời điểm này. “Không ai nghĩ rằng chúng ta sẽ sớm tìm thấy một lỗ sâu.”
Các lỗ sâu có hai miệng, với một cổ họng nối hai miệng. Các miệng rất có thể sẽ có hình cầu. Cổ họng có thể là thẳng, nhưng nó cũng có thể uốn lượn, đi theo một con đường dài hơn một con đường thông thường hơn có thể yêu cầu.
Thuyết tương đối rộng của Einstein tiên đoán về mặt toán học sự tồn tại của lỗ sâu, nhưng cho đến nay vẫn chưa có lỗ hổng nào được phát hiện. Một lỗ sâu có khối lượng âm có thể được phát hiện bởi cách trọng lực của nó ảnh hưởng đến ánh sáng đi qua.
Một số giải pháp nhất định của thuyết tương đối rộng cho phép tồn tại các lỗ sâu trong đó miệng của mỗi lỗ là một lỗ đen. Tuy nhiên, một lỗ đen tự nhiên, được hình thành do sự sụp đổ của một ngôi sao sắp chết, không tự nó tạo ra một lỗ sâu.
Xuyên qua lỗ sâu
Khoa học viễn tưởng chứa đầy những câu chuyện du hành xuyên qua các lỗ sâu. Nhưng thực tế của những chuyến du hành như vậy phức tạp hơn, và không chỉ vì chúng ta chưa phát hiện ra.
Vấn đề đầu tiên là kích thước. Các lỗ sâu ban đầu được dự đoán là tồn tại ở mức độ siêu nhỏ, khoảng 10–33 cm. Tuy nhiên, khi vũ trụ giãn nở, có thể một số có thể đã bị kéo dài đến kích thước lớn hơn.
Một vấn đề khác đến từ sự ổn định. Các lỗ sâu Einstein-Rosen được dự đoán sẽ vô dụng cho việc đi lại vì chúng sụp đổ nhanh chóng.
Hsu nói: “Bạn sẽ cần một loại vật chất rất kỳ lạ nào đó để ổn định một lỗ sâu và không rõ liệu vật chất đó có tồn tại trong vũ trụ hay không”.
Nhưng nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng một lỗ sâu có chứa vật chất “kỳ lạ” có thể mở và không thay đổi trong thời gian dài hơn.
Vật chất lạ, không nên nhầm lẫn với vật chất tối hoặc phản vật chất, nó chứa mật độ năng lượng âm và áp suất âm lớn. Vật chất như vậy chỉ được nhìn thấy trong hành vi của một số trạng thái chân không như một phần của lý thuyết trường lượng tử.
Nếu một lỗ sâu chứa đủ vật chất kỳ lạ, dù là tự nhiên hay được thêm vào nhân tạo, về mặt lý thuyết, nó có thể được sử dụng như một phương pháp gửi thông tin hoặc du hành xuyên không gian. Thật không may, cuộc hành trình của con người qua các đường hầm không gian có thể gặp nhiều thử thách.
Nhà vật lý Kip Thorne, một trong những cơ quan có thẩm quyền hàng đầu thế giới về thuyết tương đối, lỗ đen và lỗ sâu, nói với Space.com: “Bồi thẩm đoàn không tham gia nên chúng tôi không biết. “Nhưng có những dấu hiệu rất rõ ràng rằng các lỗ sâu mà con người có thể đi qua bị cấm bởi các định luật vật lý. Thật đáng buồn, điều đó thật đáng tiếc, nhưng đó là hướng mà mọi thứ đang hướng tới.”
Các lỗ sâu có thể không chỉ kết nối hai vùng riêng biệt trong vũ trụ, chúng còn có thể kết nối hai vũ trụ khác nhau. Tương tự, một số nhà khoa học đã phỏng đoán rằng nếu một miệng của hố sâu được di chuyển theo một cách cụ thể, nó có thể cho phép du hành thời gian.
Nhà vật lý thiên văn Eric Davis nói với LiveScience: “Bạn có thể đi vào tương lai hoặc quá khứ bằng cách sử dụng các lỗ sâu có thể đi qua”. Nhưng điều đó sẽ không dễ dàng: “Sẽ phải mất một nỗ lực của Herculean mới có thể biến một lỗ sâu thành cỗ máy thời gian. Nó sẽ đủ khó để rút ra khỏi một lỗ sâu.”
Tuy nhiên, nhà vũ trụ học người Anh Stephen Hawking lại cho rằng việc sử dụng như vậy là không thể.
“Lỗ sâu không thực sự là một phương tiện quay ngược thời gian, nó là một con đường tắt, để một thứ đã ở rất xa lại gần hơn nhiều”, Eric Christian của NASA viết.
Mặc dù việc thêm vật chất lạ vào lỗ sâu có thể ổn định nó đến mức hành khách con người có thể đi qua nó một cách an toàn, nhưng vẫn có khả năng việc bổ sung vật chất “thông thường” sẽ đủ để làm mất ổn định cổng thông tin.
Công nghệ ngày nay không đủ để mở rộng hoặc ổn định các lỗ sâu, ngay cả khi chúng có thể được tìm thấy. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn tiếp tục khám phá khái niệm này như một phương pháp du hành vũ trụ với hy vọng rằng công nghệ cuối cùng sẽ có thể sử dụng chúng.
“Bạn sẽ cần một số công nghệ siêu siêu tiên tiến,” Hsu nói. “Con người sẽ không làm điều này bất cứ lúc nào trong tương lai gần.”
Space
