Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - VI

Có lẽ ta không nên theo đuổi vấn đề dịch chuyển tức thời thêm nữa, vì chúng nghe giống truyện huyền hoặc hơn là KHVT, lĩnh vực đòi hỏi có một chút ít cơ sở khoa học. The Sins of our Fathers (1976) của Stanley Schmidt là một trong những truyện sau cùng đề cập tới khả năng di chuyển nhanh hơn ánh sáng bằng động cơ đẩy (gọi là động cơ Tachyon hoá thông thường). Động cơ có tên Rao-Chang đặc biệt này đẩy một con tàu vũ trụ đi nhanh hơn ánh sáng mà không quá tốn kém, nhưng đi chậm hơn ánh sáng dù chỉ vài phần trăm lại tiêu thụ lượng năng lượng khổng lồ. (Lại tất nhiên!) không ai biết nó hoạt động ra sao vì người ta tìm ra nó hoàn toàn tình cờ, và các nhà vật lý trẻ trong truyện lại .. không thèm quan tâm xây dựng lại hoàn toàn các nền tảng vật lý để giải thích vấn đề! Rốt cục, người đọc chẳng hiểu con tàu được chuyển đổi thành “vật chất tachyon” trong không gian tiêu chuẩn, hay tự thân nó di chuyển trong không gian tachyon, nơi các định luật vật lý tiêu chuẩn không có tác dụng. 

Một nhánh công nghệ KHVT khác thừa nhận tính tuyệt đối của vận tốc ánh sáng, cũng như sự bất khả của hành trình liên hành tinh. Các tác giả theo trường phái này đề xuất con người chỉ cần ở nguyên một chỗ trong không gian: du hành xuyên thời gian hoặc du hành tới các vũ trụ song song. Hai hình thức này không mạo phạm ‘thanh kinh’ thuyết tương đối vì chúng diễn ra tại các chiều không gian-thời gian hoàn toàn khác, bắt đầu phổ biến từ Rescue into the past của Ralph Milne Farley (1940). Các câu chuyện được thể diễn tiến ngày càng ngoạn mục hơn, xa rời thực tế hơn. Tiến sỹ Hubble-Bubble trong A Drop in Infinity năm 1915, theo như Gerald Grogan giới thiệu, chế ra được một cỗ máy đưa con người vào chiều không gian thứ tư. Một số sóng nhất định chạy dọc chiều không gian này bằng cách nào đó bị phản bằng sóng khác chạy hướng ngược lại, tạo thành ... điện năng. Điều chỉnh buồng điện áp một chút, trường điện bên trong cho phép bạn trải nghiệm các chiều không gian khác. Khách lữ hành theo đó mà viếng thăm các Trái-đất-song-song, vốn tồn tại song hành đầy bí ẩn với chúng ta như những nấc thang trên một chiếc thang vươn đến vô cùng. Ý tưởng một trường điện với cường độ thích hợp trở thành cổng không gian kỳ diệu xuất hiện trở lại gần nửa thế kỷ sau trong truyện ngắn 1949 của Charles Recour, The Swordsman of Pira, mà theo đó “nếu một vật thể bị đưa vào trường điện mạnh, nó sẽ quay xung quanh không gian xoắn vặn vào chiều không gian thứ 4”.

Một số “nhà khoa học” khác đề xuất lý thuyết cho rằng các hạt không có khối lượng như photon, neutrino có khả năng truyền đạt tới chúng ta hình ảnh, thông điệp từ thế giới hoặc thời đại khác. Three Wise Men of Space (Donald Ben, 1940) mô tả các sinh vật thông tin bằng các tia nhanh hơn ánh sáng, nắm được kiến thức tiên tiến hơn thời đại của Enstein rất rất nhiều lần. Truyện ngắn The Star King (1947) của Edmund Hamilton thuật lại việc người trái đất 2 trăm ngàn năm trong tương lai giao tiếp với thế kỷ 20 thông qua sóng não, là thứ duy nhất xuyên qua được bức tường thời gian do không phải là vật chất. Theo lời kể của người tương lai, họ bay qua lại giữa các hành tinh bằng các tia ‘dưới quang phổ’ thuộc ‘quãng  tám thứ 30 dưới 0’, sinh ra từ động cơ tua bin nguyên tử. Cho đến thời đại này, quá trình tăng khối lượng tương đối của vật thể khi tốc độ tới gần vận tốc ánh sáng của thuyết tương đối đã được giải quyết triệt để, các con tàu vũ trụ được trang bị khối lượng (quán tính) nhân tạo bay nhanh gấp 1000 lần tốc độ ánh sáng. 

Ý tưởng tương tự được Orson Scott Card nương theo trong Ender’s Game (1985), nhưng đỡ rối rắm hơn: người trái đất ăn trộm được công nghệ truyền tin tức thời bất kể khoảng cách thông qua các ăn ten ansible, nhờ đó lập nên cả một đế chế xuyên Ngân hà nhưng vẫn không di chuyển được nhanh hơn ánh sáng. Nói cách khác, người ta gọi điện thoại nhắn tin tức thời với nhau, nhưng vẫn phải dùng xe ngựa để qua lại giữa các thành phố! Mãi đến gần cuối series con người mới có được công nghệ dịch chuyển tức thời bằng cách huy động toàn bộ số máy tính loài người có trong tay, ghi nhớ vị trí nguyên tử của vật thể muốn dịch chuyển, truyền qua không gian “phi thông thường” vốn trước nay được dùng truyền tin bằng ăng ten ansible, và “vật chất hoá” ở đích đến. 

