Buzz
Trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng, chỉ cần có một chiếc cỗ máy thời gian, chúng ta có thể quay lại quá khứ bất cứ lúc nào. Tuy nhiên, liệu du hành thời gian có khả thi trong thực tế của chúng ta không? Hay chỉ là trong lĩnh vực khoa học viễn tưởng?
Hiểu biết hiện đại về thời gian và quan hệ nhân quả bắt nguồn từ thuyết tương đối của Einstein. Thuyết này kết hợp không gian và thời gian thành một thực thể duy nhất, tạo ra khái niệm về 'không-gian thời gian' và giải thích cách chúng tương tác một cách phức tạp và tinh tế.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà vật lý đã cố gắng sử dụng thuyết tương đối để xem xét khả năng du hành thời gian. Một số phương trình mà họ đưa ra cho thấy du hành thời gian hoàn toàn khả thi theo lý thuyết của Einstein. Tuy nhiên, để áp dụng thực tế, các phương trình này phải tương thích với những điều kiện tồn tại.
Mâu thuẫn trong việc du hành thời gian
Có hai vấn đề chính làm cho du hành thời gian trở nên không khả thi. Đầu tiên là một vấn đề thực tế: để tạo ra một cỗ máy thời gian, có thể cần sử dụng vật chất năng lượng âm. Tuy nhiên, năng lượng âm vẫn chưa được quan sát trực tiếp trong thực tế.
Tuy nhiên, lý thuyết cơ học lượng tử cho thấy có thể tạo ra vật chất năng lượng âm, nhưng số lượng rất ít và tồn tại trong thời gian rất ngắn. Cũng chưa có bằng chứng cụ thể cho việc không thể tạo ra năng lượng âm. Hơn nữa, đã có các phương trình cho phép du hành thời gian mà không cần sử dụng vật chất này.
Thứ hai là những nghịch lý. Một tình huống thường gặp trong khoa học viễn tưởng: một sự kiện xảy ra và khiến chúng ta muốn thay đổi quá khứ, nhưng sau khi quá khứ thay đổi, lại ngăn cản sự kiện đó xảy ra, tạo ra nghịch lý.
Ví dụ: giả sử bạn đã tạo ra một cỗ máy thời gian, sử dụng nó để quay ngược thời gian năm phút và ngay sau đó hủy hoại cỗ máy đó. Bởi vì cỗ máy đã bị hủy hoại, bạn không thể sử dụng nó sau năm phút. Nhưng vì bạn không thể sử dụng cỗ máy thời gian, bạn không thể quay ngược thời gian để hủy hoại nó. Vậy là cỗ máy không bị hủy hoại, và bạn có thể quay ngược thời gian để hủy hoại nó hay không? Nói cách khác, cỗ máy thời gian chỉ có thể bị hủy hoại nếu nó chưa từng bị hủy hoại. Nhưng rõ ràng không thể có một cỗ máy ở hai trạng thái 'bị hủy hoại' và 'không bị hủy hoại' cùng một lúc, điều này mâu thuẫn.
Loại bỏ nghịch lý
Một quan điểm sai lầm phổ biến trong khoa học viễn tưởng là nghịch lý có thể được 'tạo ra'. Người du hành thời gian thường được cảnh báo không nên thay đổi quá nhiều so với quá khứ và không gặp lại bản thân trong quá khứ của họ. Ví dụ về điều này có thể thấy trong nhiều bộ phim về du hành thời gian (như bộ ba Back to the Future).
Tuy nhiên, trong vật lý, nghịch lý thực tế không phải là một sự kiện có thể xảy ra, mà chỉ là một khái niệm lý thuyết được sử dụng để chỉ sự mâu thuẫn của chính lý thuyết đó. Nghĩa là, nghịch lý tự nhất quán không chỉ ngụ ý rằng du hành thời gian là một hành động nguy hiểm, mà còn ngụ ý rằng nó có thể không thực sự xảy ra.
Đây là một trong những động lực của 'dự đoán bảo vệ tự nhất quán theo trình tự thời gian' của nhà vật lý lý thuyết Hawking. Hawking tin rằng du hành thời gian là không thể. Tuy nhiên, dự đoán này vẫn chưa được chứng minh. Thay vì loại trừ việc du hành thời gian vì nghịch lý, chúng ta có thể loại bỏ chính nghịch lý đó, và vũ trụ sẽ thú vị hơn nhiều.
