BM: Làm thế nào để thời gian đứng yên, ngưng đọng...

Nhà thơ Mỹ Delmore Schwartz từng viết: "Thời gian là ngọn lửa - chúng ta thiêu mình trong đó."

Chúng ta sinh ra, sống và chết. Nhưng xuyên suốt lịch sử, chúng ta đã bị mê hoặc với khả năng lách qua thời gian, từ những truyện cổ tích như 'Người đẹp ngủ trong rừng' cho đến trường ngưng trệ và cơ thể ngưng hoạt động trong các phim khoa học viễn tưởng.

Giãn nở thời gian

Vào năm 1971, Joseph Hafele và Richard Keating đã đặt bốn chiếc đồng hồ hạt nhân trên những chiếc máy phi cơ bay hai vòng xung quanh Trái Đất, trước hết bay về hướng đông, sau đó bay ngược về hướng tây.

Những chiếc đồng hồ này sau đó được so sánh với những đồng hồ hạt nhân tham khảo và kết quả là chúng không đồng nhất.

Như thí nghiệm Hafele-Keating đã chứng minh, tốc độ thời gian trôi qua là tùy thuộc vào hoàn cảnh và tình huống.

"Nếu đi với vận tốc siêu tương đối, tức là gần với vận tốc ánh sáng, hay gần lỗ đen (và làm sao để không bị nó hủy hoại) thì khoảng thời gian mà bạn trải qua sẽ ít hơn thời gian của người khác," Katie Mack, phó giáo sư tại Đại học North Carolina State cho biết.

Các phi hành gia trên Trạm Không gian Quốc tế đã trải nghiệm sự co giãn thời gian khi họ già đi chậm hơn một chút so với người trên Trái Đất. "Họ di chuyển rất nhanh, do đó họ bị ảnh hưởng bởi luật tương đối đặc biệt, nhưng họ cũng cách xa Trái Đất nữa, nên họ ít bị tác động của lực hấp dẫn hơn," Mack giải thích.

Tuy nhiên, sự giãn nở thời gian này chỉ có mức độ tính bằng giây. Để đạt được mức giãn nở thời gian lớn hơn, cần phải có trường trọng lực cực lớn hay tốc độ gần tương đương vận tốc ánh sáng. Cả hai yêu cầu này hiện nay đều hoàn toàn không thể thực hiện được.

Trường ngưng trệ

Mặc dù có giọng điệu chung là hài hước, loạt phim khoa học viễn tưởng Red Dwarf đã đưa ra một giả thiết thú vị về trường ngưng trệ: "Cũng giống như tia X không thể xuyên qua chì, thời gian không thể thâm nhập vào trường ngưng trệ. Do đó, cho dù bạn vẫn tồn tại, bạn không còn tồn tại trong thời gian, và đối với bạn thời gian không hề tồn tại."

Điều này được định hình để nhân vật Lister có thể nhận xét: "Chỉ đơn giản vậy thôi sao?"

Dù sao đi nữa, nó là vấn đề rất nên suy nghĩ.

Thời gian có thể tương đối, nhưng nó vẫn là một khía cạnh cơ bản của hiện thực của chúng ta.

Để đạt được mức giãn nở thời gian lớn, cần phải có trường trọng lực cực lớn, chẳng hạn như hố đen.

"Tia X và chì là một chuyện, nhưng thời gian và trường ngưng trệ thì rắc rối hơn một chút. Thời gian rất thông minh. Nó có thể đi vòng qua các góc nhưng nó không bao giờ ngừng lại trừ phi bạn bị mắc kẹt ở một bữa tiệc với một nha sỹ," Doug Naylor, nhà đồng sáng tạo của Red Dwarf, cho biết.

Thay đổi nhận thức thời gian sẽ dễ hơn rất nhiều so với làm ngưng đọng nó. "Có thể có khác biệt rất lớn trong cách bạn cảm nhận thời gian, nhưng nó sẽ không ngừng lại," Mack giải thích.

Cơ quan nghiên cứu quốc phòng Mỹ Darpa đang xây dựng cơ chế ngưng trệ sinh học để làm chậm nhịp vận động của cơ thể ở cấp độ phân tử. Ngưng trệ sinh học có thể kéo dài cái gọi là 'giờ vàng' - khoảng thời gian mà những binh lính bị thương có để được chữa trị.

Ngưng trệ sinh học nhằm để làm chậm lại tốc độ hoạt động của cơ thể. "Lúc đầu tôi nghĩ ra chương trình này với ý định là để khai phá một phạm vi rộng các công nghệ tiềm năng từ dược lý phân tử cho đến hóa học vật liệu tương thích cho sinh học và tạo ra các protein tự thân bị rối loạn," Tiến sỹ Tristan McClure-Begley thuộc Phòng Công nghệ Sinh học của Darpa, người quản lý dự án, cho biết.

Trạng thái sống ẩn

Từ trường ngưng trệ cũng có thể kéo dài thời hạn sử dụng của ngân hàng máu và dược phẩm bằng cách làm chậm lại thời gian các hóa chất phản ứng.

"Một trong những ứng dụng thiết yếu tiềm năng của công nghệ ngưng trệ sinh học là trong việc bảo quản và cất giữ những phân tử sinh học trị liệu như vaccine, kháng thể và enzyme," McClure-Begley giải thích.

"Mục tiêu chính của chương trình là làm sao để bảo quản một cách tin cậy khả năng hoạt động của những sản phẩm này mà không cần phải có một hệ thống trữ lạnh đắt đỏ và phiền hà."

Tuy nhiên, trường ngưng trệ chỉ được dùng cho các trường hợp khẩn cấp trong y khoa chứ không phải để sử dụng lâu dài.