Các bài cùng series: 
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng 
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - II
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - III
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - IV
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - V

Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - V

Hướng đi mới cho công nghệ phản lực xuất hiện vào năm 1986 do nhà văn Arthur C Clarke đề xướng (The Songs of the Distant Earth). Ngay từ đầu, Clarke khẳng định trong phần mở đầu truyện rằng vận tốc ánh sáng là tuyệt đối. Tuy nhiên, ta có thể thu nguồn năng lượng hầu như vô tận dành cho di chuyển chậm hơn c qua các biến thiên lượng tử trong không gian ở kích thước Planck. Con tàu vũ trụ Magellan của thế kỷ 36 lấy năng lượng trực tiếp từ không gian ‘trống rỗng’, nhờ đó không cần đem theo nhiên liệu tên lửa đẩy. Di chuyển nhanh hơn vận tốc ánh sáng 20% được cho rằng cực kỳ nguy hiểm do các nguyên tử tương tác với con tàu sẽ phản ứng như bom hạt nhân mini. Mỗi con tàu được trang bị 100 ngàn tấn băng ở mũi. Cả thuyền trưởng lẫn thành viên thuỷ thủ đoàn đều tỏ ra không quan tâm động cơ lượng tử hoạt động ra sao, nhưng người đọc chịu mò mẫm có thể tìm thấy lời giải thích đầy đánh đố theo kiểu  “biến thiên cấu trúc địa vật lý của 11 chiều siêu không gian” rải rác trong câu chuyện. William Lawrence Hamilton trong Planet of Duplicates (1945) cũng đề cập đến cách thức huy động năng lượng tương tự - ở đây là ‘chất thải’ vật chất xả ra từ các vì sao trong dải Ngân Hà. 

Khoa học lượng tử còn nhiều ứng dụng sáng tạo khác, như trong Mission to Universe và Door to Anywhere (Gordon Dicksson – 1965 và Poul Anderson – 1966), các biến thiên lượng tử kết hợp với hiểu biết về địa vật lý vũ trụ giúp nhà du hành tìm đường tắt xuyên qua không gian (phase shifting/chuyển pha), hoặc hoành tráng hơn qua các cổng ‘nhảy’ (jumpgate) – tất nhiên là hầu như không được giải thích nguyên lý. Tương tự trong The Door của Oliver Saari (1941), cánh cổng không gian giấu trong một thành phố đổ nát giữa sa mạc Sahara đưa người bước qua lên hành tinh nằm trong một hệ sao đôi đâu đó trong vũ trụ. Thật tiếc, xuất xứ và nguyên lý của cánh cổng này không được coi trọng bằng hành trình tìm kiếm nó qua câu chuyện. 

Công nghệ ‘chuyển pha’ trong câu chuyện của Poul Anderson ở trên nghe khá thú vị, và thậm chí nghe có vẻ khả thi nếu người đọc không bỏ công nghiên cứu quá sâu. Định luật về các nguyên lý bất định của Heisenberg cho rằng người ta không thể biết vị trí và vận tốc của một hạt một cách chính xác. Ứng dụng vào công nghệ ‘chuyển pha’, vận tốc của một con tàu được đo chính xác đến nỗi hàm sóng của nó trải rộng khắp không gian liên hành tinh. Bằng công nghệ kì diệu nào đó, hàm sóng này ‘nhảy lên’ tại một điểm mục tiêu cách xa vài năm ánh sáng. Khi nó co rút lại (collapse), con tàu đổi phase và xuất hiện tại điểm đến mà không cần di chuyển qua không gian. Tóm lại, chỉ cần biết vận tốc chính xác của con tàu vũ trụ (do máy tính quyết định) là đủ thay đổi hàm sóng của nó – tương đương với lời khẳng định electron tự dưng có vị trí và kích thước xác định chỉ nhờ người quan sát .. nhìn thấy nó. Bạn có thể đọc thêm về định luật về các nguyên lý bất định tại đây. 

Tiến xa hơn một chút, Ringworld nổi tiếng do Poul Aderson chấp bút (1970) đề cập đến ‘stepping disk’ (đĩa dịch chuyển) và ‘transfer booth’ (hộp dịch chuyển). Về cơ bản, chúng là thiết bị dịch chuyển tức thời. Công nghệ tương tự tái hiện trong Vanishing Spaceman (1947) của Alexander Blade, và nhất là Way Station (Clifford Simak – 1964): một nền siêu văn minh bí ẩn xa xưa thiết kế cả mạng lưới ‘transfer booth’ rộng khắp thiên hà, sử dụng công nghệ mang hơi hướm dịch chuyển tức thời (vật chất hoá từ xa). (Thật ra, giống người ngoài hành tinh có khả năng thần giao cách cảm & khả năng tuỳ biến thế giới vật lý mà con người không hay biết khiến ta liên tưởng đến phép thuật hơn là KHVT.) Special Delivery (1945) của George o. Smith chế ra thiết bị dịch chuyển quét và lưu thông tin vị trí của từng nguyên tử, sau đó phân rã vật thể, lưu nguyên tử dạng thô trong ngân hàng dữ liệu tại chỗ và “bắn” thông tin thu được sang thiết bị thứ hai ở xa, sử dụng nguyên tử dạng thô của thiết bị đó để xây dựng lại vật thể. The Mixed Men của (Vogt, 1945) đề cập đến công nghệ chuyển tải vật chất: Trái Đất là trung tâm của một Đế quốc 3 tỷ hệ hành tinh, sử dụng sóng radio siêu tần để giao tiếp tức thời. Con người di chuyển bằng cách truyền tải thông tin vật chất qua sóng radio tới điểm đến, dựng lại bằng vật chất hữu cơ có sẵn tại đó, hoặc chuyển đổi hoàn toàn cơ thể thành một chùm electron bắn qua không gian rồi dựng lại tại điểm đến. 

