Đang hí hửng về việc ta sẽ sớm có động cơ warp để đi khám phá thiên hà thì bị dội vài chậu nước lạnh.
Động cơ Warp là gì?
Động cơ warp – Warp drive là động cơ đẩy tàu vũ trụ tưởng tượng cho phép ta có thể du hành nhanh hơn ánh sáng (FTL – faster-than-light), có thể thấy rõ nhất là trong series phim Star Trek.
Không giống với cách thức du hành như động cơ nhảy không gian – jump drive hay hyperdrive – động cơ siêu tốc trong nhiều phim khác, động cơ warp không cho phép ta nhảy thẳng tới điểm đến, mà sẽ kéo không gian xung quanh con tàu để nó có thể tiến về phía trước với vận tốc gấp nhiều lần vận tốc ánh sáng. Một con tàu sẽ không cần tới lực đẩy của động lực học để phóng đi.
Vào khoảng tháng Tám năm 2008, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ gọi về một số nhà khoa học để nghiên cứu một dự án rất … trên trời về công nghệ không gian vũ trụ, bao gồm những cách sử dụng tên lửa đẩy mới, những lực nâng mới và các công nghệ tàng hình tiềm năng.
Đã có 2 nhà khoa học trở về từ chuyến nghiên cứu này đã công bố một bản báo cáo khoa học dài 34 trang về lực đẩy dùng để du hành vũ trụ, với tựa đề "Động cơ warp, Năng lượng Tối, và việc Biến đổi những Chiều không gian khác". Bản báo cáo này được xuất bản ngày 2 tháng Tư năm 2010, nhưng chỉ mới được Cơ quan Tình báo Quốc phòng công bố.
Cách một động cơ warp hoạt động.
Các tác giả của bản nghiên cứu gợi ý rằng chúng ta không còn xa ngày khám phá ra được những thứ không tưởng, tìm ra những chiều không gian khác hay xác định được năng lượng tối, thứ lực được cho là đang đẩy vũ trụ này trôi đi với tốc độ ngày một cao.
"Thứ đang điều khiển chiều không gian khác này sẽ có thể cho ta một cách thức vận hành vật chất tối, và cuối cùng sẽ có thể cho phép ta phát triển những công nghệ đẩy tiên tiến; cụ thể, là động cơ warp", báo cáo khoa học ghi rõ. "Những chuyến đi sang hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời sẽ mất chỉ vài giờ chứ không phải vài năm, những cuộc hành trình sang những hệ sao khác sẽ chỉ còn vài tuần chứ không phải vài trăm hay vài ngàn năm nữa".
Tuy nhiên, Sean Carroll, một nhà vật lý học lý thuyết tại Caltech, người đã nghiên cứu và theo sát công nghệ được nhắc tới trong báo cáo khoa học trên, có cả một thùng phuy nước lạnh để mà dội lên mọi hi vọng mà ta có.
Nhà vật lý học, vũ trụ học 51 tuổi Sean Carroll.
"Vài mảnh nhỏ thuộc vật lý lý thuyết được thêu dệt thành thứ gì đó có thể áp dụng vào đời thực, nhưng thực ra chẳng phải", ông Carroll lạnh lung nói.
"Dù đây chẳng phải là suy nghĩ lập dị gì. Nhưng đây chẳng phải cách ta dùng năng lượng tâm linh để tự nhấc mình lên khỏi mặt đất đâu, đây là vấn đề vật lý thực thụ. Đây chẳng phải thứ gì có thể được kĩ thuật tao ra ngay được, và có lẽ sẽ chẳng bao giờ tạo ra được luôn".
Một trong những địa chỉ liên hệ phía cuối báo cáo trên, James T. Lacatski thuộc Cơ quan Tình báo Quốc phòng, chưa đưa ra câu trả lời cho vấn đề này.
Những kiến thức vật lý đằng sau động cơ warp
Trong nghiên cứu về động cơ warp, các nhà nghiên cứu đặt ra vài ý tưởng có chút căn cứ vật lý.
Trường không gian bị biến đổi bởi một thiết bị giả tưởng có tên Động cơ Alcubierre, một động cơ warp.
Những khái niệm ấy bao gồm năng lượng tối; thuyết tương đối chung, với người tiên phong nghiên cứu là Albert Einstein, đã dự đoán thành công một số hiện tượng vũ trụ cực kì kì lạ nhưng lại có thật, ví dụ như việc không-thời gian bị bẻ cong cũng như sự tồn tại của sóng hấp dẫn; hiệu ứng Casimir, mô tả sự tồn tại của năng lượng chân không lượng tử; giả thuyết M, nêu bật lên sự tồn tại của 7 chiều không gian khác nữa – những thứ mà động cơ warp có thể dựa vào đó mà hoạt động – hiện tại đã có 4 chiều mà ta biết, trong đó có "thời gian".
Và tổng hợp tất cả những khái niệm trên lại, họ tạo ra cơ sở để vượt qua tuyên bố nổi tiếng của Einstein: không có cái gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng.
"Nếu như người ta hứng thú với việc khám phá các vì sao trong quãng đời mình, thì cần phải có một sự thay đổi về cách sử dụng các hệ thống đẩy tàu vũ trụ", báo cáo trên viết, qua đó nêu ra rằng động cơ warp là cần thiết và có thể tạo ra được.
Trước hết, họ nêu ra những địa điểm và mốc thời gian sẽ đạt được khi sử dụng động cơ warp với vận tốc gấp 100 lần ánh sáng.
Địa điểm và mốc thời gian sẽ đạt được khi sử dụng động cơ warp.
