Thứ 461. Nghịch lý song sinh

“Xin chờ một chút, Rainer, ta có một thắc mắc.”

Lúc này, Lancaster Stannin bất chợt lên tiếng.

“Trên vật thể chuyển động với vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng sẽ xuất hiện hiệu ứng giãn nở thời gian. Nhưng theo nguyên lý tương đối của chuyển động, người quan sát bên ngoài, về lý thuyết, cũng đang chuyển động tương đối với vật thể đó với vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng. Vậy liệu người quan sát bên ngoài có cũng sẽ trải qua hiệu ứng giãn nở thời gian không?”

Lời của ngài Stannin khiến cả phòng họp lại chìm vào tĩnh lặng. Câu hỏi của ngài ấy dường như ẩn chứa một sự kỳ lạ khó lý giải.

“Chẳng hạn như, có một cặp song sinh, Al và Betta. Cả hai lớn lên cùng lúc, giống nhau như đúc. Lúc này, Al nhận được một loại phép thuật, cho phép hắn rời xa hành tinh với vận tốc ánh sáng, bay vào vũ trụ. Hắn trải qua một quá trình gia tốc ngắn ngủi, bay về phía vũ trụ với vận tốc ánh sáng. Sau một thời gian bay, hắn lập tức giảm tốc, rồi quay trở lại với vận tốc ánh sáng.”

Ngài Stannin một bên cân nhắc lời lẽ, một bên từ tốn nói.

“Theo lý thuyết giãn nở thời gian, Al đang trong trạng thái chuyển động tốc độ cao xấp xỉ vận tốc ánh sáng, nên sẽ xu���t hiện hiệu ứng giãn nở thời gian trên người hắn. Hắn trải qua một giây, trong khi Betta ở trên mặt đất đã trải qua vài giây. Nếu chúng ta không đi sâu vào các tính toán phức tạp, thì tại thời điểm xuất phát, Al và Betta đều hai mươi tuổi. Khi trở về, do hiệu ứng giãn nở thời gian, Al có vẻ mới ba mươi tuổi, nhưng Betta thì đã bảy mươi tuổi.”

Sau khi nghe ngài Stannin giải thích, vài vị pháp sư cao cấp đang ngồi suy tư một lát, khẽ gật đầu, bày tỏ sự đồng tình với giả thuyết đó.

“Nhưng bây giờ, chúng ta hãy thay đổi một góc nhìn khác. Nếu lấy Al làm hệ quy chiếu, vậy Betta trên thực tế cũng đang trải qua quá trình gia tốc đến tốc độ ánh sáng rồi quay trở lại. Hiệu ứng giãn nở thời gian cũng hẳn phải xuất hiện trên người Betta. Theo góc nhìn của Al, Betta hẳn phải trẻ hơn mình mới đúng.”

“Điều này tạo ra một mâu thuẫn!”

Ludwig Stein nhanh chóng nhận ra vấn đề. Bởi vì tính tương đối của chuyển động, hiệu ứng giãn nở thời gian phải xuất hiện trên cả hai bên, chứ không phải chỉ đơn thuần thời gian của một bên bị giãn nở.

“Rainer, ngài giải thích vấn đề này ra sao?”

Eagles Field cũng tương tự bối rối không cách nào giải thích. Nghịch lý này của ngài Stannin tương đối dễ hiểu, nhưng lại khó bề giải thích, bởi vì nó dường như mâu thuẫn với hiệu ứng giãn nở thời gian, và hiện tại, không ai đủ tự tin để nói rốt cuộc cái nào là sai.

Ánh mắt mọi người đều đổ dồn về phía Rainer, bởi trong số các pháp sư cao giai đang có mặt tại đây, chỉ có Rainer, người đã đề xuất thuyết tương đối, là người hiểu rõ nhất lý thuyết này. Hắn không thể nào chưa từng cân nhắc đến vấn đề này.

Rainer lướt mắt qua đám đông, hắng giọng một tiếng, rồi đứng lên.

“Vấn đề này quả thực đã nằm trong suy tính của ta. Thật lòng mà nói, các vị các hạ, sự xuất hiện của nghịch lý song sinh này, chính là do sự khác biệt giữa hệ thống thời không cổ điển và hệ thống thời không của thuyết tương đối mà ra.”

Hắn nhẹ nhàng vung tay, giữa không trung liền xuất hiện hai chiếc đồng hồ nhỏ.

“Chúng ta có thể đơn giản hóa vấn đề như sau: Hai chiếc đồng hồ vốn dĩ đồng bộ, một chiếc đột ngột rời đi với vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng rồi quay trở lại, chiếc còn lại thì đứng yên tại chỗ. Cần tìm hiểu trạng thái hiển thị thời gian của hai chiếc đồng hồ sau khi quay về sẽ như thế nào. Để tiếp tục đơn giản hóa, chúng ta giả định quá trình gia tốc và giảm tốc gần như không tồn tại. Đây chính là kết quả của hai đoạn chuyển động đồng đều. Chiếc đồng hồ chuyển động sẽ được gọi là 'đồng hồ động', còn chiếc đồng hồ đứng yên sẽ được gọi là 'đồng hồ tĩnh'.”

Dưới ánh mắt chăm chú của các pháp sư, Rainer khiến các điểm sáng lặp lại quá trình chuyển động này một lần nữa.

