Nếu từng xem Interstellar, hẳn bạn sẽ nhớ hình ảnh một vật thể khổng lồ lơ lửng gần Sao Thổ – trông như một “nhãn cầu pha lê” xoay lấp lánh giữa không gian, phản chiếu cả một bầu trời sao khác ở bên trong.
Thứ đó, theo như nội dung trong bộ phim, là một lỗ sâu (wormhole) – cánh cổng kết nối hai vùng không gian cách nhau hàng tỷ năm ánh sáng, được mô tả như một “đường tắt vũ trụ” giúp con người du hành đến các vì sao.
Nhưng ngoài màn ảnh, câu hỏi đặt ra là: Liệu lỗ sâu có thể được sử dụng như một trạm vận chuyển hàng hóa giữa các hành tinh, hay đây chỉ là một ảo tưởng đắt đỏ của nhân loại?
Dựa trên thuyết tương đối tổng quát, lỗ sâu được hình dung như một đường hầm, có hai “miệng” nối với nhau bằng một “cuống họng”.
Ý tưởng về lỗ sâu không phải là phát minh của Hollywood, mà trên thực tế, ngay từ thập niên 1930, Albert Einstein cùng cộng sự Nathan Rosen đã từng tính toán ra khả năng tồn tại của cấu trúc không-thời gian đặc biệt này trong phương trình tương đối rộng.
Họ gọi nó là “cầu Einstein-Rosen”, và mô hình này thực ra mô tả hai điểm trong không gian được nối liền bằng một đường hầm. Tuy nhiên, ngay cả Einstein cũng không tin rằng “đường hầm” ấy có thể tồn tại thực tế. Ông từng mô tả nó như một bong bóng xà phòng, mỏng manh và sụp đổ gần như ngay lập tức sau khi hình thành – nhanh hơn cả tốc độ mà ánh sáng có thể di chuyển qua.
Sau này, nhà vật lý John Wheeler đặt lại tên cho nó là “wormhole”, tức “lỗ sâu”, gợi hình hơn nhiều. Wheeler so sánh vũ trụ như một quả táo khổng lồ, còn sinh vật như chúng ta là những con kiến bò trên bề mặt. Muốn đi từ mặt này sang mặt kia, kiến phải bò rất lâu quanh quả táo. Nhưng nếu có một con sâu đục xuyên qua lõi, nó chỉ cần một bước là đến nơi và đó chính là lỗ sâu. So sánh nghe rất sinh động, nhưng trong thực tế, làm thế nào để tìm ra một “lỗ sâu” thật sự vẫn là điều không tưởng.
Lỗ sâu được coi là một lối tắt lý thuyết, có khả năng rút ngắn đáng kể thời gian và quãng đường di chuyển trong vũ trụ, và là chủ đề phổ biến trong khoa học viễn tưởng.
Mãi đến cuối thế kỷ 20, ý tưởng này mới được “cứu vãn” phần nào nhờ nhà vật lý Kip Thorne – người cố vấn khoa học cho bộ phim Interstellar. Thorne từng thẳng thắn thừa nhận rằng để có được một lỗ sâu đủ lớn và ổn định cho tàu vũ trụ đi qua, nhân loại sẽ phải vượt qua ba bước gần như bất khả thi.
Bước đầu tiên, theo ông, là tìm kiếm những lỗ sâu siêu nhỏ được hình thành tự nhiên trong “bọt lượng tử”, môi trường vi mô cực kỳ hỗn loạn của không-thời gian. Nhưng các lỗ sâu này nhỏ hơn cả hạt nhân nguyên tử, và xác suất để bắt gặp một cái còn thấp hơn việc mò kim giữa dải Ngân Hà.
Bước thứ hai còn viển vông hơn: phải thổi phồng lỗ sâu ấy bằng năng lượng khổng lồ đến mức có thể chứa được một con tàu. Lượng năng lượng này, theo các mô phỏng có thể tương đương toàn bộ năng lượng của một ngôi sao.
Và đến bước cuối cùng, điều kiện quyết định sự tồn tại của lỗ sâu, là bơm vào nó “vật chất kỳ lạ” (exotic matter) – một dạng vật chất có mật độ năng lượng âm, giúp tạo ra hiệu ứng phản trọng lực để chống lại sự sụp đổ tự nhiên của đường hầm. Nếu không có vật chất này, lỗ sâu sẽ sập xuống ngay lập tức.
Vấn đề là: vật chất kỳ lạ gần như không tồn tại trong tự nhiên. Con người mới chỉ tạo ra được lượng vô cùng nhỏ trong phòng thí nghiệm, đủ để nghiên cứu, chứ chưa thể “chống đỡ” cả một đường hầm vũ trụ.
Một số nhà vật lý hiện đại vẫn hy vọng rằng trong quá trình giãn nở của vũ trụ, những lỗ sâu li ti có thể đã bị kéo giãn và trở nên lớn hơn. Tuy nhiên, sau hàng chục năm tìm kiếm bằng kính thiên văn, chưa một tín hiệu nào cho thấy lỗ sâu thực sự tồn tại. Không có dữ liệu quan sát, không có bằng chứng vật lý chỉ là những phương trình đẹp và những giấc mơ lãng mạn trên giấy.
Giới khoa học ngày càng đồng thuận rằng, ngay cả khi lỗ sâu tồn tại, nó cũng không thể được sử dụng theo cách chúng ta tưởng tượng. Để giữ cho “miệng hầm” luôn mở, lượng năng lượng cần thiết có thể hút cạn cả một thiên hà, và bất kỳ sai lệch nhỏ nào trong cấu trúc cũng khiến nó sụp đổ tức thì. Một lỗ sâu như vậy không phải là trạm giao hàng, mà là một con quái vật khổng lồ nuốt chửng mọi nguồn lực vật chất và năng lượng mà nhân loại có thể huy động.
Nhưng kỳ lạ thay, chính sự viển vông ấy lại là động lực. Bởi nếu không có những giấc mơ “điên rồ” như vậy, có lẽ con người đã không phát hiện ra hố đen, thứ mà cách đây trăm năm, cũng từng bị xem là “ảo tưởng toán học”.
Từ những bài toán tưởng chừng chỉ là trò đùa của Einstein, đến những bức ảnh chụp “vòng lửa” hố đen đầu tiên năm 2019, khoa học đã chứng minh rằng giới hạn của trí tưởng tượng thường chỉ là khởi đầu của khám phá.
Vì vậy, dù “trạm giao hàng giữa các vì sao” có thể mãi chỉ tồn tại trong phim ảnh, lỗ sâu vẫn là biểu tượng của khát vọng chạm tới điều không thể, nơi những phương trình, giấc mơ và sự tò mò giao nhau, mở ra cánh cửa cho những bí ẩn còn chưa có lời giải trong vũ trụ này.
