Không gian và thời gian
Ông đã nghĩ ra nguyên tắc và phương trình khoa học mà dựa vào đó ông cho rằng có thể làm ra cỗ máy thời gian. Mallett thừa nhận lý thuyết và thiết kế của mình không thể biến du hành thời gian thành hiện thực trong thời đại này, nhưng nhiều năm qua, ông vẫn vừa làm việc học thuật vừa nghiên cứu để hoàn thành giấc mơ trở lại quá khứ gặp người cha yêu quý lần nữa.
Bạn đang xem: Du hành thời gian có thật
Mallett mới 10 tuổi khi cha ông đột ngột qua đời vì đau tim. Sự cố này đã thay đổi cuộc đời ông mãi mãi. Niềm đam mê đọc sách và khoa học do chính người cha truyền cho Mallett. Một năm sau khi cha mất, Mallett tình cờ thấy phiên bản minh họa của cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng "Cỗ máy thời gian". Nhờ trí tưởng tượng của tác giả H.G. Wells, Mallett cảm thấy bi kịch gia đình không phải là kết thúc, mà là khởi đầu.
| Nhà vật lý Ron Mallett đã nghiên cứu lý thuyết du hành thời gian hàng chục năm nay. |
60 năm sau, Mallett giờ là một giáo sư vật lý 74 tuổi tại Đại học Connecticut. Ông dành sự nghiệp để nghiên cứu hố đen và thuyết tương đối rộng - tức là lý thuyết về vũ trụ, thời gian và trọng lực mà nhà bác học Albert Einstein khám phá.
Mặc dù giấc mơ của ông còn lâu mới thành hiện thực, thậm chí có người cho rằng sẽ không bao giờ thành hiện thực, nhưng hành trình nghiên cứu, đam mê của ông đã trở thành câu chuyện sâu sắc về sức mạnh tình yêu, giấc mơ tuổi thơ và khát vọng kiểm soát định mệnh của con người.
Vậy cỗ máy thời gian dựa trên lý thuyết nào? Ông Mallett cho rằng tất cả đều xoay quanh thuyết tương đối hẹp và thuyết tương đối rộng của Albert Einstein. Ông nói: "Nói tóm lại, Einstein cho rằng tốc độ có thể tác động tới thời gian".
Ông lấy ví dụ về các nhà du hành vũ trụ đi trong vũ trụ trong một rocket bay với tốc độ gần tốc độ ánh sáng. Với những người trong rocket, thời gian sẽ trôi qua khác với trên Trái Đất. Ông Mallett nói: "Họ có thể thực sự trở lại và phát hiện ra họ mới chỉ già thêm vài tuổi, nhưng hàng chục năm đã trôi qua trên Trái Đất".
Ông Mallett lấy ví dụ về bộ phim khoa học viễn tưởng kinh điển năm 1968 "Hành tinh khỉ", trong đó một nhà du hành nhận ra mình chưa tới hành tinh khỉ xa xôi mà lại quay về Trái Đất ở thời tương lai - thời điểm mà loài người đã bị loài khỉ khuất phục. Ông nói: "Đó chính là ví dụ chính xác về thuyết tương đối hẹp của Einstein. Theo thuyết tương đối hẹp, nếu bạn di chuyển đủ nhanh, bạn sẽ có thể đi xuyên thời gian. Đó sẽ là du hành thời gian".
Tuy nhiên, đây là đi tới tương lai chứ không phải trở về quá khứ. Vậy thuyết này có thể giúp ông Mallett quay về quá khứ gặp người cha thế nào?
Thuyết tương đối rộng của Einstein dựa trên khái niệm về trọng lực và xem xét thời gian bị ảnh hưởng bởi trọng lực ra sao. Einstein cho rằng trọng lực càng lớn thì thời gian sẽ càng chậm lại. Thuyết tương đối rộng của Einstein cho rằng cái mà chúng ta gọi là trọng lực lại không phải là lực, mà thực ra là sự uốn cong không gian bởi một vật thể khổng lồ. Ông Mallett nói: "Nếu có thể bẻ cong không gian, có khả năng ta có thể thay đổi không gian. Theo thuyết của Einstein, điều mà chúng ta gọi là không gian cũng liên quan tới thời gian. Đó là lý do nó được gọi là không gian thời gian. Bạn tác động gì tới không gian thì điều đó cũng xảy ra với thời gian.
