Một lỗ giun (wormhole) là một đường đi lý thuyết xuyên qua không-thời gian có thể tạo thành một lối tắt cho các quãng đường dài xuyên qua vũ trụ. Các lỗ giun được dự đoán bởi thuyết tương đối tổng quát của Albert Einstein. Nhưng hãy thận trọng: các lỗ giun mang theo chúng những nguy hiểm như sự suy sụp bất ngờ, bức xạ cao và sự tiếp xúc nguy hiểm với các vật chất "lạ".

Vật Lý Thiên Văn - Chia sẻ niềm đam mê!

Một mô hình không thời gian bị "uốn cong" mô tả cách mà chiếc cầu lỗ giun có thể hình thành với ít nhất hai miệng kết nối với một cuống họng hay đường ống.

Credit: edobric | Shutterstock

Lý thuyết lỗ giun

Năm 1935, hai nhà vật lý Albert Einstein và Nathan Rosen đã sử dụng lý thuyết tương đối tổng quát để đề xuất sự hiện diện của các "cầu nối" xuyên qua không-thời gian. Những con đường này, được gọi là cầu Einstein-Rosen hay các lỗ giun, 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 quãng đường di chuyển.

Các lỗ giun có hai miệng, nối với nhau bằng một cuống họng. Miệng của lỗ giun có hình dạng giống với phỏng cầu. Còn cuống họng có thể là một đường kéo thẳng, nhưng cũng có thể bị uốn vòng quanh khiến nó có quãng đường dài hơn so với quãng đường thông thường.

Các nghiệm của thuyết tương đối tổng quát cho phép sự hiện diện của các lỗ giun với mỗi miệng là một lỗ đen. Tuy nhiên, một lỗ đen tự nhiên, hình thành bởi sự suy sụp của một ngôi sao chết, lại không thể tự mình tạo ra một lỗ giun.

Đi xuyên qua lỗ giun

Khoa học viễn tưởng chứa đầy những câu chuyện về việc du hành xuyên qua lỗ giun. Nhưng thực tế của mỗi chuyến du hành lại phức tạp hơn nhiều, và không chỉ bởi vì chúng ta chưa tìm thấy một lỗ giun nào.

Vấn đề đầu tiên là về kích thước. Các lỗ giun nguyên thủy được dự đoán là tồn tại ở mức độ cực nhỏ, khoảng {dpi{100}10^{-33}} cm. Tuy nhiên, khi vũ trụ giãn nở, có khả năng một vài lỗ giun đã bị kéo giãn đến các kích thước lớn hơn.

Một vấn đề khác đến từ tính ổn định của nó. Các lỗ giun tiên đoán bởi Einstein-Rosen sẽ không hữu ích cho việc di chuyển bởi vì chúng suy sụp một cách nhanh chóng. Nhưng các nghiên cứu gần đây phát hiện rằng một lỗ giun có chứa các vật chất "lạ" có thể mở và giữ không đổi trong một khoảng thời gian dài hơn.

Vật chất lạ, không nên nhầm lẫn với vật chất tối hoặc phản vật chất, chứa mật độ năng lượng âm và một áp suất âm lớn. Vật chất như vậy chỉ có thể nhìn thấy hành vi trong trạng thái chân không xác định như là một phần của lý thuyết trường lượng tử.

Nếu một lỗ giun chứa vật chất lạ vừa đủ, có thể thêm vào một cách tự nhiên hoặc nhân tạo, thì nó về mặt lý thuyết có thể dùng được như là một giải pháp gửi thông tin hoặc hành khách xuyên qua không gian.

lỗ giun có thể không chỉ kết nối hai khu vực tách biệt với nhau bên trong vũ trụ, mà chúng còn có thể kết nối các vũ trụ khác nhau. Tương tự như vậy, một số các nhà khoa học đã phỏng đoán rằng nếu một miệng của lỗ đen di chuyển theo một cách đặc biệt, nó có thể cho phép du hành xuyên thời gian. Tuy nhiên, nhà vũ trụ học người Anh Stephen Hawking đã quả quyết rằng điều đó là không thể xảy ra.

Mặc dù việc thêm vật chất lạ vào một lỗ giun có thể làm cho nó trở nên ổn đinh đến mức con người có thể du hành an toàn xuyên qua nó, thì vẫn có khả năng rằng việc thêm vào vật chất "thông thường" sẽ đủ để gây bất ổn cho cổng không-thời gian đó.

Công nghệ ngày nay vẫn chưa đủ để mở rộng hay làm ổn định lỗ giun, nếu chúng được phát hiện. Tuy vậy, các nhà khoa học vẫn tiếp tục khám phá các khái niệm như là một phương pháp du hành không gian với hy vọng rằng công nghệ cuối cùng sẽ có khả năng sử dụng được chúng.

Nguồn: Space.com

Author: Hien PHAN
Nguyên chủ nhiệm CLB Thiên văn Bách khoa - PAC (nay là CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC); Nghiên cứu sinh ngành Vật lý thiên văn tại APC Laboratory, Paris Diderot University, Cộng hòa Pháp.

Bài viết xem nhiều