Cách thức hoạt động của thứ động cơ trên báo cáo là sử dụng năng lượng tối, tăng kích thước của một chiều không gian thành một "bong bóng" không gian, chứa vừa một con tàu vũ trụ. Không-thời gian co lại ở phía trước quả bong bóng này co lại nhưng lại nở ra ở phía sau sẽ đưa toàn bộ quả bong bóng chứa tàu vũ trụ đi về phía trước. Nó sẽ đi trong một cái ống không-thời gian và về mặt kĩ thuật mà nói, vượt tốc độ ánh sáng.
Chính giáo sư Carroll cũng nói rằng ý tưởng này không phải một "suy nghĩ lập dị". Năm 1994, nhà vật lý học lý thuyết Miguel Alcubierre người Mexico đã phát minh ra khái niệm này.
"Bạn không thể di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng, nhưng bạn có thể tưởng tượng ra cảnh mình bóp méo không thời gian để khiến cho bạn trông như là đang di chuyển với vận tốc đó", giáo sư Carroll nói.
"Nếu bạn muốn tới hệ sao Alpha Centauri, bạn có thể tự hỏi mình rằng: Nếu tôi có thể bẻ cong không-thời gian để Alpha Centauri nằm ngay bên cạnh tôi, để tôi chỉ mất có một ngày để đi tới đó thay vì mười ngàn năm không? Tôi có thể biến đổi không-thời gian để làm vậy không? Và câu trả lời là có, bạn có thể làm điều đó".
Nhưng ông Carroll nói rằng báo cáo khoa học của Cơ quan Tình báo Quốc phòng đã đi hơi xa quá.
"Có thứ được gọi là động cơ warp drive, có những chiều không gian khác, có hiệu ứng Casimir, có năng lượng tối – tất cả chúng đều đúng", ông nói.
"Nhưng chẳng có tỉ lệ phần trăm nào để ai đó trong quãng đời này hay trong 1.000 năm nữa có thể dựng nên một thứ gì lợi dụng được toàn bộ những ý tưởng trên, dù là để dùng vào mục đích quốc phòng hay bất cứ mục đích gì khác".
Vấn đề khó khăn của việc du hành nhanh-hơn-ánh-sáng
Nhà nghiên cứu Carrol nói rằng động cơ warp không thể có thực do chẳng ai biết năng lượng âm là gì, làm sao để tạo ra nó, lưu trữ nó ra sao chứ đừng nói đến việc dùng nó như thế nào.
Hơn nữa, lượng năng lượng tối cần để bẻ cong không thời gian tới và tới được Alpha Centauri cách ta 4.367 năm ánh sáng chỉ trong vòng có vài năm chắc chắn sẽ cực kì khổng lồ.
"Nếu như biến toàn bộ Trái Đất này thành năng lượng, đó sẽ là năng lượng bạn cần tới đấy, có điều sẽ là số âm của lượng năng lượng kia, và chẳng ai biết cách tạo ra nó cả. Ta không nói tới việc lấy các nguyên tử của Trái Đất và bắn ra năng lượng từ đó, ta phải làm cho nó không còn tồn tại nữa cơ", ông nói.
Và rồi phải lấy được, lưu trữ và sử dụng nó với độ hiệu quả đạt 100%. Một điều ông cho là không tưởng.
Giả thuyết về cầu Einstein-Rosen, lỗ giun - wormhole kết nối hai khoảng không không gian lại.
Kết luận của nghiên cứu trên cũng thừa nhận rằng lượng năng lượng âm cần thiết quả thật "phải là một con số khổng lồ", và thêm rằng "việc hiểu được hoàn toàn bản chất của năng lượng tối có lẽ còn mất nhiều năm nữa".
Tuy nhiên, báo cáo khoa học này gợi ý rằng: "những đột phá với Máy gia tốc Hạt Lớn hoặc những tiến bộ trong lĩnh vực giả thuyết M sẽ cho ta một cú vọt lượng tử trong hiểu biết về các dạng năng lượng bất thường khác, có lẽ sẽ giúp ta phát triển công nghệ trong tương lai".
Tuy vậy, gần một thập kỷ kể từ ngày báo cáo này ra mắt rồi mà Máy gia tốc Hạt Lớn chưa có thành tựu gì đáng kể trong việc khám phá ra bí ẩn của năng lượng tối, và các thử nghiệm cũng chưa đưa giả thuyết M đi tới được nơi nào sáng sủa hơn.
Hãy cứ giả định rằng động cơ warp có thật đi nữa, thì phi hành đoàn cũng sẽ phải đối mặt với vô vàn khó khăn.
Việc bóp méo không-thời gian có thể khiến con tàu vũ trụ tiêu tan ngay lập tức.
Bức xạ Hawking, trên lý thuyết tồn tại tại rìa hố đen hay những vùng có không gian bị bóp méo, sẽ "nướng chín" phi hành đoàn.
"Cứ đi rồi sẽ đến", nhưng muốn đến được nơi thì phải dừng được xe. Khi bạn phóng đi với tốc độ gấp nhiều lần ánh sáng rồi dừng lại, thì những thứ chạm phải trên đường bay sẽ tạo ra những sóng xung kích của hạt năng lượng lớn, của bức xạ và gây nguy hiểm cho bất kì ai trong tầm ảnh hưởng.
"Không thể nói rằng tôi sẽ gạt bỏ hoàn toàn ý tưởng này, nhưng tôi không nghĩ là nó khả thi", ông Carroll kết luận về động cơ warp cũng như việc du hành nhanh-hơn-ánh-sáng.
"Tôi nghĩ rằng nếu như ta hiểu rõ hơn về vật lý, chúng ta sẽ nói rằng ta chẳng bao giờ có được công nghệ này".