Thuyết tương đối đặc biệt. Nó là một trong những nhà thám hiểm không gian, nhà tương lai học và tác giả khoa học viễn tưởng kể từ khi Albert Einstein lần đầu tiên đề xuất nó vào năm 1905. Đối với những người trong chúng ta mơ ước con người một ngày trở thành một loài giữa các vì sao, thực tế khoa học này giống như một tấm chăn ướt. May mắn thay, có một vài khái niệm lý thuyết đã được đề xuất chỉ ra rằng du lịch nhanh hơn ánh sáng (FTL) có thể vẫn có thể một ngày nào đó.
Một ví dụ phổ biến là ý tưởng về một lỗ sâu đục: một cấu trúc đầu cơ liên kết hai điểm xa trong thời gian không gian sẽ cho phép du hành không gian giữa các vì sao. Gần đây, một nhóm các nhà khoa học thuộc Ivy League đã thực hiện một nghiên cứu chỉ ra làm thế nào các lỗ sâu đục có thể vượt qua được hồi giáo thực sự có thể trở thành hiện thực. Tin xấu là kết quả của họ chỉ ra rằng những hố sâu này có các phím tắt chính xác, và có thể tương đương với vũ trụ của những người đi đường dài!
Ban đầu, lý thuyết về hố giun được đề xuất như một giải pháp khả thi cho các phương trình trường của Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng (GR). Ngay sau khi Einstein công bố lý thuyết vào năm 1915, các nhà vật lý người Đức Karl Schwarzschild đã tìm ra một giải pháp khả thi không chỉ dự đoán sự tồn tại của các lỗ đen mà còn cả các hành lang nối chúng.
Thật không may, Schwarzschild phát hiện ra rằng bất kỳ lỗ giun nào nối hai lỗ đen sẽ sụp đổ quá nhanh để mọi thứ đi qua từ đầu này sang đầu kia. Cách duy nhất họ có thể đi qua sẽ là nếu họ ổn định bởi sự tồn tại của vật chất kỳ lạ với mật độ năng lượng âm. Daniel Jafferis, Phó Giáo sư Vật lý Thomas D. Cabot tại Đại học Harvard, đã có một cách làm khác.
Như ông đã mô tả phân tích của mình trong cuộc họp tháng 4 năm 2019 của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ tại Denver, Colorado:
Phần lớn triển vọng của các cấu hình wormhole có thể đi qua từ lâu đã là một nguồn gốc của sự mê hoặc. Tôi sẽ mô tả các ví dụ đầu tiên phù hợp trong một lý thuyết hấp dẫn hoàn chỉnh UV, không liên quan đến vật chất kỳ lạ. Cấu hình liên quan đến một kết nối trực tiếp giữa hai đầu của lỗ sâu. Tôi cũng sẽ thảo luận về ý nghĩa của nó đối với thông tin lượng tử trong trọng lực, nghịch lý thông tin lỗ đen và mối liên hệ của nó với dịch chuyển tức thời lượng tử.
Với mục đích của nghiên cứu này, Jafferis đã kiểm tra công trình do Einstein và Nathan Rosen thực hiện vào năm 1935. Tìm cách mở rộng dựa trên công trình của Schwarszchild và các nhà khoa học khác đang tìm giải pháp cho GR, họ đã đề xuất sự tồn tại của cầu nối giữa hai điểm ở xa không gian thời gian (được biết đến với tên là Einstein Einstein Ros Rosen cầu hay giun giun đũa) về mặt lý thuyết có thể cho phép vật chất và vật thể đi qua giữa chúng.
Vào năm 2013, lý thuyết này đã được sử dụng bởi các nhà vật lý lý thuyết Leonard Susskind và Juan Maldacena như là một giải pháp khả thi cho sự vướng víu lượng tử GR và. Được biết đến như là phỏng đoán ER = EPR, lý thuyết này cho thấy lỗ sâu đục là lý do tại sao trạng thái hạt cơ bản có thể bị vướng víu với đối tác, ngay cả khi chúng cách nhau hàng tỷ năm ánh sáng.
Chính từ đây, Jafferis đã phát triển lý thuyết của mình, cho rằng các lỗ sâu đục thực sự có thể bị vượt qua bởi các hạt ánh sáng (hay còn gọi là photon). Để kiểm tra điều này, Jafferis đã tiến hành phân tích với sự hỗ trợ với Ping Gao và Aron Wall (một sinh viên tốt nghiệp Harvard và nhà khoa học nghiên cứu của Đại học Stanford, tương ứng).
