Vậy Liệu Flash Có Thực Sự Chạy Nhanh Hơn Tốc Độ Ánh Sáng?

Cuối cùng thì, bản Snyder của Justice League đã ra mắt. Vậy, còn đoạn phim với Flash thì sao? Đây không phải là một điều rò rỉ, vì Flash đã thực hiện điều này trong các tình huống khác: Anh ấy cần phải chạy nhanh hơn tốc độ ánh sáng để quay ngược thời gian và cảnh báo Liên Minh Công Lý về một điều gì đó.

Dĩ nhiên, có rất nhiều câu hỏi về vật lý cần được giải đáp, vì vậy hãy đi vào vấn đề ngay lập tức.

Điều Gì Là Đặc Biệt Ở Tốc Độ Ánh Sáng?

Dễ hiểu rằng vận tốc là tương đối. Nếu bạn đang đi bộ với vận tốc 1 m/s bên trong một tàu di chuyển với vận tốc 10 m/s, thì người đứng trên mặt đất tĩnh sẽ thấy bạn di chuyển với vận tốc từ 9 đến 11 m/s (tùy thuộc vào hướng bạn đang đi). Nhưng ý kiến về vận tốc tương đối của chúng ta dựa trên kinh nghiệm cá nhân với vật di chuyển. Và đây là phần quan trọng—practically mọi ví dụ về một vật di chuyển đều di chuyển chậm. Đúng, chiếc máy bay siêu thanh đó chậm. Thậm chí tên lửa điều chỉnh đến mặt trăng cũng chậm. Mọi thứ đều chậm—so với tốc độ của ánh sáng, có giá trị là khoảng 3 x 10⁸ m/s. Chúng ta thường biểu diễn tốc độ ánh sáng này dưới dạng hằng số c.

Và ở những tốc độ nhanh hơn, mọi thứ có một chút khác biệt. Có vẻ như bất kỳ khung tham chiếu nào bạn ở trong, bạn cũng sẽ đo được cùng một giá trị về tốc độ của ánh sáng. Được rồi, hãy xem một ví dụ cực đoan để bạn có thể thấy cách nó hoạt động.

Giả sử bạn đang ngồi trên Trái Đất với một chiếc đèn pin. Trong khung tham chiếu của bạn (hãy gọi là Khung A), Trái Đất đứng yên, và khi bạn bật đèn, bạn đo tốc độ của nó là c. Điều đó có vẻ hợp lý, phải không? Bây giờ có một người khác trong một tàu vũ trụ đang di chuyển về Trái Đất với vận tốc bằng một nửa tốc độ ánh sáng (0.5c). Hãy gọi tàu vũ trụ này là Khung B. Từ quan điểm của Khung B, nó cũng đứng yên, nhưng Trái Đất đang di chuyển về phía nó với vận tốc 0.5c.

Nhưng về tốc độ ánh sáng được đo từ Khung B? Vì ánh sáng đến từ Trái Đất, và Trái Đất dường như đang di chuyển với vận tốc 0.5c, liệu nó có làm cho ánh sáng đó dường như di chuyển với 1.5c không? Không. Nó không hoạt động như vậy. Nguyên tắc quan trọng của lý thuyết đặc biệt của Einstein chính là điều này.

Nếu bạn đếm số "ticks," cả hai chiếc đồng hồ đều có 7 sự phản chiếu đầy đủ. Nhưng chờ đã! Chiếc đồng hồ đứng yên (với ánh sáng màu vàng) đã đi được một nửa đến lượt đếm tiếp theo, và ánh sáng màu xanh dương vừa bắt đầu. Từ quan điểm của người quan sát đứng yên, thời gian chạy chậm hơn cho chiếc đồng hồ đang di chuyển. Đây là hiện tượng kéo dài thời gian. Ồ, nếu bạn ở trong con tàu đang di chuyển, thời gian vẫn trôi qua bình thường. Nó chỉ là nhìn từ một khung tham chiếu khác mà thấy thời gian chậm hơn.