Để giải quyết nghịch lý du hành thời gian, nhà vật lý lý thuyết Igor Dmitrievich Novikov đã đề xuất lý thuyết 'dự đoán tự nhất quán'. Ý tưởng cơ bản của lý thuyết này là bạn có thể du hành về quá khứ, nhưng bạn không thể thay đổi quá khứ. Novikov chỉ ra rằng nếu bạn quay ngược lại năm phút và cố gắng hủy hoại cỗ máy thời gian, bạn sẽ thấy rằng bạn hoàn toàn không thể làm điều đó, vì các định luật vật lý sẽ cố gắng can thiệp và bảo vệ tính tự nhất quán khỏi bị hủy hoại.
Khám phá lý thuyết mới
Nhưng quay về quá khứ cũng có giá trị nếu bạn muốn hiểu rõ hơn về nó. Theo một nghiên cứu gần đây của Barack Shoshenny, một trợ lý giáo sư vật lý tại Đại học Brock ở Canada, việc thực hiện du hành thời gian có thể gặp phải những vấn đề về tính logic. Điều này đề cập đến những định lý tự nhất quán của Novikov, mà theo ông, không thể nào giải quyết được hoàn toàn. Vào mặt khác, Shoshenny và các đồng nghiệp đã chỉ ra rằng việc cho phép tồn tại của nhiều lịch sử (hoặc các dòng thời gian song song) có thể giải quyết những vấn đề này một cách hợp lý hơn.
Nghiên cứu của Shoshenny và nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng nếu chúng ta chấp nhận việc có nhiều lịch sử tồn tại đồng thời, thì có thể tìm ra lời giải cho những rắc rối mà các phỏng đoán của Novikov không thể giải quyết được. Thậm chí, mọi nghịch lý đều có thể được giải quyết theo cách này.
Ý tưởng đơn giản nhưng hiệu quả. Khi bạn rời khỏi cỗ máy thời gian, bạn đồng thời rời bỏ một dòng thời gian cụ thể; và trên dòng thời gian mới đó, bạn có thể thực hiện bất kỳ điều gì mà bạn mong muốn (kể cả việc hủy hoại cỗ máy thời gian), nhưng dòng thời gian gốc của bạn sẽ không bị ảnh hưởng. Bởi vì bạn không thể hủy hoại cỗ máy thời gian trên dòng thời gian ban đầu, vì vậy không có nghịch lý nào xảy ra.
Trong suốt thời gian nghiên cứu trong ba năm qua, Shoshenny đã dành thời gian để tìm hiểu về nghịch lý du hành thời gian. Và bây giờ, ông tin chắc hơn rằng du hành thời gian là hoàn toàn khả thi, nhưng chỉ trong trường hợp vũ trụ của chúng ta cho phép sự tồn tại của nhiều dòng thời gian. Do đó, câu hỏi đặt ra là, liệu có thể tồn tại nhiều dòng thời gian trong vũ trụ không?
Từ quan điểm của cơ học lượng tử, câu trả lời có vẻ là 'có'.
Tuy nhiên, những chỉ là giả thuyết. Shoshenny và các sinh viên của ông hiện đang nỗ lực tìm ra một lý thuyết du hành thời gian mà kết hợp được nhiều lịch sử và hoàn toàn tuân thủ thuyết tương đối rộng. Tất nhiên, ngay cả khi họ thành công trong việc này, điều đó không đủ để chứng minh rằng du hành thời gian là khả thi. Tuy nhiên, điều này ít nhất cũng cho thấy rằng du hành thời gian không hoàn toàn bị loại trừ bởi các định lý tự nhất quán.
Du hành thời gian và sự tồn tại của các dòng thời gian song song luôn đi kèm nhau trong lĩnh vực khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu hiện nay đã chứng minh rằng chúng không thể tách rời trong thực tế. Thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử đã giúp chúng ta nhận ra rằng du hành thời gian là một khả năng; và nếu du hành thời gian là có thể, thì cũng phải có nhiều dòng thời gian song song tồn tại.
