Du hành qua không gian và thời gian Khoảng cách trung bình từ các ngôi sao tới chúng ta là rất lớn, từ vài năm đến vài chục năm ánh sáng (một năm ánh sáng bằng khoảng 10 nghìn tỉ km). Ví dụ là sao Beta Andromedae, nằm cách chúng ta khoảng bảy mươi lăm năm ánh sáng. Giả sử rằng Beta Andromedae nổ tung thứ ba vừa rồi, chúng ta sẽ không biết điều này cho tới bảy mươi lăm năm sau, bởi vì thông tin thú vị này được truyền đi với tốc độ ánh sáng cần phải có bảy mươi lăm năm để băng qua khoảng cách liên sao khổng lồ. Hai tàu du hànhvũ trụ liên sao Voyager, cỗ máy dichuyển nhanh nhất trong lịch sử được phóng từ trái đất, đang bay với tốc độ chỉ bằngmột phần mười nghìn tốc độ ánhsáng. Với hai tàu này, chúngmất tới 40.000năm để đi đến đượcngôi sao gần nhất. Einsteintự hỏi thế giới sẽ ra sao nếu bạn có thể dichuyển trên một lànsóng ánh sáng. Ông chỉ ra tronglý thuyết tương đối hẹp rằng ánhsáng(phản xạ hay phátxạ) từ một vật thể là bằngnhau cho dù vậtthể đó đang chuyển động hayđứng yên, và không có vật thể nào cóthể di chuyển nhanhhơn tốc độ ánh sáng. Khôngcó gì trongvật lý ngăn khôngcho bạn dichuyển gần tốcđộ ánh sáng nếu bạnmuốn. Bạn có thể đi với 99,99999999phần trăm của tốc độ ánh sáng nhưng không thể là 100 phần trăm. Chúng tanghe thấy tiếngrắckhiquấtmộtsợi dây da dàivào không khí bởi vì đầu của nó di chuyển nhanhhơn tốc độ âm thanh,thành một dạng sóngxung kíchtạo nên một tiếngnổ nhỏ.Có thờingười ta nghĩ rằng máy bay không thể đi nhanhhơn âm thanh. Ngày nay máy bay siêu âm quá là phổ biến. Nhưngrào cản ánh sáng rất khácso với rào cản âm thanh. Đây không chỉ đơn thuần là một vấn đề kỹ thuật như vấn đề của máy bay siêu âm. Đây là một quyluậtcơ bản của tự nhiên mà ta đã chứng thực, ítnhất là cho đếnlúc này. Máygia tốc hạt nhân và đồnghồ nguyêntử đưa ra những đo đạc phù hợp một cáchđịnh lượngvà chính xácvới thuyết tương đối hẹp. Hãy tưởng tượng rằng bạn đangđi với tốc độ ánh sáng trênmột chiếc xe tay ga. Khitốc độ tăng lên,bạn bắt đầu nhìnthấy xungquanh góccạnh củacác vật thể mà bạnvừavượtqua. Trong khi để mắt về phía trước, những vật thể phía saubạn xuấthiệntrongkhu vực tiếp theo của tầmnhìn. Gần tốc độ ánh sáng,từ góc nhìn của mình, thế giới trông rất kì lạ -gần như tất cả mọi vật co lại trông một khung cửa trònbé tí nằm trướcmắt. Từ góc độ của mộtngười quan sát đứng yên, ánh sáng phản xạ từ bạn chuyểnsangđỏ khibạnđi ra xavàchuyển sang xanh khi bạn hướngngượctrở lại. Nếu di chuyểnhướngtới người quan sát gần với tốcđộ ánh sáng,bạndường như được bao bọc trong một vỏ bọc bức xạ sáng rực một cách kì lạ: bức xạ hồng ngoại thường khôngnhìn thấyđượccủa bạn bị xê dịchqua các bướcsóng ngắn hơn nhìn thấy được. Bạn bị nén trong hướngchuyển động,khối lượng giatăng, và thời gian màbạn cảm thấychậm lại, một hệ quả quantrọng của việc di chuyển gần tốc độ ánh sáng được gọilà sự giãnnở thời gian. Nhưng từ góc độ của mộtngườiquansát chuyểnđộng cùng với bạn-có lẽ trong chiếc ghế khác của chiếc xe- khôngcótácđộng nào xảy ra. Di chuyển gần tốc độ ánh sáng sẽ khó làm bạn già đi, nhưngbạn bèvà người thân của bạn ở nhà của bạn sẽ lão hóa như bình thường.Khibạnquayvề nhà sau cuộc hành trình theothuyết tươngđối, bạn trở nên quá khác biệt sovới bạn bè, họ đã già đi nhiều chục tuổi, trong khi bạn hầu như chẳng già đi tí nào cả!Bởi vì thời gian chậm lại khiđi gầnvới tốc độ ánh sáng,thuyết tương đối hẹp cung cấp chúng ta một phương tiện để đi đến các vì sao. Nhưng liệu nó có khả thi