Stephen Hawking và lý thuyết du hành thời gian

Du hành vượt thời gian, một điều luôn được coi là “không tưởng” ngay cả ở thời kì khoa học công nghệ phát triển như hiện nay. Nhưng cũng có một điều rằng, con người đã nghĩ tới điều không tưởng đó từ rất rất lâu, và luôn có những người không ngừng nỗ lực vì điều không tưởng đó với hy vọng một ngày, điều không tưởng đó trở thành hiện thực. Nhưng vốn dĩ, quan niệm đúng sau chỉ có tính tương đối ở từng thời điểm, và việc không tưởng ở một thời gian trong quá khứ không có nghĩa là không tưởng trong tương lai. Như khi chưa có máy bay, con người cũng từ coi việc bay lên là một việc không tưởng. Và Stephen Hawking, một nhà bác học, nhà khoa học lỗi lạc, lại là một tín đồ của điều “không tưởng” này.

 

“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. Thực tế, tôi giống như những người đã từng xây các khối đá Stonehenge, là người bị ám ảnh bởi thời gian. Nếu có một cỗ máy vượt thời gian, tôi sẽ "ghé thăm" Marilyn Monroe vào thời kỳ hoàng kim của cô ấy hoặc viếng thăm Galileo khi ông ta xoay kính thiên văn của mình lên bầu trời. Nhưng có lẽ tôi lại muốn du hành đến điểm tận cùng của vũ trụ để xem nó như thế nào.”

Để hiểu tính thực tế của việc vượt thời gian, chúng ta cần phải "nhìn" ở chiều không gian thứ 4. Vây chiều không gian thứ 4 là gì? Mọi vật thể trong tự nhiên, ngay cả con người, đều tồn tại dưới 3 chiều không gian: chiều dài, chiều rộng và chiều cao. Một cách đơn giản, hãy tưởng tượng bạn đang lái một chiếc xe máy. 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. Nhưng thực ra còn có một chiều nữa, đó là chiều dài thời gian. Chiều thời gian như một cuốn lịch sử của vạn vật trong vũ trụ này, từ khi hình thành, diễn biến cho đến lúc kết thúc và bị thay thế bởi cái khác thì chiều thời gian vẫn còn đó. Dễ hiểu hơn như việc 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. 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?

 

Trong các bộ phim khoa học viễn tưởng, cỗ máy thời gian sẽ tạo ra một đường hầm xuyên qua chiều không gian thứ 4 để con người bước qua đó, về lại với quá khứ hoặc đến với thời gian tương lai. Thực tế có thể sẽ rất khác so với những gì bạn thấy trên phim ảnh. Các nhà vật lý đang suy nghĩ về các đường hầm thời gian này, nhưng là theo một góc độ khác. 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.” Thực tế thì các hố sâu này luôn 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.

 

Không có vật chất nào là hoàn toàn phẳng nhẵn và hoàn toàn đặc khít về cấu tạo. Nếu bạn nhìn đủ gần (đến mức độ phân tử chẳng hạn), bạn sẽ thấy được mọi thứ đều có những lỗ nhỏ li ti và đầy các vết nhăn bên trong. Đây là nguyên lý vật lý cơ bản, và nó cũng đúng với trường hợp thời gian. Cũng như vậy, trong ba chiều không gian cổ điển đều có khe hở, như bề mặt của một hồ bơi cũng có những gợn sóng nhỏ li ti và bạn hãy tin 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 có thể thu nhỏlại theo một tỷ lệ lớn nhất, để trở thành nhỏ nhất có thể, nhỏ hơn cả các nguyên tử, chúng ta sẽ đến được một nơi gọi là bọt lượng tử. Đây là nơi mà các hố sâu của chiều không gian thứ tư 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 tiếp tục sản sinh trong thế giới lượng tử này. Và chúng thật sự liên kết giữa 2 nơi khác nhau ở 2 thời điểm khác nhau.

Và một điều làm ý tưởng này trở nên “không tưởng” là các đường hầm này thật sự nhỏ, quá nhỏ để con người qua được, nhưng cũng từ đây, khái niệm về “cỗ máy thời gian sử dụng hố sâu” ra đời. Một số nhà khoa học nghĩ rằng: thay vì ý tưởng hão huyền rằng thu nhỏ cơ thể hàng tỉ lần, ta có thể "bắt" một hố sâu,và 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 có thể qua được. 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.

 

 Chưa chắc điều đó có thể thành hiện thực, nhưng nếu có, đây 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 có thể làm nhiều điều hơn là 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. Bạn có thể gặp lại người đã khuất, hay trở về thời tiền sử, hay nghiên cứu loài khủng long…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.

Stephen Hawking đã đưa ra một tình huống nho nhỏ để xem liệu con người có thể du hành vượt thời gian thông qua hố sâu hay không? Ông nói: “Hãy tưởng tượng tôi sắp mở một bữa tiệc và khách mời sẽ là những người đến từ tương lai. Tôi không cho ai biết về bữa tiệc này cho đến khi bữa tiệc diễn ra. Tôi tự tay viết các thư mời, trong đó có ghi rõ tọa độ về không gian và thời gian bữa tiệc diễn ra, sau đó chép ra nhiều bản copy và hy vọng 1 trong số những bản copy này tồn tại được qua hàng ngàn năm, để đến một ngày nào đó trong tương lai, một ai đó sẽ thấy được tờ giấy mời này và dùng cỗ máy thời gian để quay về quá khứ để dự tiệc. Qua đó tôi sẽ chứng minh được thuyết du hành vượt thời gian là có thực.

