Kiến thức Phổ thông

Du hành thời gian có khả thi hay không?

Những câu chuyện liên quan đến du hành vào quá khứ và tương lai từ lâu đã chiếm được trí tưởng tượng của chúng ta, nhưng câu hỏi liệu du hành thời gian có khả thi hay không là một câu hỏi hóc búa để hiểu được ý nghĩa của các nhà vật lý khi họ sử dụng từ “thời gian”.

Vật lý hiện đại dạy chúng ta rằng thời gian là một trong những khía cạnh bí ẩn nhất trong vũ trụ của chúng ta, mặc dù lúc đầu nó có vẻ đơn giản. Einstein cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về khái niệm, nhưng ngay cả với sự hiểu biết sửa đổi này, một số nhà khoa học vẫn còn suy nghĩ về vấn đề có hay không thời gian thực sự tồn tại hay cho dù đó là một chỉ “ảo tưởng dai dẳng dai dẳng” (như Einstein đã từng gọi nó). Dù thời gian là gì, các nhà vật lý (và các nhà văn tiểu thuyết) đã tìm ra một số cách thú vị để thao túng nó để xem xét việc vượt qua nó theo những cách không chính thống.

Thời gian và tính tương đối

Mặc dù được đề cập trong cỗ máy thời gian của HG Wells (1895), khoa học thực tế về du hành thời gian đã không ra đời cho đến tận thế kỷ XX, như là một tác dụng phụ của thuyết tương đối rộng của Albert Einstein (được phát triển vào năm 1915 ). Thuyết tương đối mô tả cấu trúc vật lý của vũ trụ dưới dạng không thời gian 4 chiều, bao gồm ba kích thước không gian (lên / xuống, trái / phải và trước / sau) cùng với một chiều thời gian. Theo lý thuyết này, đã được chứng minh bằng nhiều thí nghiệm trong thế kỷ qua, lực hấp dẫn là kết quả của sự bẻ cong không thời gian này để đáp ứng với sự hiện diện của vật chất. Nói cách khác, với một cấu hình nhất định của vật chất, cấu trúc không thời gian thực của vũ trụ có thể được thay đổi theo những cách quan trọng.

Một trong những hậu quả đáng kinh ngạc của thuyết tương đối là sự chuyển động có thể dẫn đến sự khác biệt trong cách thời gian trôi qua, một quá trình được gọi là sự giãn nở thời gian . Điều này được thể hiện rõ nhất trong Nghịch lý Twin cổ điển . Trong phương pháp “du hành thời gian” này, bạn có thể tiến tới tương lai nhanh hơn bình thường, nhưng thực sự không có cách nào quay lại. (Có một ngoại lệ nhỏ, nhưng nhiều hơn về điều đó sau trong bài viết.)

Du lịch thời gian sớm

Năm 1937, nhà vật lý người Scotland WJ van Stockum lần đầu tiên áp dụng thuyết tương đối rộng theo cách mở ra cánh cửa du hành thời gian. Bằng cách áp dụng phương trình của thuyết tương đối rộng cho một tình huống với một hình trụ xoay cực kỳ dài, cực kỳ dày đặc (giống như một cột cắt tóc vô tận). Vòng quay của một vật thể lớn như vậy thực sự tạo ra một hiện tượng gọi là “kéo khung”, đó là nó thực sự kéo theo không thời gian cùng với nó. Van Stockum nhận thấy rằng trong tình huống này, bạn có thể tạo một đường dẫn trong không thời gian 4 chiều bắt đầu và kết thúc tại cùng một điểm – thứ gọi là đường cong thời gian đóng – là kết quả vật lý cho phép du hành thời gian. Bạn có thể lên đường trong một con tàu không gian và du hành trên một con đường đưa bạn trở lại chính xác thời điểm bạn bắt đầu.

Mặc dù một kết quả hấp dẫn, đây là một tình huống khá khó khăn, vì vậy thực sự không có nhiều mối quan tâm về nó đang diễn ra. Một cách giải thích mới đã được đưa ra, tuy nhiên, nó gây tranh cãi hơn nhiều.

Năm 1949, nhà toán học Kurt Godel – một người bạn của Einstein và là đồng nghiệp tại Viện nghiên cứu nâng cao của Đại học Princeton – đã quyết định giải quyết một tình huống mà toàn bộ vũ trụ đang quay. Trong các giải pháp của Godel, du hành thời gian thực sự được cho phép bởi các phương trình … nếu vũ trụ quay. Một vũ trụ quay có thể tự hoạt động như một cỗ máy thời gian.

