Nghiên cứu đã chỉ ra 2 tuyệt chiêu trong các tác phẩm kiếm hiệp của Kim Dung có thể thực hiện được theo quy luật vật lý.

Mới đây, một nhóm khoa học gia từ Thụy Sỹ đã phát minh ra thiết bị cho phép sóng âm chỉ truyền theo một chiều.

Hãy hình dung bạn đang ở trong một căn phòng trống cùng với hai người khác, và bạn muốn nói điều gì đó với một người, trong khi người còn lại không thể nghe thấy.

Rõ ràng rằng điều này dường như không khả thi, vì âm thanh truyền trong không khí thực chất là sóng dọc, lan tỏa đa hướng khắp căn phòng. Bạn không thể làm cho sóng âm chỉ đi theo một con đường hẹp, đến tai người này mà không đến tai người kia.

Trừ khi bạn đã học được tuyệt chiêu Truyền âm nhập mật trong tiểu thuyết Thiên Long Bát Bộ của Kim Dung.

Trong hồi phá giải Trân lung kỳ trận, Kim Dung đã mô tả Đoàn Diên Khánh của Đại Lý dùng thuật truyền âm để chỉ dẫn cho Hư Trúc phá thế cờ của Vô Nhai Tử. Khi Đoàn Diên Khánh nói với Hư Trúc, chỉ có Trúc nghe được, còn các cao thủ khác xung quanh không ai nghe thấy.

Điều này chỉ khả thi khi âm thanh được truyền theo một lối duy nhất, như sợi chỉ vô hình kéo dài từ cổ họng của Khánh tới tai của Hư Trúc.

Dù tưởng rằng đó là một tuyệt chiêu "phi vật lý" chỉ tồn tại trong thế giới võ hiệp, nhưng gần đây, một nhóm các nhà khoa học từ Thụy Sĩ đã chế tạo thành công thiết bị có khả năng mô phỏng Truyền âm nhập mật của Đoàn Diên Khánh.

Với thiết bị này, họ đã thành công trong việc khiến sóng âm chỉ truyền theo một hướng nhất định.

Thiết bị được phát triển bởi các nhà khoa học tại Đại học ETH Zurich và Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne. Nó có dạng một khoang hình đĩa với ba cổng được phân bố đều, mỗi cổng có thể gửi hoặc nhận âm thanh.

Trong trạng thái không hoạt động, âm thanh từ cổng 1 có thể được nghe thấy ở cổng 2 và 3 với âm lượng như nhau. Sóng âm cũng sẽ phản xạ trở lại cổng 1 dưới dạng tiếng vang. Tuy nhiên, khi hệ thống được bật, chỉ có người ở cổng 2 mới nghe thấy âm thanh từ cổng 1.

Bí quyết của thiết bị này thực ra rất đơn giản. Chỉ cần thổi một luồng khí xoáy vào khoang với tốc độ và cường độ nhất định, điều này cho phép sóng âm đồng bộ theo một mô hình lặp lại.

Điều này không chỉ dẫn sóng âm đi theo một hướng duy nhất mà còn cung cấp cho nó nhiều năng lượng hơn. Nhờ vậy, sóng âm không bị phân tán mà vẫn giữ được năng lượng ban đầu.

Nói một cách khác, bạn có thể truyền sóng âm với cường độ ổn định qua một khoảng cách bất kỳ. Điều này tương tự như một chiêu thức khác trong các tác phẩm kiếm hiệp của Kim Dung, được gọi là "thiên lý truyền âm", tức là khả năng truyền âm thanh đi hàng nghìn dặm.

Vậy thì, các nhà khoa học Thụy Sĩ chế tạo thiết bị này để làm gì?

Thực chất, đây không phải là một dự án "fan made" cho tiểu thuyết Kim Dung. Nghiên cứu của các nhà khoa học Thụy Sĩ nằm trong lĩnh vực gọi là kỹ thuật truyền thông, nơi họ tìm kiếm các phương pháp truyền tín hiệu hiệu quả và tối ưu nhất, không chỉ cho âm thanh, mà còn cho ánh sáng và sóng điện từ.

