Vấn đề thuyết tương đối của “Project Hail Mary” phức tạp hơn bạn nghĩ

(SeaPRwire) –   Khi Ryland Grace đến Tau Ceti trong Project Hail Mary, khoảng bốn năm đã trôi qua đối với cơ thể con người và tâm trí mong manh của anh. Tuy nhiên, do hiệu ứng giãn nở thời gian, khoảng 12 đến 14 năm đã trôi qua trên Trái đất. Và đó chỉ mới là phần đầu của câu chuyện. Đến cuối Project Hail Mary, hàng thập kỷ đã trôi qua trên Trái đất, nhưng Grace hầu như không già đi bao nhiêu. Trong sách, anh nói mình 54 tuổi, mặc dù 71 năm đã trôi qua trên Trái đất kể từ khi anh chào đời. Trong cả sách và phim, Grace trẻ hơn so với tuổi thực nếu xét đến khoảng thời gian đã trôi qua trên Trái đất.

Đối với những ai chưa đọc tiểu thuyết của Andy Weir, phần văn bản chứa nhiều giải thích về toán học và khoa học hơn so với những gì bộ phim tiết lộ về chuyến đi của Grace. Như Grace đã nói với chúng ta ở cuối cuốn sách: “Tôi đã thực hiện rất nhiều chuyến du hành giãn nở thời gian.” Điều này đề cập đến việc du hành trong môi trường trọng lực cực lớn, hoặc tiến gần đến tốc độ ánh sáng, khiến thời gian trôi chậm hơn tương đối đối với người du hành. Vậy, các phép tính trong Project Hail Mary có chính xác không? Tất cả hoạt động như thế nào? Và liệu Rocky có thực sự không hiểu gì về thuyết tương đối?

Inverse đã liên hệ với Tiến sĩ Becky Smethurst, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Oxford, tác giả cuốn A Brief History of Black Holes và là một YouTuber nổi tiếng, để giải đáp những câu hỏi hóc búa của bạn về sự khác biệt thời gian trong Project Hail Mary và cách vật lý giải thích tất cả những điều đó.

Tại sao thời gian không giống nhau ở mọi nơi

Một trong những nguyên lý cơ bản của Project Hail Mary dựa vào cái gọi là phép biến đổi Lorentz, giúp tính toán sự khác biệt về thời gian khi một người tiến gần đến tốc độ ánh sáng. Như Smethurst đã nói với Ryan Gosling trong một cuộc phỏng vấn, cách cơ bản nhất để hiểu về sự giãn nở thời gian trong phim là “không gian và thời gian là tương đối, và nó phụ thuộc vào tốc độ bạn đang di chuyển.” Bạn di chuyển càng gần tốc độ ánh sáng, thời gian trôi càng chậm đối với bạn. Nhưng đối với những người di chuyển ở tốc độ chậm hơn nhiều — ví dụ như tốc độ 67.000 dặm/giờ (0,00999104 phần trăm tốc độ ánh sáng) mà chúng ta trên Trái đất đang di chuyển quanh Mặt trời — thời gian sẽ trôi nhanh hơn.

Ngay cả khi có hàng triệu giải thích khoa học đại chúng trên YouTube về khía cạnh này của thuyết tương đối trong tầm tay, khái niệm này vẫn khiến người ta bối rối. Doc Brown di chuyển ở tốc độ 88 dặm/giờ đã cho phép bạn quay ngược về quá khứ trong bộ phim Back to the Future đầu tiên, nhưng trong thực tế, bạn càng di chuyển nhanh, bạn càng có nhiều khả năng kết thúc ở “tương lai”, vì thời gian sẽ trôi chậm hơn đối với bạn. Các đồng hồ nguyên tử trên quỹ đạo đã chứng minh rằng hiện tượng này tồn tại, và nếu không có nó, GPS sẽ hoàn toàn không hoạt động.

Tuy nhiên, nhiều bộ não của chúng ta không được lập trình để chấp nhận khái niệm rằng vận tốc tăng dần tiến gần đến tốc độ ánh sáng có thể làm thay đổi trải nghiệm về sự trôi qua của thời gian. Trong tiểu thuyết, Weir làm nổi bật ý tưởng này bằng cách tiết lộ rằng Rocky và tất cả người Eridian “không biết về vật lý tương đối”. Trong sách, Rocky thậm chí còn nói: “tất nhiên, thời gian là như nhau. Thời gian ở đâu cũng như nhau.”

