↻ Close
ID46747 - Chương : 1. Du hành ngược Thời gian và đi vào tương lai
Phần : V. Phụ Lục
Sách : Tìm hiểu Không Gian và Thời Gian
Tác Giả : Tùng Thiên Từ Bạch Hạc

1. Du hành ngược Thời gian và đi vào tương lai  

 

Nhà bác học Albert Einstein đã được bầu là “nhân vật xuất chúng nhất nhân loại của thế kỷ 20”. Hậu duệ xứng dáng nhất của ông là nhà vật lý lý thuyết Stephen Hawking, người Anh, tuy tật nguyền không nói được nhưng bộ não thuộc loại siêu đẳng! Ông được xem là nhà vật lý học lỗi lạc nhất hiện nay.

S. Hawking sinh năm 1942, phát hiện bệnh ALS vào năm 1963. Ông cùng với Penrose phát hiện thời gian biến mất trong các lỗ đen. Trình luận án Tiến sĩ (1965), ông công bố công trình về sự tạo thành các hạt trong lỗ đen. Được bầu làm Hội viên Hội Hoàng gia Anh (tức Viện HKLKH) (1974).

S. Hawking đã cho ra mắt cuốn sách mới của mình với nhan đề “The Grand Design”. Trong cuốn sách này, Hawking chủ trương cho rằng, do có lực hấp dẫn, bản thân vũ trụ có thể được tạo nên từ hư vô. Hawking cũng khẳng định sự “sáng tạo tự phát” này chính là nguyên nhân cho sự tồn tại của con người cũng như vũ trụ.

Xuất hiện trong một chương trình truyền hình có tên “Larry King Live” của Mỹ tối hôm thứ 6 (10/09) vừa qua, Hawking một lần nữa khẳng định: “Chúa có thể tồn tại, tuy nhiên khoa học có thể giải thích được vũ trụ mà không cần đến một Đấng sáng thế”.  

Dưới đây là những lý luận của Stephen Hawking được phát sóng trên chương trình "Stephen Hawking's Universe" trên kênh Discovery Channel.

Xin chào, tên tôi là Stephen Hawking, một nhà Vật Lý học, vũ trụ học và cũng là người có tính hay mơ mộng. Mặc dù tôi bị giới hạn khá nhiều trong việc tự đi lại và phải nói chuyện thông qua máy tính do bệnh tật, nhưng tâm trí tôi thì ngược lại, chúng hoàn toàn tự do. Tự do để khám phá vũ trụ, vạn vật và tự đặt ra những câu hỏi lớn như: liệu du hành vượt Thời gian có khả thi không?

Liệu chúng ta có thể mở một cánh cổng dắt vào quá khứ hay tìm ra một đường tắt dẫn đến tương lai không? Chúng ta có thể dùng những quy luật tự nhiên để kiểm soát Thời gian không?

Du hành vượt Thời gian từng bị xem là ngành khoa học dị giáo. và tôi đã phải tránh nói về nó vì sợ rằng người ta sẽ xem mình là một người kỳ quặc, nhưng ngày nay thì khác...

Để hiểu tính thực tế của du hành vượt thời gian, chúng ta cần phải "nhìn" thời gian theo cách mà các nhà vật lý học đang nhìn - nhìn ở chiều không gian thứ tư. Đừng lo vì nó cũng đơn giản thôi.

Bất kỳ ai học qua kiến thức phổ thông đều biết rằng mọi vật thể trong tự nhiên, ngay cả con người, đều tồn tại dưới 3 chiều không gian, đó là chiều dài, chiều rộng và chiều cao. Nhưng thực ra còn có một chiều nữa, đó là chiều dài thời gian.  

Như con người chúng ta có thể sống được 80 năm, những tảng đá Stonehenge đã tồn tại hàng ngàn năm, còn hệ Mặt Trời thì sẽ tồn tại đến hàng tỉ năm, mọi thứ đều có riêng cho nó một chiều dài về Thời gian, và Không gian cũng không ngoại lệ. Du hành vượt Thời gian nghĩa là du hành qua chiều Không gian thứ 4 này.  

