Hố đen hình thành cỗ máy thời gian tự nhiên cho phép du hành về cả quá khứ và tương lai. Nhưng đừng hy vọng sẽ sớm quay trở lại thăm loài khủng long.
Hiện tại, chúng ta không có tàu vũ trụ nào có thể đưa chúng ta đến gần lỗ đen. Nhưng ngay cả khi bỏ chi tiết nhỏ đó sang một bên, cố gắng du hành vào quá khứ bằng lỗ đen có thể là điều cuối cùng bạn từng làm.
Hố đen là gì?
Hố đen là một vật thể cực kỳ nặng thường được hình thành khi một ngôi sao sắp chết tự sụp đổ.
Giống như các hành tinh và ngôi sao, lỗ đen có trường hấp dẫn xung quanh chúng. Trường hấp dẫn là thứ giữ chúng ta dính vào Trái đất và giữ cho Trái đất quay quanh mặt trời.
Theo quy luật tự nhiên, một vật thể càng nặng thì trường hấp dẫn của nó càng mạnh.
Trường hấp dẫn của Trái đất khiến việc lên vũ trụ trở nên vô cùng khó khăn. Đó là lý do tại sao chúng ta chế tạo tên lửa: chúng ta phải di chuyển rất nhanh để thoát ra khỏi lực hấp dẫn của Trái đất.
Trường hấp dẫn của lỗ đen mạnh đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi nó. Điều đó thật ấn tượng, vì ánh sáng là thứ nhanh nhất được khoa học biết đến!
Ngẫu nhiên, đó là lý do tại sao các lỗ đen lại có màu đen: chúng ta không thể phản chiếu ánh sáng từ một lỗ đen theo cách chúng ta có thể phản xạ ánh sáng của một ngọn đuốc khỏi một cái cây trong bóng tối.
Kéo dài không gian
Của Albert Einstein thuyết tương đối rộng cho chúng ta biết vật chất và năng lượng có ảnh hưởng kỳ lạ đến vũ trụ. Vật chất và năng lượng uốn cong và kéo dài không gian. Một vật thể càng nặng thì không gian càng bị kéo dài và uốn cong xung quanh nó.
Một vật thể có khối lượng lớn tạo ra một loại thung lũng trong không gian. Khi các vật thể đến gần, chúng rơi vào thung lũng. Đó là lý do tại sao khi bạn đến đủ gần bất kỳ vật thể khối lượng nào, bao gồm cả lỗ đen, bạn sẽ rơi về phía nó. Đó cũng là lý do tại sao ánh sáng không thể thoát ra khỏi lỗ đen: các cạnh của thung lũng quá dốc nên ánh sáng không đủ nhanh để thoát ra ngoài.
Thung lũng được tạo ra bởi lỗ đen ngày càng dốc hơn khi bạn tiếp cận nó từ xa. Điểm mà tại đó nó dốc đến mức ánh sáng không thể thoát ra được gọi là chân trời sự kiện. Chân trời sự kiện không chỉ thú vị đối với những người sắp trở thành nhà du hành thời gian: chúng còn thú vị đối với các nhà triết học, bởi vì chúng có ý nghĩa đối với cách chúng ta hiểu bản chất của thời gian.
kéo dài thời gian
Khi không gian bị kéo giãn thì thời gian cũng vậy. Đồng hồ ở gần vật có khối lượng lớn sẽ chạy chậm hơn đồng hồ ở gần vật có khối lượng nhỏ hơn nhiều.
Đồng hồ gần lỗ đen sẽ kêu rất chậm so với đồng hồ trên Trái đất. Một năm ở gần lỗ đen có thể có nghĩa là 80 năm trên Trái đất, như bạn có thể đã thấy minh họa trong phim Giữa các vì sao.
Bằng cách này, lỗ đen có thể được sử dụng để du hành tới tương lai. Nếu bạn muốn nhảy vào tương lai của Trái đất, chỉ cần bay gần một lỗ đen và sau đó quay trở lại Trái đất. Nếu bạn đến đủ gần tâm lỗ đen, đồng hồ của bạn sẽ chạy chậm hơn, nhưng bạn vẫn có thể thoát ra ngoài miễn là bạn không vượt qua chân trời sự kiện.
Vòng lặp trong thời gian
Còn quá khứ thì sao? Đây là nơi mọi thứ trở nên thực sự thú vị. Một lỗ đen bẻ cong thời gian đến mức nó có thể tự quấn lại.
Hãy tưởng tượng lấy một tờ giấy và nối hai đầu để tạo thành một vòng lặp. Đó là những gì một lỗ đen dường như làm với thời gian. Điều này tạo ra một cỗ máy thời gian tự nhiên. Nếu bằng cách nào đó bạn có thể đi vào vòng lặp, mà các nhà vật lý gọi là đường cong dạng thời gian khép kín, bạn sẽ thấy mình đang đi trên một quỹ đạo xuyên không gian bắt đầu trong tương lai và kết thúc trong quá khứ.
Bên trong vòng lặp, bạn cũng sẽ thấy rằng nguyên nhân và kết quả rất khó gỡ rối. Những điều trong quá khứ gây ra những điều xảy ra trong tương lai, điều này lại gây ra những điều xảy ra trong quá khứ.
Các Catch
Vì vậy, bạn đã tìm thấy một lỗ đen và bạn muốn sử dụng con tàu vũ trụ đáng tin cậy của mình để quay lại thăm loài khủng long. Chúc may mắn.
Có ba vấn đề. Đầu tiên, bạn chỉ có thể du hành vào quá khứ của hố đen. Điều đó có nghĩa là nếu lỗ đen được tạo ra sau khi khủng long tuyệt chủng, thì bạn sẽ không thể quay ngược lại đủ xa.
Thứ hai, bạn có thể phải vượt qua chân trời sự kiện để vào vòng lặp. Điều này có nghĩa là để thoát khỏi vòng lặp tại một thời điểm cụ thể trong quá khứ, bạn cần phải thoát khỏi chân trời sự kiện. Điều đó có nghĩa là di chuyển nhanh hơn ánh sáng, điều mà chúng tôi khá chắc chắn là không thể.
Thứ ba, và có lẽ là tồi tệ nhất, bạn và con tàu của bạn sẽ trải qua “mì ống.” Nghe có vẻ ngon, phải không?
Đáng buồn thay, nó không phải. Khi bạn vượt qua chân trời sự kiện, bạn sẽ bị kéo căng ra, giống như một sợi mì. Trên thực tế, bạn có thể bị kéo giãn mỏng đến mức chỉ là một chuỗi nguyên tử xoắn ốc vào khoảng không.
Vì vậy, mặc dù thật thú vị khi nghĩ về các đặc tính uốn cong thời gian của các lỗ đen, nhưng trong tương lai gần, chuyến thăm loài khủng long sẽ phải ở trong cõi tưởng tượng.
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Ảnh: NASA / Trung tâm bay không gian Goddard / Jeremy Schnittman