Theo ông Mallett, bằng cách "nhét" thời gian vào một đường ống, người ta có thể đi từ tương lai về quá khứ và lại trở lại tương lai. Đây là ý tưởng về "lỗ giun vũ trụ" (wormhole - một loại đường hầm có hai đầu mở) - một đường đi lý thuyết xuyên qua không-thời gian có thể tạo thành một lối tắt cho các quãng đường dài xuyên qua vũ trụ. Ông Mallett cho rằng cũng có thể sử dụng ánh sáng để tác động tới thời gian thông qua "ring laser" - hai tia sáng cùng độ phân cực đi theo hai hướng trái nhau.
Ông đã tạo một mẫu đường ống để minh họa cách dùng laser để tạo ra tia sáng tuần hoàn có thể thay đổi không gian và thời gian. Trước đó, ông đã từng thí nghiệm ảnh hưởng của laser tới động cơ máy bay. Ông nói: "Hóa ra kiến thức về laser đã giúp tôi biết rằng tôi có thể tìm cách mới hoàn toàn cho nguyên tắc cỗ máy thời gian".
Ông Mallett cũng có một phương trình lý thuyết mà ông cho rằng chứng minh cỗ máy thời gian có thể hoạt động. Ông nói: "Tia laser tuần hoàn có thể là một loại cỗ máy thời gian và làm thay đổi thời gian và cho phép bạn quay về quá khứ". Tuy nhiên, có một trở ngại khá lớn: Ta có thể đưa thông tin quay lại nhưng chỉ có thể đưa nó quay lại thời điểm bật cỗ máy".
Dù hành trình quay lại những năm 1950 của ông Mallett chưa thể thành sự thật nhưng ông vẫn lạc quan và tiếp tục nghiên cứu khả năng.
Đánh giá về ý tướng du hành thời gian
Vậy có khả năng nào về tương lai không quá xa mà ta có thể du hành thời gian như ý muốn của ông Mallett không? Xét cho cùng, con người đang bước vào thập kỷ mới với những ý tưởng từng bị coi là viển vông như du lịch vũ trụ và tàu siêu tốc Hyperloop.
Paul Sutter, nhà vật lý thiên văn dẫn chương trình podcast tên là "Hỏi nhà du hành vũ trụ" cho rằng công trình nghiên cứu của Giáo sư Mallett thú vị nhưng không thể mang lại kết quả vì có sai sót lớn trong toán học và lý thuyết và do đó thiết bị khả thi là không thể xây dựng được.
Người chỉ trích nghiêm trọng thuyết của ông Mallett là Ken D. Olum và Allen Everett tại Viện Vũ trụ học, Khoa Vật lý và Thiên văn tại Đại học Tufts. Năm 2005, hai người này nói đã phát hiện ra lỗ hổng trong phương trình của ông Mallett cũng như tính khả thi của thiết bị du hành thời gian.
Trong khi đó, tác giả khoa học người Anh Brian Clegg lại có cái nhìn ưu ái về ý tưởng của ông Mallett. Ông nói: "Dù không phải ai cũng cho rằng thiết bị đề xuất của ông ấy sẽ hoạt động, nhưng tôi cho rằng đây là một đề xuất đủ thú vị để thử nghiệm".
Khi được hỏi về khía cạnh đạo đức của việc đi về quá khứ, Giáo sư Mallett cho rằng cần có quy định và kiểm soát quốc tế. Ông lấy ví dụ về bộ phim "Cảnh sát thời gian" (Timecop) năm 1994, trong đó Jean-Claude Van Damme đóng vai một quan chức làm việc trong cơ quan quản lý du hành thời gian.