Càng nhanh tàu vũ trụ di chuyển, thì thời gian càng trở nên chậm lại. Toán học, chúng ta có thể viết điều này dưới dạng phương trình sau:

Trong phương trình này, Δt là thời gian cho một sự kiện nào đó (như một lần "tick" của chiếc đồng hồ ánh sáng) trong một khung đứng yên và Δt' là thời gian kéo dài trong khung đang di chuyển (với một vận tốc khung di chuyển v). Có hai ý kiến quan trọng ở đây. Thứ nhất, nếu bạn sử dụng một khung di chuyển rất chậm—như một máy bay siêu âm, thì v²/c² là rất nhỏ. Điều đó có nghĩa là hiện tượng kéo dài thời gian thực sự không có tác động gì. Thứ hai, khi vận tốc của khung (v) tăng, thì thời gian sẽ chạy chậm hơn nhiều. Khi bạn tiến gần tốc độ ánh sáng, hiện tượng kéo dài thời gian sẽ rất cực kỳ.

Chuyện Gì Sẽ Xảy Ra Nếu Bạn Đi Nhanh Hơn Ánh Sáng?

Hãy quay lại một chút. Năm 1905, Albert Einstein công bố bài báo của ông "Động Lực Học Các Cơ Thể Đang Chuyển Động". Bài báo này chứa đựng những ý tưởng đầu tiên của ông về chuyển động tương đối và tốc độ của ánh sáng. Không mất nhiều thời gian, có người đề xuất rằng nếu bạn đi nhanh hơn ánh sáng, một số điều kỳ quái có thể xảy ra. Tưởng tượng bạn có một hành tinh (Hành Tinh A) bắn ra một vật thể nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Khi nó đến một hành tinh khác (Hành Tinh B), một sự kiện nào đó được kích hoạt—chẳng hạn như bật đèn. Hóa ra, đối với một số khung tham chiếu đang chuyển động, họ sẽ thấy đèn bật trên Hành Tinh B trước cả khi vật thể rời khỏi Hành Tinh A. Thật là điều kỳ cục.

Nhưng vật thể nhanh hơn ánh sáng sẽ nhìn như thế nào? Tưởng tượng bạn có một con tàu vũ trụ di chuyển với tốc độ gấp đôi tốc độ ánh sáng khi vượt qua Trái Đất. Điều này sẽ nhìn như thế nào đối với một quan sát viên đứng yên trên Trái Đất? Hãy nhớ, để nhìn thấy vật thể nhanh này, bạn phải để ánh sáng đi từ vật thể đến quan sát viên (trên Trái Đất).

Dưới đây là một mô hình để cho bạn thấy điều gì sẽ xảy ra. Vật thể đang chuyển động bắn ra những xung ánh sáng cách đều. Chỉ để chúng ta có thể theo dõi thời gian, nó tạo ra ánh sáng màu đỏ, sau đó là màu vàng, rồi xanh lơ. Hãy nhớ, những xung ánh sáng này phải di chuyển với tốc độ ánh sáng. Đây là mã nguồn Python cho điều này.

Nếu bạn ở trên Trái Đất, bạn sẽ thấy trước tiên là ánh sáng màu xanh lơ, sau đó là màu vàng, rồi là ánh sáng màu đỏ khi con tàu tiếp cận. Mặc dù con tàu phát ra ánh sáng màu đỏ trước tiên, nhưng nó đã di chuyển gần Trái Đất khi nó bắn ra ánh sáng màu xanh lơ. Vì nó đi nhanh hơn ánh sáng, điều này có nghĩa là xung ánh sáng màu xanh lơ không phải đi xa như xung màu đỏ (hoặc vàng) và đến đó trước. Ánh sáng tiếp theo đến Trái Đất là xung vàng và cuối cùng là màu đỏ. Vì vậy, bạn sẽ thấy ánh sáng theo thứ tự ngược lại. Bây giờ tưởng tượng ánh sáng liên tục đến từ con tàu đang chuyển động. Những ánh sáng này cũng phải là hoàn toàn ngược lại. Ừ, đó là ngược thời gian—đó là điều du lịch thời gian.