Ngoài các hiểm hoạ thông thường như lượng sóng gửi tới không đủ dựng lại vật thể, thiết bị dịch chuyển tức thời còn mang lại một số rắc rối khác. Robert Abernathy (Canal Builders, 1945) kể lại câu chuyện một anh chàng người trái đất thích phiêu lưu tự chế tàu vũ trụ bay đến sao hoả trong khi mọi người còn lại dùng dịch chuyển tức thời để qua lại giữa các hành tinh trong Hệ Mặt trời. Cuộc hành trình mất hai tuần, nhưng khi đến đích chàng ta chỉ thấy tàn tích của một nền văn minh đã chết từ rất lâu tại nơi đáng lẽ là thành phố người trái đất. Hoá ra, các thiết bị dịch chuyển tức thời không chỉ dịch chuyển không gian mà cả thời gian trong ‘không gian nội tại’ của nó. Tên lửa đẩy đưa nhà du hành lên sao hoả ở thời điểm “bây giờ +2 tuần”, trong khi thiết bị dịch chuyển đưa đi ở thời điểm “bây giờ -2 ngàn năm”. Đống đổ nát đó chính là thành phố của người trái đất xây cách nay 2 ngàn năm!

Các bài cùng series: 
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng 
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - II
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - III
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - IV

Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - IV

Nhìn chung, quá trình phát triển công nghệ bay nhanh hơn ánh sáng được coi là vô cùng khó khăn – thường thì con người vô tình tìm ra bí mật của nó, hoặc một nền văn minh siêu đẳng nào đó dạy cho chúng ta. Sự hào phóng này đi kèm với cái giá không hề rẻ. Rendevois in Space (Guy Archett, 1949) khám phá tàu vũ trụ có khả năng bay tới hành tinh khác của người ngoài hành tinh trên quỹ đạo sao Thổ. Nhưng giống người sở hữu con tàu từ chối dạy cho người trái đất bí mật của mình. Người trái đất vẫn còn quá hiếu chiến để sở hữu công nghệ mạnh nhường đó. Ý tưởng cho rằng con người được chỉ dạy bí mật du hành liên hành tinh có thể là tai hoạ đối với các nền văn minh thiên hà xuất hiện lần nữa trong Star Base X (1944 - R.M Williams). Trong truyện này, giống người ngoài hành tinh có tên Ahrrneds từ chối chia sẻ bí mật vì họ nhận thấy khó tránh chiến tranh liên hành tinh nếu con người hiếu chiến, máu cạnh tranh vượt ao nhà bơi ra biển lớn giữa các vì sao. Homo Sol (1940) của Isaac Asimov mô tả một liên bang các nền văn minh thiên hà mời trái đất gia nhập sau khi con người khám phá ra bí mật du hành liên hành tinh và đặt chân lên chòm Alpha Centauri với ý đồ định cư trên hành tinh số 5. Khả năng phát kiến của con người hoá ra còn hơn cả phần còn lại của thiên hà khi họ nâng cấp được động cơ “siêu nguyên tử” hyperatomic drive vượt trội những gì Liên bang có trong tay. Nguyên lý hoạt động: không biết! Chỉ trong một thời gian ngắn, con người còn tìm được cách cải tạo nhiều thiết bị ôn hoà của Liên bang thành vũ khí sát thương hiệu suất cao! Sau thức thời động cơ nguyên tử là ảo diệu phản vật chất. I’m a Stranger Here Myself (1950) của John Bridger đề cập đến nguyên lý di chuyển nhanh hơn ánh sáng gọi là “chuyển dịch nhiều pha” dựa trên biến đổi terrene thành phản-terrene (mà giờ ta gọi đơn giản là vật chất và phản vật chất). Vì lý do nào đó, phản vật chất được cho rằng di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Tất nhiên con người không tìm ra nó, mà học hỏi được từ một nền văn minh siêu đẳng nhân từ hiền hậu qua con đường đại sứ ngoại giao. 

