Lỗ đen, lỗ sâu đục và cỗ máy thời gian (Phần 56)

NGHỊCH LÍ DU HÀNH THỜI GIAN

Chúng ta đã thấy một khoảng thời gian phụ thuộc như thế nào vào góc nhìn của bạn trong thuyết tương đối. Sẽ có ít thời gian trôi qua hơn đối với những ai tăng tốc đến những tốc độ rất cao hoặc bỏ ra một ít thời gian ở trong một trường hấp dẫn mạnh. Tôi đã trình bày làm thế nào hiệu ứng này cung cấp cho chúng ta một cách du hành vào tương lai. Tất nhiên, đây không thể xem là một trò đùa. Tất cả những cái chúng ta đang làm là tiến về tương lai nhanh hơn. Hãy nghĩ nó giống như những màn quảng cáo khéo léo trên truyền hình trong đó một ai đó đang nhai từ từ một thỏi sôcôla trong khi phần còn lại của thế giới đang vút qua ở tốc độ cao. Tôi đã mô tả loại du hành thời gian này khá bình thường như thế nào đối với các hạt hạ nguyên tử, vì chúng là những vật thể duy nhất có khả năng tiến gần đến tốc độ ánh sáng. Như vậy, các muon sinh ra bởi tia vũ trụ đang du hành thời gian vào tương lai (một phần nhỏ xíu của một giây thôi) trong chuyến hành trình rút ngắn của chúng xuyên qua khí quyển của Trái đất.

Vấn đề với loại du hành thời gian này là nó diễn ra theo một chiều. Có lẽ một ngày nào đó chúng ta sẽ có thể du hành vào tương lai, thậm chí vào tương lai xa, nhưng con đường duy nhất trở lại thời điểm hiện tại của chúng ta sẽ là du hành ngược về quá khứ. Đây là một vấn đề hết sức hấp dẫn. Khi các nhà khoa học nói về sự du hành thời gian, họ có xu hướng muốn nói tới sự du hành thời gian về quá khứ. Trong chương này, hễ chỗ nào đề cập tới sự du hành thời gian là muốn nói tới sự du hành thời gian về quá khứ.

Có hai cách đi ngược về quá khứ. Một là đi ngược hướng trong thời gian, trong đó các kim đồng hồ của bạn sẽ chạy theo chiều ngược. Tất nhiên, bạn sẽ không nhận ra cái đang xảy ra này đâu. Cách này sẽ đòi hỏi những tốc độ nhanh-hơn-ánh-sáng mà chúng ta không thể với tới, cho nên đây không phải là loại du hành thời gian tôi muốn trình bày ở đây. Cách kia là đi xuôi chiều thời gian (thời gian cục bộ của bạn chạy xuôi) nhưng bằng cách chuyển động theo một đường cong trong không thời gian đưa bạn trở về quá khứ của mình (giống như đi vòng đường nhánh quay đầu trên đường sắt). Một cái vòng như vậy trong vật lí được gọi là “đường cong kiểu thời gian kín” và là đối tượng được nghiên cứu lí thuyết mạnh mẽ trong thập niên 1990. Cái có thể bất ngờ đối với bạn là đã nửa thế kỉ qua, các phương trình của thuyết tương đối tổng quát của Einstein cho phép những đường cong kiểu thời gian kín như vậy. Nhà toán học người Mĩ gốc Áo Kurt Godel đã trình bày vào năm 1949 rằng sự du hành thời gian về quá khứ như thế trên phương diện lí thuyết là có thể.

Vậy toàn bộ câu chuyện nhặng xị này là gì? Du hành thời gian đến tương lai thì dễ và du hành thời gian về quá khứ, trong khi khó khăn, lại chưa bị bác bỏ bởi lí thuyết. Chúng ta đang chờ đợi cái gì? Tại sao chúng ta không chế tạo một cỗ máy thời gian ngay? Nguyên do là vì không những hết sức khó tạo ra một đường cong kiểu thời gian khép kín, mà chúng ta cũng không chắc trên lí thuyết nó là có thể hay không. Trong hoàn cảnh hiện nay, thuyết tương đối tổng quát cho biết rằng chúng ta không thể bác bỏ sự du hành thời gian, nhưng nhiều nhà vật lí đang nuôi hi vọng hiểu rõ hơn cơ sở toán học cuối cùng sẽ đưa đến kết luận rằng nó hoàn toàn bị cấm. Và nguyên do khiến các nhà vật lí tin chắc như vậy là vì sự du hành thời gian dẫn tới một số nghịch lí kì lạ. Trong chương này, tôi sẽ điểm qua một số nghịch lí du hành thời gian này và xem có cách nào bác bỏ nó hay không.

Là một nhà khoa học, tôi cảm thấy thật khó mà ngồi yên để xem một bộ phim khoa học viễn tưởng nói về sự du hành thời gian. Thay vì ngậm bồ hòn làm ngọt và (thông thường) thưởng thức câu chuyện vớ vẩn đó, tôi có xu hướng bới lông tìm vết. Tôi sẽ nói những câu như: chờ một chút; nếu anh muốn đi ngược thời gian và làm như thế như thế thì chắc chắn anh đã can thiệp vào lịch sử và..., vâng, có lẽ bạn biết tôi muốn nói tới cái gì rồi.

Thật sự có chút hơi buồn.

Đa số những bộ phim này khá ngớ ngẩn và tôi nên ‘thuận theo chiều gió’ và đánh giá cho đúng hàng triệu đô la đã chi cho những hiệu ứng đặc biệt đó. Nếu bạn từng xem bộ phim Star Trek IV: Hành trình trở về nhà, bạn sẽ biết tôi muốn nói cái gì. Trong tập phim đó, tập hay nhất trong loạt phim Star Trek, Hạm trưởng Kirk và phi hành đoàn của ông đã đi ngược thời gian về thế kỉ hai mươi. Trong tập phim đó có một số chi tiết buồn cười, ví dụ như khi Scotty cố gắng nói chuyện với máy vi tính, anh ta phải sử dụng chuột và vì thế anh nhặt nó lên và nói vào trong con chuột! Vâng, đó là chi tiết khoái khẩu của tôi.