Trong thể loại khoa học viễn tưởng, khái niệm tàu vũ trụ di chuyển với vận tốc ánh sáng hoặc vượt qua nó mở ra vô vàn khả năng cho việc khám phá vũ trụ.

Tuy nhiên, trong thực tế, việc đạt được những tốc độ như vậy với công nghệ hiện tại là điều gần như không tưởng.

Theo Gerd Kortemeyer, phó giáo sư vật lý danh dự tại Đại học Bang Michigan, ánh sáng di chuyển với vận tốc đáng kinh ngạc là 299.792.458 mét mỗi giây trong chân không, và bất kỳ vật thể nào có khối lượng đều không thể chạm đến tốc độ này. Giới hạn này, thường được gọi là giới hạn tốc độ vũ trụ, đặt ra những thách thức to lớn cho những ai ấp ủ giấc mơ du hành giữa các vì sao.

Việc du hành gần tốc độ ánh sáng là bất khả thi

Ngay cả việc tiếp cận vận tốc ánh sáng cũng không khả thi, và chắc chắn không an toàn đối với con người. Lượng nhiên liệu và năng lượng cần thiết để tăng tốc một con tàu vũ trụ lên 99% vận tốc ánh sáng sẽ là con số thiên văn. Theo tính toán của Kortemeyer, việc đẩy một con tàu nặng 10 tấn lên tốc độ này, trong khi vẫn duy trì lực gia tốc ở mức cơ thể người chịu được, sẽ đòi hỏi lượng năng lượng gấp hơn 200 lần tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng năm của Trái Đất. Hơn nữa, hiệu suất của loại nhiên liệu cần thiết cho hành trình như vậy vượt xa khả năng khoa học hiện tại và còn đi ngược lại với định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Tính đến thời điểm hiện tại, thành tựu gần nhất mà loài người đạt được với tốc độ ánh sáng là việc gia tốc các hạt nguyên tử riêng lẻ đến 99.99999896% vận tốc ánh sáng trong máy gia tốc hạt lớn – Large Hadron Collider.

Bản chất phi thường của tốc độ ánh sáng

Tốc độ ánh sáng không chỉ đơn thuần là một chỉ số vận tốc, mà là một hằng số cơ bản của tự nhiên. Từ thế kỷ 17, các quan sát chuyển động của các hành tinh đã gợi mở về sự tồn tại của tốc độ ánh sáng. Năm 1865, James Clerk Maxwell đã suy luận rằng ánh sáng là một dạng sóng điện từ và tính toán được vận tốc của nó, mở đường cho phương trình nổi tiếng E = mc² do Einstein đưa ra trong thuyết tương đối hẹp vào năm 1905. Lý thuyết này đã làm cách mạng hóa cách chúng ta hiểu về vật lý, cho rằng thời gian có thể bị "bẻ cong" khi một vật thể chuyển động nhanh, đặc biệt là gần tốc độ ánh sáng dẫn đến hiện tượng gọi là giãn nở thời gian.

Kết luận

Mặc dù ý tưởng về du hành gần tốc độ ánh sáng luôn kích thích trí tưởng tượng và niềm đam mê khám phá, nhưng những rào cản vật lý và kỹ thuật khiến nó vẫn là một giấc mơ xa vời đối với nhân loại hiện nay.

Nếu bạn muốn, mình có thể tiếp tục với infographics, bài viết tóm lược hoặc kể chuyện theo phong cách tiểu thuyết khoa học viễn tưởng dựa trên nội dung này!