tốc độ ánh sáng – BlogAnChoi

Warp Drive – Bước nhảy vọt trong công cuộc khai phá vũ trụ của con người

2022-07-29T00:43:15Z

Warp Drive hay động cơ Warp là một hệ thống đẩy tàu vũ trụ, cho phép chúng di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng. Đây được xem là một phương pháp hoàn toàn khả thi trên phương diện lý thuyết và đang thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Cùng mình tìm hiểu về sự kỳ diệu của loại động cơ này nhé!

Warp Drive thực sự là gì?

Động cơ Warp được đề cập lần đầu tiên vào giữa những năm 90 của thế kỷ trước. Cụ thể, khởi điểm của loại động cơ này là khi nhà vật lý người Mexico Miguel Alcubierre nêu lên khái niệm về một loại động cơ bẻ cong không-thời gian vào năm 1994. Theo nhà vật lý Alcubierre, loại động cơ thần kỳ này có thể giúp các con tàu vũ trụ di chuyển bằng hoặc thậm chí nhanh hơn cả vận tốc ánh sáng.

Warp Drive di chuyển bằng cách bẻ cong không-thời gian (Nguồn: Internet)

Trong các bộ phim khoa học viễn tưởng thì du hành nhanh hơn vận tốc ánh sáng luôn là một giả thuyết thú vị. Dù là có thể khả thi về mặt lý thuyết nhưng động cơ bẻ cong này vẫn là một thứ gì đó nằm xa tầm với của con người. Tuy nhiên, mới đây nhà vật lý Erik Lentz đã đưa ra một lý thuyết mới về động cơ Warp cho phép chúng ta có thể di chuyển với vận tốc ánh sáng trong những điều kiện bình thường.

Nguyên lý hoạt động của Warp Drive như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của động cơ Warp là làm biến dạng không-thời gian, đẩy tàu vũ trụ đi với tốc độ tỉ lệ thuận với sự giãn nở của vùng không-thời gian bị bẻ cong đó. Theo đó, bằng cách sử dụng động cơ đẩy Warp tạo ra một trường năng lượng xung quanh tàu khiến cho phần không gian và thời gian phía trước nó co lại còn phần sau thì nở ra, con tàu lúc này sẽ di chuyển trong một vùng không gian phẳng ở giữa.

Warp Drive di chuyển trên vùng không-thời gian bị nó bẻ cong (Nguồn: Internet)

Cách di chuyển này của con tàu vũ trụ có sử dụng động cơ Warp tương tự như cách lướt sóng. Lợi dụng những con sóng không thời gian để lướt lên chúng và di chuyển theo cách mà chúng ta muốn.

Cách mà Warp Drive di chuyển tương tự như việc lướt sóng (Nguồn: Internet)

Và như chúng ta đã biết, không-thời gian có thể được bẻ cong đến vô hạn nên việc một con tàu vũ trụ có trang bị động cơ Warp có thể di chuyển gấp nhiều lần vận tốc ánh sáng trên lý thuyết là hoàn toàn có thể.

Một số hạn chế của Warp Drive

Trên lý thuyết, có thể nói việc di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng của động cơ đẩy Warp bị hạn chế bởi thuyết tương đối của Albert Einstein: E=mc²

Nhà bác học Albert Einstein và thuyết tương đối (Nguồn: Internet)

Theo đó, con người và gần như tất cả các loại vật chất khác trong vũ trụ đều có khối lượng. Mà một vật có khối lượng khi di chuyển với tốc độ càng nhanh thì khối lượng và năng lượng cần để di chuyển càng lớn. Cho nên, theo thuyết tương đối thì việc di chuyển với một tốc độ tiệm cận với ánh sáng đã là cực kỳ khó rồi chứ đừng nói đến việc di chuyển ngang bằng thậm chí là nhanh hơn ánh sáng.

Tuy nhiên trên thực tế mọi thứ không thực sự giống như vậy. Nguyên lý hoạt động của Warp Drive chỉ là bẻ cong không-thời gian và lướt trên chúng. Con tàu vũ trụ sử dụng động cơ đẩy trên không thực sự di chuyển mà chỉ đơn thuần là lướt trên con sóng không-thời gian đó thôi. Cho nên thuyết tương đối trong trường hợp này còn có một số sơ hở.

