Những người yêu thích khoa học viễn tưởng có thể sẽ quen thuộc với khái niệm "động cơ warp" – thiết bị giúp tàu vũ trụ di chuyển với tốc độ thậm chí còn nhanh hơn ánh sáng, hay còn gọi là tốc độ "siêu ánh sáng” (superluminal). Khi các tàu vũ trụ đạt đến tốc độ này, chúng sẽ có thể thao túng cấu trúc không gian và thời gian.
Tuy nhiên, ngay cả các fan gộc của khoa học viễn tưởng cũng có thể bất ngờ khi biết rằng khái niệm động cơ warp không chỉ tồn tại trong tưởng tượng hay sách truyện, phim ảnh giải trí mà còn xuất hiện trong một số giả thuyết khoa học. Một ví dụ nổi tiếng nhất là "động cơ Alcubierre" của nhà vật lý học người Mexico, Miguel Alcubierre.
Gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Queen Mary ở London (Anh), Đại học Cardiff, Đại học Potsdam và Viện nghiên cứu Max Planck (MPI) đã phát hiện ra rằng nếu có những tàu vũ trụ sử dụng động cơ warp ngoài kia, chúng ta có thể sẽ nhận biết được chúng qua các gợn sóng nhỏ trong không thời gian hay còn gọi là "sóng hấp dẫn".
"Dù động cơ warp chỉ tồn tại trong lý thuyết, chúng đã được mô tả chi tiết trong thuyết tương đối tổng quát của Einstein. Nhờ đó, các mô phỏng số có thể giúp chúng ta khám phá tác động của chúng lên không thời gian, cụ thể là dưới dạng sóng hấp dẫn," trưởng nhóm nghiên cứu Katy Clough từ Đại học Queen Mary, London cho biết trong một tuyên bố.
"Các động cơ warp, dù trong khoa học viễn tưởng hay trong khoa học thực tế, thường gắn liền với nhiều lý thuyết của Albert Einstein, được biết đến với tên gọi thuyết tương đối tổng quát. Được đề xuất vào năm 1915, thuyết tương đối tổng quát lý giải rằng các vật thể có khối lượng sẽ gây ra sự uốn cong trong cấu trúc không gian bốn chiều. Hiệu ứng của lực hấp dẫn mà chúng ta cảm nhận được chính là hệ quả của sự uốn cong này.
Vật thể càng có khối lượng lớn, độ cong của không gian mà nó tạo ra càng mạnh. Do đó, lực hấp dẫn của nó càng lớn. Ánh sáng và các vật thể khác có khối lượng buộc phải di chuyển theo các đường cong đầy phức tạp trong khoảng không gian bị biến dạng.
Thuyết tương đối tổng quát cũng cho rằng khi các vật thể tăng tốc, chúng tạo ra sự dao động trong không thời gian dưới dạng sóng hấp dẫn. Tuy nhiên, các vật thể có kích thước nhỏ hơn, như một chiếc xe đang tăng tốc, sẽ không có khối lượng đủ lớn để tạo ra lực sóng hấp dẫn đáng kể. Ngược lại, các vật thể khổng lồ như hố đen hay các ngôi sao neutron, khi xoay quanh nhau và va chạm, có thể tạo ra sóng hấp dẫn đủ lớn để ta có thể phát hiện được trên Trái Đất.
Katy Clough và các đồng nghiệp của cô cho rằng động cơ warp cũng có thể phát ra sóng hấp dẫn, đặc biệt là trong trường hợp chúng gặp sự cố.
Hơn nữa, Einstein đã phát triển thuyết tương đối tổng quát dựa trên thuyết tương đối hẹp năm 1905 của ông, với một nguyên lý cơ bản là không vật thể nào có khối lượng lại di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng được.
Điều này buộc các nhà văn chuyên viết về khoa học viễn tưởng phải tưởng tượng ra những tình huống cho phép quy tắc này bị phá vỡ, để xem xét khả năng một vật nào đó có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Lấy ví dụ, trong bộ truyện tranh siêu anh hùng DC Comics, có một trường lực bên ngoài không thời gian gọi là "Speed Force", thứ cung cấp cho Wally West, hay Flash, nguồn năng lượng cần thiết để vượt qua tốc độ ánh sáng (thậm chí cả Superman, nếu bạn muốn biết).
Trong loạt phim khoa học viễn tưởng Star Trek, một loại vật chất kỳ lạ với khối lượng âm đã cho phép tàu USS Enterprise di chuyển với tốc độ nhanh hơn ánh sáng, hay còn gọi là "tốc độ warp", bằng cách tạo ra một “bong bóng warp” xung quanh con tàu, nơi không thời gian bị biến dạng.
Bong bóng này bị nén lại ở phía trước và giãn ra ở đằng sau. Điều này có nghĩa là phi thuyền USS Enterprise đã bẻ cong và làm biến dạng chính không thời gian, do đó nó không vi phạm các quy tắc của thuyết tương đối hẹp của Einstein, khác với cách mà siêu anh hùng Flash sử dụng tốc độ nhanh khủng khiếp của mình để tiến vào Speed Force và quay ngược thời gian.
Nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu điều gì sẽ xảy ra nếu bong bóng warp, giống như trong Star Trek, bị xẹp xuống hay việc kiểm soát nó không thành công. Để thực hiện điều này, họ đã bắt đầu tạo ra các mô phỏng số của không thời gian.
Họ thấy rằng sự kiện như vậy sẽ tạo ra một sự bùng nổ sóng hấp dẫn có tần số cao hơn các gợn sóng không thời gian, thứ hình thành khi hai hố đen hoặc sao neutron ở gần nhau va chạm với nhau và hợp nhất.
Giống như có một số loại ánh sáng quá mạnh không thể nhìn thấy bằng mắt thường, các bùng nổ sóng hấp dẫn này vẫn nằm ngoài khả năng phát hiện của các thiết bị quan sát thiên văn hiện nay. Tuy nhiên, các máy dò sóng hấp dẫn trong tương lai có thể sẽ đủ nhạy để phát hiện ra chúng.
"Trong nghiên cứu của chúng tôi, hình dạng ban đầu của không thời gian là bong bóng warp từng được nhà khoa học Alcubierre mô tả trong nghiên cứu của mình", ông Sebastian Khan, một thành viên của nhóm nghiên cứu tới từ Đại học Cardiff, cho biết. “Dù chúng tôi đã chứng minh được rằng về nguyên tắc các thiết bị dò tương lai có thể phát hiện các tín hiệu (sóng trọng lực) như đã nêu, nhưng dựa vào đặc điểm nặng tính phỏng đoán của nghiên cứu này, không có đủ cơ sở cần thiết để tiếp tục các nghiên cứu sâu hơn về việc phát triển thiết bị (phát hiện sóng trọng lực) trong tương lai.”