Tới Life Probe và Procyon’s Promise (Michael McCollum, 1983- 1985), Trái đất đón tàu thăm dò tới từ nền văn minh rất xa, rất cổ xưa có tên The Makers. Sau nhiều triệu năm tìm kiếm, The Makers đã bỏ cuộc đua động cơ du hành nhanh hơn tốc độ ánh sáng,  mặc dù họ phát triển được vài lý thuyết độc lập cho thấy điều này hoàn toàn khả thi về cả lý thuyết lẫn thực tế. Giống người này chuyển sang liên hệ với các nền văn minh khác trong thiên hà có tiềm năng chung ý tưởng thiết kế. Hàng ngàn ‘tàu chậm’ tự động chạy bằng năng lượng tổng hợp nhiệt hạch (fusion) - dựa trên lý thuyết điểm kỳ dị của Hawking (chú ý là  lý thuyết điểm kỳ dị của Hawking có trên thực tế, dĩ nhiên là chẳng liên quan gì đến động cơ nhiệt hạch!) - di chuyển dưới tốc độ ánh sáng được thả đi khắp thiên hà nhằm tìm kiếm các nền văn minh khác sáng dạ hơn, dạy cho họ bí mật vượt qua tốc độ ánh sáng. Một trong các máy thăm dò này tìm đến Hệ mặt trời của chúng ta và thu hút sự chú ý của cả loài người. Sau cùng, con người chấp nhận lời thách đố, giải được nó, lên đường và tìm được các mảnh vỡ của một con tàu có khả năng bay nhanh hơn ánh sáng tại Hệ mặt trời Procyon. Họ khám phá ra giống người the Makers đã tìm ra đáp án nhiều thế kỷ trước khi Máy Dò viếng thăm Hệ mặt trời, và đã từ bỏ quê hương. Ý tưởng rằng công nghệ bay nhanh hơn ánh sáng đã được một số nền văn minh khác sở hữu từ trước còn xuất hiện trong Nomad (Wesley Long, 1944).

Còn nhiều vấn đề kỹ thuật khác phát sinh cần giải quyết khi phát triển công nghệ di chuyển vượt tốc độ ánh sáng. Paradoxical Escape của Asimov (1945) kể lại hành trình tìm kiếm bí mật du hành giữa các vì sao bằng cách “nhồi” vào một bộ não cơ giới mọi hiểu biết của con người về thiên văn, vật lý và lý thuyết “nhảy cóc không gian”. Bộ Não tìm ra lời giải, nhưng đáng buồn là một chuyến đi như vậy nguy hiểm chết người. Chính vì vậy mọi nỗ lực trước đó với sự giúp sức của các Bộ Não khác đều thất bại. Do một robot không thể gây hại cho con người dưới mọi hình thức, các Bộ Não trước đây tự nướng chín mình theo nghĩa đen để tránh vi phạm “Điều Luật thứ nhất của Robot”. 

Các bài cùng series: 
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng 
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - II
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - III

Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - III

Suốt nhiều năm, tên lửa đẩy vi phạm nghiêm trọng các định luật vật lý để bay nhanh hơn ánh sáng. Một số truyện còn quá đà hơn khi mô tả cách thức vượt xa tốc độ đáng bị Mẹ tự nhiên “tuýt còi” hết sức vô tư. Grey Lensman (1939) của Edward E. Smith tả lại cảnh tàu vũ trụ bay với tốc độ 60 parsecs/giờ (2 triệu lần tốc độ ánh sáng) trong không gian giữa các vì sao và 100.000 parsecs/giờ (3 ... tỷ lần tốc độ ánh sáng) trong không gian giữa các thiên hà bằng cách sử dụng ‘năng lượng vũ trụ’. Những con tàu này ứng dụng động cơ phi quán tính phát triển bởi Bergenhlom, mở đường cho mậu dịch liên Ngân hà. Phần kế tiếp của câu chuyện này, Second Stage Lensman đề cập đến chủng tộc gọi là Medonians cài đặt các cỗ máy ‘huỷ quán tính’ lên hành tinh của mình và dời nó đến Tinh vân Lundmark, còn được gọi là Ngân Hà thứ hai.  Methusala’s Children (1941) của Robert Heinlein tả lại một động cơ “ứng dụng sức ép ánh sáng dưới điều kiện không quán tính để di chuyển vừa đủ chậm hơn vận tốc ánh sáng”. (Về mặt kỹ thuật phương án này không hẳn viễn tưởng. Nhà khoa học Nga Konstantin Tsiolkovsky đã đề cập tận dụng sức ép ánh sáng để đẩy tàu từ năm 1921. IKAROS của Nhật được phóng tháng 5/2010 là vệ tinh đầu tiên ứng dụng gió mặt trời (các hạt mang điện tích bắn ra từ mặt trời tràn ngập trong không gian Hệ mặt trời) hướng đến sao Kim).

Một số phương án khác cũng được tán đồng, như trong truyện ngắn Starship from Venus của Rog Phillip (1948). Một con tàu vũ trụ bí ẩn từ sao Kim hạ xuống Trái đất, người trái đất sớm học được bí mật du hành liên hành tinh. Người đọc được biết electron và proton có quán tính ngược chiều nhau. Bằng cách bắn proton ra đằng mũi tàu và electron ở đầu ngược lại, hiệu ứng tổng sẽ đẩy con tàu tiến lên phía trước với vạn tốc 1/3c một cách ... kỳ bí. 

