Sci Fi Science: Physics of the Impossible - Second Season

Bay qua tâm hố đen,

tận dụng năng lượng của vụ nổ big bang,

lao qua đường hầm xuyên qua không-thời gian.

Ta có thể tới tương lai sớm hơn ta tưởng.

Tôi là Tiến sĩ Michio Kaku,

tôi là một nhà vật lý học lý thuyết và fan khoa học viễn tưởng.

Hãy tham gia cùng tôi để tôi cho các bạn thấy làm sao để tạo ra khoa học viễn tưởng.

Hãy tưởng tượng phóng vào tương lai hàng nghìn năm,

hay gõ nhẹ vào chiếc đồng hồ và có thể trở lại quá khứ.

Tôi sẽ cho các bạn thấy làm sao để tạo ra một cỗ máy thời gian.

Trở lại năm 1227 ngay bây giờ,

đặt lại bộ tách sóng âm và cho tôi lên kênh âm thanh của máy thời gian.

Dừng xe tại đây.

Một hành trình trở lại thời gian để ghé thăm loài khủng long,

hay một chuyến đi vào thế kỷ 25 để xem kết quả của sự việc như thế nào.

Du hành thời gian có thể khiến giấc mơ của mọi người thành sự thật.

Trong phim ảnh, có đủ loại thiết kế cho máy thời gian.

Nhưng chính xác là chúng cần làm gì?

Có thể hỏi ai hơn các fan hâm mộ khoa học viễn tưởng đây?

Loại máy thời gian tốt nhất hoặc dễ tạo ra nhất sẽ là loại cho phép ta tới tương lai

mà không bị già đi.

Máy phải đạt được 140km/giờ

trước khi bộ tụ điện chết và đẩy tất cả trở lại thời gian.

Trong phim Harry Potter,

họ có một thứ quay vòng nhỏ để trở lại quá khứ.

Thiết kế của tôi sẽ phải làm được những gì mà các phát minh điên rồ trong phim có thể làm được:

Đi tới tương lai và trở lại quá khứ.

Tôi cần khả năng thiết đặt thời gian tôi muốn tới.

Và tất nhiên, tôi cần trở lại hiện tại. Tôi không muốn bị kẹt lại mãi mãi.

Nhưng trước khi những nhà du hành thời gian bắt đầu chuyến đi,

họ cần hiểu phương thức thời gian hoạt động như thế nào, vì thực ra thời gian không phải như ta tưởng.

Đây là nơi mọi thứ bắt đầu.

Đây chính là ngôi nhà của thời gian,

ngay chính tại đài quan sát hoàng gia tại Greenwich, nước Anh.

Thông thường, mọi đồng hồ trên Trái đất được đồng bộ với đường đó -

đường kinh tuyến gốc.

Dù có nhiều múi giờ khác nhau trên thế giới,

nhưng thời gian mà chúng ta biết sẽ trôi qua với cùng một tốc độ đối với tất cả mọi người.

Giờ quốc tế cho chúng ta ảo giác rằng có một chiếc đồng hồ thế giới.

Tuy nhiên, không có thứ như buổi trưa của vũ trụ.

Thời gian trôi đi với tốc độ khác nhau trong vũ trụ. Thời gian là tương đối.

Einstein cho rằng thời gian trôi nhanh hay chậm

phụ thuộc vào tốc độ một vật chuyển động tương đối so với một vật khác như thế nào.

Ông gọi đó là thuyết tương đối đặc biệt. Và đây là cách thức hoạt động.

Hãy tưởng tượng chiếc tàu lượn này là một tên lửa.

Một tên lực cực nhanh.

Tôi đang bay qua vũ trụ chỉ dưới vận tốc ánh sáng một bậc.

Khi tôi nhìn đồng hồ, nó vẫn đang điểm từng giây một.

Chẳng có gì khác cả.

Nhưng khi tôi vút qua cửa sổ của một tàu chậm hơn,

các nhà du hành chỉ thoáng thấy đồng hồ của tôi qua cửa sổ,

và với họ, chiếc đồng hồ đang hầu như không chạy như thể họ đang xem phim quay chậm vậy.

Đây là hiệu ứng giãn nở thời gian,

đối với những người đang di chuyển thời gian dường như trôi đi chậm hơn so với những người đứng yên.

