taiphimkhoahoc.blogspot.com
Quần áo giúp ta biến mất.
Một chùm tia laser biến các vật thể rắn thành trong suốt,
được kết hợp để tạo thành một lớp ngụy trang hoàn hảo.
Biến mất trong không khí có thể dễ dàng hơn ta tưởng.
Tôi là tiến sĩ Michio Kaku.
Tôi là một nhà vật lý lý thuyết và là một fan hâm mộ khoa học viễn tưởng.
Hãy tham gia cùng tôi để tôi cho bạn thấy phương pháp tạo ra khoa học viễn tưởng.
vietsub: NVĐ edited by quanphamkt taiphimkhoahoc.blogspot.com facebook.com/phimkhoahocvip
Hãy tưởng tượng nếu ta có thể chạm vào chiếc nhẫn
giống như nhân vật Frodo Baggins và biến mất.
Hay choàng trên người một chiếc áo của Harry Potter và biến mất,
hoặc uống một liều thuốc ma thuật và mờ dần vào nền cảnh.
Ông có sao không Tiến sĩ Brady?
Tất nhiên tôi không sao.
Trong khoa học viễn tưởng,
tàn hình được sử dụng cho bất kỳ thứ gì từ việc giấu đi những con tàu trũ trụ
tới việc trốn chạy khỏi kẻ xấu.
Tôi sẽ lấy lại nó.
Tôi sẽ biến những giấc mơ này thành sự thật nhờ thiết kế một thiết bị cho tôi sức mạnh tàn hình.
Nhưng các thế hệ nhà khoa học đã gạt bỏ ý nghĩ đó.
Họ nó đó là điều không thể vì sẽ vi phạm các định luật quang học.
Nhưng họ đã sai. Tàn hình là khả năng có thể.
Và tôi sẽ cho các bạn thấy làm sao để có được khả năng đó.
Trước khi tôi vẽ bản thiết kế chi tiết,
tôi cần phải nghĩ ra chính xác thiết bị tàn hình của tôi cần phải làm gì.
Còn ai tốt hơn để hỏi ngoài những người sống chế với khoa học viễn tưởng?
Đó là các fan hâm mộ khoa học viễn tưởng.
Luôn là một thứ gì đó mà những người đam mê khoa học viễn tưởng say mê.
Tôi bấm nút, và .... Ồ tôi biến mất rồi. Tôi đang ở đâu đây? Tôi ở đâu đây?
Tôi đoán là người Quái vật Vô hình có một thứ gì đó tương tự như thiết bị tàn hình tàu vũ trụ, nhưng ở mức độ cá nhân.
Phải là một thiết bị tàn hình hoàn hảo mà không để lại dấu vết nào cho thấy có người ở đó.
Để tạo ra một thiết bị tàn hình thực thụ, thiết kế của tôi phải có ba thứ.
Đầu tiên, nó phải làm tôi biến mất hoàn toàn từ bất kỳ góc độ nào.
Nó phải nhỏ gọn và thực dụng.
Nó phải có khả năng đảo ngược lại để tôi có thể chuyển đổi từ chế độ hiện và ẩn.
Để khiến cả cơ thể tôi tàn hình quả là điều không dễ.
Nhưng tôi chắc chắn rằng điều góp phần vào thành công cho thiết kế của tôi
là phải tìm ra phương thức mọi vật tương tác với ánh sáng.
Ánh sáng là lý do chúng ta thấy. Nó được hợp thành bởi nhiều màu sắc khác nhau.
Và những vật hấp thụ và toả ra các màu sắc này khi bị ánh sáng phản chiếu vào.
Vì thế lá cây có màu xanh. Chúng hấp thụ mọi màu sắc ánh sáng, ngoại trừ màu xanh.
Nếu chúng ta có thể kiểm soát được vật thể toả ra và hấp thụ ánh sáng,
thì chúng ta có thể kiểm soát cách thức ta cảm nhận về thực tế.
Chúng ta có thể làm cho các vật thể tàn hình.
Thực ra, khả năng tàn hình có thể đơn giản như cách đánh lừa con mắt.
Tôi hiện đang khoác lên mình một công nghệ giấu hình tiên tiến nhất gọi là nguỵ trang quang học.
Và đó là thứ gần nhất với một chiếc áo khoác tàn hình mà ta có ngày nay.
