Sci Fi Science: Physics of the Impossible - Second Season

Đi qua các ngân hà chỉ trong một tích tắc,

nhờ một dạng năng lượng có sức mạnh không thể tưởng tượng nổi

để đưa loài người vượt qua ranh giới tận cùng của vũ trụ.

Tôi là Tiến sĩ Michio Kaku.

Tôi là một nhà vật lý lý thuyết và là một fan hâm mộ khoa học viễn tưởng.

Hãy tham gia cũng tôi để khám phá làm sao để tạo ra khoa học viễn tưởng.

Khoa học viễn tưởng là chủ đề của các câu chuyện về những người anh hùng,

hay những chuyến phiêu lưu khám phá thế giới mới giữa các ngôi sao.

Nhưng trong nhiều năm, tất cả các câu chuyện này chỉ được coi là viễn tưởng

vì khoảng cách giữa các ngôi sao là rất lớn.

Nhưng tôi sẽ chỉ cho các bạn thấy

một ngày nào đó chúng ta có thể khám phá vũ trụ.

Hãy tưởng tượng nếu ta có thể thiết kế một tàu vũ trụ thật tiến bộ

có thể đi với tốc độ nhanh hơn ánh sáng chỉ trong một tích tắc.

Tất nhiên với bất kỳ một fan hâm mộ nào,

khả năng lướt đi thật nhanh giữa các thiên hà trong nháy mắt là tất cả những điều họ mong muốn.

Để khám phá những thế giới hoàn toàn mới lạ,

để tìm ra sự sống và nền văn minh mới và để đi tới những nơi chưa ai từng đến.

Để đối mặt với những điều chưa được biết tới và làm tìm hiểu điều đó.

Để có thể thấy được những gì ở đó,

để có thể đi tới các hệ thống sao trong vài giờ thay vì trong hàng năm.

Để nghĩ ra một thiết kế tàu vũ trụ có thể thoả mãn

các fan hâm mộ quả là một thách thức lớn.

Để tới được các vì sao, tôi phải vượt qua một khoảng cách

hàng nghìn tỉ km trong một khoảng thời gian hợp lý.

Việc khám phá phải xảy ra trong vòng đời tự nhiên của con người.

Chỉ riêng thiên hà của chúng ta đã có đường kính 100.000 năm ánh sáng,

và có thể có tới 5 tỉ thiên hà trong vũ trụ.

Đó quả là một nơi khổng lồ đến khó tưởng.

Để đi qua một phần đường kính của vũ trụ tôi cần phải đi với vận tốc phi thường.

Thứ nhanh nhất trong vũ trụ là ánh sáng với vận tốc 1.078 triệu km mỗi giờ.

Cho tới nay chưa ai từng thiết kế ra loại phương tiện nào có thể đạt được một phần tốc độ đó.

Tại phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven tại New York,

các bạn sẽ thấy được sự khó khăn khi xây dựng một phi thuyền gần với vận tốc ánh sáng.

Tại đây, các nhà khoa học đẩy nhanh sự chuyển động

của các hạt điện tử lên vận tốc đáng kinh ngạc.

Đây là nơi mọi việc bắt đầu.

Hãy tưởng tượng bạn là một hạt điện tử bên trong một bóng điện hoặc trong chiếc TV nhà bạn.

Đây là một đường dây tăng áp giúp đẩy nhanh các electron

và sau đó được dẫn qua chiếc ống này và ở trên kia,

năng lượng dưới dạng các tia nhỏ được đẩy vào một chùm tia giúp đẩy nhanh các electron.

Chỉ trong khoảng cách này,

chúng đi với tốc độ gần 32.000km trên giây.

Sau đó, sử dụng một lượng điện lớn,

các electron được phóng vào một vòng dài 694m với vận tốc bằng 99.999% vận tốc ánh sáng.

Chúng tạo ra một loại các chùm tia năng lượng tập trung cao.

Chúng đi quanh đây và thực sự đi vào hệ thống hiển vi

mà chúng ta có thể dùng để làm các thí nghiệm khoa học

và ông chỉ thấy được phần khả kiến của chùm tia mà thôi.

