Ánh sáng rất nhanh. Trên thực tế, nó là thứ nhanh nhất mà chúng ta biết; và thậm chí một định luật vật lý cho rằng không gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Nó di chuyển với tốc độ 186.000 dặm/giây (300.000 km/giây) và có thể đi từ Los Angeles đến New York trong vòng chưa đầy một cái chớp mắt.
Tuy 1% tốc độ của bất cứ vật gì nghe có vẻ không lớn, nhưng với ánh sáng, tốc độ đó thực sự rất lớn - gần 7 triệu dặm một giờ (khoảng 11 triệu km một giờ). Với tốc độ này, chúng ta sẽ chỉ mất hơn một giây để đi từ Los Angeles đến New York, và nó nhanh hơn 10.000 lần so với máy bay phản lực thương mại hiện nay.
-
- Minh họa về tàu thăm dò Mặt trời Parke, vật thể nhanh nhất từng được con người tạo ra, sử dụng lực hấp dẫn của Mặt trời để di chuyển với 0,05% tốc độ ánh sáng. (Ảnh: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben)
Những thứ nhanh nhất từng được con người tạo ra
Đạn có thể bay với tốc độ 2.600 dặm/giờ (4.200 km/h), gấp hơn ba lần tốc độ âm thanh. Máy bay nhanh nhất là máy bay phản lực X3 của NASA, với tốc độ tối đa 7.000 dặm/giờ (11.200 km/giờ). Nghe có vẻ ấn tượng, nhưng tốc độ đó mới chỉ bằng 0,001% tốc độ ánh sáng.
Những vật thể nhanh nhất do con người tạo ra là tàu vũ trụ. Chúng được gắn tên lửa để đạt được tốc độ phá vỡ lực hấp dẫn của Trái đất, 25.000 dặm/giờ (40.000 km/h). Tàu vũ trụ đang di chuyển nhanh nhất là Tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA. Sau khi phóng từ Trái đất vào năm 2018, nó lướt qua bầu khí quyển thiêu đốt của Mặt trời và sử dụng lực hấp dẫn của Mặt trời để đạt vận tốc 330.000 dặm/giờ (535.000 km/giờ). Tốc độ đó nhanh đến chóng mặt - nhưng chỉ bằng 0,05% tốc độ ánh sáng.
Tại sao ngay cả 1% tốc độ ánh sáng cũng là một giới hạn khó vượt qua?
Điều gì đang ngăn cản loài người đạt tới 1% tốc độ ánh sáng? Nói một cách ngắn gọn, thì đó là năng lượng. Bất kỳ vật thể nào đang chuyển động đều có năng lượng do chuyển động của nó. Các nhà vật lý gọi đây là động năng. Để đi nhanh hơn, bạn cần tăng động năng. Vấn đề là cần rất nhiều động năng để tăng tốc độ. Để làm cho một cái gì đó đi nhanh gấp đôi cần gấp bốn lần năng lượng, nhanh gấp ba đòi hỏi gấp chín lần năng lượng, v.v.
Ví dụ, để một thiếu niên nặng 110 pound (50 kg) đạt 1% tốc độ ánh sáng sẽ tốn 200.000 tỷ Jun (một đơn vị đo năng lượng), gần bằng lượng năng lượng mà 2 triệu người ở Mỹ sử dụng trong một ngày.
-
- Cánh buồm mặt trời có dạng hình vuông sáng bóng mỏng được mô tả trong bản trình diễn tàu vũ trụ IKAROS. Nó có thể đẩy tàu vũ trụ lên đến 10% tốc độ ánh sáng. (Ảnh: Andrzej Mirecki/Wikimedia Commons, CC BY-SA)
Chúng ta có thể đi nhanh như thế nào?
Như vậy, để khiến một vật đạt được 1% tốc độ ánh sáng, thì chúng ta sẽ cần một lượng năng lượng khổng lồ. Liệu con người có thể làm cho một vật di chuyển nhanh hơn nữa không?
Có thể! Nhưng các kỹ sư cần phải tìm ra những cách mới để giúp mọi thứ di chuyển trong không gian. Tất cả các tên lửa, ngay cả những tên lửa mới được SpaceX và Blue Origins phát triển, hầu như đều sử dụng phương pháp đốt cháy nhiên liệu không khác nhiều so với đốt cháy xăng trong ô tô. Vấn đề là việc đốt nhiên liệu này hiệu suất rất kém.
Các phương pháp khác hiệu quả hơn nhiều so với nhiên liệu hóa học để đẩy tàu vũ trụ là sử dụng lực điện hoặc lực từ và phản ứng nhiệt hạch, quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt trời.
Ngoài ra, các nhà khoa học đang nghiên cứu nhiều cách khác để di chuyển nhanh, bao gồm cả các động cơ warp, một cách di chuyển nhanh hơn ánh sáng trong phim viễn tưởng Star Trek.
Một cách đầy hứa hẹn để đưa một vật di chuyển nhanh hơn là sử dụng phương pháp cánh buồm mặt trời. Trong đó, các tàu vũ trụ sẽ được gắn những tấm nhựa mỏng, lớn để ánh sáng mặt trời có thể đẩy vào chúng, giống như gió trong cánh buồm bình thường. Các nhà khoa học nghĩ rằng cánh buồm mặt trời có thể giúp tàu vũ trụ đạt tới 10% tốc độ ánh sáng.
Một ngày nào đó, khi loài người không bị giới hạn trong một phần nhỏ tốc độ ánh sáng, chúng ta sẽ có thể du hành tới các vì sao.
Văn Thiện
Theo The Conversation