Năng lượng là rào cản lớn trong việc nghiên cứu Warp Drive (Nguồn: Internet)

Vấn đề mà chúng ta thực sự gặp phải ở đây là năng lượng. Theo nhà vật lý Alcubierre, để tạo ra một trường năng lượng âm bao quanh tàu vũ trụ và bẻ cong không-thời gian quanh chúng cần phải có một nguồn năng lượng khổng lồ. Tuy nhiên, mới đây các nhà khoa học đã tính toán lại về năng lượng đủ để cung cấp cho động cơ Warp thông qua quả bom Little Boy đã được thả xuống thành phố Hiroshima của Nhật Bản. Hoá ra, chúng ta chỉ cần một nguồn năng lượng tương đương năng lượng của tàu Voyager 1 nặng 700 kg. Thế nhưng trên thực tế, con người cần nhiều hơn những điều kiện khác ngoài năng lượng để có được công nghệ tiên tiến này.

Một số thiết kế tàu vũ trụ có sử dụng Warp Drive

Việc con người có thể di chuyển với tốc độ nhanh hơn ánh sáng nghe có vẻ vẫn còn hơi mơ hồ đối với nhiều người. Tuy nhiên bằng sự nỗ lực không ngừng nghỉ, chúng ta đã có những bước tiến vượt bậc để tiến gần hơn với động cơ đẩy Warp bằng việc xây dựng ra được mô hình của những con tàu vũ trụ có sử dụng động cơ Warp. Một trong số đó là IXS Enterprise.

IXS Enterprise – Mô hình tàu vũ trụ có sử dụng Warp Drive (Nguồn: Internet)

Được thiết kế bởi tiến sĩ Harold G. White đến từ NASA, IXS Enterprise là tàu vũ trụ có thể di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng bằng cách sử dụng động cơ đẩy Warp. Con tàu được chia thành 3 bộ phận chính. Hai chiếc vòng lớn và dày ở đầu và đuôi tàu có nhiệm vụ tạo ra từ trường Warp, co lại ở phía trước và nở ra ở phía sau. Phần ở giữa là thân tàu là nơi của các phi hành gia làm việc và được dùng để chứa hàng hoá và trang thiết bị.

Dù cho ở thời điểm hiện tại vẫn còn khá nhiều ý kiến trái chiều về tính khả thi của Warp Drive, nhưng hy vọng mà công nghệ hiện đại này mang lại cho con người là vô cùng lớn. Mặc dù có thể tồn tại được trên lý thuyết nhưng chắc vẫn phải mất thêm một khoảng thời gian nữa chúng ta mới có thể chứng minh được tính đúng đắn của động cơ đẩy này. Và nếu động cơ Warp thực sự hoạt động thì đó sẽ là bước chân vĩ đại của loài người trong công cuộc khai phá vũ trụ.

Một số chủ đề khác có thể bạn quan tâm:

Theo dõi BlogAnChoi để cập nhật tin tức mới nhất hàng ngày nhé!

Du hành thời gian liệu có khả thi không?

2021-11-07T00:32:14Z

Bạn đã bao giờ mơ mộng về việc du hành thời gian chưa, có thể đi đến thời gian mấy trăm năm sau và nhìn thấy trước được tương lai? Vậy việc này có khả thi không? Hãy cùng BlogAnChoi khám phá và tìm ra câu trả lời nhé.

Sergei Krikalev – nhà du hành thời gian vĩ đại nhất trong lịch sử

Sergei Krikalev là phi hành gia người Liên Xô và được coi là “công dân cuối cùng của quốc gia Liên Xô”. Nguyên nhân là do Sergei Krikalev đã bị “bỏ rơi” trên trạm vũ trụ Mir, và đến ngày trở về thì đất nước Liên Xô của ông đã không còn tồn tại. Ông là người giữ kỷ lục về tổng thời gian có mặt trên vũ trụ, tổng cộng 803 ngày, 9 giờ, 39 phút.

Sergei Krikalev được tôn vinh là Anh hùng của nước Nga. (Nguồn: Internet).

Trong khoảng thời gian ở ngoài vũ trụ, ông đã du hành vào tương lai của chính mình trong 0,2 giây. Di chuyển với vận tốc 17.500 dặm/giờ, ông đã trải nghiệm một hiệu ứng được biết đến là sự giãn thời gian. Và một ngày kia, chính hiệu ứng tương tự có thể giúp ta du hành thời gian để đến một thời điểm trong tương lai.

Các thí nghiệm về sự giãn thời gian

Thí nghiệm của Albert Michelson và Edward Morley

Mùa xuân năm 1887 tại Cleveland, Ohio, Mỹ, 2 nhà khoa học Albert Michelson và Edward Morley đã thực hiện một thí nghiệm được coi là bằng chứng đầu tiên bác bỏ giả thuyết bức xạ điện từ truyền trong môi trường ê-te, hơn nữa còn đưa ra số liệu đo đạc chính xác về tốc độ ánh sáng và tạo cơ sở cho một tiên đề trong thuyết tương đối hẹp của Albert Einstein sau này.