Trong khi nhiều người nghĩ rằng thật là “ngớ ngẩn” khi tin vào việc điều khiển dòng thời gian vô hình thì giới khoa học lại tốn không ít công sức tham gia nghiên cứu với hi vọng giải mã được bí ẩn thời gian, và biến du hành vượt thời gian trở thành hiện thực.Du hành vượt thời gian là chủ đề khoa học viễn tưởng đã truyền cảm hứng cho vô số các bộ phim trong nhiều thập kỷ qua. Trên thực tế, có vẻ như triển vọng du hành đến tương lai hoặc quá khứ đang thách thức trí tưởng tượng của nhân loại. Trong khi rất nhiều người nghĩ rằng thật là “ngớ ngẩn” khi tin vào việc điều khiển dòng thời gian vô hình thì giới khoa học (bao gồm cả những tên tuổi lỗi lạc nhất thế giới) lại tốn không ít công sức tham gia nghiên cứu với hi vọng giải mã được bí ẩn thời gian, và biến du hành vượt thời gian trở thành hiện thực.
Cho tới nay, đã có nhiều giả thuyết và phương pháp được các nhà khoa học đưa ra. Mới đây nhất nhóm các nhà vật lý dẫn đầu bởi tiến sĩ Martin Ringbauer tại Đại học Queensland (Úc) đã đề xuất thí nghiệm dùng hạt cơ bản của ánh sáng (photon) để mô phỏng việc du hành vượt thời gian. Bằng cách sử dụng những thiết bị quang học tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm, họ tuyên bố đã thực hiện được “một phần nào đó” mô hình đề ra trước đó. Tuy nhiên, sự thành công vẫn còn là một điều gì đó quá đỗi xa xôi với khả năng của nhân loại hiện tại, và giấc mơ xoay chuyển thời gian vẫn tiếp tục là một câu đố chưa có lời giải…
Những chuyện được kể lại
Du hành vượt thời gian đã từng được đề cập tới trong nhiều văn bản cổ xưa. Trong thần thoại Ấn Độ giáo, có một câu chuyện kể về vua Raivata Kakudmi đi xuyên thời gian để gặp Thần Sáng Thế Brahma. Mặc dù chuyến đi rất ngắn ngủi, nhưng khi Kakudmi trở lại Trái Đất, 108 yuga đã trôi qua (người ta tin rằng mỗi yuga tượng trưng cho 4 triệu năm). Brahma giải thích cho Kakudmi rằng thời gian trôi qua khác nhau ở trong các hình thức tồn tại khác nhau.
Tương tự, Kinh Qur’an trích dẫn lại câu chuyện một nhóm các tín đồ Công giáo trẻ, vào năm 250 sau Công nguyên, đã cố gắng chạy trốn khỏi cuộc bức hại và trở về hang động Al-Kahf dưới sự chỉ dẫn của Đức Chúa Trời. Rồi Ngài đã làm họ chìm sâu vào giấc ngủ, và họ chỉ tỉnh lại sau 309 năm khi vạn vật đã hoàn toàn biến đổi.
Có lẽ câu chuyện nổi tiếng nhất về việc du hành vượt thời gian là trải nghiệm ngẫu nhiên ở Philadelphia (Mỹ) vào năm 1943. Mục đích ban đầu là để tàng hình một con tàu và làm nó biến mất khỏi ra-đa của quân địch. Tuy nhiên, người ta kể lại rằng cuộc thí nghiệm đã không như mong đợi, khi con tàu không chỉ biến mất hoàn toàn khỏi Philadelphia mà nó còn bị dịch chuyển đến Norfolk (thuộc tiểu bang Virginia) và trở lại quá khứ trong 10 giây.
Khi con tàu xuất hiện trở lại, một số người bị đâm đầu vào vách ngăn tàu, những người khác bị rối loạn tâm thần hoặc đã biến mất hoàn toàn. Thậm chí nhiều nhân chứng còn khẳng định chắc chắn rằng họ đã đến tương lai, nhưng sau đó bị “lực vô hình” kéo quay trở lại.
Một trường hợp thú vị khác được báo cáo bởi nhà khoa họcngười Ý Pellegrino Ernettivào năm 1960. Ông tuyên bố rằng mình đã phát triển được Chronivisor – chiếc máy cho phép một người nhìn được về quá khứ. Lý thuyết của ông cho rằng: “Bất kỳ điều gì xảy ra đều lưu lại một loại năng lượng không bao giờ bị phá hủy”.
