Chúng ta đã biết về lỗ đen như một con quái vật vũ trụ, đánh chén tất cả những gì nằm trong tầm tay của nó. Nhưng lỗ đen còn có một đặc điểm khác nữa, đó là nó uốn cong vùng không gian-thời gian ở cạnh nó. Lỗ đen có mật độ vật chất vô cùng đậm đặc, có nghĩa là nó tạo nên một điểm nhấn đặc biệt trên cấu trúc không gian-thời gian. Điểm nhấn này giống như một vết lõm, mà đáy của nó là một vết xé rất nhỏ.
Các nhà khoa học đã bỏ ra rất nhiều công sức để tìm hiểu cái gì nằm đàng sau vết xé đó. Năm 1935, Einstein và học trò của ông, Nathan Rosen đã phát triểnmột mô hình mô tả rằng vết xé bên trong lỗ đen được tiếp nối với vết xé bên trong một lỗ đen khác, kết nối các phần khác nhau của cấu trúc không gian-thời gian thông qua một kênh hẹp, như nút cổ chai vậy, và quan điểm này khi đó được gọi là Thuyết Cầu Einstein-Rosen.
Chiếc cầu này giống như một con đường đi tắt trong hệ không gian-thời gian mà hai đầu xuất phát từ bên trong hai lỗ đen, mô hình này được các nhà khoa học ngày nay gọi là Wormhole. Cái ?olỗ sâu đục? kỳ bí này chính là cánh cửa cho nhưng ai muốn vượt ra khỏi trói buộc về không gian và thời gian.
Vấn đề của họ là con đường kết nối giữa hai lỗ đen rất nhỏ, nhỏ hơn cả hạt nhân của nguyên tủ nhỏ nhất, mà nó chỉ mở ra trong khoảng thời gian rất ngắn, ngắn đến nỗi mà ánh sáng, dạng vật chất có tốc độ nhanh nhất được biết đến, cũng không có cơ hội để vượt qua. Và dù cho những người thám hiểm có con tàu vững chắc đến đâu, cũng chẳng thể tránh khỏi bị xé toạc bởi sức hấp dẫn khủng khiếp của lỗ đen.
Chính vì thế, qua bao nhiêu năm tháng, chiếc cầu Einstein-Rosen cũng chỉ là mơ ước của những người muốn tạo ra chiếc máy thời gian. Những phương trình của Einstein thì chấp nhận wormhole, nhưng vũ trụ hình như không nghĩ vậy.
Nhưng đến những năm 80, mọi thứ đều thay đổi khi một nhà khoa học ở Caltech (California Institute of Technology-một nơi nghiên cứu vũ trụ hàng đầu của thế giới) đề xuất một phương pháp sử dụng wormhole để tạo ra chiếc máy thời gian.
Nhà khoa học đó là Kip Thorne, ông dùng toán học mô tả hoạt động của máy thời gian giựa trên lý thuyết của Einstein-Rosen. Thực tế, có lẽ phải nhiều thế kỷ sau con người mới có được công nghệ để chế tạo chiếc máy thời gian theo ý tuởng của ông. Nhưng ít nhất, Thorn đã chứng tỏ được rằng khả năng du hành theo thời gian là có thể về mặt lý thuyết.
Thorn chú ý vào việc làm sao để giữ cho wormhole mở ra trong khoảng thời gian đủ dài để nhà du hành vượt qua. Nghĩa là ông cần đến một dạng vật liệu nào đó có thể chống lại được sức hút của lỗ đen. Tất nhiên điều đó là không tưởng đối với vật liệu thông thường, nhưng Thorn đã nghĩ khác, ông nghĩ tới phản hấp dẫn (vật chất có khả năng chống lại được trọng lực).
Thay cho việc tương tác với thế giới bao quanh như vật chất thông thường, phản hấp dẫn mang năng lượng âm và đôi khi tự xô đẩy chính nó. Theo lý thuyết, phản hấp dẫn sẽ được đặt vào bên trong wormhole, giữ cho nó mở rộng đủ cho nhà du hành, hay kể cả phi thuyền vượt qua. Nhưng vấn đề này sinh là tìm phản hấp dẫn ở đâu? Einstein đã đề cập đến sự tồn tại của phản hấp dẫn trong vũ trụ từ năm 1915, và đúng 80 năm sau, điều đó đã được chứng minh bằng thực nghiệm. Nhưng phản hấp dẫn của Einstein tồn tại dưới dạng những dải mỏng và cực kỳ loãng, giống như hoà tan một thìa đường vào biển Thái Bình Dương. Trong khi đó việc mở wormhole lại cần một dòng lớn và liên tục các phản hấp dẫn.
Ứng củ viên lớn nhất cho giải pháp tạo ra phản hấp dẫn cô đặc là cái gọi là Hiệu ứng Casimir. Theo cơ học lượng tử, hai mặt kim loại phẳng và mỏng khi đặt cách nhau một khoảng cách cỡ độ dày sợi tóc sẽ sinh ra một năng lượng âm nhỏ. Năng lượng này khi được nhân lên nhiều lần có thể là yếu tố cơ bản trong việc mở wormhole.
Một khi phản hấp dẫn đã mở được cửa, nhà du hành vượt qua và có thể xuất hiện ở một nơi rất xa. Vì wormhole phá vỡ cấu trúc của cả không gian và thời gian. Thế nhưng đối với nhà du hành thời gian, họ không muốn đi xa về mặt không gian. Cho nên công việc tiếp theo của cỗ máy thời gian là làm phi đồng bộ hai phía của wormhole.
Để làm được điều đó, Thorn lại áp dụng một lý thuyết của Einstein. Điểm chính trong Thuyết tương đối là thời gian sẽ chậm đối với vật thể chuyển động nhanh. Thorn áp dụng điều đó vào một trong hai lỗ đen tạo thành wormhole. Hãy tưởng tượng rằng có thể nắm được một trong hai lỗ đen và quẳng nó đi trong vũ trụ với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Thời gian trên lỗ đen này sẽ chậm hơn so với đối tác của nó, đầu kia của wormhole. Sau một khoảng thời gian sẽ xảy ra sụ phi đồng bộ về thời gian trên hai đầu của wormhole, nghĩa là hai vật thể kết nối với nhau qua wormhole nhưng tồn tại ở các kỷ nguyên khac nhau. Và như vậy wormhole thực sự trở thành cánh cổng thời gian cho nhà du hành.
Cho đến nay, lý thuyết của Kip Thorn vẫn là lý thuyết hợp lý nhất cho viêc chế tạo chiếc Máy THời gian trong tương lai.
Lỗ đen và câu chuyện về chiếc Máy Thời gian
-
- Nhất đẳng
- Bài viết: 198
- Tham gia: 21:19, 10/07/13
-
- Ngũ đẳng
- Bài viết: 1922
- Tham gia: 21:30, 15/06/13
TL: Lỗ đen và câu chuyện về chiếc Máy Thời gian
"Chiếc cầu này giống như một con đường đi tắt trong hệ không gian-thời gian mà hai đầu xuất phát từ bên trong hai lỗ đen, mô hình này được các nhà khoa học ngày nay gọi là Wormhole. Cái ?olỗ sâu đục? kỳ bí này chính là cánh cửa cho nhưng ai muốn vượt ra khỏi trói buộc về không gian và thời gian"