Một chút nhận xét nhanh. Chúng ta thường gọi c là tốc độ của ánh sáng, và đúng vậy. Nhưng thực sự đó là tốc độ của cái gây ra hậu quả. Nếu bạn bật đèn tại một điểm nào đó trong không gian, người ở xa sẽ không biết đèn đã được bật ngay lập tức vì ánh sáng di chuyển với một tốc độ hữu hạn. Nhưng không chỉ ánh sáng có tốc độ cố định, sự thay đổi cũng có một tốc độ cố định. Đó là tốc độ bạn có thể biết được rằng một điều gì đó thực sự đã xảy ra. Cùng một điều xảy ra với trường trọng lực. Khi hai lỗ đen va chạm nhau, chúng tạo ra sóng trọng lực cũng di chuyển với tốc độ gây ra hậu quả này. Khi LIGO (bộ cảm biến sóng trọng lực) lần đầu tiên quan sát một sự kiện như vậy, nó thực sự đã xảy ra cách đây 1,3 tỷ năm nhưng vì nó ở xa, mất thời gian cho tín hiệu để đến với chúng ta. Trên thực tế, nếu bạn có bất kỳ sự kiện nào gây ra một thay đổi ở một nơi nào đó khác nhau, nguyên nhân và kết quả sẽ bị trì hoãn một khoảng thời gian do tốc độ của cái gây ra hậu quả. Điều đó chỉ đơn giản là ánh sáng cũng di chuyển với tốc độ của cái gây ra hậu quả (c).

Bạn Không Thể Đi Ở Tốc Độ Ánh Sáng, Nhưng Có Lẽ Bạn Có Thể Đi Nhanh Hơn Ánh Sáng

OK, vì vậy Flash chỉ cần đi nhanh hơn tốc độ ánh sáng để quay ngược thời gian. Phải không? Ừ, nhưng có một vấn đề. Chúng ta thường nói về năng lượng liên quan đến một vật thể đang chuyển động. Càng nhanh, năng lượng động càng lớn. Mô hình này hoạt động tốt cho các đối tượng có tốc độ bình thường—nhưng khi mọi thứ di chuyển nhanh thì chúng ta cần một mô hình năng lượng tốt hơn. Đây là biểu thức cho năng lượng của một hạt di chuyển.

Trong phương trình này, v là vận tốc của một vật thể, c là tốc độ của cái gây ra hậu quả (đúng vậy, tôi đã thay đổi nó rồi) và m là khối lượng của vật thể (được đo trong một khung đứng yên). Đầu tiên, hãy chú ý rằng nếu vận tốc của vật thể đang chuyển động là không, thì năng lượng chỉ là mc² (mà bạn có thể đã thấy trước đó). Tiếp theo, hãy xem xét điều gì xảy ra khi giá trị của v tăng. Khi tốc độ tiến sát đến c, v²/c² tiến gần đến 1. Điều đó có nghĩa là mẫu số của phân số đó trở nên nhỏ hơn và làm cho năng lượng rất lớn. Điều gì sẽ xảy ra nếu vận tốc chính xác bằng c? Sau đó, bạn sẽ có v²/c² bằng 1 và bạn sẽ chia cho số không. Bạn không thể làm điều đó, vì vậy bạn không thể đi ở tốc độ ánh sáng—ít nhất là nếu bạn có khối lượng. Ánh sáng và sóng trọng lực có thể di chuyển với tốc độ ánh sáng vì chúng không phải là "đối tượng".

