Du hành thời gian thường được định nghĩa theo định nghĩa của David Lewis: Thời gian của một vật thể di chuyển khi và chỉ khi sự khác biệt giữa thời gian khởi hành và thời gian đến của nó được đo trong thế giới xung quanh không bằng khoảng thời gian của cuộc hành trình mà vật thể đã trải qua. Ví dụ, Jane là một nhà du hành thời gian nếu cô ấy đi xa nhà trên con tàu vũ trụ của mình trong một giờ tính theo đồng hồ của chính cô ấy trên tàu nhưng lại đi hai giờ tính theo đồng hồ ở nhà, giả sử cả hai đồng hồ đều hoạt động bình thường.
Trước thế kỷ 20, các nhà khoa học và triết gia hiếm khi điều tra về du hành thời gian, nhưng giờ đây nó là một chủ đề thú vị và được nghiên cứu sâu sắc. Có những cuộc điều tra về du hành tới tương lai và du hành về quá khứ, mặc dù du hành về quá khứ có nhiều vấn đề hơn và nhận được nhiều sự chú ý hơn. Ngoài ra còn có các cuộc điều tra về khả năng hợp lý của du hành thời gian, khả năng vật lý của du hành thời gian và tính thực tiễn công nghệ của du hành thời gian. Người ta chú ý nhiều nhất đến du hành thời gian phù hợp với lý thuyết vật lý hiện tại như thuyết tương đối rộng của Einstein. Trong khoa học, các mô hình khác nhau của vũ trụ và các quy luật tự nhiên cai quản vũ trụ ngụ ý những khả năng khác nhau cho du hành thời gian. Vì vậy, các lý thuyết về du hành thời gian đã thay đổi hoàn toàn khi các lý thuyết vũ trụ thống trị đã phát triển từ các quan niệm cổ điển, Newton đến các quan niệm cơ học lượng tử, tương đối và hiện đại.
Các nhà triết học đã nhanh chóng ghi nhận một số hàm ý của vật lý mới đối với các vấn đề đáng kính trong siêu hình học: bản chất của thời gian, quan hệ nhân quả và bản sắc cá nhân, đó chỉ là một số ít. Chủ đề này tiếp tục tạo ra sự giao thoa ý tưởng hiệu quả giữa các nhà khoa học và triết gia khi các nhà lý thuyết trong cả hai lĩnh vực đấu tranh để giải quyết những nghịch lý khó hiểu xuất hiện khi du hành thời gian được cân nhắc nghiêm túc. Bài viết này thảo luận về cả các vấn đề khoa học và triết học liên quan đến du hành thời gian.
Du hành thời gian có khả thi không?
Mặc dù con người không thể nhảy vào cỗ máy thời gian và quay ngược thời gian, nhưng chúng ta biết rằng đồng hồ trên máy bay và vệ tinh di chuyển với tốc độ khác với tốc độ trên Trái đất.
Tất cả chúng ta đều du hành trong thời gian! Ví dụ, chúng tôi đi du lịch một năm giữa các ngày sinh nhật. Và tất cả chúng ta đều đang du hành thời gian với tốc độ xấp xỉ nhau: 1 giây trên giây.
Kính viễn vọng không gian của NASA cũng cho chúng ta một cách để nhìn ngược thời gian. Kính viễn vọng giúp chúng ta nhìn thấy các ngôi sao và thiên hà ở rất xa . Phải mất một thời gian dài để ánh sáng từ các thiên hà xa xôi đến được với chúng ta. Vì vậy, khi chúng ta nhìn lên bầu trời bằng kính viễn vọng, chúng ta đang thấy những ngôi sao và thiên hà đó trông như thế nào từ rất lâu trước đây.
Tuy nhiên, khi nghĩ đến cụm từ “du hành thời gian”, chúng ta thường nghĩ đến việc du hành nhanh hơn 1 giây/giây. Kiểu du hành thời gian đó nghe giống như thứ mà bạn chỉ thấy trong phim hoặc sách khoa học viễn tưởng. Nó có thể là thật? Khoa học nói có!\
Làm thế nào để chúng ta biết rằng du hành thời gian là có thể?