Nhưng trong 30 năm thực hiện gia tốc các vi hạt,

không một electron nào đạt được vận tốc ánh sáng.

Đó là vì công thức E=MC2,

vật chất di chuyển càng nhanh thì khối lượng càng lớn.

Và nếu đạt được tốc độ ánh sáng, khối lượng vật chất cũng sẽ đạt vô hạn.

Nhóm nghiên cứu tại Brookhaven thực hiện chứng minh lý thuyết của Einstein hàng ngày.

Các electron di chuyển với vận tốc trong khoảng từ 10 đến 100 phần tỉ lần vận tốc ánh sáng.

Nếu chúng ta cố gắng đẩy nhanh vận tốc đó lên,

trọng lượng của chúng sẽ lớn hơn và sẽ không thể đi nhanh hơn hay thậm chí là nhanh bằng vận tốc ánh sáng.

Vậy nếu không thể tăng tốc một electron nhỏ bé lên bằng vận tốc ánh sáng,

thì sẽ không có cơ hội có một tàu vũ trụ đưa ta đến nơi đó.

Ngay cả khi một nền văn minh tiên tiến nào đó trong tương lai có thể tăng tốc lên đến vận tốc đó,

thì họ vẫn phải đối mặt với một số vấn đề lớn.

Để khiến cho một vật có khối lượng vô hạn chuyển động,

ta phải cần nhiều năng lượng hơn tất cả các nguồn năng lượng tồn tại trong vũ trụ.

Và nếu bằng cách nào đó họ có thể đạt được vận tốc kỳ diệu 1078km/giờ,

thì hậu quả sẽ rất tai hại.

Ngay khi con tàu đạt trọng lượng vô hạn,

thì lập tức nó sẽ bị ép thành hư vô.

Nhưng có lẽ sẽ có một giải pháp khác mà không cần đến phương pháp tăng tốc.

Có thể có một cách phá vỡ rào cản ánh sáng mà không vi phạm thuyết tương đối.

Có thể có một lỗ hổng trong thuyết của Einstein.

Chúng ta thường cho rằng không gian và thời gian là các phương tách biệt, nhưng không phải như vậy.

Thực ra chúng có quan hệ rất mật thiết với nhau và được biết đến với cái tên: thời gian không gian.

Ví dụ nếu chúng ta có mấy miếng bánh Pizza này đại diện cho dài, rộng, cao và thời gian.

Điều mà Einstein cho rằng nếu chúng có thể kết hợp với nhau

để tạo ra một lớp, thì thực ra chúng đan xen lẫn nhau.

Lớp không gian và thời gian rất năng động.

Chúng có thể kéo giãn, có thể nén.

Như vậy thời gian không gian có thể bị thay đổi.

Điều đó có ý nghĩa quan trọng nếu tôi thực sự muốn thiết kế một phiên bản tàu vũ trụ của riêng tôi.

Nếu tôi có thể đi thật nhanh đến các vì sao, thì có lẽ tôi có thể mang các vì sao về cho tôi.

Hãy tưởng tượng trong một lúc nào đó,

miếng xúc xích bò này đại diện cho tàu vũ trụ của bạn.

Và hãy tưởng tượng rằng miếng thịt cá này là hệ thống sao Alpha Centauri nằm cách xa 4 năm ánh sáng.

Hãy hình dung ra khoảng thời gian bạn có thể làm như thế này.

Thời gian không gian được nén lại thật lớn đến độ dường như không hề có.

Cắt một miếng bánh Pizza ra và bạn đã loại bỏ thời gian không gian giữa bạn và chòm sao Alpha Centauri.

Như thế điểm đến đã tự động đến với bạn.

Chiếc tàu vũ trụ bây giờ đã gần chòm sao Alpha Centauri hơn,

nhưng bạn vẫn chưa di chuyển một chút nào, mà chính thời gian không gian đã dịch chuyển.

Có vẻ như giống trong bộ phim "Star Trek",

nhưng có một người biết rằng điều đó có thể thực hiện được

và người đó cho rằng mình có thể chứng minh.

Tôi đang thiết kế một con tàu vũ trụ có thể du hành vũ trụ.

