Nhân vật chính trong các bộ phim "Doctor Who", "Star Trek" và "Back to the Future" có thể sử dụng cỗ máy thời gian để đến quá khứ hoặc tương lai, sẵn sàng tham gia vào những cuộc phiêu lưu mới.
Tuy nhiên, nhiều nhà hoa học cảnh báo rằng, nỗ lực du hành xuyên thời gian ngoài đời thực sẽ gây tử vong cho bất kỳ ai muốn thực hiện nó.
Sự giãn nở của thời gian
Albert Einstein cho rằng, thời gian chỉ là ảo giác và mang tính chất tương đối. Ông hình dung một cấu trúc bốn chiều gọi là không - thời gian, trong đó không gian gồm 3 chiều - dài, rộng, cao – và thời gian là chiều thứ tư. Theo thuyết tương đối hẹp của Einstein, thời gian chậm lại hoặc nhanh hơn phụ thuộc vào tốc độ của người di chuyển so với vật được chọn làm mốc. Nếu di chuyển với vận tốc gần bằng tốc độ ánh sáng, một người ở bên trong tàu vũ trụ sẽ già đi chậm hơn nhiều so với người anh em song sinh trên Trái đất.
Cả hai thuyết tương đối hẹp và rộng đã được chứng minh bằng công nghệ vệ tinh GPS (hệ thống định vị toàn cầu) có đồng hồ đo thời gian cực kỳ chính xác. Do tốc độ di chuyển của vệ tinh khá nhanh so với những người quan sát trên mặt đất, những chiếc đồng hồ gắn trên các vệ tinh luôn có xu hướng chạy chậm hơn trên Trái đất khoảng 38 micro giây/ngày. Hiệu ứng này được gọi là sự giãn nở thời gian.
Nhiều nhà khoa học tin rằng chúng ta có thể chế tạo cỗ máy du hành thời gian. (ảnh minh họa: cgmagonline.com).
Khả thi về lý thuyết
Chúng ta có thể du hành ngược thời gian nếu đủ khả năng di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng – tức 299.792 km/giây trong chân không, theo Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA). Tuy nhiên, các phương trình của Einstein cho thấy một vật chuyển động ngang bằng với tốc độ ánh sáng sẽ có khối lượng vô hạn và chiều dài bằng không. Điều này có vẻ phi lý, mặc dù một số nhà khoa học khác đã mở rộng các phương trình của Einstein và nói rằng nhanh hơn ánh sáng là có thể.
Một khả năng nữa là việc tạo ra lỗ sâu (wormhole) nối giữa các vị trí khác nhau trong không – thời gian. Các phương trình Einstein cho thấy chúng tồn tại, nhưng sẽ sụp đổ rất nhanh và chỉ phù hợp với các hạt rất nhỏ. Ngoài ra, giới khoa học hiện nay vẫn chưa thực sự quan sát thấy những lỗ sâu này. Công nghệ để chế tạo lỗ sâu đục vượt xa bất kỳ điều gì chúng ta có ngày hôm nay.
Trong khi lý thuyết của Einstein cho thấy việc du hành xuyên thời gian là vô cùng khó khăn, một số nhà khoa học đã đề xuất các giải pháp thay thế để đi đến quá khứ và tương lai. Frank Tipler – nhà thiên văn học người Mỹ – đề xuất một cỗ máy gọi là Ống trụ Tipler. Trong đó, người ta sẽ lấy vật chất gấp 10 lần khối lượng Mặt trời, cuộn nó lại thành một ống trụ rất dài và rất đặc. Sau khi quay ống trụ này với tốc độ vài tỷ vòng/phút, nó sẽ tạo ra các hiệu ứng vặn xoắn không – thời gian. Một tàu vũ trụ bay theo đường xoắn ốc xung quanh ống trụ có thể quay trở về quá khứ. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế, ví dụ như ống trụ cần dài vô hạn thì cỗ máy mới hoạt động.
Một khả năng khác là di chuyển tàu vũ trụ quanh một hố đen. "Các nhà du hành vũ trụ khi bay gần hố đen chỉ trải nghiệm một nửa thời gian so với những người ở xa hố đen. Tàu vũ trụ và phi hành đoàn sẽ du hành xuyên thời gian. Hãy tưởng tượng họ bay vòng quanh hố đen trong 5 năm, thì ở những nơi khác thời gian trôi qua là 10 năm. Khi họ trở về, mọi người trên Trái đất đều già hơn họ 5 tuổi", Stephen Hawking – nhà vật lý nổi tiếng người Anh – cho biết.
Để du hành về quá khứ hoặc tương lai, chúng ta cũng có thể sử dụng một thiết bị gọi là cỗ máy thời gian. Những nghiên cứu về cỗ máy thời gian thường liên quan đến việc uốn cong không – thời gian cho đến khi dòng thời gian quay ngược lại chính nó để tạo thành một vòng lặp, xét về mặt kỹ thuật gọi là "đường cong thời gian khép kín". Để thực hiện điều này, cỗ máy thời gian cần đến một dạng vật chất kỳ lạ có "mật độ năng lượng âm" và mang những tính chất kỳ quặc, bao gồm việc di chuyển ngược lại với vật chất bình thường khi bị đẩy. Về mặt lý thuyết, loại vật chất này có thể tồn tại nhưng chỉ với số lượng quá nhỏ để chế tạo một cỗ máy thời gian.
Vật lý lượng tử sẽ cho câu trả lời?
Ngoài vấn đề vật lý, việc du hành xuyên thời gian có thể làm xuất hiện một số nghịch lý. Nếu sự việc diễn ra như trong các bộ phim mô tả - bạn du hành về quá khứ, giết chết bố mẹ hoặc ông bà – cốt truyện chính trong phim “Terminator” – hoặc can thiệp vào mối quan hệ của họ – giống bộ phim “Back to the Future” – để mình không bao giờ được sinh ra – thì theo một số nhà vật lý, dù bạn không được sinh ra trong một vũ trụ song song nhưng vẫn chào đời trong một vũ trụ khác. Một số nhà khoa học cho rằng, các photon tạo nên ánh sáng có xu hướng tự nhất quán trong dòng thời gian, chúng sẽ cản trở kế hoạch của bạn.
Con người có lẽ không trụ nổi với chuyến du hành về quá khứ hoặc tương lai. Nếu muốn chuyển động gần bằng tốc độ ánh sáng, chúng ta cần đến máy li tâm quay tròn với tốc độ cực lớn, nhưng như vậy sẽ gây chết người, Jeff Tollaksen – giáo sư vật lý tại Đại học Chapman (Mỹ) – cho biết.
Trong khi việc du hành xuyên thời gian dường như là điều không thể – ít nhất hiểu theo nghĩa con người có thể sống sót – thì những tiến bộ trong các lý thuyết lượng tử trong tương lai sẽ cung cấp một số kiến thức về cách khắc phục những nghịch lý của du hành xuyên thời gian. Cho đến thời điểm đó, chúng ta cần lời giải cho bí ẩn làm thế nào một số hạt nhất định có thể trao đổi thông tin tức thời với nhau, nhanh hơn vận tốc ánh sáng.