Ý tưởng kiểm soát sóng lan truyền theo một chiều đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học trong nhiều thập kỷ. Bởi vì việc đạt được điều này có thể giúp họ giải quyết nhiều vấn đề thực tế, chẳng hạn như làm cho sóng radar trở nên mạnh mẽ và chính xác hơn.

Mười năm trước, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Texas, Hoa Kỳ đã từng theo đuổi ý tưởng này. Tuy nhiên, họ chỉ tạo ra được một đợt sóng truyền theo một chiều với cường độ giảm dần trên đường đi của sóng.

Do đó, nhóm nghiên cứu tại Thụy Sỹ do giáo sư Nicolas Noiray dẫn dắt – một nhà vật lý chuyên về dòng chảy, quá trình đốt cháy và âm học – đã nỗ lực tìm ra giải pháp cho vấn đề này.

Họ nhận thấy trong một số hệ thống có những dao động tự thân, trong nhiều trường hợp có thể gây phiền phức, ví dụ như có thể khiến dàn nhựa xe máy rung lắc khi di chuyển hoặc thậm chí làm rung cả động cơ máy bay, gây ra nguy cơ tai nạn hàng không.

Tuy nhiên, giáo sư Noiray cho biết những dao động này có thể được sử dụng một cách hữu ích: tạo ra một con đường cho sóng âm di chuyển theo một chiều.

Giải pháp của ông vừa tinh tế vừa đơn giản. Hãy hình dung một khoang hình đĩa, nơi không khí được thổi với cường độ vừa phải để tạo ra âm thanh như tiếng còi. Nhưng đây không phải là tiếng còi thông thường. Thay vì tạo ra sóng dừng, nơi âm thanh phản xạ bên trong không gian, tiếng còi này tạo ra các luồng sóng xoáy.

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Noiray đã dành nhiều năm nghiên cứu cơ học chất lỏng đằng sau con sóng xoáy này. Sau đó, họ mới phát triển thiết bị với ba đường dẫn, hay ống dẫn sóng, được sắp xếp theo hình tam giác.

Khi sóng âm đi vào ống dẫn sóng đầu tiên, nó sẽ truyền đi mượt mà qua bộ tuần hoàn đến ống dẫn sóng thứ hai. Tuy nhiên, nếu âm thanh cố gắng vào qua ống dẫn sóng thứ hai, nó sẽ không thể quay lại. Thay vào đó, âm thanh sẽ bị ép vào đường dẫn thứ ba, tách biệt, đảm bảo rằng sóng chỉ di chuyển theo một hướng.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết kế của họ với sóng âm ở tần số khoảng 800 Hertz, và kết quả thật khả quan. Sóng âm không chỉ truyền đi về phía trước mà không phản xạ ngược lại, mà thậm chí còn mạnh hơn nhờ vào sự gia tăng năng lượng từ các dao động tự thân của máy tuần hoàn.

Có thể hình dung rằng nghiên cứu của giáo sư Noiray đã đồng thời chứng minh tính khả thi của hai tuyệt chiêu Truyền âm nhập mật và Thiên lý truyền âm trong các tác phẩm của Kim Dung về mặt vật lý. Tuy nhiên, điều này không chỉ có ý nghĩa với âm thanh.

"Theo chúng tôi, khái niệm về sự lan truyền sóng không tương hỗ bù trừ cho tổn thất này là một kết quả quan trọng và có thể áp dụng cho các hệ thống khác," giáo sư Noiray chia sẻ.

Kỹ thuật này có thể được áp dụng để phát triển các công nghệ truyền thông trong tương lai. Những siêu vật liệu mới có thể được tạo ra để điều khiển không chỉ sóng âm mà còn cả sóng ánh sáng và sóng điện từ.

Hãy tưởng tượng bạn có thể điều khiển đường đi của sóng radar theo ý muốn, sử dụng Thiên lý truyền âm để tạo ra các tín hiệu gửi đến các nền văn minh ngoài hành tinh, cho phép chúng đi từ thiên hà này tới thiên hà khác mà không bị yếu đi.

Bạn có thể dễ dàng dội lại toàn bộ âm thanh từ tiếng hát karaoke vào nhà hàng xóm, tạo ra một rào cản không cho âm thanh xâm nhập vào không gian riêng của mình. Khả năng kiểm soát đường đi của sóng âm thật sự mở ra nhiều cơ hội thú vị.