Thay đổi lịch sử với “áo choàng thời gian”

Tại Đại học Cornell ở Ithaca, New York, các nhà nghiên cứu lần đầu chứng minh khả năng che lấp một sự kiện đặc biệt trong dòng thời gian của ánh sáng. Phát hiện này gợi lên ý tưởng kỳ lạ rằng một sự kiện có thể bị làm cho biến mất, giống như lịch sử vừa được chỉnh sửa trong một khoảng thời gian cực ngắn. Công trình lấy cảm hứng từ tư tưởng của Einstein, đồng thời mở ra một cách nhìn mới về khả năng điều khiển ánh sáng trong cả không gian lẫn thời gian. MOTI Fridman cùng các đồng nghiệp thực hiện thí nghiệm bằng cách bắn một chùm ánh sáng xuống một sợi quang học được chuẩn bị đặc biệt. Trên đường truyền của chùm sáng, nhóm nghiên cứu tạo ra một cặp cấu trúc được gọi là “ống kính thời gian”, có nhiệm vụ làm thay đổi dòng chuyển động của ánh sáng. Giữa hai ống kính này hình thành một bong bóng nhỏ, hay khoảng cách tạm thời trong dòng chảy ánh sáng, khiến một phần sự kiện không còn được quan sát như bình thường. Khoảng trống ấy tồn tại trong thời gian ngắn đến mức chỉ chiếm một phần cực nhỏ của một giây, nhưng vẫn đủ để tạo ra hiệu ứng giống một lỗ hổng thời gian. Khi ánh sáng đi qua khu vực này, một sự kiện xảy ra trong quá trình truyền có thể bị che giấu, như thể nó chưa từng xuất hiện trong bản ghi quan sát. Vì vậy, nhóm nghiên cứu gọi ý tưởng này là “áo choàng thời gian”, một khái niệm nghe giống khoa học viễn tưởng nhưng được kiểm tra bằng thí nghiệm quang học thực tế. Nhóm dự kiến trình bày phát hiện tại Hội nghị thường niên của Hội quang học, mang tên Giới hạn Quang học, viết tắt là FiO, năm 2011. Sự kiện diễn ra tại San Jose, California, vào tuần kế tiếp thời điểm công bố kết quả nghiên cứu. Việc đưa công trình tới hội nghị cho phép các chuyên gia đánh giá cách “áo choàng thời gian” vận hành, cũng như những giới hạn hiện tại của kỹ thuật này. Để kiểm tra hiệu suất thiết bị, các nhà nghiên cứu tạo ra những xung ánh sáng truyền trực tiếp giữa hai ống kính thời gian. Các xung này lặp lại đều đặn như nhịp đồng hồ, với tần số 41kHz, tạo thành tín hiệu ổn định để nhóm theo dõi. Khi “áo choàng” được đồng bộ với những xung ánh sáng ấy, các thao tác phù hợp khiến một số sự kiện trong quá trình truyền bị xóa khỏi tín hiệu quan sát. Kết quả không có nghĩa nhóm nghiên cứu đã làm biến mất một vật thể khỏi thế giới thực, cũng không phải con người có thể quay lại sửa đổi những sự kiện đã xảy ra. Hiệu ứng chỉ tác động lên cách ánh sáng mang thông tin về một sự kiện, khiến sự kiện ấy không xuất hiện trong khoảng thời gian và khu vực thí nghiệm. Nói cách khác, đây là kỹ thuật che giấu thông tin quang học trong thời gian ngắn, không phải cỗ máy du hành thời gian theo nghĩa thông thường. “Áo choàng thời gian” cũng khác với tàng hình quang học trong không gian, vốn đòi hỏi những siêu vật liệu được thiết kế đặc biệt để bẻ hướng ánh sáng quanh vật thể. Thiết bị của Cornell dựa trên các thuộc tính cơ bản của ánh sáng, đồng thời tạo hiệu ứng trong cả không gian truyền dẫn và khoảng thời gian giới hạn. Cách tiếp cận này cho thấy ánh sáng không chỉ có thể được điều khiển theo vị trí, mà còn có thể được sắp xếp để che khuất một sự kiện theo thời điểm xuất hiện. Tuy nhiên, phạm vi hoạt động của công nghệ vẫn rất nhỏ, với vùng bị ảnh hưởng chỉ dài khoảng 6mm và thời gian kéo dài tối đa khoảng 20 phần ngàn tỷ của một giây. Kích thước vùng tàng hình cùng thời lượng hoạt động bị giới hạn chủ yếu bởi vận tốc cực lớn của ánh sáng, khiến việc duy trì hiệu ứng lâu hơn trở nên khó khăn. Muốn tạo ra tác động vĩ mô có thể đo lường, các nhà nghiên cứu còn cần những thử nghiệm quy mô giữa các hành tinh, trong khi “áo choàng thời gian” hiện vẫn là thành tựu tinh vi của quang học thực nghiệm.