Đó là phát minh của giáo sư Susumu Tachi.
Trong 10 năm qua,
Tachi và nhóm của ông đã bắt tay hoàn thành một thứ giống với chiếc áo tàn hình nhất trên thế giới.
Phát minh của họ hoạt động như thế này.
Một camera đằng sau vật thể ghi lại ảnh nền,
các hình ảnh đó được chiếu vào một hộp gương
gọi là bộ kết hợp và sau đó được chiếu lên chiếc áo choàng.
Nhìn qua bộ kết hợp ta sẽ thấy ảnh ghép của ảnh gốc và ánh sáng phản chiếu qua chiếc áo.
Tôi hiểu rồi.
Khi anh ta không di chuyển, thì có vẻ như anh ta biến mất. Thú vị thật.
Tôi phải công nhận rằng thiết bị nguy trang quang học của giáo sư Tachi thực sự gây ấn tượng cho tôi.
Ví dụ, ta có thể khiến các vật thể biến mất thực sự.
Và ta phải mặc chiếc áo choàng này.
Có vẻ giống như chiếc áo tàn hình của Harry Potter.
Nhưng tôi cũng cho rằng ý tưởng đó có một số điểm bất lợi chính.
Ta phải đặt camera ở mọi nơi, để ghi lại hình phía sau.
Và ta phải đeo một loại kính đặc biệt.
Nên tôi cho rằng Harry Potter có thể hơi thất vọng.
Để đạt được những tiêu chí mà tôi yêu cầu thì ta cần phải nâng cấp.
Để có hiệu quả thực sự, tôi sẽ phải thêm vào rất nhiều cameras.
Tôi sẽ ghép 100 camera nhỏ có độ phân giải cao lên chiếc áo choàng để chúng không dễ bị nhận ra.
Nhưng như thế lại nảy sinh vấn đề thứ hai.
Chiếc áo choàng chỉ thực sự tàn hình nếu nhìn qua bộ kết hợp.
Nếu chiếc áo được làm từ các bóng đèn LED,
thì nó có thể hiển thị cảnh nền trên mặt vải.
Sau đó bạn có thể thấy tôi tàn hình ở mọi góc độ.
Chà, gần như thế.
Đó là khởi đầu đầy hứa hẹn,
nhưng chỉ cần khoa học viễn tưởng liệu có đủ không?
Nếu là một thiết bị tàn hình, thì phải có khả năng tàn hình 100%.
Thậm chí phải tốt hơn trong phim "Predator".
Tôi thích một chiếc áo tàn hình hoàn toàn,
vì nếu chỉ tàn hình được 50% thì không còn gọi là tàn hình.
Chẳng khác gì so với thực tế.
Tàn hình 50% chỉ là giải pháp nửa vời.
Họ nói đúng.
Nguỵ trang quang học thực ra chỉ là tạo ra ảo giác một cách khôn khéo.
Tôi muốn khả năng tàn hình thực sự.
Tôi muốn ánh sáng đi xuyên qua tôi như thể tôi không ở đó vậy.
Và như vậy có lẽ tôi phải thiết kế lại từ cấp nguyên tử.
Harry Potter có thể làm được, và người Hobbit cũng có thể làm được.
Bây giờ tôi muốn cả sức mạnh tàn hình nữa.
Nếu tôi thực sự biến mất trong không khí,
thì tôi cần làm cho cơ thể tôi hoàn toàn có thể nhìn xuyên qua được.
trong cuốn sách của H.G. Wells "Người tàn hình",
nhân vật chính hoàn toàn có khả năng làm được điều đó.
Những cuốn sổ đó đâu?
Và những kế hoạch để sử dụng sức mạnh mới có được của anh ta nhằm khủng bố một thị trấn nhỏ.
Đưa mấy cuốn sổ đó cho tao.
Các bạn nghĩ đó chỉ là khả năng tưởng tượng của khoa học viễn tưởng,
nhưng có một cách làm cho sự việc biến mất.
Đó là khai thác một lỗ hổng trong khoa học quang học.
Ở đây tôi có hai chiếc cốc chịu nhiệt có thể lồng vào nhau.
Chỉ bằng dầu thực vật, tôi sẽ làm cho chiếc cốc nhỏ biến mất.