Nhưng bạn có thể đi NHANH hơn tốc độ ánh sáng không? Có thể. Hãy sử dụng phương trình năng lượng trên cho một vật thể có vận tốc là 1.5c. Đây là kết quả bạn sẽ nhận được.

Đúng, bạn sẽ có căn bậc hai của một số âm. Điều đó có nghĩa là chúng ta sẽ có một năng lượng ảo—hãy nhớ rằng chúng ta biểu diễn căn bậc hai của số âm bằng số ảo i. Vậy, đó là rồi phải không? Bạn không thể làm được điều đó. Còn thế này nè? Imagine nếu có một hạt với khối lượng ảo? Trong trường hợp đó, bạn sẽ có một thuật ngữ i² sao cho bạn lại quay trở lại một năng lượng thực. Mặc dù chúng ta chưa bao giờ tìm thấy bằng chứng cho sự tồn tại của một vật thể như vậy, nhưng chúng ta đã có một cái tên cho nó—nó được gọi là một tachyon.

Nếu tachyon này di chuyển nhanh hơn c, thì nó sẽ di chuyển ngược thời gian. Và vì nó có khối lượng ảo, nó CŨNG PHẢI có một vận tốc lớn hơn c. Nếu những tachyon này di chuyển chậm hơn ánh sáng, mẫu số sẽ không còn là một số ảo nữa, vì vậy bạn sẽ chỉ có một năng lượng ảo (do khối lượng ảo). Ồ, nhưng chúng vẫn không thể đi chính xác ở tốc độ ánh sáng vì bạn sẽ phải chia cho không. Vì vậy, tốc độ ánh sáng giống như một rào cản khổng lồ—không có gì có thể vượt qua được nó. Điều đó để lại cho chúng ta ba lựa chọn. Bạn có khối lượng bình thường và bạn không thể tăng tốc đến c, bạn là ánh sáng và bạn luôn di chuyển ở c hoặc bạn có khối lượng ảo và bạn không thể giảm tốc độ đến c. Tôi đoán rằng đó chỉ làm cho Flash trở nên đặc biệt—tôi chấp nhận điều đó.

Còn Flash thì sao?

Vậy, hãy tóm tắt ở đây.

• Đi nhanh hơn tốc độ gây ra hậu quả có phải là di chuyển ngược thời gian không? Ừ, có vẻ như vậy.
• Liệu Flash có thể chạy ở tốc độ gây ra hậu quả không? Không. Điều này sẽ liên quan đến một năng lượng không xác định, vì bạn sẽ phải chia cho không.
• Bạn có thể đi nhanh hơn tốc độ gây ra hậu quả không? Toán học, có, miễn là bạn có khối lượng ảo.
• Liệu bộ phim Justice League có phải là một trò lừa vì nó không khoa học chính xác không? Tất nhiên không. Justice League chỉ là một bộ phim. Nó không cần phải tuân theo những nguyên tắc "khoa học" ngớ ngẩn này. Đó là điều làm cho nó vui nhộn nhiều hơn.

Những Bài Viết Tuyệt Vời Khác Từ MYTOUR

• 📩 Cập nhật mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
• Đấu giá bí mật đã khởi đầu cuộc đua tranh về ưu thế AI
• Một người bán thức ăn cho chim vượt qua một kỳ thủ cờ online. Sau đó, mọi chuyện trở nên tồi tệ
• Ngay cả những chấn thương não nhẹ cũng tăng nguy cơ mắc chứng mất trí
• Những ứng dụng nghe nhạc trực tuyến tốt nhất để bạn thả mình vào âm nhạc
• Tại sao những trò chơi có vẻ retro lại nhận được nhiều sự yêu thích
• 👁️ Khám phá AI như chưa bao giờ có với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🎮 MYTOUR Games: Nhận những mẹo mới nhất, đánh giá và nhiều hơn nữa
• 🎧 Âm thanh không ổn? Hãy kiểm tra tai nghe không dây, thanh âm và loa Bluetooth yêu thích của chúng tôi