Làm rõ hơn vấn đề này, hãy tưởng tượng đến việc chúng ta lái xe hằng ngày. Lái theo đường thẳng là bạn đang lái theo 1 chiều, quẹo trái hay quẹo phải là bạn vừa có thêm chiều Không gian thứ 2, lái lên đồi hay xuống dốc chính là chiều Không gian thứ 3. Vậy là bạn đã được “du hành” trong không gian 3 chiều. Vậy làm thế nào để chúng ta du hành vượt thời gian trên trái đất? Làm sao để tìm ra con đường của chiều không gian thứ 4?

Như bạn thường thấy trong các bộ phim khoa học giả tưởng về du hành vượt Thời gian, cỗ máy Thời gian sẽ tạo ra một lối đi, một đường hầm xuyên qua chiều Không gian thứ 4 để cho con người bước qua nó. Ý tưởng này không quá điên rồ, nhưng thực tế có thể sẽ rất khác so với những gì bạn thấy trên phim ảnh. Các nhà Vật Lý học cũng đang suy nghĩ về các đường hầm Thời gian này, nhưng họ nghĩ theo một góc độ khác.

Nhưng liệu cánh cổng dẫn đến tương lai hay quá khứ có thể tồn tại mà vẫn tuân theo các quy luật tự nhiên hay không? Chúng tôi nghĩ rằng câu trả lời là có. Thậm chí chúng tôi còn đặt cho nó một cái tên đó là hố sâu (Wormhole).

Sự thật là các hố sâu này tồn tại xung quanh chúng ta, chỉ có điều chúng quá nhỏ để ta có thể nhìn thấy được. Kích thước của hố sâu là cực kỳ nhỏ, chúng chỉ tồn tại trong những góc nhỏ và trong những khe hở, vết nứt của Thời gian và Không gian. Có thể bạn sẽ bắt đầu thấy khó hiểu nhưng khoan hãy bỏ đi vội.

Không có gì là hoàn toàn phẳng và đặc bên trong cả. Nếu bạn nhìn đủ gần sẽ thấy được mọi thứ đều có những lỗ nhỏ li ti và đầy các vết nhăn bên trong. Đây là một nguyên lý vật lý cơ bản, và nó cũng đúng với trường hợp của thởi gian. Ngay cả bề mặt của một hồ bơi cũng có những gợn sóng nhỏ li ti.

Vì vậy, mọi thứ trong Không gian 3 chiều của chúng ta đều có những khe hở, và bạn hãy tin tôi khi tôi nói rằng điều này cũng đúng đối với chiều Không gian thứ 4. Thời gian cũng có những vết nứt và khe hở như những vật thể khác, và những vết nứt này có kích thước rất nhỏ.

Bây giờ, hãy tưởng tượng chúng ta tự thu nhỏ xuống một tỷ lệ nhỏ nhất có thể, nhỏ hơn cả các hạt nguyên tử, chúng ta sẽ đến được một nơi gọi là bọt lượng tử. Đây là nơi mà các hố sâu có tồn tại.  

Tại đây, các đường hầm xuyên Không gian và Thời gian liên tục được sinh ra, tồn tại và biến mất, sau đó lại được sinh ra tiếp trong thế giới lượng tử này. và chúng thật sự liên kết giữa 2 nơi khác nhau ở 2 thời điểm khác nhau.

Nhưng một điều không may là các đường hầm Thời gian thực này chỉ nhỏ bằng một phần ngàn/triệu/tỷ/nghìn tỷ centimét, quá nhỏ để con người có thể bước qua được; nhưng từ đây, khái niệm về cỗ máy Thời gian sử dụng hố sâu từ từ hiện ra.

Một vài nhà khoa học nghĩ rằng ta có thể "bắt" một hố sâu, sau đó phóng lớn nó lên hàng tỷ lần, đủ lớn để con người có thể bước qua, hay thậm chí là cả một chiếc phi thuyền. Nếu có đủ nguồn năng lượng và trình độ khoa học kỹ thuật, có lẽ một hố sâu khổng lồ sẽ được xây dựng trong Không gian.