Tôi chỉ cần đổ đầy dầu thực vật vào chiếc cốc nhỏ cho tới miệng cốc trước khi đổ vào chiếc cốc lớn.
Vậy, chuyện gì đang xảy ra ở đây?
Ánh sáng đi qua không khí bằng một đường thẳng.
Nhưng khi đi xuyên qua bất kỳ vật gì trong suốt, như nước chẳng hạn,
hiện tượng khúc xạ sẽ xảy ra.
Chính vì vậy mà chiếc ống hút như bị gãy trong ly nước.
Lượng chất qua đó vật trong suốt bẻ cong ánh sáng có liên quan tới hệ số chiết suất.
Hiện tượng đó chỉ xảy ra khi các hệ số chiết suất của chiếc cốc và dầu thực vật là đồng nhất.
Các chùm sáng đi qua không khí và chiếc cốc thuỷ tinh bị khúc xạ.
Nhưng khi di chuyển giữa cốc và dầu, ánh sáng chỉ đi thẳng qua.
Chiếc ly bên trong trông như không hề có. Nó đã biến mất.
Xem kìa, nó đang mờ dần.
Chúng ta làm được khúc xạ hoàn toàn rồi.
Tác phẩm Người Tàn Hình của H.G. Wells tự làm mình tàn hình bằng các nguyên tắc tương tự.
Ông thay đổi hệ số chiết suất của cơ thể để hợp với không khí.
Nghe có vẻ như một đòi hỏi khó khăn.
Nhưng một nhóm nhà khoa học tại London
đã có được các bước ban đầu nhằm biến các nguyên tử riêng biệt biến mất.
Mỗi lần máy laser này bắn ra một xung,
hai tia sáng sẽ bắn vào một hộp chứa các nguyên tử được sắp xếp đặc biệt.
Và trong một phần triệu giây, chúng trở nên tàn hình.
Chúng tôi đã thử làm cho một số thứ biến mất,
những thứ rất nhỏ biến mất trong một khoảng thời gian ngắn với chiếc máy laser đằng sau tôi.
Nhưng chúng tôi đã làm được nó biến mất.
Giáo sư Chris Philips là trưởng nhóm khoa học của dự án.
Nhóm của ông tại Đại học Hoàng gia Luân Đôn là một trong các nhóm đầu tiên
phát hiện ra bí mật thú vị
về việc kiểm soát phương thức các vật thể tương tác với ánh sáng ở quy mô nguyên tử.
Khi một tia sáng đập vào nguyên tử,
các hạt electron bị kích thích và bước sang trạng thái năng lượng cao hơn.
Sau đó các electron bị dồn lại,
và trong quá trình đó, giải phóng ra ánh sáng của chính mình.
Giáo sư Philips đã sử dụng vật lý lượng tử để tìm cách bao bọc các electron.
Chúng tôi có thể ngăn chúng chuyển động.
Và thông thường, chuyển động của chúng khiến chúng hấp thụ ánh sáng.
Chúng tôi đã tìm được cách ngăn hoạt động đó của chúng.
Nên chúng vẫn ở đó, nhưng không thể chuyển động.
Chính vì vậy ta không thể thấy chúng.
Ngăn các nguyên tử hấp thu ánh sáng là một bước đột phá lớn
trong công cuộc tìm kiếm khả năng tàn hình.
Tôi có một số ý tưởng làm sao để sử dụng cách đó cho thiết kế của tôi.
Có rất nhiều tiềm năng cho công nghệ này.
Hãy tưởng tượng lúc này, có tia chớp vô hình.
Ta chỉ đơn giản là chiếu nó vào vật thể như bức tường
hoặc một người nào đó và các vật thể đó sẽ biến mất.
Nhưng ta lại có một vấn đề lớn về thiết kế cần được giải quyết trước khi thực hiện việc này.
Ngay bây giờ, nhóm của giáo sư Philips chỉ có thể khiến các cấu trúc nano nhỏ bé biến mất.
Chúng được làm từ các vật chất trong suốt đặc biệt với các nguyên tử đồng nhất.
Nhóm của ông có thể làm tất cả chúng biến mất
chỉ với một tần số ánh sáng vì tất cả chúng đều giống nhau.
Hãy tưởng tượng rằng những viên kẹo tím này có nguyên tử đồng nhất.
