Câu hỏi của ngày: Chúng ta có thể du hành thời gian hay không?

Dưới đây là phần lược dịch câu trả lời của Jon Therkildsen, được đăng tải trên Quora vào ngày 17/11/2019.

Về mặt lý thuyết, du hành thời gian là chuyện hoàn toàn khả thi. Trên thực tế, chúng ta đã có khá nhiều giả thuyết về cách mà con người sẽ dùng để du hành thời gian, và nó là chuyện có cơ sở khoa học chứ không phải chỉ có trong tưởng tượng của con người.

Chúng ta có thể lợi dụng sự giãn nở thời gian để du hành tới tương lai hay không?

Câu trả lời, là có. Thuyết tương đối của Einstein cho chúng ta biết thời gian là một hàm số dựa trên vận tốc và trọng lực, và điều này đồng nghĩa với việc chúng ta có thể tác động để làm thay đổi thời gian tương đối khi so với các hệ quy chiếu khác nhau. Hãy thử tưởng tượng, chúng ta có một cỗ máy mà trong đó, thời gian trôi chậm hơn ở ngoài. Bạn bước vào đó, chờ một tuần, và khi đi ra ngoài, thế giới đã trôi qua 100 năm.

Thời gian giãn nở là một hệ quả của thuyết tương đối hẹp, và hệ quả này chỉ ra rằng, khi vận tốc của phi hành gia trên phi thuyền có vận tốc càng tiếp cận gần tới vận tốc ánh sáng thì quan sát viên bên ngoài sẽ thấy đồng hồ của phi hành gia chạy càng chậm. Nguyên nhân là do hệ số lorentz (thừa số đặc trưng cho sự co của không-thời gian) đạt giá trị lớn. Với các vận tốc chậm, chúng ta khó có thể nhận ra được hệ quả này, ta chỉ có thể nhận ra sự khác biệt khi sử dụng những đồng hồ chính xác như đồng hồ nguyên tử.

Du hành thời gian là chuyện có cơ sở khoa học chứ không phải viễn tưởng

Khi tốc độ bạn di chuyển càng với tốc độ ánh sáng, bạn sẽ nhận thấy thời gian xung quanh mình chậm lại, tới mức như mọi vật như đang đứng yên. Đương nhiên, con người bình thường sẽ không bao giờ có thể đạt tới vận tốc này, nhưng nếu có, chúng ta sẽ có thể đi đến bất cứ nơi nào chỉ trong nháy mắt.

Bên cạnh vận tốc, trọng lực cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến tính tương đối của thời gian. Theo thuyết tương đối rộng năm 1915, thời gian ảnh hưởng lên vật thể khác nhau cũng sẽ khác nhau tùy thuộc vào khoảng cách của chúng đến với nguồn của trọng lực. Nói cách khác, càng cách xa Trái đất thì thời gian của chúng ta càng trôi nhanh hơn. Sự chênh lệch này về cơ bản là không đáng kể, nhưng chúng thực sự tồn tại.

Chính những chiếc vệ tinh vẫn đang hàng ngày tiến nhanh hơn chúng ta tới tương lai

Cứ thử nhìn vào những vệ tinh GPS của chúng ta mà xem. Trên thực tế, mỗi giây của những chiếc vệ tinh này ngắn hơn mỗi giây của chúng ta chính xác 38 micro giây (tức 0,038 miligiây), và công nghệ GPS hiện tại bắt buộc phải điều chỉnh theo sai số này nếu như muốn nhận được kết quả chính xác. 

Sai số của những vệ tinh GPS có thể được coi như một trong những bằng chứng trực quan nhất về hệ quả thời gian giãn nở của thuyết tương đối. 38 micro giây là một con số rất nhỏ, nhưng nếu bỏ qua sai số này thì phần sai lệch khi trả kết quả GPS sau mỗi 1 ngày sẽ rơi vào khoảng 10km.

Thế du hành về quá khứ thì sao?

Tuy sự giãn nở của thời gian về mặt lý thuyết sẽ cho phép chúng ta đi nhanh hơn tới tương lai, nhưng chúng chỉ là những tấm vé một chiều. Nói cách khác, phương pháp này không cho phép chúng ta quay trở về quá khứ.

Như phía trên chúng ta đã đề cập, khi di chuyển với vận tốc càng gần với vận tốc ánh sáng, thời gian của chúng ta sẽ càng trôi chậm lại. Vậy, nếu chúng ta di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng thì sao? Liệu thời gian có trở thành giá trị âm được không?

Điều này, đáng tiếc là chúng ta sẽ không có cách nào để biết được. Về cơ bản, việc đạt đến vận tốc của ánh sáng là điều bất khả thi. Một số người thì cho rằng, khi thời gian trở thành giá trị âm, chúng ta sẽ có thể trở ngược về quá khứ. Cá nhân tôi thì thấy, việc thực hiện các tính toán với vận tốc vượt qua vận tốc ánh sáng trong khi các giá trị khác là hằng số là điều không được thực tế, thậm chí có phần vô nghĩa.

Tốc độ của ánh sáng là cực hạn mà chúng ta có thể đạt tới, chứ không thể nhanh hơn

Nhìn chung, nó chẳng khác gì cố gắng làm sao cho số độ của một vòng tròn vượt quá 360. Bạn không thể làm điều đó, dù bạn có cố gắng sáng tạo như thế nào. Tương tự, vận tốc tối đa có thể đạt được là 300 000 km/s. Tính toán với vận tốc nhanh hơn thì chẳng khác gì làm toán với đường tròn 361 độ hết.

Tất nhiên, còn một cách khác để chúng ta quay về quá khứ, tuy nhiên phương pháp này vô cùng phức tạp, nên nếu muốn giải thích rõ về nó thì có lẽ tôi phải viết hẳn một loạt bài khác. Phương pháp này bao gồm việc đi xuyên qua wormhole với vận tốc rất nhanh, tiệm cận tốc độ ánh sáng. Nhưng trước tiên, chúng ta phải chế tạo được một thiết bị mở được wormhole đã. Trên thực tế, các nhà khoa học biết lý thuyết tạo ra chúng như thế nào, chỉ là công nghệ hiện tại vẫn chưa cho phép mà thôi.

Một khi thiết bị mở Wormhole được chế ra, nó sẽ cho phép chúng ta ở tương lai quay về thời điểm mà thiết bị lần đầu tiên được bật - nhưng chỉ vậy thôi. Chúng ta không thể đi về thời điểm trước khi wormhole được tạo ra.

Kết luận lại, chúng ta biết cách để có thể đi nhanh hơn tới tương lai, và thậm chí chúng ta vẫn làm điều đó hàng ngày - chỉ là phần tương lai mà chúng ta đi đến là rất, rất nhỏ, nên chúng ta không nhận ra được mà thôi.

Cá nhân tôi cho rằng, mặc dù du hành thời gian là hoàn toàn có thể về mặt lý thuyết, tôi không nghĩ chúng ta sẽ thực sự làm được điều đó. Bài viết này cũng chỉ là một góc nhìn của tôi về du hành thời gian mà thôi, và tôi muốn cho các bạn thấy rằng, du hành thời gian là việc hoàn toàn dựa trên cơ sở khoa học, chứ không phải là chuyện viển vông như nhiều người vẫn lầm tưởng.