Vì vậy, ông đã phát triển một loại máy có thể phát hiện, phóng đại và chuyển đổi loại năng lượng này sang dạng ảnh - giống như ti vi có thể chiếu những cảnh tượng trong quá khứ khi nó nhận được tần sóng thích hợp. Gần như đồng thời, Ali Razeqi - Giám đốc điều hành Trung tâm phát minh chiến lược Iran - tuyên bốrằng ông đã phát triển một thiết bị cho phép nhìn được từ 3 - 5 năm vào tương lai. Thế nhưng, chỉ sau vài giờ được đăng trên mạng Internet, hai công trình nghiên cứu đồ sộ này bỗng dưng… bốc hơi.
 |
Mô phỏng quá trình các hạt photon “du hành thời gian” hoạt động.
“Nghịch lý ông nội”
Nhà khoa học lỗi lạc Albert Einstein, nổi tiếng với “Thuyết tương đối”, đã kết luận trong những năm cuối đời rằng: quá khứ, hiện tại và tương lai đều đồng thời tồn tại. Theo ông, thời gian là tương đối chứ không phải tuyệt đối, và vì thế có thể men theo con đường không gian - thời gian nhằm quay về thời điểm khởi đầu trong không gian nhưng vào thời điểm trước đó. Nói cách khác, điều này sẽ mang vật thể quay trở lại một địa điểm tại một thời điểm đã qua đi thông qua một lối tắt - gọi là hố giun, được tạo ra bằng cách “uốn cong” thời gian và không gian.
Thời gian và không gian là hai yếu tố không thể tách rời nhau. Vì thế mà luôn có sự tồn tại của các chiều không gian khác nhau, chạy song song cùng với thời điểm hiện tại của loài người. Các nhà khoa học đã đưa ra nhận định về sự tồn tại của các hố giun thời gian. Theo đó, loài người có thể bẻ cong khoảng cách thời gian của mình tới một thời điểm bất kì nào đó trong lịch sử cũng như quá khứ. Do vậy, việc du hành vượt thời gian hoàn toàn khả thi.
Mặc dù vậy, bài toán nan giải nhất ở thời điểm hiện tại vẫn xoay quanh cách xây dựng nên một hố giun. Các quan sát và nghiên cứu từ trước tới nay cho thấy sự bất ổn và dễ sụp đổ của các hố giun. Sau rất nhiều cố gắng và nỗ lực, vẫn chưa có bằng chứng nào thực sự thuyết phục về sự tồn tại ngoài thực tế của con đường mang chiều không gian thứ tư này. Đồng thời, theo lập luận của vật lý cổ điển thì điều này còn dẫn tới nhiều nghịch lý và nổi tiếng nhất là “nghịch lý ông nội”. Đây là tranh cãi lớn của du hành thời gian, hay đơn giản là vấn đề không thể hiểu hoặc không có cách giải.
Điều nghịch lý “điên đầu” ở đây là:Có một người đàn ông du hành thời gian về quá khứ và giết ông nội mình trước khi ông cưới bà nội. Kết quả là cha của anh ta sẽ không được sinh ra, điều đó dẫn tới việc người đàn ông đó sẽ không bao giờ được ra đời. Vậy làm sao anh ta có thể du hành về quá khứ? Nhưng nếu anh ta không về quá khứ để giết ông nội mình, thì ông nội anh phải còn sống. Điều đó nghĩa là: anh ta vẫn được ra đời và có thể vượt thời gian để giết ông nội mình!?
Đối với cơ học lượng tử thì nghịch lý này được giải quyết. Thuyết lượng tử cho rằng “nghịch lý ông nội” có liên quan tới hai trạng thái của một hạt nguyên tử: trạng thái 1 và 0 (tương ứng với sống và chết). Theo đó, nghịch lý sẽ được giải quyết bằng lập luận: nếu một hạt xuất phát với trạng thái 1, du hành ngược thời gian về quá khứ và gặp phiên bản “trẻ” của nó, giá trị của phiên bản trẻ sẽ tự biến thành 0.
