Ngoài lỗ sâu, động cơ Alcubierre có thể là biện pháp thứ hai để phá vỡ rào cản ánh sáng. Tôi từng phỏng vấn nhà vật lý lý thuyết người Mexico Miguel Alcubierre. Ông có ý tưởng đột phá về vật lý tương đối trong lúc đang xem tivi – có lẽ đây là lần đầu tiên một chuyện như vậy xảy ra. Cụ thể, khi đang xem một tập Star Trek, ông ấn tượng với chi tiết tàu liên sao Enterprise có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Bằng cách nào đó, nó thu ngắn không gian đằng trước, để những ngôi sao ở xa kéo lại gần hơn. Enterprise không đi đến các vì sao – các vì sao đã đến chỗ Enterprise.
Hãy tưởng tượng việc ta bước qua thảm để đến chỗ chiếc bàn. Cách thông thường là đi từ đầu này sang đấu kia thảm. Nhưng có cách khác là buộc dây vào bàn rồi kéo về phía mình, khiến tấm thảm cũng bị co lại. Vậy là, thay vì ta bước qua thảm để đến chỗ chiếc bàn thì thảm co lại để chiếc bàn tiến về phía ta.
Alcubierre chợt nhận ra một điều thú vị. Thông thường, ta bắt đầu với một ngôi sao hoặc hành tinh, rồi dùng các phương trình Einstein tính toán độ cong không gian xung quanh nó. Nhưng ta có thể làm ngược lại. Xác định độ cong trước, rồi dùng các phương trình trên để nhận diện loại sao hoặc hành tinh đã làm cong không gian. Việc này cũng tương tự như sản xuất ô tô. Bạn có thể bắt đầu với các bộ phận sẵn có – động cơ, lốp xe và các bộ phận khác – sau đó lắp ráp thành xe. Hoặc bạn có thể chọn mẫu thiết kế mình thích rồi hình dung xem nó sẽ cần những bộ phận gì.
Alcubierre đã lộn ngược cả toán học Einstein và logic thông thường của các nhà vật lý lý thuyết. Ông thử nghiên cứu xem loại sao nào có thể làm không gian co lại ở đằng trước nhưng lại nở ra ở phía sau. Câu trả lời đơn giản đến mức chính ông phải kinh ngạc. Hóa ra sự cong không gian trong Star Trek là một lời giải phù hợp với các phương trình Einstein! Có lẽ tàu vũ trụ bẻ cong không-thời gian không phải điều bất khả thi.
Tàu liên sao trang bị động cơ Alcubierre sẽ có một “bong bóng” không gian cong bao quanh. Đây là bong bóng rỗng, cấu thành từ vật chất và năng lượng. Không-thời gian bên trong bong bóng không kết nối với bên ngoài. Khi tàu tăng tốc, người bên trong sẽ không cảm nhận được gì. Thậm chí có thể họ không nghĩ tàu đang di chuyển, trong khi thực tế họ đang bay với tốc độ nhanh hơn ánh sáng.
Kết quả nghiên cứu của Alcubierre gây chấn động giới vật lý vì nó quá mới lạ và cấp tiến. Nhưng sau đó, các nhà phê bình bắt đầu chỉ ra những điểm yếu. Mặc dù viễn cảnh du hành nhanh hơn ánh sáng rất đẹp, nhưng ông không giải quyết được các vấn đề đi kèm. Nếu tàu bị bong bóng ngăn cách với thế giới bên ngoài thì thông tin không thể truyền ra vào và phi công không thể điều khiển, kiểm soát phương hướng của tàu. Việc lái tàu khi đó sẽ là bất khả thi. Và làm cách nào để tạo ra được bong bóng không gian cong thực sự? Để khiến không gian phía trước co lại, ta cần loại nhiên liệu đặc biệt - là vật chất âm hoặc năng lượng âm.
Ta lại quay về điểm khởi đầu. Vật chất âm hay năng lượng âm là thành phần còn thiếu để duy trì vẹn nguyên bong bóng không gian cong và lỗ sâu. Stephen Hawking đã chứng minh một định lý tổng quát rằng tất cả các nghiệm của các phương trình Einstein cho phép di chuyển nhanh hơn ánh sáng đều cần vật chất âm hoặc năng lượng âm. (Nói cách khác, vật chất dương và năng lượng dương mà ta thấy ở các ngôi sao đã bẻ cong không-thời gian và điều này mô tả chính xác sự chuyển động của các thiên thể. Nhưng vật chất âm và năng lượng âm bẻ cong không-thời gian theo những cách lạ lùng khác, tạo nên một phản trọng lực củng cố lỗ sâu và ngăn không cho chúng sụp xuống, đồng thời đẩy bong bóng không gian cong di chuyển với vận tốc nhanh hơn ánh sáng bằng cách thu ngắn không-thời gian ở phía trước.)
Vận dụng các phương trình Einstein, động cơ Alcubierre có thể bay nhanh hơn ánh sáng. Nhưng vẫn còn nhiều tranh cãi về khả năng chế tạo được con tàu liên sao như vậy.
Các nhà vật lý đã cố gắng tính toán lượng vật chất âm hoặc năng lượng âm cần có để đẩy tàu liên sao. Những kết quả mới nhất chỉ ra rằng khối lượng của chúng phải ngang với Sao Mộc, nghĩa là chỉ những nền văn minh cực cao mới đủ khả năng sử dụng vật chất âm hoặc năng lượng âm để đẩy tàu, nếu điều này thực sự khả thi. (Tuy vậy, lượng vật chất âm hoặc năng lượng âm để di chuyển nhanh hơn ánh sáng có thể giảm, do các phép tính phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của bong bóng không gian cong hoặc lỗ sâu.)
Star Trek vượt qua rào cản bất tận này bằng cách dùng một khoáng chất hiếm tên là tinh thể dilithi làm thành phần chính cho động cơ bẻ cong không gian. Giờ thì ta biết “tinh thể dilithi” là tên gọi hoa mỹ của “vật chất âm hoặc năng lượng âm”.
