>> Phần 5 - Thuyết tương đối rộng: Vũ trụ giãn nở
Theo thuyết tương đối rộng, ngay cả không-thời gian trống rỗng, không có ngôi sao và thiên hà nào, cũng có một cuộc sống của riêng nó. Các gợn sóng gọi là sóng hấp đẫn có thể truyền qua không gian theo kiểu giống hệt như các gợn sóng lan đi trên mặt hồ nước.
Một trong những phép kiểm tra còn lại của thuyết tương đối rộng là đo các sóng hấp dẫn một cách trực tiếp. Để kết thúc câu chuyện này, các nhà vật lí thực nghiệm đã xây dựng Đài thiên văn Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser (LIGO) ở Hanford, Washington, và Livingston, Louisiana. Mỗi thí nghiệm gồm các chùm laser phản xạ giữa các gương đặt cách nhau 4 km. Nếu một sóng hấp dẫn đi qua, nó sẽ làm không-thời gian biến dạng một chút, dẫn tới một sự dịch chuyển ở các chùm laser. Bằng cách theo dõi các biến thiên thời gian ở các chùm laser, người ta có thể tìm kiếm các tác dụng của sóng hấp dẫn.
Cho đến nay, không có ai từng phát hiện ra sóng hấp dẫn một cách trực tiếp, nhưng chúng ta thật sự có bằng chứng gián tiếp rằng chúng tồn tại. Khi các pulsar quay xung quanh những ngôi sao rất đặc, chúng ta hi vọng chúng phát ra một luồng đều đặn những con sóng hấp dẫn, mất dần năng lượng trong quá trình đó nên quỹ đạo của chúng từ từ nhỏ đi. Phép đo sự phá vỡ quỹ đạo của các pulsar kép đã xác nhận rằng chúng thật sự mất năng lượng và lời giải thích tốt nhất là những pulsar này đang mất năng lượng ở dưới dạng sóng hấp dẫn.
Sóng hấp dẫn lan truyền trong không gian (Ảnh: Henze/NASA)
Pulsar không phải là nguồn được trông đợi duy nhất của sóng hấp dẫn. Big Bang phải tạo ra sóng hấp dẫn vẫn lan truyền trong vũ trụ dưới dạng những gợn nhẹ nhàng trong không-thời gian. Những con sóng hấp dẫn nguyên thủy này quá yếu để có thể phát hiện ra trực tiếp, nhưng người ta có thể nhìn thấy dấu vết của chúng trên bức xạ tàn dư từ thời Big Bang – phông nền vi sóng vũ trụ. Các thí nghiệm hiện nay đang được triển khai để tìm kiếm những dấu vết này.
Sóng hấp dẫn cũng sẽ được phát ra khi hai lỗ đen va chạm nhau. Khi chúng xoáy trôn ốc về phía nhau, chúng sẽ phát ra một luồng sóng hấp dẫn với một dấu vết đặc biệt. Biết được va chạm đó đủ gần và đủ dữ dội, người ta có thể quan sát chúng với các thiết bị trên Trái đất.
Một dự án nhiều tham vọng hơn là Anten Vũ trụ Giao thoa kế Laser (LISA), gồm bộ ba vệ tinh sẽ theo dõi Trái đất trong quỹ đạo của nó quay xung quanh Mặt trời. Chúng sẽ phát ra các chùm laser được điều chỉnh hết sức chính xác về phía nhau, giống hệt như LIGO. Mọi con sóng hấp dẫn đi sẽ làm biến dạng không-thời gian đi một chút và dẫn tới một sự dịch chuyển có thể phát hiện ra ở các chùm laser. NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu hi vọng phóng LISA lên quỹ đạo trong thập niên kế tiếp.
Du hành thời gian
Lí thuyết của Einstein cho phép một khả năng làm say đắm lòng người là du hành thời gian. Người ta đã đề xuất phương pháp thu được kì công này, gồm việc xây dựng các đường hầm gọi là lỗ sâu đục nối liền những phần khác nhau của không gian ở những thời điểm khác nhau. Có thể xây dựng các lỗ sâu đục – trên lí thuyết. Nhưng thật không may, chúng đòi hỏi vật chất có năng lượng âm, và những tình huống vật lí không tự nhiên khác, không chỉ mở chúng ra mà còn cho phép chúng đi qua được. Một khả năng khác là tạo ra một vùng không gian rộng lớn quay tròn, hoặc sử dụng các đối tượng giả thuyết gọi là các dây vũ trụ.
Khả năng du hành thời gian có thể dẫn tới các nghịch lí vật lí, thí dụ như nghịch lí ông-cháu trong đó nhà du hành thời gian đi ngược dòng thời gian và giết chết ông của cô trước khi ông ta gặp bà của cô. Hệ quả là một trong hai người, cha mẹ của cô, không ra đời được và bản thân nhà du hành vũ trụ trên sẽ không tồn tại. Tuy nhiên, người ta cho rằng các nghịch lí vật lí như thế này, trên thực tế, không thể nào tạo ra được.
Còn tiếp...
- Xuân Nguyễn dịch (Theo New Scientist)