Tôi không nói điều đó có thể thành hiện thực, nhưng nếu có, đây sẽ là một thiết bị phi thường, với một đầu đường hầm mở ra đâu đó gần trái đất, và đầu kia sẽ mở ra ở một nơi rất xa hoặc một hành tinh xa xôi nào đó. Về lý thuyết mà nói, một đường hầm Không gian (hoặc hố sâu) có thể làm nhiều hơn là chỉ đưa ra đến những hành tinh khác.

Vì nếu cả hai đầu của đường hầm đều dẫn đến cùng một nơi nhưng khác biệt về Thời gian, thì chiếc phi thuyền đi xuyên qua nó sẽ trở về quá khứ rất xa, và loài khủng long sẽ có dịp được chứng kiến sự xuất hiện của những con tàu Không gian hiện đại.

Phương tiện nhanh nhất mà con người từng chế tạo là chiếc phi thuyền Apollo 10 với vận tốc tối đa 25.000 dặm/Giờ. Nhưng để có thể du hành vượt Thời gian, chúng ta cần phải bay nhanh hơn thế gấp 2.000 lần.  

Bất cứ hình thức du hành nào trở về quá khứ bằng hố sâu hay bằng phương pháp khác là điều gần như không thể, nếu không thì những sự nghịch lý sẽ xảy ra. Đây quả là một tin đáng buồn cho những tay săn khủng long và các nhà Sử học.

Nhưng câu chuyện vẫn chưa kết thúc ở đây, bạn vẫn còn một hướng khác để du hành, đó là tới tương lai. Bản thân tôi rất tin tưởng vào du hành vượt Thời gian, nhất là du hành vào tương lai. Thời gian trôi đi giống như dòng chảy của một con suối mà trong đó, chúng ta bị cuốn theo một cách không ngừng nghỉ.

Nhưng có một điều đặc biệt mà dòng chảy Thời gian giống như dòng chảy của nước, đó là nó sẽ chảy đi với những vận tốc khác nhau ở những địa điểm khác nhau, và đây là chìa khóa để chúng ta đi đến tương lai.  

Ý tưởng này lần đầu tiên được nghĩ tới bởi Albert Einstein cách đây hơm 100 năm. Ông ta nhận thấy rằng trong Không gian, chắc chắn tồn tại những nơi mà tại đó, dòng chảy Thời gian chạy chậm lại và cũng có những nơi mà tại đó Thời gian sẽ chạy nhanh hơn. và Einstein đã hoàn toàn đúng.

Chứng cứ cho lý thuyết này nằm ở khoảng không ngay trên đầu của chúng ta. Hầu hết ai trong chúng ta cũng đều biết đến hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System), một mạng lưới các vệ tinh bay xung quanh Trái Đất có nhiệm vụ điều giúp con người điều hướng thông qua vệ tinh. Nhưng các vệ tinh này cũng cho thấy một điều nữa đó là Thời gian trong vũ trụ chạy nhanh hơn là Thời gian trên Trái Đất.

Trong mỗi chiếc phi thuyền phóng ra ngoài Không gian đều có một đồng hồ hoạt động với độ chính xác cực cao, mặc dù vậy nhưng thật ra nó vẫn chạy nhanh hơn đồng hồ dưới Trái Đất 3/1.000.000.000 giây mỗi ngày. và hệ thống luôn phải điều chỉnh sự thay đổi vô cùng nhỏ này, nếu không thì sự sai lệch tí hon đó sẽ gây ra rắc rối cho toàn bộ hệ thống, điển hình như việc làm cho các thiết bị GPS trên Trái Đất sai lệch 6 dặm mỗi ngày (hơn 9,6 km), một con số không hề nhỏ chút nào.

Đồng hồ chạy nhanh cũng là thứ dễ nhận thấy trong trường hợp này. Càng đưa lên cao thì đồng hồ chạy càng nhanh. Lý giải cho hiệu ứng đặc biệt này đó là do khối lượng của Trái Đất chúng ta. Einstein nhận thấy vật thể nào càng nặng thì nó càng "kéo" Thời gian chạy chậm lại. Chính điều này sẽ dẫn đắt chúng ta đến với khả năng du hành đến tương lai.  