Và ta càng di chuyển nhanh, thì thời gian trôi đi càng chậm.

Nghe có vẻ không tự nhiên nhưng trong mối quan hệ tương đối với trái đất,

thời gian trôi đi với tốc độ khác nhau trong vũ trụ.

Einstein có ý tưởng này khi thứ nhanh nhất trên hành tinh lúc bây giờ là một đầu máy hơi nước.

Một thời gian sau chúng ta đã xây dựng được những thứ đủ nhanh để kiểm nghiệm thuyết của ông.

Vào năm 1971, hai nhà vật lý học mang theo một đồng hồ nguyên tử có độ chính xác cực cao

trên một chiếc máy bay phản lực.

Máy bay bay về phía Đông quanh trái đất.

Khi máy bay trở lại vị trí cũ, rõ ràng là chiếc đồng hồ trên máy bay đã di chuyển qua thời gian.

Thời gian hiện tại trễ hơn thời gian trên đồng hồ mẫu 59 nano giây tại đài quan sát hải quân Mỹ.

Einstein đã đúng.

Bốn, ba hai, một. Phóng tàu vũ trụ con thoi.

Khi bay quanh quỹ đạo, là thực ra chúng ta đang làm chậm tương lại lại một chút.

Jeffrey Hoffman nguyên là một nhà du hành vũ trụ của NASA,

nhưng đó không phải tất cả về ông.

Hoffman là một người du hành thời gian.

Tiến sĩ Hoffman đã sống hơn 1.200 giờ và đi qua 43.4 triệu km trong vũ trụ.

Khi ta bay quanh quỹ đạo trái đất, thì vận tốc bay sẽ khoảng 28.800km/giờ.

Thực tế là khi ta đi với tốc độ nhanh có nghĩa là những đồng hồ có trong tàu vũ trụ

sẽ chậm hơn một chút so với đồng hồ dưới mặt đất,

vì vậy khi ta trở lại sau một lần bay vào vũ trụ,

tuổi của ta sẽ ít hơn một chút so với những người trên trái đất.

Sau hàng nghìn giờ và với vận tốc 28.800 km/giờ,

Hoffman đã đi vào tương lai được bao xa?

Làm phép tính và ta có được câu trả lời hơi thất vọng: 1,5 phần nghìn giây.

Có thể hành trình xuyên thời gian đó chưa nhiều, nhưng đó chính là một nguyên tắc cơ bản.

Ba, hai, một.

Tôi cần di chuyển nhanh hơn nhiều so với tàu vũ trụ của Hoffman.

Tôi di chuyển càng nhanh, thì thời gian trôi qua càng chậm đối với tôi.

Tôi sẽ làm một con tàu vũ trụ nhanh nhất có thể: một con tàu dùng năng lượng phản vật chất.

Đó là thứ nhiên liệu mạnh nhất, hiệu quả nhất mà ta biết.

Và nếu có đủ nhiên liệu, tôi có thể đẩy con tàu đi bằng 99% vận tốc ánh sáng.

Như thế là đủ nhanh hơn 37.000 lần so với tàu con thoi.

Nếu tôi muốn thấy thế giới sẽ ra sao sau khi tôi chết đã lâu,

tôi chỉ cần đơn giản tăng tốc và di chuyển với vận tốc tối đa trong 10 năm.

Hiện tượng giãn nở thời gian sẽ xảy ra.

Do tương đối với đồng hồ trên trái đất, thời gian sẽ trôi đi chậm hơn 7 lần.

Với mỗi ngày trôi qua trên hành trình của tôi tương ứng với một tuần ở nhà,

nên khi tôi trở về nhà, thời gian trôi đi sẽ là 70 năm.

Như vậy tôi đã đi xuyên thời gian tới tương lai.

Tôi cho rằng sẽ là như thế, nhưng cũng phải thành thực một chút.

Một người du hành thời gian muốn gì khi ngồi cả 10 năm trời ngoài vũ trụ?

Dường như đó không phải một cỗ máy thời gian trong các giấc mơ khoa học viễn tưởng.

Hầu hết người ta cho rằng du hành thời gian là điều không thể.

Nhưng họ đã lầm.

