Lỗ sâu đục là gì?

Một lí thuyết tương đối rộng. Nhưng hãy thận trọng: lỗ sâu đục mang theo cùng với chúng những hiểm họa của sự co lại bất ngờ, hàm lượng bức xạ cao và sự tiếp xúc nguy hiểm với vật chất kì lạ.

Lí thuyết lỗ sâu đục

Vào năm 1935, các nhà vật lí Albert Einstein và Nathan Rosen đã sử dụng thuyết tương đối rộng đề xuất sự tồn tại của những “cầu nối” xuyên qua không-thời gian. Những lối đi này, gọi là cầu nối Einstein-Rosen hay lỗ sâu đục, nối hai điểm khác nhau trong không-thời gian, trên lí thuyết tạo ra một lối tắt có thể giảm thời gian và khoảng cách đi lại.

Mỗi lỗ sâu đục có hai cái miệng, với một cái họng nối giữa hai miệng. Hai cái miệng có khả năng nhất là hình phỏng cầu. Cái họng có thể là một đường kéo thẳng, nhưng nó cũng có thể bị cuộn lại, làm cho đường đi dài hơn lộ trình bình thường muốn có.

Thuyết tương đối rộng Einstein dự báo trên lí thuyết sự tồn tại của lỗ sâu đục, nhưng không chưa có lỗ sâu đục nào được tìm thấy từ trước cho đến nay. Một lỗ sâu đục khối lượng âm có thể được phát hiện ra bởi cách lực hấp dẫn của nó tác động đến ánh sáng đi ngang qua.

Những nghiệm nhất định của thuyết tương đối rộng cho phép sự tồn tại của lỗ sâu đục trong đó cái miệng của mỗi lỗ sâu đục là một lỗ đen. Tuy nhiên, một lỗ đen xảy ra trong tự nhiên, hình thành bởi sự co lại của một ngôi sao đang chết, thì không tự tạo ra một lỗ sâu đục được.

Một mô hình không-thời gian “gấp nếp” minh họa một cầu nối lỗ sâu đục có thể hình thành như thế nào với ít nhất hai cái miệng nối với nhau qua một cái họng. Ảnh: edobric | Shutterstock

Xuyên qua lỗ sâu đục

Truyện khoa học viễn tưởng có đầy những câu chuyện đi xuyên qua lỗ sâu đục. Nhưng tính thực tế của sự đi lại như thế phức tạp hơn nhiều, và không phải chỉ vì chúng ta chưa tìm ra lỗ sâu đục nào.

Vấn đề thứ nhất là kích cỡ. Những lỗ sâu đục nguyên thủy đã được dự đoán là tồn tại ở cấp vi mô, khoảng 10^-33cm. Tuy nhiên, khi vũ trụ giãn nở, có khả năng một số lỗ sâu đục đã bị kéo giãn đến những kích cỡ lớn hơn.

Vấn đề nữa là do tính ổn định. Lỗ sâu đục do Einstein-Rosen dự đoán sẽ không có ích cho sự đi lại bởi vì chúng co lại nhanh chóng. Nhưng nghiên cứu mới đây hơn tìm thấy rằng một lỗ sâu đục chứa vật chất “lạ kì” có thể vẫn mở và không thay đổi trong những khoảng thời gian lâu hơn.

Vật chất lạ, không nên nhầm với vật chất tối hay phản vật chất, chứa mật độ năng lượng âm và một áp suất âm lớn. Vật chất như thế chỉ nhìn thấy được trong hành trạng của những trạng thái chân không nhất định là một bộ phận của lí thuyết trường lượng tử.

Nếu một lỗ sâu đục có chứa đủ vật chất lạ, cho dù vật chất đó xuất hiện tự nhiên hay được bổ sung nhân tạo, thì trên lí thuyết có thể dùng nó làm một phương pháp gửi thông tin hoặc nhà du hành đi xuyên không gian.

Lỗ sâu đục không những nối hai vùng cách biệt trong vũ trụ, mà chúng còn có thể nối hai vũ trụ khác nhau. Tương tự, một số nhà khoa học phỏng đoán rằng nếu một cái miệng của một lỗ sâu đục được di chuyển theo một kiểu nhất định, thì nó có thể cho phép sự Stephen Hawking cho rằng công dụng như thế là không thể.

Mặc dù việc bổ sung vật chất lạ cho một lỗ sâu đục có thể làm nó ổn định đến mức hành khách con người có thể đi an toàn xuyên qua nó, nhưng vẫn còn có khả năng việc bổ sung vật chất “bình đều đều” sẽ đủ để làm mất ổn định cánh cổng đó.

Công nghệ ngày nay chưa đủ khả năng phóng to hoặc làm ổn định lỗ sâu đục, cho dù chúng có thể được tìm thấy. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn đang háo hức nghiên cứu khái niệm trên như một phương pháp du hành thời gian với hi vọng rằng công nghệ cuối cùng sẽ có thể khai thác chúng.

Nguồn: Nola Taylor Redd (Space.com)