Trong vật lý, một lỗ sâu (tiếng Anh: wormhole), lỗ giun, hay Cầu Einstein-Rosen là một không-thời gian được giả định là có cấu trúc tô pô đặc biệt tạo nên đường đi tắt trong không thời gian. Chúng nối thông từ một vùng không-thời gian này đến vùng kia và đôi khi, vật chất đi từ vùng này sang vùng kia bằng cách chui qua hố này.
Tên gọi "lỗ sâu" được tạo ra khi tưởng tượng rằng vũ trụ là một bề mặt cầu. Muốn đi từ một điểm đến điểm đối diện trên mặt cầu cần quãng đường là nửa chu vi đường tròn lớn của mặt cầu. Tuy nhiên, nếu có một con sâu đục lỗ xuyên vào trong lòng hình cầu, nối thẳng hai điểm, quãng đường đi chỉ còn là đường kính mặt cầu.
Trong không thời gian, một hố giun có thể giúp đi qua các khoảng cách rất lớn, thậm chí đi tới một "vũ trụ khác". Có thể sự tồn tại của hố giun trải dọc chiều thời gian, đi qua quá khứ, vì thế có thể đi ngược thời gian bằng cách đi qua nó.
Một ví dụ về cơ chế sinh ra lỗ sâu đã được tưởng tượng cho bên trong lòng các lỗ đen tích điện và quay (có mô men động lượng). Tuy nhiên, chưa có bằng chứng thực nghiệm về sự tồn tại của các lỗ sâu, các lỗ sâu hầu như không tồn tại. Ngay cả khi một lỗ sâu có thể được hình thành, như theo cơ chế ở trên, nó sẽ không ổn định; chỉ một tác động nhỏ, bao gồm việc vật chất chui qua nó, cũng làm nó sụp đổ. Thậm chí nếu các lỗ sâu tồn tại và ổn định, việc con người có thể đi qua chúng cũng rất khó khăn, do bức xạ điện từ đổ vào trong lỗ sâu (từ các ngôi sao, màn vi sóng vũ trụ,...) sẽ dịch chuyển sang tần số cực cao với năng lượng tập trung lớn, phá hủy sự sống.
Cho một không gian compact thuộc không-thời gian (spacetime), với giới hạn tô pô tầm thường, nhưng bên trong không đơn giản liên thông. Chuẩn hóa ý tưởng này có được giả thiết sau, nằm trong Lỗ sâu Lorentz của Matt Visser.
Miêu tả về một lỗ sâu liên vũ trụ (inter-universe wormholes) có phần khó hơn. Chúng ta có thể tưởng tượng có một vũ trụ 'con' được nối với một vũ trụ 'cha' thông qua một 'điểm rốn'. Có thể coi điểm rốn là miệng của lỗ sâu nhưng không-thời gian là liên tục nên điều đó không hoàn toàn đúng.
Lỗ sâu liên vũ trụ nối một vị trí này với một vị trí khác trong cùng vũ trụ. Một lỗ sâu có thể kết nối những vị trí cách xa nhau trong vũ trụ bằng cách bẻ cong không-thời gian, cho phép di chuyển giữa các vị trí đó nhanh hơn di chuyển trong không gian bình thường. Điều này được minh họa bởi hình bên. Lỗ sâu liên vũ trụ [1], [2]. Điều này đặt ra câu hỏi liệu có loại lỗ sâu cho phép di chuyển từ một vũ trụ này sang một vũ trụ khác hay không. Một lỗ sâu nối giữa những vũ trụ đóng gọi là lỗ sâu Schwarzschild wormhole. Một ứng dụng có thể khác của lỗ sâu là du hành xuyên thời gian, trong đó, hố giun nối một điểm trong không-thời gian với một điểm khác. Trong lý thuyết dây, lỗ sâu được mường tượng là nhân tố nối hai D-brane với hai miệng nằm trên mỗi brane mà được nối bới một ống từ (flux tube) [3]. Ngoài ra, lỗ sâu còn được coi là một phần của spacetime foam [4]. Có hai loại lỗ sâu chính: lỗ sâu Lorentz và lỗ sâu Euclid. Lỗ sâu Lorentz được nghiên cứu bởi ngành trọng lực học bán cổ điển (semiclassical gravity) còn lỗ sâu Euclid được nghiên cứu trong vật lý phân tử. Lỗ sâu khả chuyển (traversible wormholes) là một loại lỗ sâu Lorentz đặc biệt cho phép con người đi từ phía này đến phía kia. Sergey Krasnikov đã đề ra thuật ngữ lối tắt không-thời gian (spacetime shortcut) làm định nghĩa chung cho lỗ sâu (khả chuyển) và các hệ thống đẩy cho phép di chuyển những khoảng cách cực xa trong những khoảng thời gian cực ngắn như động cơ Alcubierre và ống Krasnikov.
Lỗ sâu và vấn đề di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng[sửa | sửa mã nguồn]
Lỗ sâu và vấn đề đi ngược thời gian[sửa | sửa mã nguồn]
Lỗ sâu Schwarzschild[sửa | sửa mã nguồn]
Lỗ sâu Schwarzschild hay Einstein-Rosen bridges là những cây cầu bắc giữa các vùng khác nhau của vũ trụ, có thể được xem như giải pháp chân không cho các phương trình Einstein khi kết nối hố đen với hố trắng.
Lỗ sâu là một đa tạp ba chiều topo dị thường (tiếng Anh: three-manifold of nontrivial topology)
Lỗ sâu trong tiểu thuyết, phim ảnh[sửa | sửa mã nguồn]
Hình vẽ tưởng tượng về lỗ sâu Schwarzschild, trong đó vật chất chui vào một lỗ đen và thoát ra từ một lỗ trắng
Du lịch xuyên qua lỗ sâu
- Visser, Matt. “The quantum physics of chronology protection by Matt Visser.”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005. An excellent and more concise review.
- Khatsymosky, Vladimir M. “Towards possibility of self-maintained vacuum traversable wormhole”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Roman, Thomas, A. “Some Thoughts on Energy Conditions and Wormholes”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Krasnikov, Serguei. “The quantum inequalities do not forbid spacetime shortcuts”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Krasnikov, Serguei. “Counter example to a quantum inequality”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Teo, Edward. “Rotating traversable wormholes”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- González-Díaz, Pedro F. “Ringholes and closed timelike curves”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- González-Díaz, Pedro F. “Quantum time machine”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- DeBenedictis, Andrew and Das, A. “On a General Class of Wormhole Geometries”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Li, Li-Xin. “Two Open Universes Connected by a Wormhole: Exact Solutions”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Nandi, Kamal K. and Zhang, Yuan-Zhong. “A Quantum Constraint for the Physical Viability of Classical Traversable Lorentzian Wormholes”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Dzhunushaliev, Vladimir. “Strings in the Einstein's paradigm of matter”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Garattini, Remo. “How Spacetime Foam modifies the brick wall”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
- Ori, Amos. “A new time-machine model with compact vacuum core”. arXiv eprint server. Truy cập ngày 12 tháng 8 năm 2005.
Comments
Post a Comment