Hơn 100 năm trước, một nhà khoa học nổi tiếng tên là Albert Einstein đã đưa ra ý tưởng về cách thức hoạt động của thời gian. Ông gọi nó là thuyết tương đối. Lý thuyết này nói rằng thời gian và không gian được liên kết với nhau. Einstein cũng cho biết vũ trụ của chúng ta có giới hạn tốc độ: không gì có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng (186.000 dặm/giây).
Điều này có ý nghĩa gì đối với du hành thời gian? Vâng, theo lý thuyết này, bạn di chuyển càng nhanh , bạn càng trải nghiệm thời gian chậm hơn . Các nhà khoa học đã thực hiện một số thí nghiệm để chứng minh rằng điều này là đúng.
Ví dụ, có một thử nghiệm sử dụng hai đồng hồ được đặt chính xác cùng một lúc. Một chiếc đồng hồ ở trên Trái đất, trong khi chiếc đồng hồ kia bay trên máy bay (đi cùng hướng Trái đất quay).
Sau khi máy bay bay vòng quanh thế giới, các nhà khoa học đã so sánh hai đồng hồ. Đồng hồ trên máy bay chạy nhanh chậm hơn một chút so với đồng hồ trên mặt đất. Vì vậy, đồng hồ trên máy bay chạy chậm hơn một chút so với 1 giây trên giây.
Chúng ta có thể sử dụng du hành thời gian trong cuộc sống hàng ngày?
Chúng ta không thể sử dụng cỗ máy thời gian để du hành hàng trăm năm về quá khứ hoặc tương lai. Loại du hành thời gian đó chỉ xảy ra trong sách và phim ảnh. Nhưng phép toán du hành thời gian có ảnh hưởng đến những thứ chúng ta sử dụng hàng ngày.
Ví dụ: chúng tôi sử dụng vệ tinh GPS để giúp chúng tôi tìm ra cách đi đến những địa điểm mới. (Hãy xem video của chúng tôi về cách các vệ tinh GPS hoạt động .) Các nhà khoa học của NASA cũng sử dụng phiên bản GPS có độ chính xác cao để theo dõi vị trí của các vệ tinh trong không gian. Nhưng bạn có biết rằng GPS dựa vào tính toán du hành thời gian để giúp bạn đi vòng quanh thị trấn không?
Các vệ tinh GPS quay quanh Trái đất rất nhanh với tốc độ khoảng 8.700 dặm (14.000 km) một giờ. Điều này làm chậm đồng hồ vệ tinh GPS trong một phần nhỏ của giây (tương tự như ví dụ về máy bay ở trên).
Tuy nhiên, các vệ tinh cũng đang quay quanh Trái đất cách bề mặt khoảng 12.550 dặm (20.200 km). Điều này thực sự tăng tốc đồng hồ vệ tinh GPS lên một phần lớn hơn một chút của giây.
Đây là cách thực hiện: Lý thuyết của Einstein cũng nói rằng lực hấp dẫn làm cong không gian và thời gian, khiến thời gian trôi chậm lại. Lên cao, nơi các vệ tinh quay quanh, lực hấp dẫn của Trái đất yếu hơn nhiều. Điều này làm cho đồng hồ trên vệ tinh GPS chạy nhanh hơn đồng hồ trên mặt đất.
Kết quả tổng hợp là đồng hồ trên các vệ tinh GPS trải qua thời gian với tốc độ nhanh hơn 1 giây trên giây một chút. May mắn thay, các nhà khoa học có thể sử dụng toán học để sửa chữa những khác biệt này kịp thời.
Nếu các nhà khoa học không sửa đồng hồ GPS, sẽ có vấn đề lớn. Các vệ tinh GPS sẽ không thể tính toán chính xác vị trí của chúng hoặc của bạn. Các lỗi sẽ tăng lên đến một vài dặm mỗi ngày, đó là một vấn đề lớn. Bản đồ GPS có thể nghĩ rằng nhà của bạn không ở gần vị trí thực của nó!
Tóm tắt:
Vâng, du hành thời gian thực sự là một điều có thật. Nhưng nó không hoàn toàn như những gì bạn có thể thấy trong phim. Trong những điều kiện nhất định, có thể trải nghiệm thời gian trôi qua với tốc độ khác với 1 giây trên giây. Và có những lý do quan trọng khiến chúng ta cần hiểu hình thức du hành thời gian trong thế giới thực này.