Trong khi chờ đợi, những người khách của tôi có thể đến bất cứ lúc nào, hãy đếm ngược 5, 4, 3, 2, 1... nhưng không có ai đến cả. Thật đáng buồn. Tôi đã hy vọng ít nhất cũng có một hoa hậu hoàn vũ sẽ đến tham dự bữa tiệc của tôi. Vậy tại sao thử nghiệm này không thành công? Một trong những nguyên nhân nổi tiếng có thể kể đến khi nói về việc du hành vào quá khứ, đó là sự nghịch lý.

Hãy tưởng tượng một nhà khoa học xây dựng một hố sâu, rồi dùng nó để trở về quá khứ vài phút trước đó. Lúc này nhà khoa học đó có thể nhìn thấy chính bản thân ông ta của vài phút trước, nhưng chuyện gì sẽ xảy ra nếu ông ta rút súng và bắn chết ông ta của vài phút trước đó? Bây giờ thì ông ta đã chết, vậy ai là người đã giết ông ta? Đó là một nghịch lý. Tuy không có ý nghĩa gì nhưng những tình huống như thế luôn là những cơn ác mộng đối với các nhà khoa học vũ trụ.

Một ví dụ khác về sự nghịch lý: Trong một trường đại học, vị giáo sư nọ đưa ra một công thức toán học mới và giảng giải cho các sinh viên của mình. Một trong số các sinh viên đó dùng cỗ máy thời gian để quay về quá khứ, trước lúc vị giáo sư kia tìm ra công thức toán và giảng giải cho ông ta về công thức mà anh ta học được ở trường. Sau đó vị giáo sư lại đem công thức này lên trường để giảng cho các sinh viên. Vậy câu hỏi đặt ra là ai mới chính là tác giả của công thức toán đó? Đây lại là một nghịch lý.

 

 Loại cỗ máy vượt thời gian này sẽ vi phạm một quy luật bao trùm toàn bộ vũ trụ này, đó là luật nhân quả. Tôi tin rằng vạn vật không thể tự phủ định chính bản thân nó, bởi vì nếu như vậy thì cả vũ trụ này sẽ lâm vào tình trạng hỗn loạn mà không gì có thể ngăn được. Nên tôi nghĩ rằng luôn luôn có một thứ gì đó sẽ xuất hiện để ngăn các nghịch lý xảy ra. Hay nói cách khác, có một lý do cho việc tại sao nhà khoa học kể trên không thể rơi vào tình huống có thể tự kết liễu đời mình. Và trong trường hợp này, tôi rất tiếc phải nói rằng, vấn đề ở đây chính là các hố sâu.”

Tôi nghĩ các hố sâu như trên không thể tồn tại được, nguyên nhân là do một hiện tượng gọi là sự phản hồi. Nếu xem một buổi biểu diễn nhạc Rock, bạn sẽ nghe thấy có nhiều âm thanh rít lên rất khó chịu, đó chính là sự phản hồi. Khi âm thanh đi vào micro, nó sẽ được truyền dẫn bên trong sợi dây điện, sau đó được khuếch đại lên nhiều lần thông qua ampli và thoát ra bên ngoài thông qua loa. Nhưng những âm thanh này quá lớn đến nỗi âm thanh phát ra từ loa lại tiếp tục "chui" vào micro và tiếp tục trải qua quá trình trên. Cứ mỗi một vòng như thế thì tiếng rít đó lại càng lớn lên, nếu không ngăn cản thì sự phản hồi này sẽ phá hủy toàn bộ hệ thống âm thanh.

Quá trình trên cũng xảy ra tương tự đối với hố sâu, nhưng thay vì âm thanh được truyền dẫn thì ở đây, đó là sự bức xạ. Ngay khi các hố sâu phình to ra, các tia bức xạ tự nhiên sẽ chui vào đó trước và trải qua quá trình hệt như âm thanh trong micro, sự phản hồi làm cho các tia bức xạ ngày càng mạnh, đến nỗi phá hủy luôn hố sâu đó. Vì lẽ đó mà cho dù các hố sâu tí hon có thực sự tồn tại, và một ngày nào nó có thể phình to ra thì nó cũng không thể tồn tại đủ lâu để dùng làm cỗ máy thời gian. Đây là lý do tại sao không có ai đến dự buổi tiệc của tôi cả. Do vậy, 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.”

 

Vậy là một tia hy vọng trên cơ sở lý thuyết về hố sâu đã đóng lại, đồng nghĩa với việc không thể quay trở lại quá khứ. Những gì xảy ra là bất biến. Trong phần sau, chúng ta cùng tìm hiểu về khả năng bay vào tương lai, cùng như cơ sở khoa học của cỗ máy thời gian đích thực.

(Còn tiếp ...)