Ngay chính giữa dãy ngân hà Milky Way cách chúng ta 26.000 năm ánh sáng là vật thể nặng nhất trong dãy Ngân Hà, nó là một hố đen siêu nặng chứa đựng bên trong nó một khối lượng bằng với 4 triệu mặt trời được nghiền nén lại thành một điểm duy nhất bởi chính trọng lượng của nó.

Càng tiến gần đến hố đen này thì lực hấp dẫn càng mạnh. Chỉ cần tiến đến đủ gần thì ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát ra được và bị hút vào hố đen đó luôn. Một hố đen dạng này có ảnh hưởng rất lớn đến dòng thời gian, nó có thể kéo thời gian chạy chậm lại nhiều hơn bất cứ vật thể nào trong vũ trụ có thể làm được. và nhờ vậy mà nó đã trở thành một cỗ máy Thời gian hết sức... tự nhiên.

Tôi cảm thấy thích thú khi nghĩ đến việc làm thế nào để một chiếc phi chuyền tận dụng hiện tượng này bằng cách bay vòng quanh nó để đi đến tương lai. Đối với người ngồi điều khiển tại trung tâm dưới Trái Đất, họ sẽ thấy phi thuyền phải mất 16 phút để bay vòng quanh hố đen này, nhưng đối với những phi hành gia can đảm đang ngồi bên trong chiếc phi thuyền gần hố đen đó, thì Thời gian sẽ chạy chậm lại.

Và hiệu ứng mà họ trải qua còn khắc nghiệt hơn cả lực hút của Trái Đất rất nhiều, Thời gian của phi hành đoàn sẽ bị giảm xuồng còn phân nửa. Đối với mỗi 16 phút bay vòng quanh, thì thật sự họ chỉ trải qua có 8 phút mà thôi. và nếu cứ tiếp tục bay vòng quanh liên tục như thế và "sống" bằng phân nửa Thời gian của Trái Đất, thì rõ ràng là họ cùng với chiếc phi thuyền đang du hành vượt Thời gian.

Hãy tưởng tượng họ bay vòng quanh hố đen trong suốt 5 năm của họ, thì ở những nơi khác, Thời gian trôi qua đã là 10 năm. Khi trở về Trái Đất, mọi người đều đã già đi 10 tuổi, trong khi họ chỉ già thêm có 5 năm.

Vậy, hố đen siêu nặng đó chính là một cỗ máy Thời gian, nhưng nó không mang tính thực tiễn cho lắm. Mặc dù hố đen dạng này có nhiều lợi thế hơn so với hố sâu do không tạo ra sự nghịch lý và cũng không bị phá hủy bởi hiện tượng phản hồi, nhưng nó lại rất nguy hiểm, nằm cách chúng ta rất xa và không thể đưa con người đến tương lai xa được.  

Thật may mắn là chúng ta vẫn còn một cách nữa để đi đến tương lai, đây cũng là hy vọng sau cùng và là cách tốt nhất để xây dựng một cỗ máy Thời gian thực thụ. Đó là bạn phải chạy (hay di chuyển) với tốc độ nhanh, cực kỳ nhanh, nhanh hơn tốc độ cần thiết để không bị hút vào hố đen.

Điều này là bởi một thực tế lạ lùng khác trong vũ trụ, đó là không một vật thể nào có thể đạt được vận tốc bằng với vận tốc của ánh sáng, còn gọi là vận tốc giới hạn (gần 300.000 km/giây). Đây là một trong những nguyên lý tốt nhất trong khoa học. và cho dù bạn có tin hay không, thì việc di chuyển với tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng sẽ đưa bạn đi đến tương lai đấy.  