Bây giờ, nếu vũ trụ đang quay, sẽ có nhiều cách để phát hiện ra nó (ví dụ, chùm ánh sáng sẽ bị bẻ cong, nếu toàn bộ vũ trụ đang quay), và cho đến nay bằng chứng cực kỳ mạnh mẽ rằng không có loại xoay vòng phổ quát. Vì vậy, một lần nữa, du hành thời gian bị loại trừ bởi tập kết quả đặc biệt này. Nhưng thực tế là mọi thứ trong vũ trụ quay, và điều đó một lần nữa mở ra khả năng.

Du hành thời gian và Lỗ đen

Năm 1963, nhà toán học người New Zealand Roy Kerr đã sử dụng các phương trình trường để phân tích một lỗ đen quay , được gọi là lỗ đen Kerr và thấy rằng kết quả cho phép một con đường xuyên qua lỗ sâu đục trong lỗ đen, thiếu điểm kỳ dị ở trung tâm và tạo ra nó ra đầu kia. Kịch bản này cũng cho phép các đường cong theo thời gian đóng, như nhà vật lý lý thuyết Kip Thorne nhận ra nhiều năm sau đó.

Đầu những năm 1980, trong khi Carl Sagan thực hiện cuốn tiểu thuyết Liên hệ năm 1985 của mình , ông đã tiếp cận Kip Thorne với một câu hỏi về vật lý của du hành thời gian, điều này đã thúc đẩy Thorne kiểm tra khái niệm sử dụng lỗ đen làm phương tiện du hành thời gian. Cùng với nhà vật lý Sung-Won Kim, Thorne nhận ra rằng bạn (về lý thuyết) có thể có một lỗ đen với một lỗ sâu đục nối nó với một điểm khác trong không gian được giữ bởi một dạng năng lượng tiêu cực.

Nhưng chỉ vì bạn có một lỗ sâu không có nghĩa là bạn có một cỗ máy thời gian. Bây giờ, giả sử rằng bạn có thể di chuyển một đầu của lỗ sâu đục (“đầu di động). Bạn đặt đầu di động lên tàu vũ trụ, bắn nó vào không gian với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng . Sự giãn nở thời gian (xem, tôi đã hứa là nó sẽ quay lại) khởi động và thời gian trải qua đầu di động ít hơn nhiều so với thời gian kết thúc cố định. Giả sử bạn di chuyển đầu di chuyển 5.000 năm tới tương lai của Trái đất, nhưng kết thúc có thể di chuyển chỉ ” “5 năm. Vì vậy, bạn rời đi vào năm 2010 sau Công nguyên, nói và đến năm 7010 sau Công nguyên.

Tuy nhiên, nếu bạn đi qua đầu di động, bạn thực sự sẽ thoát ra khỏi đầu cố định vào năm 2015 sau Công nguyên (vì 5 năm đã trôi qua trên Trái đất). Gì? Cái này hoạt động ra sao?

Vâng, thực tế là hai đầu của lỗ sâu đục được kết nối. Dù cách nhau bao xa, trong không thời gian, về cơ bản chúng vẫn “gần” nhau. Vì đầu di động chỉ lớn hơn năm tuổi so với khi nó rời đi, đi qua nó sẽ đưa bạn trở lại điểm liên quan trên lỗ sâu cố định. Và nếu ai đó từ Trái đất 2015 AD bước qua lỗ sâu cố định, họ sẽ ra vào năm 7010 sau Công nguyên từ lỗ sâu di chuyển. (Nếu ai đó bước qua hố sâu vào năm 2012 sau Công nguyên, họ sẽ kết thúc chuyến tàu vũ trụ ở đâu đó vào giữa chuyến đi … và cứ thế.)

Mặc dù đây là mô tả hợp lý nhất về máy móc thời gian, nhưng vẫn có vấn đề. Không ai biết có lỗ sâu đục hoặc năng lượng tiêu cực tồn tại hay không, làm thế nào để đặt chúng lại với nhau theo cách này nếu chúng tồn tại. Nhưng nó là (về lý thuyết) có thể.

Hàm delta Dirac là gì và nguyên lý hoạt động của nó - Hàm delta Dirac là tên được đặt cho một cấu trúc toán học nhằm thể hiện một đối tượng điểm được lý tưởng hóa, chẳng hạn như khối lượng điểm hoặc điện tích điểm. Nó có các ứng dụng rộng rãi trong cơ học lượng tử và phần còn lại của vật lý lượng tử,… Đọc thêm
Chủ đề trong bài
Back to top button
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker