Có phải vũ trụ của chúng ta nằm trong một vũ trụ khác lớn hơn?

Có phải vũ trụ của chúng ta nằm bên trong một lỗ sâu đục mà bản thân nó là một phần của một lỗ đen nằm bên trong một vũ trụ lớn hơn nhiều hay không?

Những chiếc cầu Einstein-Rosen như hình dung thế này chưa từng được quan sát thấy trong tự nhiên, nhưng chúng mang lại cho các nhà vật lí lí thuyết và vũ trụ học những lời giải trong thuyết tương đối rộng bởi việc kết hợp những lỗ đen và những lỗ trắng.

Một kịch bản trong đó vũ trụ ra đời từ bên trong một lỗ sâu đục (còn gọi là Cầu Einstein-Rosen) đã được đề xuất trong một bài báo của nhà vật lí lí thuyết ở trường đại học Indiana, Nikodem Poplawski, đăng trên tờ Physics Letters B. Phiên bản cuối cùng của bài báo trên có đăng trực tuyến ngày 29 tháng 3 sẽ có mặt trong bản in ngày 12 tháng 4 tới.

Poplawski khai thác lợi thế của hệ tọa độ nền Euclid gọi là hệ tọa độ đẳng hướng để mô tả trường hấp dẫn của một lỗ đen và để mô phỏng chuyển động đạc xuyên tâm của một hạt nặng vào trong một lỗ đen.

Trong khi nghiên cứu chuyển động xuyên tâm qua chân trời sự cố (biên giới của một lỗ đen) của hai loại lỗ đen khác nhau - Schwarzschild và Einstein-Rosen, cả hai đều là nghiệm toán học hợp lệ của thuyết tương đối rọng – Poplawski thừa nhận rằng chỉ có thí nghiệm hay quan sát mới có thể tiết lộ chuyển động của một hạt rơi vào trong một lỗ đen thật sự. Nhưng ông cũng lưu ý rằng vì nhà quan sát chỉ có thể nhìn thấy phần bên ngoài của lỗ đen, nên phần bên trong không thể nào quan sát được trừ khi nhà quan sát đi vào hoặc cư trú bên trong.

“Điều kiện này sẽ được thỏa mãn nếu vũ trụ của chúng ta là phần bên trong của một lỗ đen tồn tại trong một vũ trụ lớn hơn”, ông nói. “Vì thuyết tương đối rộng Einstein không chọn một sự định hướng thời gian, nên nếu một lỗ đen có thể hình thành từ sự co sập hấp dẫn của vật chất qua một chân trời sự cố trong tương ali thì quá trình ngược lại cũng là có thể. Một quá trình như vậy sẽ mô tả một lỗ trắng đang nổ: vật chất ló ra từ một chân trời sự cố trong quá khứ, giống như vũ trụ đang giãn nở”.

Một lỗ trắng nối với một lỗ đen bằng một cầu nối Einstein-Rosen (lỗ sâu đục) và theo giả thuyết là sự lật ngược thời gian của một lỗ đen. Bài báo của Poplawski đề xuất rằng mọi lỗ đen thiên văn, chứ không riêng những lỗ đen Schwarzschild và Einstein-Rosen, có thể có những cầu nối Einstein-Rosen, mỗi lỗ đen có một vũ trụ mới nằm trong bên trong hình thành đồng thời với lỗ trắng.

“Như vậy, vũ trụ của chúng ta có thể tự hình thành từ bên trong một lỗ đen tồn tại bên trong một vũ trụ khác nữa”, ông nói.

Bằng cách tiếp tục nghiên cứu sự co sập hấp dẫn của một quả cầu bụi trong hệ tọa độ đẳng hướng, và bằng cách áp dụng nghiên cứu hiện nay của những loại lỗ đen khác, quan điểm xem vũ trụ sinh ra từ phần bên trong của một lỗ đen Einstein-Rosen có thể tránh được những vấn đề mà các nhà khoa học đã nhìn thấy với thuyết Big Bang và vấn đề thất thoát thông tin lỗ đen khẳng định mọi thông tin về vật chất bị mất khi nó vượt qua chân trời sự cố (thành ra bất chấp các định luật vật lí lượng tử).

Mô hình này trong hệ tọa độ đẳng hướng của vũ trụ dạng một lỗ đen có thể giải thích nguồn gốc của sự lạm phát vũ trụ, Poplawski đã xây dựng lí thuyết hóa như vậy.

Poplawski là một nhà nghiên cứu tại Khoa Vật lí trường đại học Indiana. Ông lấy bằng thạc sĩ và tiến sĩ vật lí từ trường đại học Indiana và bằng thạc sĩ thiên văn học từ trường đại học Warsaw, Ba Lan.

Theo PhysOrg.com