Chúng ta cần phải tìm đến tự nhiên để tìm cảm hứng cho những giải pháp lâu dài.

Ngưng trệ sinh học có thể kéo dài cái gọi là 'giờ vàng' - khoảng thời gian mà những binh lính bị thương có để được chữa trị

Một số sinh vật, chẳng hạn như ếch gỗ, thể hiện một khả năng được gọi là 'trạng thái sống ẩn': toàn bộ các quá trình trao đổi chất rõ ràng ngưng lại, vậy mà chúng vẫn sống - điều này cho phép chúng sống sót trong trạng thái bị đông cứng.

Những loài khác, chẳng hạn như gấu, có thể bước vào kỳ nghỉ đông - khi mà sự trao đổi chất chậm đi đáng kể - và tỉnh giấc nhiều tháng sau đó.

Loài người đã làm điều này về mặt y khoa, mặc dù ở mức độ ít hơn nhiều. Trong trường hợp bị ngưng tim hay tổn thương não, phương pháp hạ thân nhiệt trị liệu có thể được dùng để giúp hạ nhiệt bệnh nhân bị tổn thương và để họ vào tình trạng trao đổi chất chậm trong một vài ngày, cho cơ thể thời gian phục hồi.

Thúc đẩy ngủ đông

Dựa vào cách chữa trị này, các nhà khoa học đang xây dựng phương pháp Torpor để thúc đẩy sự ngủ đông ở các phi hành gia trong các sứ mạng thám hiểm Sao Hỏa.

Quá trình Torpor hoạt động trong hai giai đoạn chính: giai đoạn làm mát ban đầu bao gồm sử dụng thuốc an thần, và giai đoạn làm ấm/đánh thức tiếp theo.

"Trong môi trường y tế, họ sẽ sử dụng liệu pháp an thần rất mạnh tay và đặt hệ thống làm mát lên cơ thể, còn chúng tôi đang xem xét những dược chất mới có thể hạn chế tối đa thuốc an thần cần thiết để bước vào trạng thái ngủ đông và đơn giản hóa quá trình làm mát," John Bradford, Chủ tịch và Giám đốc Vận hành của SpaceWorks, cho biết.

Các nhà khoa học đã chứng tỏ rằng thân nhiệt chỉ cần giảm 5°C thì chúng ta có thể giảm quá trình trao đổi chất - quá trình sinh hóa trong cơ thể chúng ta để duy trì sự sống - đến trên 50%.

"Những loài động vật ngủ đông sống lâu hơn, do đó ở đây có yếu tố phục hồi. Nếu bạn ở trong trạng thái này trong sáu tháng thì bạn sẽ giữ lại được ba tháng do nhịp độ trao đổi chất giảm 50%," Bradford giải thích. "Tuy nhiên, khía cạnh này không phải là động cơ chính của chúng tôi và vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu để lượng hóa hiệu ứng này."

Một số sinh vật, chẳng hạn như ếch gỗ, thể hiện một khả năng được gọi là 'trạng thái sống ẩn': toàn bộ các quá trình trao đổi chất rõ ràng ngưng lại, vậy mà chúng vẫn sống

Phương pháp Torpor cũng có thể được sử dụng cho những bệnh nhân đang chờ đợi được hiến tạng.

Những công nghệ được đề cập trên đây làm giảm nhịp độ trao đổi chất, nhưng còn việc ngưng đọng cơ thể thì có lý đến đâu?

Trữ đông xác

Cách làm được nhiều người biết đến nhất là trữ lạnh xác, tức làm đông lạnh xác đến nhiệt độ xấp xỉ -190°C với mục đích là để sau này có điều kiện thì hồi sinh.

Tuy nhiên, đặt ai đó trong tình trạng trữ lạnh thì phức tạp hơn rất nhiều so với đơn thuần là đông cứng cơ thể. "Chúng tôi lấy hết máu ra và sau đó đưa vào cơ thể dung dịch bảo vệ trong điều kiện trữ đông," Victoria Stevens ở Cryonics UK giải thích.

"Thay vì đưa cơ thể vào trạng thái rắn thì cơ thể sẽ được để trong trạng thái kính, nhờ đó mà giảm gãy vỡ tinh thể băng."

Trữ đông xác chỉ được dùng sau khi tim ngừng đập. Nguyên lý ở đây là khoa học trong tương lai sẽ tiến bộ đến mức cho phép hồi sinh người chết và chữa trị. "Chưa có ai từng được hồi sinh, do hiện tại chúng ta không có công nghệ cho phép làm điều đó," Stevens nói. "Nếu chúng ta có thì có lẽ chúng ta không cần phải trữ đông xác ngay từ đầu."

Mặc dù hàng trăm người đã được trữ đông, nhưng "đây hoàn toàn thí nghiệm đang được xây dựng mà vẫn chưa đạt được kết luận", Stevens thừa nhận.

Hồi năm 2001, bé Erika Nordby 13 tháng tuổi bị kẹt trong tuyết và bước vào trạng thái như ngủ đông trong khoảng hai giờ truớc khi được cứu sống thành công. Trong thời gian đó, tim của Erika không hề đập và bé đã chết lâm sàng.

Mặc dù trường hợp này đem đến một chút hy vọng rằng một ngày nào đó làm được việc ngưng đọng cơ thể, đó chỉ là một trường hợp đơn lẻ mà chưa từng được lặp lại.

Do thời gian là một khía cạnh cơ bản trong hiện thực của chúng ta, chúng ta không thể nào làm ngưng nó cũng như chúng ta không thể làm ngưng chiều rộng hay chiều sâu. Hơn nữa, việc giãn nở thời gian trên thực tế đòi hỏi những công nghệ và năng lượng phức tạp đến nỗi nó vẫn là bất khả thi.