Để giải thích cho điều này, bạn hãy tưởng tượng có một hệ thống vận chuyển mới giống như xe lửa cao tốc, có đường ray đặt vòng quanh Trái Đất. và chúng ta sẽ dùng xe lửa siêu cao tốc này để đạt đến vận tốc càng gần vận tốc ánh sáng càng tốt và xem làm thế nào để nó trở thành cỗ xe máy vượt thời gian.

Trên tàu là các hành khách cầm trên tay tấm vé 1 chiều đi đến tương lai không thể khứ hồi, đoàn tàu bắt đầu tăng tốc, càng lúc càng chạy nhanh, không lâu sau đó nó đã chạy xong một vòng quanh trái đất và cứ tiếp tục chạy vòng quanh như thế.

Để đạt được vận tốc ánh sáng, đoàn tàu phải chạy đủ nhanh để có thể chạy vòng quanh trái đất 7 lần mỗi giây. Nhưng do dù đoàn tàu có nhiều năng lượng đến thế đi chăng nữa thì nó cũng không thể đạt được vận tốc mong muốn bởi vì các định luật về vật lý đã ngăn cản nó.

Như vậy đã rõ, nếu muốn du hành vượt thời gian, bạn chỉ cần di chuyển với tốc độ cực nhanh, và điều mà con người từng làm tương tự đó là bay vào không gian. Phương tiện vận chuyển nhanh nhất mà loài người từng chế tạo đó là chiếc phi thuyền Apollo 10, nó đạt được vận tốc 40.000 km/h. Nhưng để du hành vượt Thời gian thì bạn sẽ cần một phương tiện bay nhanh hơn chiếc Apollo 10 đến... 2.000 lần.

Đó sẽ là một chiếc phi thuyền khổng lồ, đủ lớn để mang theo đủ nhiên liệu để vận hành cũng như tăng tốc đến gần vận tốc giới hạn. và để đạt được vận tốc mong muốn, chiếc phi thuyền sẽ phải vận hành hết công suất trong suốt 6 năm liên tục.

Thời gian đầu, phi thuyền sẽ tăng tốc chậm do kích thước quá đồ sộ của mình, nhưng sau đó Tốc độ sẽ tăng dần và phi thuyền nhanh chóng đạt được những quãng đường lớn hơn.

Tuần đầu tiên, nó sẽ tới được các hành tinh khác trong vũ trụ, sau 2 năm nó sẽ đạt được vận tốc bằng phân nửa vận tốc ánh sáng và lúc này sẽ đang ở rất xa hệ Mặt Trời.

Hai năm tiếp theo, vận tốc lúc này đã là 90% vận tốc ánh sáng và cách Trái Đất 30 ngàn tỷ dặm. và sau 4 năm bay trong vũ trụ như thế, chiếc phi thuyền sẽ bắt đầu du hành vượt Thời gian.

Lúc này, cứ mỗi 1 tiếng đồng hồ trên phi thuyền thì so với trên Trái Đất, 2 tiếng đã trôi qua, tương tự với tình huống bay vòng quanh hố đen siêu nặng.

Bay tiếp 2 năm nữa, lúc này vận tốc của phi thuyền đã đạt tới 99% con số mong muốn và mỗi tiếng trên phi thuyền sẽ tương đương với 1 năm ở Trái Đất. Phi thuyền đã thật sự bay vào tương lai.

Ngoài ra, việc làm chậm Thời gian còn có một lợi ích khác, theo lý thuyết, nó cho phép chúng ta có thể du hành tới những nơi rất xa chỉ với 1 đời người. Một chuyến du hành đến tận cùng của dãy Ngân Hà chỉ mất có 80 năm.

Nhìn chung lại, điều kỳ diệu nhất của chuyến du hành này đó là nó giúp hé lộ cho chúng ta biết rằng vũ trụ này thật kỳ lạ, nó là một vũ trụ mà dòng thời gian trôi đi với những tần suất khác nhau ở những nơi khác nhau, nơi mà các hố sâu tồn tại ngay xung quanh chúng ta. và sau cùng, chúng ta có thể vận dụng những hiểu biết về vật lý để trở thành những nhà du hành vượt thời gian qua chiều Không gian thứ 4.