Quan điểm của Rocky rất phổ biến, ngay cả trong các câu chuyện khoa học viễn tưởng liên sao như Star Trek, nơi các nhật ký Stardate bộc lộ những lỗ hổng khoa học, ngay cả khi chúng cung cấp một số giải thích nền tảng về thuyết tương đối. Khi được hỏi về điều này, Tiến sĩ Smethurst khẳng định rằng điều ngược lại với mô típ này mới là sự thật. “Tôi nghĩ thật thú vị khi suy nghĩ về cách điều đó [các mô típ khoa học viễn tưởng về tốc độ ánh sáng] đi vào tâm trí con người,” Smethurst nói với Inverse. “Bởi vì ngay cả trong việc tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh, mọi người cũng không nhận ra điều đó phụ thuộc vào thời gian nhiều như thế nào.”

Vì vậy, trong khi Rocky và Grace may mắn gặp nhau vào thời điểm đó, Smethurst cũng chỉ ra rằng điều làm nên thành công của Project Hail Mary là đã đạt đến điểm đó mà không quá “ăn gian” về khoa học không gian.

Rõ ràng, tiềm năng năng lượng gần như vô hạn của astrophage như một nguồn nhiên liệu là hư cấu, nhưng nếu chúng ta chấp nhận rằng động cơ quay chạy bằng astrophage trên tàu Hail Mary có thể liên tục tăng tốc, tiến gần đến 94 phần trăm tốc độ ánh sáng, thì Smethurst xác nhận rằng, vâng, tất cả những điều này đều có ý nghĩa trong lĩnh vực khoa học suy đoán. “Các mốc thời gian trong sách, xét về những gì thực sự xảy ra, và thực tế là xét về độ tuổi tương đối của Ryland và Stratt, đến cuối cuốn sách, hoàn toàn chính xác,” Smethurst nói.

Ryland Grace đã dành khoảng bốn năm thời gian trải nghiệm để du hành đến Tau Ceti, trong khi khoảng một thập kỷ rưỡi đã trôi qua trên Trái đất. Weir có được những con số này bằng cách xem xét phép biến đổi Lorentz, nhưng cũng phải đi sâu vào chi tiết về cách các hằng số trong phương trình đó thay đổi do sự tăng tốc liên tục của chính con tàu Hail Mary. Nếu con tàu di chuyển ở tốc độ không đổi, phương trình giãn nở thời gian, từ góc độ khoa học viễn tưởng, sẽ dễ dàng hơn. Nhưng Weir, để làm cho nó thực tế hơn, đã làm cho nó phức tạp hơn.

“Thật đáng khen cho Andy khi thực hiện những phép tính đó chứ không chỉ là những phép tính nhẩm,” Smethurst giải thích. “Ông ấy có thể chỉ giả định Grace đang di chuyển ở tốc độ này trong suốt thời gian đó, trong khi thực tế chúng ta biết anh ấy không phải như vậy… Nếu bạn đang tăng tốc, tốc độ của bạn liên tục thay đổi, nghĩa là thời lượng trải nghiệm của bạn liên tục thay đổi. Đột nhiên, đó không phải là một phương trình đơn giản, đẹp đẽ; mà là rất nhiều phép tính vi tích phân.”

Liệu một người ngoài hành tinh du hành không gian có thực sự không hiểu thuyết tương đối?

Mặc dù không được khám phá chi tiết trong phim, nhưng trong sách, việc người Eridian không có khái niệm về thuyết tương đối là một tình tiết quan trọng giúp giải thích quá khứ của Rocky. Nhưng ý tưởng này thực tế đến mức nào? Làm thế nào một loài du hành không gian có thể chế tạo một con tàu vũ trụ tuyệt vời và khai thác sức mạnh của astrophage mà không biết về tác động của trọng lực và tốc độ đối với thời gian?

Smethurst nói với Inverse rằng thực ra khá dễ để tưởng tượng ra khoảng trống kiến thức này, và đó là vì bí quyết kỹ thuật không giống với khám phá khoa học.

“Chúng ta đã đưa con người lên Mặt trăng trước khi chúng ta biết lỗ đen tồn tại,” Smethurst chỉ ra. “Trên Trái đất, khoa học gần như đã vượt xa kỹ thuật, trong khi trên hành tinh của Rocky, kỹ thuật đã vượt xa khoa học. Đối với các cuộc đổ bộ lên Mặt trăng năm 1969, chúng ta có khoa học về lực đẩy. Những gì chúng ta không có là máy tính. Vì vậy, khoa học đã vượt xa kỹ thuật, trong khi trên hành tinh của Rocky thì ngược lại.”

Vì vậy, mặc dù bản thân Rocky có thể không tồn tại ngoài đời thực trên hành tinh Erid, nhưng có khả năng các vấn đề về khoa học và công nghệ của anh ấy có thể xảy ra trong thực tế. Và, nếu bạn đang xem Project Hail Mary, và bạn bắt đầu tự hỏi liệu Rocky và Grace có thực sự giỏi toán, kỹ thuật và khoa học như họ thể hiện hay không, câu trả lời là có. Nhưng tất cả đều mang tính tương đối.

Project Hail Mary hiện đang được chiếu tại các rạp.