Chân dung hai nhà khoa học Albert Michelson và Edward Morley. (Nguồn: Internet)

Albert Michelson và Edward Morley đã cố gắng đo lường xem chuyển động của trái đất quanh mặt trời có tác động thế nào đối với tốc độ ánh sáng. Theo giả thuyết của họ, khi một chùm ánh sáng di chuyển cùng hướng với trái đất, ánh sáng sẽ di chuyển nhanh hơn, và khi trái đất di chuyển theo hướng ngược lại, ánh sáng sẽ di chuyển chậm hơn. Nhưng kết quả của cuộc thí nghiệm là vận tốc ánh sáng vẫn như nhau.

Thuyết tương đối hẹp của Albert Einstein

2 thập kỷ sau thất bại của thí nghiệm Michelson – Morley, Albert Einstein đã suy nghĩ về những hệ quả của việc không bao giờ thay đổi được tốc độ của ánh sáng. Năm 1905, trong thuyết tương đối hẹp (special theory of relativity), Albert Einstein đã chỉ ra rằng hiệu ứng giãn nở chính là bản chất tự nhiên của thời gian, và lần đầu tiên khẳng định về tính tương hỗ hay tính đối xứng của nó.

Thuyết tương đối hẹp nói về mối quan hệ giữa không gian và thời gian, đã được xác nhận bằng thực nghiệm và chấp nhận rộng rãi. (Nguồn: Internet)

Khoảng thời gian giữa hai sự kiện trong một hệ quy chiếu sẽ có giá trị thay đổi so với khi được đo trong một hệ quy chiếu khác đang chuyển động tương đối với hệ thứ nhất. Một đồng hồ trong hệ quy chiếu chuyển động sẽ chạy chậm hơn đồng hồ giống hệt như vậy nhưng đặt trong hệ quy chiếu đứng yên. Kết luận này đã mở ra cánh cửa vào thế giới của du hành xuyên thời gian.

Thí nghiệm Hafele–Keating

Thí nghiệm Hafele – Keating là một bài kiểm tra thuyết tương đối. Vào tháng 10 năm 1971, nhà vật lý Joseph C. Hafele, và Richard E. Keating, một nhà thiên văn học, đã mang 4 đồng hồ nguyên tử siêu chính xác lên máy bay thương mại.

Họ đã bay 2 lần vòng quanh thế giới, lần đầu tiên theo hướng Đông, sau đó là hướng Tây, và so sánh chúng với những đồng hồ khác vẫn ở Đài quan sát Hải quân Mỹ. Khi tái hợp, các đồng hồ được phát hiện là không đồng nhất với nhau và sự khác biệt của chúng phù hợp với các dự đoán của thuyết tương đối rộng và hẹp.

Du hành thời gian có khả thi không?

Theo lý thuyết, bạn đi càng nhanh thì thời gian bạn trải qua càng chậm. Các nhà khoa học đã thực hiện một số thí nghiệm như trên để chứng minh rằng điều này là đúng. Phép toán về du hành thời gian vẫn ảnh hưởng đến những thứ chúng ta sử dụng hàng ngày. Tuy nhiên, chúng ta không thể sử dụng cỗ máy thời gian để du hành hàng trăm năm về quá khứ hoặc tương lai.

Vấn đề là, để khiến những vật nặng như con người, hay thậm chí là tàu không gian di chuyển với vận tốc như thế cần một nguồn năng lượng lớn không thể tưởng tưởng được. Phải có một máy gia tốc hạt khổng lồ như Large Hardon Collider để tăng tốc các hạt nguyên tử đến gần mức tốc độ ánh sáng.

Large Hadron Collider là máy gia tốc hạt nhiều năng lượng và lớn nhất thế giới. (Nguồn: Internet).

Khả năng của con người là không có giới hạn. Biết đâu trong tương lai chúng ta có thể phát triển các công cụ để tăng tốc bản thân đạt được vận tốc tương tự, chúng ta có thể du hành thời gian đến tương lai và khám phá được nhiều điều mới mẻ.

Đọc thêm các bài viết khác:

Cảm ơn các bạn độc giả đã dành thời gian đọc bài viết này. Hãy để lại suy nghĩ của mình dưới phần bình luận và theo dõi BlogAnChoi để khám phá nhiều điều thú vị!