“Trong hệ thống vật lý cổ điển, lấy hai điểm sáng làm hệ quy chiếu riêng rẽ, tất nhiên sẽ nhận thấy rằng đối phương đang chuyển động đều so với mình. Nhưng hãy để chúng ta tập trung sự chú ý vào điểm đang chuyển động, tức là chiếc đồng hồ động. Quá trình đồng hồ động rời xa đồng hồ tĩnh rất rõ ràng. Nếu lấy đồng hồ tĩnh làm tham chiếu, đồng hồ động xuất hiện hiệu ứng giãn nở thời gian, thời gian trôi qua chậm hơn. Còn nếu lấy đồng hồ động làm tham chiếu, đồng hồ tĩnh cũng đang chuyển động đều, xuất hiện hiệu ứng giãn nở thời gian, thời gian trôi qua chậm hơn.”

“Đây chẳng phải là mâu thuẫn sao?”

Maria Eistein phu nhân nghi hoặc hỏi.

“Nhưng trên thực tế, thưa ngài Eistein, thời gian của đồng hồ động và đồng hồ tĩnh đều là tương đối mà nói, chính bản thân chúng sẽ không cảm nhận được sự khác biệt về dòng thời gian. Giống như chúng ta ở trong di tích cũng sẽ không cảm thấy thời gian trôi qua nhanh hay chậm hơn bên ngoài. Chỉ khi cả hai gặp lại nhau, sự so sánh thời gian tương đối giữa chúng mới có ý nghĩa.”

Rainer giải thích xong những điều này, liền ra hiệu cho điểm sáng đang rời xa quay trở lại.

“Vấn đề nằm ở quá trình quay về, các vị các hạ. Từ góc nhìn của đồng hồ tĩnh, đồng hồ động cũng đang chuyển động đều đặn. Nhưng nếu nhìn từ góc độ của đồng hồ động, đồng hồ tĩnh trong chớp mắt từ phía sau của nó, di chuyển ra phía trước nó, tương tự như thực hiện một chuyển động nửa vòng tròn một trăm tám mươi độ. Và chuyển động này, là vượt quá vận tốc ánh sáng.”

“Vượt quá vận tốc ánh sáng sao?”

Broulee Augustin lặng lẽ suy tư. Lời của Rainer dường như đầy rẫy mâu thuẫn, nhưng lại ẩn chứa một phần sự thật mà hắn chưa nói rõ.

“Đương nhiên, hành vi vượt quá vận tốc ánh sáng này đồng thời không truyền tải bất kỳ thông tin nào. Nói cách khác, nếu đồng hồ động có thể nhìn thấy vật thể ở khoảng cách vô hạn, thì vào khoảnh khắc nó quay đầu, phía trước nó không thể nhìn thấy sự tồn tại của đồng hồ tĩnh. Nói đúng hơn, đồng hồ tĩnh dù tồn tại, nhưng lại không nằm trong chùm tia sáng của đồng hồ động tại khoảnh khắc này.”

Lời của Rainer gây ra một làn sóng xôn xao. Đây là một tình huống mà các pháp sư cao giai chưa từng nghĩ đến. So với hiệu ứng co ngắn chiều dài và hiệu ứng giãn nở thời gian, hiện tượng Rainer nhắc đến này càng khó tin hơn.

“Chúng ta định nghĩa quỹ tích mà một hạt đi qua trong không-thời gian là đường thế giới của nó. Đường thế giới ghi lại mọi vị trí mà hạt này đã, đang và sẽ có từ quá khứ đến tương lai. Phạm vi vị trí này, ta gọi nó là 'chùm tia sáng'. Phạm vi chùm tia sáng được quyết định bởi vận tốc ánh sáng. Vật thể không thể vượt quá vận tốc ánh sáng, chỉ những gì nằm trong chùm tia sáng mới có thể tác động đến vật thể.”

Rainer đưa ra một khái niệm mới, đồng thời, giữa không trung, một điểm sáng trên trục tọa độ uốn lượn gấp khúc tiến lên, tạo thành một đường cong có hình dạng mũi tên.

“Đối với đồng hồ động, trong quá trình rời xa, nó sẽ quan sát thấy thời gian của đồng hồ tĩnh chậm lại. Vào khoảnh khắc quay đầu, thời gian của đồng hồ tĩnh đột ngột tăng tốc. Trong quá trình trở về, thời gian của đồng hồ tĩnh lại tiếp tục chậm lại, cho đến khi cả hai gặp lại. Lúc này, thời gian trôi qua của đồng hồ động vẫn ít hơn thời gian trôi qua của đồng hồ tĩnh. Nói cách khác, Al bay vào vũ trụ, cuối cùng khi gặp lại Betta, sẽ trẻ hơn.”

Nói xong, Rainer đã minh họa hiện tượng mà lời nói của mình đại diện. Hắn vẽ ra hai đường trên một trục tọa độ: một đường trùng với trục tung, một đường khác là đường nghiêng. Trên trục tọa độ còn có hai đường hyperbol. Trục hoành biểu thị không gian X, còn trục tung, là thời gian nhân với vận tốc ánh sáng cT.

“Nguyên nhân xuất hiện hiện tượng này, xét về cơ bản, chính là do đồng hồ động và đồng hồ tĩnh nằm trên các đường thế giới khác nhau. Trong hệ tọa độ này, đồng hồ động đại diện cho đường nghiêng, còn đồng hồ tĩnh thì là đường thẳng đứng. Các đồng hồ trên các đường thế giới khác nhau, không thể chỉ thông qua một phép biến đổi hệ tọa độ đơn giản mà trở nên đồng nhất được.”

Bản dịch này là công trình độc nhất của đội ngũ truyen.free.