Rogue Ship của A.E van Vogt kể lại truyền kỳ về con tàu Hope of Man và phi hành đoàn của nó được đẩy lên gần vận tốc ánh sáng, tận dụng hiệu ứng kéo dãn thời gian do Lorentz-Fitgerald đề xuất trong Lý thuyết về Co giãn [thời gian]. Con tàu bắn vật chất phóng (reaction mass) khi đạt gần vận tốc ánh sáng để tăng khối lượng, mà theo “vật lý kỳ lạ” trong truyện, “... một khối lượng rất nhỏ cũng đủ mang lại năng lượng gần như vô tận....”. Hiệu ứng mong muốn không bao giờ xuất hiện, và chiếc Hope of Man rốt cục mất hàng thập kỷ để đến đích. Ngoài ra còn có các tuyên bố rằng tại vận tốc ánh sáng, khối lượng tăng đến vô cùng nhưng kích thước của một hạt biến mất, do đó vật chất không còn quán tính tự thân. Tất nhiên cả hai ‘lý thuyết’ ở trên đều không có cơ sở, nhưng rất may tự thân câu chuyện vẫn đủ sức hấp dẫn người đọc. Trong một truyện khác, The Moth (1939) của Ross Rocklyne, phản lực sinh ra từ ‘thuyết tương đối’: Một thiết bị ‘co ngược’ thu nhỏ con tàu thông qua bẻ gãy quỹ đạo của electron, và “khi kích thước giảm về 0, tốc độ tàu tự động tăng lên bằng với vận tốc ánh sáng ...”. Để tăng vận tốc như ý, chỉ cần “... giảm kích thước tàu bù trừ tương ứng với vận tốc bạn muốn.” (!)

To Outlive Eternity (1967) của Poul Anderson tuân thủ các nguyên tắc của thuyết tương đối hẹp ở mức độ nhất định, khám phá giới hạn cực kỳ quan trọng đối với du hành tương đối: kiếm đâu ra khối lượng vô hạn để tăng tốc lên tới tốc độ ánh sáng. Câu trả lời là thay vì đem khối lượng theo, ta ‘xúc’ nó trên đường bay từ vật chất liên hành tinh – vốn là tàn dư của vụ nổ bigbang cách nay 15 tỉ năm tràn ngập khắp vũ trụ! Câu chuyện tả lại hành trình của một phi hành đoàn bất lực khi tàu vũ trụ cưỡi trên động cơ phản lực dòng thẳng (ramjet) của họ hỏng mất bộ phận giảm tốc. Con tàu mất điều khiển phóng ngày càng nhanh cho đến khi đạt rất gần vận tốc ánh sáng, rồi vượt qua nó. Tốc độ tăng nhanh đến nỗi trước tiên con tàu vượt qua các đám mây liên hành tinh dày đặc tại tâm Ngân Hà, tiếp tới viếng thăm các dải thiên hà khác chỉ trong vài phút, và cuối cùng là chạy trốn được cả quá trình co lại sụp đổ của vũ trụ. Hiệu ứng kéo giãn thời gian ở tốc độ rất cao này giúp họ sống lâu hơn cả chính vũ trụ. Câu chuyện có chút chất thơ khi mô tả hành trình viếng thăm các dải ngân hà, hệ hành tinh sinh ra, lớn lên trong quá trình giãn nở trở lại của vũ trụ, đồng thời đưa tốc độ tương đối của con tàu về lại gần bằng 0 – cho đến khi phi hành đoàn tìm được một hành tinh gần giống trái đất để định cư. 

Chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của một phi thuyền bay nhanh hơn ánh sáng sử dụng động cơ hydrogen được mô tả trong The Eyes are Watching (1950) của Walt Sheldon, trong đó không ai thực sự biết điều sẽ xảy ra khi con tàu của họ bay nhanh hơn ánh sáng. Một số khoa học gia thừa nhận không tin có thể bẻ gãy giới hạn này, và thậm chí tiên đoán ta “có thể nhảy sang chiều không gian khác”. Trong Pattern for Conquest (1946), George O. Smith đề cập đến một kiểu “siêu động cơ” cho phép phi thuyền gia tốc đến rất gần vận tốc ánh sáng, nhưng tất nhiên giải thích vô cùng mờ mịt. Cũng trong truyện, ta được nghe đến tia “tractor” và “pressor” dùng “mổ banh xác” phi thuyền địch. Công nghệ này dựa trên lý thuyết gọi là “biến thiên hằng số không gian” (space constant adaptor) – cùng được đề cập tới tại Adaptor và Ethical Equations của Murray Leínter (1945). Một truyện cũ hơn, Redevelopment (Wesley Long – 1944) mô tả hành trình đến chòm Đại Khuyển (Sirus) trong 6 tháng bằng thiết bị sinh trọng lực và các hạt gọi là alphons được dùng để đẩy con tàu vượt qua rào cản tốc độ ánh sáng. Kỹ thuật này được gọi là “siêu động cơ”. Truyện ngắn Gleeps (1943) của P. Schuyler Miller đề cập tới các con tàu “nhảy” (warpship) được dùng để di chuyển liên hành tinh, và có thể là cả liên ngân hà bằng cách đi tắt qua các gấp khúc của không gian. Ta sẽ đề cập đến nhánh công nghệ “nhảy” này sâu hơn tại các phần sau của bài viết, nhường chỗ cho các ý tưởng bay nhanh hơn ánh sáng thực sự. 