Tôi không thể đi với tốc độ ánh sáng vì sẽ phá vỡ các định luật vật lý.

Nhưng tôi đã tìm ra một cách khác để băng qua khoảng cách vô tận của không gian.

Tôi có thể làm sai lệch thời gian không gian và mang điểm cần tới đến với tôi.

Du hành nhanh hơn vận tốc ánh sáng là một công nghệ

mà các fan khoa học viễn tưởng đã biết hơn 40 năm trước.

Cỗ máy đó phải đủ mạnh để có thể uốn cong được không gian.

Phim "Star Trek" có sử dụng cái mà họ gọi là hỗn hợp vật chất-phản vật chất,

để tạo ra một trường quanh tàu vũ trụ để uốn cong không gian

và thay đổi các phương để di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng.

Đưa bạn từ điểm A tới điểm Z mà không phải đi qua toàn bộ bảng chữ cái.

Nhưng dường như du hành nhanh hơn vận tốc ánh sáng không chỉ là một ý niệm trong khoa học viễn tưởng.

Và đây là lý do.

Phương trình rút gọn này đã trở thành một khám phá phi thường nhất.

Đó có thể là thẻ hộ chiếu của chúng ta để đi vào vũ trụ.

Và đây là một fan khoa học viễn tưởng đã nghĩ ra ý tưởng đó khi anh còn là một sinh viên.

Vào một đêm khi tôi đang xem phim "star trek" khi đang ở trong bếp.

Lúc đó trong phim có nói về không gian bị bẻ cong,

và tôi liền nghĩ rằng có thể có cách làm được điều đó theo thuyết tương đối.

Và tôi đã trở lại phòng làm việc và dành cả ngày thứ 7 để tính toán,

rồi tôi nghĩ ra một mô hình bẻ cong không gian giúp chúng ta có thể đi nhanh hơn vận tốc ánh sáng

mà không vi phạm bất kỳ nguyên tắc nào của thuyết tương đối.

Thầy của Alcubierre rất đỗi ngạc nhiên và ông khuyến khích anh xuất bản ý tưởng đó.

Trong đời tôi chưa từng xuất bản thứ gì,

nên thầy đã phải giúp tôi viết ra giấy và gửi đến một toà soạn báo,

thế rồi nó cũng được xuất bản.

Phương trình của Alcubierre cho thấy ta có thể bẻ cong không gian

và thời gian và nhảy cóc qua vũ trụ trong khoảnh khắc.

Tại cuộc triển lãm đa vũ trụ tại Washington D.C

chiếc thang cuốn này giúp chúng ta hiểu cách thức không-thời gian bị bẻ cong có thể đưa ta đi qua vũ trụ

mà không cần phải tăng tốc.

Không gian trống sau tàu vũ trụ nở ra nhanh chóng,

và đẩy bạn về phía trước.

Cũng tương tự với đường cầu thang này,

không gian mới liên tục nổi lên để đẩy bạn đi theo một phương.

Ở đầu kia của chiếc thang du hành,

chúng ta có thể cảm nhận được điều gì đang xảy ra phía trước con tàu vũ trụ.

Không gian bị nén lại tương tự như với đường cầu thang này,

không gian đang bị nén lại để đưa bạn đi.

Vì vậy bạn có ảo giác rằng bạn đang di chuyển.

Thực ra chính không gian đã đẩy và kéo bạn đi.

Để chứng thực phương trình của Alcubierre,

tôi sẽ cần một năng lượng khổng lồ để tạo ra một loại bong bóng có thể bẻ cong không-thời gian.

Ở phía trước của bong bóng,

không-thời gian giữa tôi và điểm đến của tôi bị nén lại để kéo tôi về phía đó.

Đồng thời, không-thời gian đằng sau bong bóng nở ra, đẩy tôi về phía trước.

Và tất cả đều xảy ra trong một tích tắc,

nhanh gấp nhiều lần vận tốc ánh sáng.

Vì thế tôi có thể thực hiện du hành nhanh hơn vận tốc ánh sáng và đi tới bất kỳ nơi nào trong vũ trụ.