về mặt kỹ thuật thực tế để di chuyển gần tốc độ ánhsáng haykhông? Liệu tàu liên saocókhả thi? Các dự án tàu liên sao Năm 1939khi một nhóm kỹ sư người Anh tự nhận là hội liên hành tinh vươngquốcAnh thiết kế mộtcon tàuđể đemngườilên Mặt Trăng - sử dụng công nghệ năm 1939. Đương nhiên lànó chẳng giống thiết kế của con tàu vũ trụ Apollo được hoàn thành đúng ba thập lỷ sau đó tí nào, nhưngnó gợi ý rằng sứ mệnh lên mặttrăng có thể ngày nàođó sẽ khả thi về mặt kỹ thuật thực tế. Hiện nay chúng ta đã thiết kế sơ bộ cho tàu đưa người đến các ngôi sao. Không có chiếc nào được thiếtkế để phóng trực tiếp từ trái đất. Thayvào đó, chúng được xâydựng trên quỹ đạo trái đất mà từ đó chúng bắt đầu cuộchành trìnhliênsao dài dằng dẳng.Một trong những dự án đó là kế hoạch Orion, được đặt tên theo tên của chòm sao,mộtlời nhắc nhở mục tiêu cuối cùngcủa con tàu là các ngôisao. Orionđược thiết kế để sử dụng một chuỗicác vụ nổ của bom hydrogen,vũ khí hạt nhân, đẩy vào mộttấm chắn quán tính. Orion cóvẻ như hoàn toànkhả thi về khíacạnh kỹ thuật. Nhưng vì lượnglớn các mảnh vỡ phóng xạ mà nó phóng ra trong môi trườngtrốngrỗng liên hành tinhhoặc liên sao, Orion chỉ pháttriểntại Hoa Kỳ cho đến khiviệc ký kết hiệp ước quốctế cấm các vụ nổ vũ khí hạt nhân trong không gian. Đối với tôi đây là một điều đáng tiếc lớn. Tàu liên sao Orionlà trường hợp sử dụng tốt nhấtvũ khí hạt nhân chocácmục đích tốt đẹpmà tôi có thể nghĩ đến. Dự án Daedalus là một thiết kế gần đây của Hội liên hành tinh vương quốc Anh. Dự ángiả sử sự tồn tại của một lò phản ứng nhiệthạch hạt nhân - một cái gì đó an toànhơn và hiệu quả hơnnhiều so với các nhà máy điện phân hạch hiện nay. Ta chưacó lò phản ứngnhiệt hạch,nhưngngười ta đangchờ đợi nó xuất hiện trong vài thập niên tới. OrionvàDaedaluscó thể bay với tốcđộ bằng 10 phần trăm tốc độ ánhsáng. Một chuyếnđi đến AlphaCentauri, cách ta 4,3 năm ánhsáng, sẽ mấtbốn mươi ba năm, ít hơn mộtđời người. Con tàu như vậy khôngthể di chuyển đủ gần với tốc độ ánh sángđể sự giãn nở thờigiantương đối đặc biệt trở nên quan trọng. Ngaycả với các dự án lạcquanvề phát triển công nghệ của chúng ta,việc chế tạo Orion,Daedalus hay cáigì đó tương tự chưa trong nửa đầu thế kỷ XXI, mặc dù nếu muốn chúng ta vẫn có thể chế tạo Orionngaytừ bâygiờ. Đối với chuyến đi vượt ra ngoài các ngôi sao gần nhất, người ta phải làm cái gì khác. Có lẽ Orion và Daedalus có thể được sử dụng như tàuđa thế hệ, như vậy những người đi đếnmộthànhtinh ở một ngôi sao khácsẽ là hậu duệ xa của những người đã đề ra dự án mộtvàithế kỷ trước.Hoặccó lẽ một phươngpháp ngủ đông an toàn cho con người sẽ được tìmra, để các nhà du hành vũ trụ có thể ngừnghoạt độngvà thức tỉnh lại vài thế kỷ sau đó. Những con tàu-liên-sao-phi-tương-đối vô cùng tốn kém, có vẻ tương đối dễ dàng thiết kế,chế tạo và sử dụng sovớitàu liên sao baygầntốc độ ánh sáng. Tàu vũ trụ liên saotốc độ cao - với vận tốc tàu gần bằng tốc độ ánh sáng khôngphải là mục tiêu trăm năm mà là mụctiêu một ngàn thậm chí mười ngàn năm. Nhưng về nguyên tắc điều đó có thể. Một loại máy bayphản lực liên saođược đề xuất bởiR.W.Bussard sẽ hút lấycác vật chất khuếch tán, chủ yếu lànguyêntử hydro,trôinổi giữa các vì sao, gia tốc nó thành một động cơ nhiệthạch rồi tống nó trở lại rangoài. Hydrovừa được sử dụng làm nhiên liệu vừa là và chất xúc tác. Nhưng trong không gian sâu thẳm chỉ có khoảng một nguyên tử hydro mỗi mười cm3, thể tích của mộtquả nho.