Các bài cùng series: 
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng 
- Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - II

Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - II

Nỗ lực tiếp theo của James Blish nhằm tận dụng hiệu ứng lượng tử đẩy tàu vũ trụ xuất hiện lại trong tiểu thuyết trường thiên Cities in Flight (1958), dựa trên xê-ri tiểu thuyết ngắn viết trong khoảng 1950-1957 cùng tác giả. Theo diễn tiến truyện, chúng ta được biết vào thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21, các nhà khoa học phương Tây khám phá ra  “máy tạo phân cực hạt gravitron Dillon-Wagoner”, rút gọn tên tiếng Anh là ‘spindizzy’. Nguyên tắc hoạt động của nó được giải thích trong Earthman Come Home (1950) rằng mọi vật thể tự quay quanh chính nó tạo ra các từ trường tỷ lệ thuận với tốc độ quay, khối lượng, và hằng số hấp dẫn. Mỗi máy spindizzy làm biến đổi khoảnh khắc từ trường của mọi nguyên tử trong trường ảnh hưởng của nó, từ đó thay đổi hằng số hấp dẫn G. Cities in Flight là tác phẩm hiếm hoi vẽ ra cả phương trình có tên “Phương trình Blackett-Dirac”. Phương trình này tuyên bố thay đổi được G bằng cách thay đổi tốc độ quay của các hạt cơ bản: G² = 8Pc/U (Trong đó P là khoảnh khắc từ của vật thể, c là tốc độ ánh sáng, U là góc động lượng!) Hẳn rằng, bằng cách tăng U của mọi hạt trong vật thể, hằng số hấp dẫn sẽ giảm xuống. Một động cơ phi thuyền không gian hoạt động theo nguyên tắc này, vì lý do nào đó tác giả ‘quên’ đề cập, sẽ không có tốc độ giới hạn  và vượt được tốc độ ánh sáng mà chỉ tốn vài Watt nhiên liệu. Mọi thành phố trên trái đất sớm được trang bị spindizzi và lên đường chiếm hữu toàn thiên hà. Mặc dùđược  tác giả cẩn thận cho cả phương trình vật lý vào, câu chuyện vẫn chứa khá nhiều chi tiết mâu thuẫn niên đại - ví dụ như phần lớn tình tiết diễn ra giữa năm 3000 và 4000 sau công nguyên nhưung các kỹ sư vẫn dùng thước dây!
 

Tác phẩm khác đề cập tương quan giữa từ trường và trọng trường là Meddler’s Moon (1947) bởi George O. Smith. Hiệu ứng Hedgerly chứng minh mối quan hệ giữa từ trường và trọng trường, dẫn tới điều chỉnh lực hấp dẫn thông qua từ trường. Điều chỉnh các trường trọng trường nhân tạo cho phép biến đổi khối lượng vật chất của bất kỳ hạt nào tuỳ ý. Nhờ đó ta không cần rocket bắn vật chất ra sau đuôi nhiều như trước, tránh được bài toán khối lượng tiệm cận vô cùng khi tốc độ đạt gần tới tốc độ ánh sán (giảm khối lượng bằng máy điều chỉnh trọng lực để tiết kiệm nhiên liệu). 

 Mặc dù du hành giữa các vì sao bằng tên lửa đẩy là mốt của phần lớn tác phẩm KHVT trong những năm 30 và 40, du hành tới các ngôi sao ở xa thường rất tốn thời gian làm phát sinh hàng mớ khó khăn khác, khó tới nỗi phần lớn tác giả KHVT của giai đoạn này có xu hướng tránh xa du hành liên hành tinh. Phương án đơn giản nhất để rút ngắn thời gian chính là tăng tốc tên lửa đẩy. Có lúc nhiên liệu kỳ lạ được trình làng, như ‘mercuron’ trong Orbit XXIII-H (1938) của Robert Willes, cung cấp tốc độ lên tới 65km/s. Để bay tới Sao Hoả hoặc xa hơn, phi hành đoàn phải kết hợp uống nhiều loại thuốc ngủ khác nhau. 

Thời đại Nguyên tử (atomic age) đến, những phương thức di chuyển bằng chất đốt ‘trâu bò’ nay được nâng cấp lên đời ‘động cơ nguyên tử’ huyền diệu. Đến Moon of Arcutus (1935) của Richard Tooker rốt cục con người cũng bay được với vận tốc ánh sáng, nhưng phi hành đoàn lạ thay không chịu bất kỳ ảnh hưởng nào của hiệu ứng giãn nở thời gian (time dilation) theo như thuyết tương đối rộng. Tàu vũ trụ Metero III, vận dụng năng lượng của tiến trình “phá vỡ nguyên tử carbon” mất 26 năm đưa phi hành đoàn 18 người đến Arcturus. Câu chuyện này đáng chú ý ở chỗ tại thời điểm đó phần lớn nghiên cứu về năng lượng nguyên tử, đặc biệt là phản ứng phân rã, vẫn chưa được phổ biến ra công chúng. Khái niệm “động cơ nguyên tử” đầy bí ẩn này cũng xuất hiện trong Slan của A.E van Vogt (1940), nhưng chỉ được mô tả vắn tắt rằng nó dựa trên động cơ đẩy phản hấp dẫn. Phản hấp dẫn là ước mơ muôn đời của KHVT, đáp án cho tốc độ gần như không giới hạn thông qua việc trừ bỏ lực hấp dẫn bằng các phương pháp kỳ bí. First Contact (1945) của Muray Leinster đề cập đến một con tàu vũ trụ bay với ‘vận tốc gấp nhiều làn vận tốc ánh sáng’ để chụp ảnh một vụ nổ siêu tân tinh. 

