Bắt đầu oanh tạc các phòng vé trên toàn cầu từ ngày 7/11, Interstellar có lẽ là một trong những trải nghiệm điện ảnh lạ lùng nhất khán giả có được kể từ sau Inception. Trong phim, một nhóm phi hành gia nhận nhiệm vụ khám phá một lỗ sâu trong không gian ở gần Sao Thổ, với mục tiêu tìm kiếm hành tinh mới chứa đựng sự sống trong lúc trái đất đang đứng bên bờ vực diệt vong.

Điều chờ đợi họ ở phía bên kia hố sâu là một hệ hành tinh hoàn toàn mới. Họ phải chạy đua với cả thời gian lẫn không gian để hoàn thành nhiệm vụ khó khăn. Hấp dẫn khán giả về mặt thị giác, nhưng Interstellar không giống với Inception bởi bộ phim dựa trên những khái niệm khoa học cơ bản và có thật. Tuy nhiên, những định nghĩa này hoàn toàn có thể khiến khán giả bối rối bởi chúng vẫn có phần xa lạ với số đông đại chúng.

Trọng lực nhân tạo

Khi du hành ngoài vũ trụ trong thời gian dài, con người phải đối mặt với một vấn đề lớn: những tác động của môi trường không trọng lực ngoài không gian. Loài người được sinh ra trên trái đất, thế nên cơ thể chúng ta đã thích ứng với việc hoạt động trong một số điều kiện trọng lực nhất định. Nhưng nếu ở ngoài không gian trong thời gian dài, cơ bắp con người sẽ bị thoái hóa. Đây cũng là vấn đề xảy ra với các phi hành gia trong Interstellar.

Để đối phó với vấn đề này, các nhà khoa học đưa ra nhiều ra nhiều thiết kế khác nhau nhằm tạo ra trường trọng lực nhân tạo trên tàu vũ trụ, và một cách trong số đó là xoay tàu luân phiên như trong phim. Việc xoay tàu tạo ra lực ly tâm, có khả năng đẩy vật thể ra phía vách tàu. Lực đẩy này tương tự như trọng lực, chỉ khác là chiều của chúng ngược nhau. Loại trọng lực nhân tạo này cũng xuất hiện khi chúng ta cua gấp và có cảm giác bị đẩy xa ra khỏi tâm khúc cua. Thế nên, trong một tàu vũ trụ xoay, vách tường trở thành nền sàn để phi hành gia bước đi trên đó.

Hố đen xoay tròn

Dù chỉ có thể quan sát một cách gián tiếp nhưng các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng hố đen xoay tròn trong vũ trụ của chúng ta. Không ai biết chắc được trong trung tâm hố đen có điều gì, nhưng các nhà khoa học cũng đặt cho nó một cái tên: vùng kỳ dị.

Những gì khán giả cần biết về hố đen xoay tròn là cách chúng uốn cong không gian xung quanh đó hoàn toàn khác với cách của hố đen cố định. Quá trình bẻ cong này được gọi là kéo giãn cấu trúc (frame-dragging), bóp méo không - thời gian xung quanh của một hố đen. Theo ý kiến từ giới khoa học, hố đen xoay tròn trong phim được dựng lên khá chính xác về mặt lý thuyết.

Lỗ sâu

Xuất hiện trong Interstellar với vai trò “cổng du hành” cho phi hành đoàn, lỗ sâu là hiện tượng vật lý duy nhất trong phim không có bằng chứng quan sát để chứng minh cho sự tồn tại của chúng. Hoàn toàn chỉ được dựa trên lý thuyết, nhưng lỗ sâu là một phương tiện hữu dụng trong kịch bản của bất cứ câu chuyện khoa học viễn tưởng nào liên quan đến việc du hành qua những khoảng cách khổng lồ, bởi về bản chất chúng là đường tắt trong không gian.

Bất cứ vật thể nào có khối lượng sẽ chiếm một thể tích trong không gian, có nghĩa là không gian có thể được kéo giãn, bóp méo, thậm chí là gấp lại. Lỗ sâu chính là một nếp gấp trong không - thời gian, kết nối hai vùng rất xa nhau trong không gian, cho phép các nhà thám hiểm vũ trụ vượt qua một quãng đường rất dài trong khoảng thời gian ngắn. Thuật ngữ chính thức của lỗ sâu là “cầu Einstein-Rosen”, do nhà khoa học Albert Einstein và đồng nghiệp của ông là Nathan Rosen xây dựng nên vào năm 1935.

Sự giãn nở thời gian do trọng lực

Khái niệm này là một hiện tượng có thật từng được quan sát trên trái đất. Nó xảy ra bởi thời gian là tương đối, có nghĩa là tốc độ trôi qua của nó khác nhau ở những hệ quy chiếu khác nhau. Khi ở trong môi trường trọng lực mạnh, thời gian trôi chậm hơn so với trong môi trường trọng lực yếu. Nếu con người ở gần lỗ đen, giống như trong phim, hệ quy chiếu trọng lực và cả nhận thức thời gian của họ sẽ khác với của người đang ở trái đất.

Lý do là bởi càng đến gần thì sức hút trọng lực của lỗ đen càng lớn. Một phút gần lỗ đen vẫn kéo dài 60 giây; nhưng nếu lúc đó con người có thể nhìn vào một chiếc đồng hồ trên trái đất, một phút sẽ trôi qua nhanh hơn 60 giây. Vùng trọng lực nơi con người đang ở càng mạnh, thì sự giãn nở của thời gian lại càng rõ ràng. Khái niệm này đóng vai trò vô cùng quan trọng trong Interstellar khi các phi hành gia tiếp cận một lỗ đen ở trung tâm của hệ mặt trời khác.

Thực tế năm chiều

Thiên tài Albert Einstein dành 30 năm cuối của cuộc đời ông để xây dựng nên điều mà các nhà vật lý học gọi là lý thuyết thống nhất - kết hợp khái niệm toán học của trọng lực với ba loại lực cơ bản trong tự nhiên: lực tương tác mạnh, lực tương tác yếu và lực điện từ. Nhưng cả Einstein lẫn nhiều nhà khoa học khác vẫn chưa thành công do rào cản mang tên trọng lực, loại lực cơ bản thứ tư.

Một số nhà vật lý học cho rằng, một cách để giải quyết bí ẩn này là hình dung như thể vũ trụ vốn hoạt động theo năm chiều, thay vì bốn chiều như Einstein từng phát triển trong lý thuyết tương đối của ông (kết hợp giữa không gian ba chiều với thời gian một chiều, hay còn được biết đến với khái niệm không - thời gian). Đạo diễn Christopher Nolan đã khéo léo sử dụng ý tưởng này, đưa ra ý tưởng vũ trụ của chúng ta có năm chiều trong Interstellar, và trọng lực đóng vai trò quan trọng trong tất cả mọi chuyện.