Tuy nhiên, giáo sư David Deutsch tại Đại học Oxford đã lập luận rằng bản chất tự nhiên của cơ học lượng tử là giải cứu người du hành thời gian nói trên. Ông cho rằng một hạt vật chất luôn có một trạng thái trung gian giúp nó an toàn khi du hành thời gian. Nếu một hạt xuất phát với trạng thái hòa trộn giữa 0 và 1, và khi “nghịch lý ông nội” xảy đến, 1 thành 0 và 0 thành 1 với tỷ lệ 50:50. Điều này cho phép nó vẫn tồn tại và an toàn khi quay về thực tại.
Tia hi vọng mới?
Tất nhiên, giới nghiên cứu tỏ ra không thỏa mãn với quan điểm về “nghịch lý ông nội”. Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà khoa học tại Đại học Queensland đã mô phỏng thành công cách mà hai hạt photon “du hành thời gian” sẽ tương tác, gợi ý rằng ở một mức độ lượng tử nhất định, du hành thời gian có thể xảy ra.
Trong phòng thí nghiệm, nhóm vẫn không thể tạo ra được hố giun thật sự, nên không khảo sát được hai phiên bản “già và trẻ” của một hạt vật chất. Tuy nhiên, họ thay thế bằng cách sử dụng hai hạt riêng biệt. Ý tưởng ở đây là: một hạt “trẻ” vẫn còn ở trong không gian và thời gian bình thường, trong khi đó một hạt “già” sẽ biến mất vào hố giun và xuất hiện trong “quá khứ” để tương tác với hạt kia.
Dựa trên ý tưởng này, nhóm đã tạo ra một cặp photon bằng cách chiếu tia laze qua một tinh thể phi tuyến tính. Photon trẻ sẽ được mã hóa bằng cách cho nó phân cực - phân cực theo trục ngang biểu thị cho giá trị, phân cực theo trục dọc biểu thị cho giá trị 1 và dạng phân cực trung gian đại diện cho vị trí siêu hình. Sau đó, photon trẻ này sẽ được cho tương tác với “đối tác già” trong máy tách tia và kết quả sẽ được ghi lại bằng hai máy dò.
Một máy dò sẽ kiến tạo nên lối vào hố giun và theo dõi hoạt động của photon “già” để đảm bảo rằng nó luôn giữ trạng thái trong toàn bộ quá trình ra vào hố giun. Bằng cách này, thí nghiệm sẽ thỏa mãn “điều kiện nhất quán”: loại bỏ được nghịch lý ông nội và chứng minh rằng bất cứ thứ gì đi ra vào hố giun đều không thay đổi.
Mặt khác, photon mã hóa sẽ liên tục thay đổi thành 1 trong số 32 kiểu phân cực khác nhau và làm biến đổi trạng thái của photon “già” để đảm bảo điều kiện nhất quán. Kết quả cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra đường cong thời gian khép kín (CTC), từ đó nhận diện được “chuyến du hành thời gian của photon”.
Xem thêm:
Đây là điều mà bình thường không thể thực hiện được trong hệ thống cơ học lượng tử. Nhóm nghiên cứu cho biết kết quả trên đã mở ra triển vọng mới nhằm giải mã được các bí ẩn trong thế giới lượng tử, cho phép khảo sát được toàn bộ quá trình hoạt động của CTC cũng như thực hiện các phép đo lượng tử mà không can thiệp vào nó. Hơn nữa, nghiên cứu còn tạo tiền đề hòa giải mâu thuẫn tồn tại suốt nhiều năm qua trong thế giới vật lý hiện đại giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng.
Cùng với sự tiến bộ của khoa học, loài người vẫn luôn hi vọng đến ngày nào đó có thể du hành vượt thời gian để gặp gỡ thế hệ con cháu trong tương lai, hoặc trở lại quá khứ sửa chữa những lỗi lầm. Tuy nhiên, nếu điều này thành sự thật, bất kỳ cá nhân nào cũng sẽ có năng lực di chuyển trong thời gian để thay đổi lịch sử. Trong khi điều này nghe có vẻ khá hấp dẫn thì hệ quả từ việc thay đổi sự kiện trong quá khứ, và những tác động đến tương lai sẽ trở nên rất khốc liệt…