Trên thực tế, tên lửa đẩy xuất phát từ Trái đất tăng tốc đều trong khoảng gia tốc 1-2 lần trọng lực trái đất (1-2G) – mức cao nhất con người có thể chịu đựng thoải mái trong thời gian dài. Số học về gia tốc nghe có vẻ thuyết phục khi áp dụng vào di chuyển trong không gian. Tại gia tốc 1G, nhà du hành cảm thấy y hệt như khi anh ta đang đứng trên trái đất, nhưng con tàu sẽ đạt 50% vận tốc ánh sáng chỉ sau 6 tháng trên quãng đường 0.1 năm ánh sáng! Một cuộc du lịch đến Sao Hoả theo lối này tốn khoảng một tháng với tốc độ trung bình 10% ánh sáng. Nếu chịu được 2G, bạn sẽ đến sao hoả trong 10 ngày với vận tốc 6% ánh sáng. Động cơ phi quán tính thường được viễn dẫn để tăng tốc nhanh hơn nữa. Và cuối cùng, nếu sở hữu công nghệ ‘bù trừ trọng lực’ cho phép con tàu tăng tốc ở 1000G nhưng duy trì được 1G trong tàu tác động trên hành khác, ta sẽ đạt được vận tốc không tưởng. 

Các bài cùng series:
-   Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - I

Nhanh hơn ánh sáng, từ thực tại tới khoa học viễn tưởng - I

  Vì cớ gì ta phải bận tâm tới thế giới tưởng tượng? Để giúp trí óc chúng ta nghỉ ngơi, thả hồn chu du tới những miền đất siêu thực. Đôi khi những phát kiến vượt bậc lại đến từ mớ lổm nhổm thả hồn theo mây và gió đó. Cậu trẻ vui tươi chạy nhảy nô đùa trên mảnh vườn Khoa học viễn tưởng có thể cho ta cái nhìn mới đầy thú vị về các vấn đề khó nhằn của khoa học khô khan. 

  Trí tưởng tượng là động cơ đẩy cho các hành trình tưởng tượng phiêu du, là bản chất của trí óc con người. Bộ não người không bao giờ ngừng nghỉ, mà luôn kiếm tìm, tổng hợp từ các dữ kiện nó thu được. Mỗi khi thiếu dữ kiện ngoài, bộ não sẽ tự kích thích bằng trí tưởng tượng của chính nó. Khi ta ngủ, bộ não lại cưỡi ngựa du hành đến miền đất mới mà ông chủ của nó không bao giờ xâu chuỗi ra khi đang còn thức: những giấc mơ. Cấu trúc của phân tử benzen là sản phẩm từ giấc mơ của nhà hoá học Kekule chứng kiến con rắn tự nuốt đuôi mình thành hình tròn. Albert Enstein tìm ra các nguyên lý tương đối nhờ  tưởng tượng thế giới sẽ trông ra sao nếu ông cưỡi trên một tia sáng, v.v.. Những ví dụ này không khẳng định trí tưởng tượng vô hạn luôn dẫn đến phát kiến vật lý nghiêm túc, nhưng hẳn nhiên lối tiếp cận thoải mái đầu óc với tự nhiên kết hợp với kiến thức nền đúng đắn đôi khi mang lại hiệu quả kì diệu!

Theo Einstein, vận tốc ánh sáng là luật của tự nhiên. Không gì di chuyển nhanh hơn ánh sáng trong chân không (khoảng 300 ngàn km trên giây). Thậm chí chạm đến vận tốc đó đã là không tưởng: phương trình e = mc² khẳng định năng lượng chi ra để đạt được c là .. vô tận. 

Gần một thế kỷ sau thuyết tương đối rộng, trong khi vật lý hiện đại vẫn bó tay, các nhà văn khoa học viễn tưởng đã tìm ra lời giải cho bài toán du hành giữa các vì sao và xa hơn nữa. Điều thú vị là các phương án giải bài toán đó xâu chuỗi lại gần như song hành với quá trình phát triển của Vật lý học thế kỷ 20. Tuy nhiên không nên nhầm lẫn văn học khoa học viễn tưởng (KHVT) đại diện cho thế giới quan khoa học của chúng ta -  mà là tầm nhìn của con người về diện mạo tương lai của chính chúng ta. Nổi bật trong hầu hết câu chuyện KHVT không chỉ là công nghệ diệu kỳ tương lai, mà cả quá trình nhân vật chính đấu tranh giải quyết mâu thuẫn áp đặt lên họ trong bối cảnh mới. Bối cảnh này thường được thể hiện dưới dạng các mâu thuẫn chính trị thời đại, giải quyết thông qua phương thức ngàn xưa của loài người: chiến tranh.  

Quả dễ hiểu lý do KHVT bị gán cho cái mác ‘truyện rẻ tiền’ nếu ta có dịp đọc một số truyện in vào giai đoạn đầu những năm 1940s. Người ngoài hành tinh hiếu chiến từ Sao Hoả và Sao Kim đánh trận liên hồi kì tận với người Trái đất. Người Trái đất bay xuyên hành tinh trên các tàu không gian có dạng tên lửa, bóng bầu dục, hoặc thậm chí khí cầu được “đẩy bằng ống phóng rốc két”. Hầu hết các hành tinh trong hệ mặt trời, bị người ngoài hành tinh hiếu chiến chiếm giữ, thảng hoặc Hệ mặt trời được giống người có cái tên màu mè kiểu “Boron” hoặc “Talpite” viếng thăm từ các hành tinh xa xôi. Chuyện kể nông cạn, không có tiến trình phát triển nhân vật, do chúng vốn chỉ làm nền để khoe mẽ những trò diễn công nghệ siêu thực. 