Tôi đã nghĩ ra cách làm sao để du hành qua thời gian đơn giản là nhờ vận tốc,

nhưng vấn đề là thiết kế của tôi không thể vận chuyển được

ta qua thời gian ngay tức khắc như các fan hâm mộ mong đợi.

Ồ, tôi rất muốn nhấn nút và được ở đó rồi.

Tôi sẽ sẵn lòng ngồi vào chiếc máy thời gian trong khoảng 15 nano giây.

Nếu lâu hơn thế, thì tôi nghĩ không đáng.

Để làm ra chiếc máy thời gian làm thoả mãn các fan hâm mộ,

tôi cần một cách tiếp cận mới.

Thuyết tương đối rộng của Enstein có thể là chìa khoá cho thiết kế của tôi.

Ông đã nhận ra rằng ta không thể tách thời gian khỏi không gian.

Giả sử rằng cuộn chỉ này là thời gian và cuộn này là thời gian.

Không gian và thời gian không thể tách rời.

Chúng đan chặt vào nhau như một miếng vải - một miếng vải không-thời gian.

Như mọi loại vải, không thời gian xoắn và cong,

thậm chí bện lại vào chính mình.

Cũng giống như một tấm vải, không-thời gian có thể bị kéo giãn, cuộn tròn, và xé rách.

Hay nói cách khác, nó có thể vận dụng được.

Tôi sẽ khai thác đặc điểm này để làm ra chiếc máy thời gian.

Về lý thuyết, nó không khó.

Thuyết tương đối rộng của Einstein có thể là chìa khoá cho thiết kế của tôi.

Ông nhận ra rằng ta không thể tách thời gian khỏi không gian,

đó là vì trọng lượng tạo ra trọng lực,

và trọng lực có thể bẻ cong không-thời gian.

Hãy tìm một thứ gì đó đủ nặng để có thể tạo ra một trọng lực lớn -

một vết lõm trong tấm vải không-thời gian.

Tiến sĩ Marek Kukula là một nhà thiên văn học tại Đài Quan sát Hoàng gia tại Greenwich.

Tất cả vật chất đều có tác động đến tấm vải không-thời gian,

nhưng nếu trọng lượng lớn hơn thì tác động đó cũng lớn hơn.

Vật chất đó sẽ có tác động lớn nhất đối với không gian và thời gian quan nó chính là hố đen,

đơn giản là vì trọng lực quanh hố đen là lớn nhất.

Do giếng trọng lực được tạo ra bởi hố đen rất sâu, nên thời gian sẽ trôi chậm lại.

Thời gian đo được bởi ai đó gần hố đen sẽ có tốc độ chậm hơn ai đó đứng xa hố đen.

Nên theo cách đó, ta có lẽ đã du hành qua thời gian với tốc độ khác với một người nào đó đứng trên trái đất.

Nếu tôi có thể lượn qua rìa của trường trọng lực của hố đen,

thì tôi sẽ nhận ra không có sự khác biệt nào về thời gian trôi qua.

Nhưng khi tôi trở lại trái đất, tôi sẽ thấy rằng tôi đã đến tương lai.

Hố đen tạo ra những giếng khổng lồ trong không-thời gian.

Một nơi mà những mảnh lớn của không-thời gian bị kéo xuống vào một khu vực rất nhỏ.

Tôi càng đến gần một lỗ đen, thì tôi đi qua càng nhiều không-thời gian, thời gian trôi đi càng nhanh.

Tôi cho rằng mình có thể sử dụng hiện tượng này cho thiết kế máy thời gian của tôi.

Trước hết, tôi cần một tàu không gian.

Sau đó tôi sẽ cần biết mất bao lâu để đi quanh một hố đen.

Con tàu của tôi sẽ đo lại trọng lực.

Theo cách đó, tôi sẽ biết chính xác tôi phải ở lại trong quỹ đạo bao lâu

để trở lại trái đất vào một ngày trong tương lai mà tôi muốn.

Tất nhiên, rìa hố đen - hay còn gọi là giới hạn quan sát sự việc -

là một nơi vô cùng nguy hiểm để nán lại.

Trọng lược đủ mạnh để bẻ cong không thời gian sẽ dễ dàng phá vỡ tôi và con tàu trở về dạng nguyên tử.

Ngay cả nếu tôi có thể vượt qua thách thức về thiết kế để đến gần giới hạn quan sát sự việc,