Khám phá khả năng đi vào tương lai của chúng ta

Tiếp nối phần trước, phần này chúng ta cùng tìm hiểu về khả năng tiến tới tương lai của con người.

Không thể du hành vào trong quá khứ, nhưng chúng ta vẫn còn một hướng khác để đi, đó là tới tương lai. Thời gian trôi đi giống như dòng chảy của một con sông mà trong đó, chúng ta bị cuốn trôi đi không ngừng nghỉ. Nhưng có một điều là dòng chảy thời gian 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 hơn 100 năm. Ông 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.

 

Hẳn ai trong chúng ta đều biết đến hệ thống định vị toàn cầu GPS, mạng lưới các vệ tinh bay xung quanh Trái Đất giúp con người điều hướng. Các vệ tinh này cũng cho thấy một điều nữa là thời gian trong vũ trụ nhanh hơn 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, thế nhưng 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 làm cho các thiết bị GPS trên Trái Đất sai lệch 9.6 km mỗi ngày - một con số không hề nhỏ.

Đồng hồ chạy nhanh cũng là dễ hiểu. Càng lên cao thì đồng hồ chạy càng nhanh do khối lượng 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. (Bạn nào đã/ đang học về lực hấp dẫn và làm các bài tập vật lý lớp 12 sẽ dễ giải thích điều này dựa theo công thức tính gia tốc trong trường theo độ cao).

 

Ngay chính giữa dải ngân hà Milky Way (dải ngân hà của chúng ta) cách chúng ta 26.000 năm ánh sáng là vật thể nặng nhất trong dải ngân hà, nó là một hố đen siêu nặng chứa đựng khối lượng bằng 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. Và chỉ cần tiến 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.

Bạn thử nghĩ xem, một chiếc phi thuyền có thể tận dụng hiện tượng này bằng cách bay vòng quanh nó để đi đến tương lai. Theo thuyết tương đối của Anxtanh, trong hệ quy chiếu gắn với người điều khiển tại trung tâm 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 đang ngồi bên trong chiếc phi thuyền, 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 như thế và tồn tại bằng một 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 đối với 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 5 năm, vậy là họ du hành vào tương lai 5 năm trước.

 

Vậy, hố đen 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 di chuyển với tốc độ cực kỳ nhanh. Nhanh hơn tốc độ cần thiết để không bị hút vào hố đen. Điều này lại trái với một thực tế theo thuyết tương đối của Anhxtanh là không một vật thể nào trong vũ trụ có thể đạt vận tốc vượt quá tốc độ ánh sáng (300.000 km/giây). Và cho dù bạn có tin hay không, thì việc di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng sẽ đưa bạn đi đến tương lai đấy!

Để giải thích cho điều này, hãy tưởng tượng có một hệ thống xe lửa cao tốc, có đường ray đặt vòng quanh Trái Đất. Và chúng ta sẽ dùng siêu xe lửa này để tiến gần đến tốc độ ánh sáng. Trên tàu là các hành khách cầm trên tay tấm vé đến tương lai và 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 đạt tốc độ 7 vòng trái đất/ giây. Nhưng cho dù đoàn tàu có đủ năng lượng đi chăng nữa thì nó cũng không thể đạt được vận tốc mong muốn do trái với các quy luật vật lý. Thay vào đó, hãy cho rằng đoàn tàu chỉ đạt được vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng, thì lúc này đây, những điều khác thường bắt đầu xảy ra. Thời gian trên tàu sẽ chạy chậm lại so với phần còn lại của thế giới, hiệu ứng giống như khi bạn ở gần hố đen, nhưng ở đây hiệu ứng rõ ràng hơn, mọi thứ trên tàu sẽ diễn ra với tốc độ chậm giống như bạn quay chậm một đoạn phim vậy.

Vậy tại sao mọi thứ ngay cả con người trên đoàn tàu đều bị chậm lại? Hiện tượng này xảy ra là để bảo vệ vận tốc giới hạn. Vì nếu không bị chậm lại thì giả sử tàu đang chạy với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng, rồi có một ai đó đứng từ phía đuôi tàu và chạy thật nhanh lên đầu tàu, lúc này vận tốc chạy của người đó được cộng thêm vận tốc chạy của tàu và thế là, hóa ra là người đó đang phá vỡ vận tốc giới hạn trong vũ trụ. Các quy luật vật lý không cho phép điều đó, nên mọi thứ sẽ bị chậm lại và họ đang du hành vào tương lai.

 

Hãy tưởng tượng “siêu tàu” xuất phát vào ngày 01/01/2050, và vòng quanh Trái Đất liên tục trong suốt 100 năm - đối với người trái đất - trước khi dừng lại vào đúng ngày 1/1/2150. Lúc này hành khách trên tàu chỉ mới trải qua quãng thời gian bằng khoảng 1 tuần (hiệu ứng mạnh hơn nhiều so với việc bay vòng quanh hố đen). Bước ra khỏi tàu, mọi người sẽ thấy được một thế giới khác xa những gì mà họ đã thấy trước khi bước chân lên tàu, thế giới của tương lai, sau 100 năm. Chỉ trong vòng 1 tuần, họ đã du hành được quãng thời gian dài đến 100 năm. Tất nhiên, hiện tại chúng ta không thể làm ra đoàn tàu có thể chạy nhanh như thế được, nhưng bù lại con người đã xây dựng được một thứ khác tương tự, đó là máy gia tốc hạt lớn nhất thế giới đặt tại Geneva, Thụy Sỹ. Và đây chính là một mô hình mẫu, một minh chứng cho sự du hành vượt thời gian có thật của các hạt lượng tử. Hãy cùng tìm hiểu. Sâu bên dưới lòng đất, bên trong các đường ống vòng tròn dài hơn 25 km là dòng chưa hàng triệu tỷ các hạt lượng tử. Khi khởi động máy, các hạt này sẽ tăng tốc từ 0 lên vận tốc hơn 96.000 km/h chỉ trong 1 giây. Khi tăng hiệu điện thế, các hạt lại tiếp tục được gia tốc, càng lúc di chuyển càng nhanh đủ để bay vòng quanh đường ống 11.000 vòng mỗi giây, tức là gần bằng với vận tốc ánh sáng. Giống như chiếc tàu cao tốc nói trên, chúng không thể đạt được vận tốc ánh sáng mà cùng lắm chỉ có thể đạt được 99,9% vận tốc giới hạn (do chúng có khối lượng, theo thuyết tương đối của Anhxtanh, chỉ những hạt có năng lượng mà không có khối lượng mới đạt được vận tốc ánh sáng). Và rõ ràng là, chính các hạt này cũng đang du hành vượt thời gian. Bằng chứng là các hạt có vòng đời tồn tại lâu hơn bình thường. Thông thường các hạt này sẽ bị phân rã chỉ sau khoảng 25 phần tỉ giây, nhưng khi chúng đạt được vận tốc gần giới hạn, chúng đã tồn tại lâu hơn bình thường đến 30 lần.

Từ đây đã mở ra một hướng mới, rất khả thi cho chúng ta trên con đường chinh phục chiều không gian thứ tư: khả thi. Phần tới sẽ đề cập tới mô hình tên lửa và dự kiến cuộc hành trình để thực hiện ước mơ ấy.