Các nguyên tắc vật lý làm nền cho văn học KHVT của thời kỳ này là một mớ tạp nham lấy ý tưởng từ các phát kiến lớn cùng thời như thuyết tương đối và vật lý nguyên tử. Phần lớn tác giả viết sách chỉ hiểu lờ mờ các phát kiến đó, có lẽ do vậy tác phẩm của họ bám víu vào những hiểu biết lệch lạc (đôi khi sơ đẳng) về thế giới vật lý. Ví dụ như cho rằng cơ sở Vật lý nguyên tử do Bohr xây dựng vào đầu những năm 20 về các ‘hành tinh nguyên tử’ chính là hệ hành tinh theo nghĩa đen. Hệ Mặt trời của chúng ta theo đó cũng chỉ là một nguyên tử trong vũ trụ lớn hơn nhiều lần. Vài tác giả tưởng tượng ra con người du hành vào thế giới bên trong nguyên tử bằng máy thu nhỏ hoặc phóng đại, ví dụ như S.P. Meek với Submicroscopic (1931) hay truyện ngắn của S. Peyton nhan đề The man from the Atom (1926). Trong truyện thứ hai, có lẽ là tác phẩm đầu tiên của thể loại này, T.S. Martyn chế được một cỗ máy thêm bớt nguyên tử lên cơ thể người để tăng hoặc giảm kích thước như ý muốn. 

Giữa 1924 và 1927, bộ ba Heisenberg, Schroedinger và Dirac hoàn thành những trang cuối cùng của lý thuyết vật lý cấu trúc nguyên tử hiện đại dựa trên cơ học lượng tử. Kết cấu “hành tinh nguyên tử” của Bohr-Sommerfield đơn giản là không còn chính xác, nên lối nghĩ eletron là hành tinh mini không còn cơ sở tồn tại. Tuy nhiên các tác phẩm KHVT mang tư tưởng “hành tinh trong hành tinh” này còn đeo bám mãi đến năm 1949 với Pillar of Delight và He Who Shrank của Stan Raycraft. 

Một khi vật lý lượng tử đã được xác lập, người ta tỏ ra quan tâm đến tính bất định của thế giới lượng tử. Trong Nor Iron Bar (1956) của James Blish, bằng phương thức kì diệu nào đó chưa được biết đến, động cơ ‘Haertel’ cấp cho tàu ‘Flyway II’ khối lượng âm. Con tàu ngay lập tức bị tống khỏi không gian thường và xuất hiện trở lại bên trong nguyên tử. Hẳn nhiên đây là nơi duy nhất trong vũ trụ cho phép khối lượng âm tồn tại. Nhìn từ góc độ khác, ý tưởng này tương tự đề xướng của Aristole rằng vật chất có “cảm giác” về chỗ đứng của mình trong vũ trụ, và giống như hòn đá rơi xuống đất, sẽ tự tìm đến nơi trú ẩn trời ban. Theo logic, con tàu không thể tồn tại trong vũ trụ của chúng ta, nên nó phải tìm đến nơi nào chịu chứa chấp mình. Khi đặt chân lên bề mặt nguyên tử, ông thuyền trưởng mô tả “... bề mặt trắng sữa xoáy tít ...bên trên là chi tiết và suối nhỏ trông dòng thuỷ ngân ... đường chân trời trải dài vô định vào không gian vì điện tử không bao giờ xác định được vị trí cụ thể của nó ...”. Hạt điện tử electron trong trường hợp này có hẳn kích thước cụ thể, mặc dù còn đôi chút tôn trọng các nguyên tắc lượng tử nên nó không có đường biên rõ ràng. 

Hành khách trên Flyway II cũng có khó khăn riêng mình: trải nghiệm hiệu ứng thần giao cách cảm vốn không tồn tại trong thế giới thực. Tác giả đưa ra giả thuyết thần giao cách cảm và các nguyên tắc lượng tử liên quan đến nhau theo cách nào đó. Ý tưởng cho rằng các hiện tượng siêu linh là hệ quả của thế giới lượng tử cũng xuất hiện trong Lambda I (1962 - Colin Kapp) kể về một con tàu chở khách di chuyển xuyên qua trái đất trong không gian Tau. Truyện cho rằng nếu rung động một khối lượng cụ thể vừa đủ, nó có thể đi xuyên qua bất kỳ vật chất nào, ngay cả Trái đất. Hẳn nhiên bởi tính bất đồng nhất của các địa tầng trái đất, tại điểm đến con tàu tau phải vật chất hoá trở lại thông qua rung động cộng hưởng thích hợp. Điều đáng sợ là trạng thái tâm lý bất ổn của hành khách trên Lambda I cũng khởi hoạt được cơ chế chuyển tiếp giữa các chế độ rung tương tự như trên chiếc Flyway II, có thể khiến con tàu rơi vào trạng thái ‘omega’ không thể cứu vãn. Trong tác phẩm The World Beyond (1947), Guy Archette mô tả nguyên lý của hiện tượng rung động nguyên tử như sau “Mọi vật được cấu thành từ nguyên tử, mà khoảng cách giữa các nguyên tử cũng rất lớn như các hành tinh trong hệ mặt trời vậy. Không gian này có thể được chiếm hữu bởi hàng trăm nguyên tử khác nữa, mỗi nguyên tử rung động ở tần số khác nhau, và mỗi tần số thể hiện một thế giới riêng.” Nói rằng Colin Kapp và Guy Archette không lấy cảm hứng từ một nguồn quả là khó tin!