Những gì họ tìm thấy là trong khi về mặt lý thuyết có thể là ánh sáng linh hoạt để đi qua một lỗ sâu đục, thì chúng không chính xác là lối tắt vũ trụ mà tất cả chúng ta đều hy vọng chúng có được. Như Jafferis đã giải thích trong một thông cáo báo chí của AIP, thì mất nhiều thời gian để vượt qua các lỗ sâu này hơn là đi trực tiếp, vì vậy chúng không hữu ích cho việc du hành không gian.
Về cơ bản, kết quả phân tích của họ cho thấy kết nối trực tiếp giữa các lỗ đen ngắn hơn kết nối lỗ sâu. Trong khi điều này chắc chắn nghe có vẻ là tin xấu đối với những người hào hứng với viễn cảnh du hành giữa các vì sao (và giữa các thiên hà) một ngày nào đó, thì tin tốt là lý thuyết này cung cấp một số hiểu biết mới về lĩnh vực cơ học lượng tử.
Jafferis cho biết, việc nhập khẩu thực sự của công trình này liên quan đến vấn đề thông tin lỗ đen và các mối liên hệ giữa trọng lực và cơ học lượng tử. Vấn đề khó khăn mà ông đề cập đến được gọi là Nghịch lý thông tin hố đen, một điều mà các nhà vật lý thiên văn đã phải vật lộn từ năm 1975, khi Stephen Hawking phát hiện ra rằng các lỗ đen có nhiệt độ và từ từ bức xạ rò rỉ (hay còn gọi là bức xạ Hawking).
Nghịch lý này liên quan đến cách các lỗ đen có thể lưu giữ bất kỳ thông tin nào truyền vào chúng. Mặc dù bất kỳ vật chất nào được tích tụ trên bề mặt của chúng sẽ bị nén đến mức kỳ dị, trạng thái lượng tử vật chất tại thời điểm nén của nó sẽ được bảo tồn nhờ sự giãn nở theo thời gian (nó bị đóng băng theo thời gian).
Nhưng nếu các lỗ đen mất khối lượng dưới dạng bức xạ và cuối cùng bốc hơi, thông tin này cuối cùng sẽ bị mất. Bằng cách phát triển một lý thuyết mà qua đó ánh sáng có thể đi qua lỗ đen, nghiên cứu này có thể đại diện cho một phương tiện để giải quyết nghịch lý này. Thay vì bức xạ từ các lỗ đen thể hiện sự mất năng lượng khối, có thể là bức xạ Hawking thực sự đến từ một khu vực khác trong không gian thời gian.
Nó cũng có thể giúp các nhà khoa học đang cố gắng phát triển một lý thuyết hợp nhất lực hấp dẫn với cơ học lượng tử (hay còn gọi là lực hấp dẫn lượng tử, hay Lý thuyết về mọi thứ). Điều này là do thực tế là Jafferis đã sử dụng các công cụ lý thuyết trường lượng tử để định nghĩa sự tồn tại của các lỗ đen có thể đi qua được, do đó không cần đến các hạt lạ và khối lượng âm (xuất hiện không phù hợp với lực hấp dẫn lượng tử). Như Jafferis đã giải thích:
Phần mềm Nó cung cấp một thăm dò nhân quả của các khu vực mà đằng sau một chân trời, một cửa sổ cho trải nghiệm của một người quan sát bên trong một không thời gian, có thể truy cập từ bên ngoài. Tôi nghĩ rằng nó sẽ dạy chúng ta những điều sâu sắc về sự tương ứng của thước đo / trọng lực, lực hấp dẫn lượng tử và thậm chí có lẽ là một cách mới để hình thành cơ học lượng tử.
Như mọi khi, đột phá trong vật lý lý thuyết có thể là con dao hai lưỡi, cho bằng một tay và lấy đi bằng tay kia. Vì vậy, trong khi nghiên cứu này có thể đã ném thêm nước lạnh vào giấc mơ du lịch FTL, nó rất có thể giúp chúng ta mở khóa một số bí ẩn sâu sắc hơn của Universe. Ai biết? Có thể một số kiến thức đó sẽ cho phép chúng ta tìm cách xoay quanh khối vấp ngã này được gọi là Thuyết tương đối đặc biệt!
