Chỉ có 1 cách duy nhất để con người có thể du hành tới những hệ sao khác

Di chuyển nhanh hơn ánh sáng rõ ràng là gần như không tưởng. Theo các nhà khoa học, cách duy nhất để bạn có thể tới thăm những vì sao khác là chìm vào một giấc ngủ thật dài.

Ý tưởng ngủ đông lạnh, hay cryosleep, vẫn luôn là một trong những đặc trưng của khoa học viễn tưởng. Thay vì tìm cách nào đó để chơi lại Einstein, những bộ phim như Alien hay những tác giả như Alastair Reynolds lại đưa con người vào giấc ngủ và tỉnh giấc sau hàng tháng, hàng năm trời hay thậm chỉ cả hàng thế kỉ sau.

Ý tưởng đông lạnh ai đó qua nhiều năm, hay bằng cách nào đó để làm chậm lại trao đổi chất đủ để một người có thể tỉnh dậy mà chẳng hề già đi hay ảnh hưởng chút nào, vẫn luôn khiến người ta ngờ vực. Rõ ràng nó còn cách rất xa so với những gì chúng ta biết về sự ngủ đông của thú có vú trên Trái Đất. Nhưng rồi, từ rất nhiều nhà khoa học cũng như những cây viết viễn tưởng, bao gồm cả Reynolds, có lẽ Cryosleep chính là thứ duy nhất mà ta có thể hy vọng vào để thực hiện một chuyến du hành liên sao chỉ trong một đời người.

Di chuyển nhanh hơn ánh sáng chỉ là mộng tưởng

Cryosleep chứa đựng những thử thách rất lớn mà ta còn chẳng hiểu làm sao để vượt qua được – nhưng ta biết chắc rằng du hành nhanh hơn ánh sáng (FTL) là hoàn toàn bất khả thi.

“Theo những gì ta biết, FTL hoặc là không tưởng, hoặc sẽ cần tới nguồn năng lượng quá sức vô lý. Lưu trữ não trong một thời gian dài đơn giản là rất, rất khó,” trích lời Terry Johnson, một giáo sư sinh học tại UC Berkeley.

“Ta còn chẳng thể đưa ra được một thuyết vật lý đủ vững vàng cho việc di chuyển nhanh hơn ánh sáng sẽ tiến hành ra làm sao, nữa là hình dung ra những thứ về kỹ thuật,” trích lời Karl Schroeder, tác giả của Lockstep, một tiểu thuyết về một nền văn minh trong tương lai sử dụng ngủ đông lạnh để du hành. “FTL trong vũ trụ này, như những gì ta hiểu về nó, hoàn toàn là ảo tưởng chứ chẳng phải một “công nghệ chưa được phát triển” nào cả.”

Tàu Millennium Falcon đi vào siêu không gian trong phim Star Wars

Ngay cả một ý tưởng như Alcubierre drive, khái niệm về một động cơ nhanh hơn ánh sáng mà NASA đã nghiên cứu hàng năm trời, “cũng cần tới một vật chất không thể có với khối lượng âm để vận hành,” Schroeder nói.

Nhưng… còn lỗ sâu (wormhole) thì sao? Lỗ sâu về cơ bản là những đường ống từ không thời gian này sang không thời gian khác, cho phép ta thực hiện những bước nhảy qua khoảng cách không tưởng.

Nhưng có lẽ lỗ sâu có thể cũng bất khả thi, theo Dave Goldberg, một nhà vật lý tại Đại Học Drexel. Những quy luật của vũ trụ có thể sẽ không cho phép lỗ sâu tồn tại, ít nhất là tại một hình thức mà ta có thể tận dụng được.

“Lấy ví dụ, để có thể ổn định, lỗ sâu cần tới những thứ gọi là ‘vật chất lạ’ để giữ chúng không sập lại,” Goldberg nói. “Vật chất lạ xung đột với thứ được gọi là ‘điều kiện năng lượng yếu,’ nghĩa là có những hệ quy chiếu mà tại đó mật độ năng lượng bằng âm.” Các nhà khoa học chưa từng quan sát được “năng lượng kỳ lạ” này trong thực tế, Goldberg nói, “và dường như cũng chẳng có cách tự nhiên nào để sản sinh ra nó – hay bất cứ cách nào khác.”

