Một nghiên cứu mới mô tả cách phát hiện hố giun - những cánh cổng mở ra khả năng du hành tới các vùng không gian khác.

Cho đến thời điểm hiện tại, chúng ta vẫn chưa thể chứng minh rằng hố giun thực sự tồn tại. Nhưng dựa vào các phép toán, các nhà khoa học có thể ước tính rằng một thứ như vậy có thể tồn tại ở đâu đó trong không gian.

Lý thuyết tương đối rộng của Einstein đã thay đổi cách thế giới đánh giá các khái niệm cơ bản của vật lý. Tuy nhiên, như đa số các khám phá vĩ đại khác, nó mở ra nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời.

Một trong những thắc mắc từ lâu là hố giun - wormhole, được xem như cầu nối giữa các điểm trong không gian thời gian. Lý thuyết cho rằng, nó có thể là lối tắt cho các nhà du hành di chuyển nhanh chóng qua những khoảng cách lớn.

Khác với hố đen, hố giun chỉ tồn tại trong tưởng tượng. Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu tin rằng chúng sẽ sớm có bằng chứng cho sự tồn tại của hố giun. Những báo cáo khoa học mới đây đã tăng cơ hội cho việc này.

Hố đen và hố giun là những khám phá đặc biệt xuất phát từ công thức của Einstein, xuất hiện khi không gian thời gian bị uốn cong bởi lực hấp dẫn.

Ví dụ, khi vật chất đặc quánh, tấm nền không thời gian sẽ bị uốn cong xuống tới mức nhanh như hạt photon cũng không bay thoát được. Điều này được gọi là hố đen.

Học thuyết của Einstein đã chỉ ra rằng tấm nền không thời gian có thể bị kéo dài, uốn cong hoặc tồn tại dưới bất kỳ hình dạng nào. Năm 1935, Einstein và nhà vật lý Nathan Rosen đã mô tả cách hai tấm nền không thời gian có thể liên kết với nhau, tạo ra một cầu nối giữa hai thế giới. Đây được gọi là hố giun và từ đó, đã có nhiều dạng hố giun khác được mường tượng ra bởi các nhà khoa học.

Một số loại hố giun cho phép vật chất di chuyển giữa chúng, tạo ra khả năng du hành trong không gian. Để hố giun rộng mở và rộng lớn, chúng cần mang một lượng 'năng lượng âm' lớn để duy trì lỗ hổng trên tấm nền không thời gian, chống lại lực hấp dẫn tự nhiên.

Chúng ta đã biết rằng năng lượng âm có thể tồn tại, thậm chí có thể tạo ra được trong phòng thí nghiệm. Và chúng ta cũng biết rằng, nhờ vào tác động của nó, Vũ trụ tiếp tục mở rộng ra mọi hướng. Dựa trên những bằng chứng này, có thể tin rằng tự nhiên đã tạo ra các hố giun.

Hố giun nhìn như thế nào?

Làm thế nào để chứng minh tồn tại của hố giun? Trong một báo cáo khoa học mới được công bố, các nhà thiên văn học Nga đã đề xuất rằng chúng có thể tồn tại ở trung tâm của một số thiên hà sáng lấp lánh, cùng với một số phương pháp tiềm năng để quan sát chúng.

Dùng toán học, họ phát hiện rằng khi vật chất thoát ra va chạm với vật chất bị hút vào hố giun, chúng tạo ra một loạt tia gamma. Ta hoàn toàn có thể phát hiện những tia gamma này bằng kính viễn vọng vô tuyến.

Bức xạ này cũng có thể là dấu hiệu nhận biết hố giun và hố đen; trước đây, khoa học chỉ nhìn vào vẻ ngoài của các thiên thể này để đưa ra nhận định. Hố đen tạo ra ít tia gamma hơn và phát ra một tia dài, trong khi bức xạ từ hố giun tạo ra một hình cầu. Tuy nhiên, loại hố giun được nhắc đến trong nghiên cứu này - hố giun tồn tại ở trung tâm của một thiên hà - dù nối hai điểm không gian, nhưng nhiệt độ cao của khu vực này khiến chuyến đi không dễ dàng, thậm chí là không khả thi. Nhiệt độ cao của khu vực trung tâm thiên hà sẽ đốt cháy những vật liệu thông thường được sử dụng trong chế tạo tàu du hành.

Tuy nhiên, vẫn còn hy vọng vào những hố giun ở xa điểm nóng này.

Khác với hố đen, hố giun có thể rò rỉ lực hấp dẫn từ các thiên thể ở 'đầu đường' bên kia. Hiệu ứng kỳ lạ này có thể thay đổi đường đi của các ngôi sao lơ lửng tại trung tâm thiên hà. Theo nghiên cứu mới, khi thiết bị quan sát đủ nhạy, chúng ta có thể đo đạc những hiệu ứng này.

Gần đây, một nhóm nghiên cứu công bố phát hiện mới: có những vòng tròn sóng vô tuyến kỳ lạ tồn tại trong không gian. Những vòng tròn này lớn đến mức không có mối liên hệ với bất kỳ thiên thể nào. Đến thời điểm hiện tại, khoa học vẫn chưa giải thích được chúng, vì vậy hoàn toàn có thể 'đổ' lỗi cho hố giun.

Hố giun > Hố đen

Chúng ta ưa thích hố giun hơn hố đen: bởi vì hố giun mở ra khả năng du hành tới những vùng đất mới, đáp ứng niềm đam mê khám phá bên trong chúng ta, trong khi hố đen chỉ mang lại tang thương và cái chết. Thậm chí, cuốn sách cuối cùng của Stephen Hawking còn giả định rằng hố giun là con đường cho ta quay ngược thời gian.

Khái niệm về hố giun cũng xuất hiện trong vật lý lượng tử, dùng để mô tả cách các hạt nhỏ tương tác với nhau. Theo cơ học lượng tử, hạt có thể xuất hiện trong không gian và biến mất ngay lập tức; thậm chí đã có thí nghiệm chứng minh sự kiện kỳ lạ này. Và nếu hạt có thể tự nhiên hình thành như vậy, tại sao hố giun lại không thể?

Các nhà vật lý tin rằng hố giun có thể hình thành trong thời kỳ đầu của Vũ trụ, từ các cụm hạt lượng tử xuất hiện và biến mất liên tục. Có thể những hố giun 'cổ xưa' này vẫn còn tồn tại đâu đó trong không gian rộng lớn.

Các thí nghiệm gần đây về 'dịch chuyển tức thời lượng tử' - cách truyền thông tin lượng tử từ điểm này sang điểm khác - hoạt động tương tự như cách hai hố đen liên kết với nhau qua một hố giun. Có vẻ như những thí nghiệm này giải thích được 'nghịch lý thông tin trong hố đen', lý thuyết cho rằng thông tin vật lý có thể biến mất vĩnh viễn bên trong hố đen.

Với việc hố giun liên quan đến cả lực hấp dẫn và vật lý lượng tử, chúng không chỉ mang lại khả năng du hành giữa các ngôi sao, mà còn có thể trở thành cầu nối giữa hai khái niệm vật lý có vẻ không hợp nhau. Chúng ta có thể chưa tìm thấy hố giun, nhưng khi đó, chắc chắn chúng sẽ tuyệt vời.

Tham khảo The Conversation