Để các máybay phản lựchoạt độngđược, nó cần phải nuốt hết vật chất trong hàng trămcây số trướcmặt. Khi tàu đạt đến vậntốc tương đối, các nguyên tử hydro sẽ di chuyển đối với tàu không gian ở gần tốcđộ ánh sáng. Nếu không xem xét các biện pháp phòng ngừa thích hợp,các tàu không gian vàhànhkhách trên đó sẽ bị chiên giònbởi các các tia vũ trụ vừa mới tạo ra này. Một giải pháp được đề xuất là sử dụng tia laser để tách electron ra khỏi nguyêntử trong môi trườngliênsaovàlàm chochúngtínhđiện khi chúngvẫn còn nằm ở khoảngcách rất xa, dùng một từ trường cực mạnh làm chệch hướng các nguyêntử tíchđiện vàocái muỗng hứng nằm cách xa phần còn lại của con tàu. Các mẫu thiết kế của tàu Orion, Daedalus và tàu phản lựcBussard có lẽ khác hơnrất nhiều các tàu liên sao mà ta sẽ chế tạo trong thực tế một ngày nào đó so với sự khácnhau giữa mô hìnhmáy bay của Leonardo ngày xưa với máy bay siêu thanh bây giờ.Nhưngnếu chúng ta không tự hủy diệt chính mình, tôi tin rằng một ngày nào đó chúng ta sẽ có khả năngđến được các vì saokhác.Khi hệ mặt trời đã được khám phá,hành tinh của cácngôi sao khác sẽ phất cờ vẫy gọi. Di chuyển trong không gian vàthờigianluôn quan hệ với nhau.Chúngta chỉ có thể đi nhanhvào khônggian bằng cách đi nhanhvào tương lai.Nhưng liệu ta có thể quay trở về quá khứ và thay đổi quá khứ? Liệu chúng ta có thể làmcác sự kiện diễn rakhác với những gì mà các cuốn sáchlịchsử khẳng định?Chúngta luôn đi vào tương lai theo tốc độ một ngày trên mộtngày. Với tàu vũ trụ tươngđốichúng ta có thể đi nhanhhơn vào tươnglai. Tuy nhiên,nhiều nhà vậtlí tin rằng di chuyển ngược về quá khứ là không thể. Thậm chí nếu bạn có một thiết bị có thể đi ngược thời gian,họ nói, bạn sẽ chẳng thể thay đổibất cứ điều gì cả. Nếu bạn đi vào quá khứ và ngăn chặn bố mẹ bạn gặpnhauthì bạn sẽ chẳngbao giờ được sinh ra- đây là một mâu thuẫn bởi rõ rànglà bạn đang tồn tại. Một số nhà vật lý khác đề nghị hai lịch sử thay thế, cả haiđềuthựcnhư nhau, có thể tồn tại bên cạnhnhau- một thế giới mà trongđó bạn biếtvà thế giới khác mà trong đó bạn chưabao giờ đượcsinhra. Có lẽ chính thời giancó quá nhiều chiềutiềm năng,nhưng trong thực tế ta chỉ cảmthấy một trong số đó. Giả sử bạn có thể quaytrở lại vào quákhứ và thay đổi nó thì bạn cóthể đã thiết lậpmộtchuỗi các sự kiệnlịch sử khác, mà nhữngngười ở trong thời của chúng ta sẽ khôngbao giờ biết đến. Nếu khả năngdu hành qua thời gian đó là cóthể,thì các lịch sử thay thế ảo theomộtcách nào đó có lẽ đã thực sự tồn tại. Trongtấtcả những thế giới khác trongkhông gian đó,cónhững sự kiện diễn ra xácđịnhtươnglai của họ. Và trên hành tinhbé nhỏ của chúng ta, thời khắc lịch sử này làngã rẽ cũng sâu sắc như những cuộc đối đầu của các nhàkhoahọcIonia đối với sự thần bí 2500năm trước. Nhữnggì chúng ta làm đối với thế giới này sẽ lan truyền qua nhiều thế kỉ và định hìnhmộtcách mạnh mẽ vận mệnh và số phận của con cháu chúngta, nếu có, giữa các vì sao. . gọi. Di chuyển trong không gian vàthờigianluôn quan hệ với nhau.Chúngta chỉ có thể đi nhanhvào khônggian bằng cách đi nhanhvào tương lai.Nhưng liệu ta có thể quay trở về quá khứ và thay đổi quá khứ?. Du hành qua không gian và thời gian Khoảng cách trung bình từ các ngôi sao tới chúng ta là rất lớn, từ vài năm đến vài chục năm ánh sáng (một năm ánh sáng. vào quákhứ và thay đổi nó thì bạn cóthể đã thiết lậpmộtchuỗi các sự kiệnlịch sử khác, mà nhữngngười ở trong thời của chúng ta sẽ khôngbao giờ biết đến. Nếu khả năngdu hành qua thời gian đó là