Tàu Enterprise trong một lỗ sâu trong phim Star Trek

Và ngay cả khi ta có thể giữ cho lỗ sâu khuếch đại một khi ta mở được nó, cũng chẳng có thuyết nào cho thấy ra có thể thực hiện được việc mở ra nó. Sau cùng, ý tưởng về lỗ sâu vốn là việc đấm thủng một lỗ hổng trong không thời gian. Có một số suy đoán rằng ở trong những tỉ lệ nhỏ nhất – hay “nhỏ hơn khoảng 10^20 lần một hạt nhân nguyên tử” – không gian sẽ tạo ra những cấu trúc tự nhiên giống lỗ sâu, mà ta vẫn chưa chắc chắn về chúng. Để tìm hiểu điều đó, ta sẽ cần tới một thuyết hấp dẫn lượng tử khả thi, thứ mà ta vẫn chưa hề có. Và ngay cả khi ta có thể mở ra một lỗ sâu hiển vi, ta cũng chẳng thể làm cách nào mà chui vào một tàu vũ trụ với kích cỡ đó.

Đương nhiên ta, không thể chứng mình được sự phủ định – nên ta cũng không chắc rằng du hành qua lỗ sâu liệu có bất khả thi. “Vậy nên, tôi sẽ thừa nhận rằng lỗ sâu có thể khả thi về mặt vật lý, nhưng ở một điểm phi thực tế, cần tới một lượng năng lượng và kỹ thuật cực lớn,” trích lời Goldberg. Hơn nữa, cho dù bằng cách nào đó ta có thể thực hiện được, bạn vẫn phải di chuyển “quãng đường lớn” tới đích đến, để thiết lập đầu kia của lối tắt.

Thế nên khi ta chẳng thể du hành nhanh hơn ánh sáng, hay dựng nên một lỗ sâu đủ lớn, việc tới được hệ sao khác sẽ tốn rất rất nhiều thời gian.

Thứ không thể thiếu đến từ Gấu Nước

“Nếu du hành nhanh hơn ánh sáng là khả thi, thì gần như chỉ có duy nhất một cách để thực hiện, và có lẽ chẳng có công nghệ nào của con người chạm tới được nó,” Schroeder nói. Tuy nhiên, “ta có thể phác ra rất nhiều giải pháp kỹ thuật cho ngủ đông lạnh.”

Schroeder lạc quan rằng ta có thể tìm ra cách để ngủ trong một thời gian dài cho du hành vũ trụ - ông chỉ không chắc sẽ thực hiện như thế nào. “Có rất nhiều hướng đi cho ngủ đông kéo dài. Ta vốn biết rằng sinh vật sống có thể được hồi sinh mà không bị tổn hại sau một quá trình dài.” Lấy ví dụ, loài gấu nước hiển vi, hay tardigrade, có thể ngủ tới 30 năm và được hồi sinh sau đó.

The Doctor trong một cơ sở ngủ đông lạnh khổng lồ trong phim Doctor Who

“Ta đã có sẵn rất nhiều kiểu mẫu động vật cho việc ngủ đông, nên việc này vẫn nằm trong mức khả thi,” Reynolds nói. Trong khi đó, ông công nhận rằng “áp dụng lên con người vẫn còn quá phức tạp. Nhưng đã có những nỗ lực được thực hiện theo chiều hướng đó.”

Reynolds nói thêm:

“Mười năm trước, khi tôi viết tác phẩm Pushing Ice, tôi đã rất hứng thú với một đề mục trên tạp chí Scientific American lo ngại về việc sử dụng hydro sunfua như một phương pháp hóa học để ức chế những quá trình trong tế bào, đến mức tôi đã đưa nó vào một câu truyện như một công nghệ ngủ đông trong tương lai tuy rủi ro nhưng rất hữu dụng trong những tình huống cực hạn. Tuy nó hơi đáng thất vọng khi chẳng có nhiều báo cáo trong thập kỷ qua, nhưng tôi đoán rằng gây vốn cũng là vấn một trong những vấn đề nền tảng của khái niệm này.”

Reynolds cũng chỉ ra rằng NASA đã dành nhiều thời gian hơn để nghiên cứu ý tưởng ngủ đông, hay “torpor.” “Tôi đã nghe về một vài điều một hai tuần trước, nhưng nó vốn đã ở đó từ lâu rồi,” ông nói.

Hiện tại, Reynolds công nhận rằng, tất cả nghiên cứu đều đang hướng tới “ưu tiên giấc ngủ khác với kiểu ngủ đông trong phim Alien. Nhưng bất cứ thứ gì có ích trong hướng đi đó đều đáng để theo đuổi, và có lẽ sẽ chẳng thể đếm được có bao nhiêu ứng dụng tại Trái Đất cho công nghệ như vậy.”

Binh lính tỉnh giấc trong phim Aliens

“Tôi cho rằng một trạng thái giống ngủ đồng có thể khả thi, nhưng câu hỏi đặt ra là nó sẽ nằm trong điều kiện giảm thân nhiệt hay không,” trích lời Marina Blanco, nhà khoa học đang nghiên cứu ngủ đông ở vượn cáo. “Nên nhớ, một vài loài vượn cáo ngủ đông ngay cả trong thời tiết nóng.”

Những người chinh phục vũ trụ sẽ giống như cầu thủ bóng bầu dục giải nghệ

“Hiện tại, chúng tôi đang tiến hành làm lạnh con người trong một tới ba ngày,” trích lời Kelly Drew, một giáo sư tại Viện Sinh Học Bắc Cực của Đại Học Alaska, người đã nghiên cứu cơ chế cho phép sóc đất bắc cực ngủ đông. “Nếu ta nắm rõ được nó, bước tiếp theo sẽ là làm lạnh họ trong nhiều ngày, có thể là một tháng. Chúng tôi con cả quảng đường dài để biến nó thành một trăm, hay một ngàn năm.”

Cryosleep trong phim Prometheus

Phần khó khăn nhất, theo Drew, chính là tìm cách đông lạnh và rã đông cơ thể người mà không gây ra tổn thương to lớn nào. “Ngay cả sóc đất hạ nhiệt xuống gần nhiệt độ đóng băng cũng không thể duy trì nhiều hơn ba tuần,” bà nói. “Mô động vật có vú không thể đông lạnh mà không phá vỡ tế bào.” Về cơ bản, khi tế bào động vật có vú bị đông lạnh, tinh thể băng bên trong tế bào sẽ gây tổn thương tới màng tế bào.

Và ngay cả khi bạn có thể vượt qua hiệu ứng của đông lạnh và rã đông mà không gây tổn thương tế bào – và đó là một từ nếu rất lớn lao – bạn vẫn gặp phải những vấn đề khác.

“Nếu bạn đông lạnh một người trong 100.000 năm, sẽ có rất nhiều tổn hại diễn ra,” Johnson nói. “Phản ứng hóa học sẽ chậm lại ở nhiệt độ thấp, nhưng nó không dừng lại hoàn toàn, và bạn đang đem lại cho sự tàn phá rất nhiều thời gian.”

“Và Entropy (mức độ hỗn độn của hệ) bắt đầu tăng lên,” ông nói thêm. Nó sẽ diễn ra chậm chạp, tại nhiệt độ thấp, “nhưng 100.000 năm là một quá trình rất dài.”

Cryosleep trong Fallout 4

Một trong những hệ quả dễ xảy ra nhất của ngủ đông lạnh kéo dài là tổn thương não, theo lời Johnson: “Cho dù ta có thực hiện phục hồi diện rộng trên phi hành gia bị tổn thương não sau rã đông hay không.” Nếu không, ông hình dung ra những người chinh phục vũ trụ sẽ có những vấn đề tương tự như những cầu thủ bóng bầu dục giải nghệ, và ta có thể sẽ có nguyên một hành tinh với toàn những người phải đối mặt với căn bệnh được gọi là “bệnh não đông lạnh.”

Phương án khác là thiết kế ra những tâm trí giống con người gan lì hơn – thông qua ý thức nhân tạo, hay cyborg, hay tìm ra cách để tạo ra “hệ thống thần kinh có tuổi thọ tốt hơn của chúng ta,” Johnson nói.

Schroeder đưa ra một vài hướng đi khác có thể đối phó với những vấn đề về tổn thương tế bào và bộ não. Ta có thể biến đổi gen phi hành gia – ví dụ, cho con người vách tế bào như thực vật. Ta có thể thực hiện những can thiệp về y học, như đưa đường vào tế bào như một chất “chống đông”. Hay ta có thể thay thế toàn bộ tế bào, với nội tạng nhân tạo hoặc nội tạng công nghệ nano. Ta cũng có thể upload tâm trí con người và lưu trữ dưới dạng số, và rồi tải chúng vào cơ thể mới khi tới được đích đến.

Nhìn chung, đưa con người vào giấc ngủ vạn năm chứa đựng những thử thách khổng lồ mà ta vẫn chưa có giải pháp thiết thực nào tại thời điểm này. Nhưng ít nhất nó không hề bất khả thi theo những định luật của vật lý.

Theo io9.