Chiếu một tần số ánh sáng laser lên chúng, và tất cả đều biến mất.
Nhưng nếu phóng to tất cả lên bằng một thứ phức tạp như cơ thể con người,
thì mọi chuyện lại hoàn toàn khác.
Tia laser của giáo sư Philips chỉ làm một loại nguyên tử biến mất.
Nhưng nó lại không có tác dụng với các nguyên tử khác.
Chính vì thế, một phần của vật thể đó biến mất,
nhưng phần còn lại vẫn còn đó.
Đó chính là bản chất vấn đề.
Ta sẽ cần hàng nghìn tia laser khác nhau để chiếu vào
hàng nghìn loại nguyên tử khác nhau của cơ thể.
Ngay cả khi các nhà khoa học đã tìm ra cách làm biến mất cơ thể con người bằng nhiều tia laser,
thì vẫn còn rất nhiều vấn đề về sử dụng một tia chớp tàn hình.
Nếu tôi chiếu nó vào chính mình,
thì luôn có một phần cơ thể tôi vẫn nhìn thấy được.
Tôi có thể để tia chớp đó tại một nơi và bước vào chùm sáng,
thì tôi sẽ tàn hình hoàn toàn miễn là tôi không di chuyển.
Nhưng nếu tôi tiếp tục ở trong tia laser,
thì tôi vẫn có thể tàn hình nhưng tôi cũng sẽ bị mù
vì ánh sáng đi thẳng qua nhãn cầu tôi tới võng mạc.
Tia chớp sẽ ngăn cản các electron bay quanh nguyên tử nhãn cầu
khiến chúng không thể hấp thu ánh sáng
và tôi sẽ mất đi thị lực...
quả là một tình huống không hay.
Có lẽ Harry Potter có lý.
Tôi cần trở lại với ý tưởng chiếc áo choàng.
Tôi đang thiết kế một loại thiết bị ngụy trang tối thượng
có thể khiến tôi biến mất vào không khí.
Trong bộ phim "Quái vật Vô hình",
một tay săn ngoài hành tinh có mặc một loại áo đặc biệt có thể giúp hắn tàn hình khi nhấn nút.
Bằng cách đó, dường như ánh sáng bị bẻ cong qua cơ thể hắn,
nên ta chỉ còn thấy được đường nét mờ của bộ giáp đó hoà trộn vào cảnh nền.
Hãy tưởng tượng nếu tôi có thể mô phỏng lại hiệu ứng đó.
Nhưng lý thuyết cho thấy điều đó là không thể.
Như thế cần phát minh ra một loại vật liệu có thể phá vỡ mọi định luật quang học.
Mọi thứ trong suốt trong vũ trụ khả kiến đều tương tác với nhau,
hay làm khúc xạ ánh sáng theo cách xác định trước.
Nhưng nếu tôi có thể làm ánh sáng khúc xạ theo ý mình
thì tôi có thể thay đổi hình dáng bên ngoài của vật thể.
Tôi có thể làm cho chiếc ống hút này biến mất bằng cách thiết kế cho nước làm khúc xạ ánh sáng quanh nó.
Nhưng như thế sẽ vi phạm các định luật vật lý.
Ta vẫn nghĩ như vậy cho đến khi một nhà khoa học
tại Đại học Duke tạo ra điều không thể.
Lúc chúng tôi thực hiện việc này là khi chúng tôi có ý tưởng
kiểu như trong phim "Quái vật Vô hình" trong đầu.
Giáo sư David Smith và nhóm của ông đã thiết kế ra một loại vật liệu rất thú vị.
Nó được làm từ các mạch đồng phức tạp gọi là vật Metamaterial (MTM) hay siêu vật liệu.
Có thể trông nó không giống lắm,
nhưng tôi tin rằng nó có thể nắm giữ chìa khoá dẫn tới khả năng tàn hình.
Siêu vật liệu có một hệ số chiết suất có thể bẻ cong sóng ngắn -
các đường dọc có màu ta thấy trên màn hình.
Vòng tròn ở giữa là lõi của siêu vật liệu.
Khi sóng ngắn chiếu tới lõi sẽ bị uốn quanh lõi.
Bất kỳ thứ gì ở giữa dường như biến mất.
Với nguyên lý của siêu vật liệu,
chúng tôi có thể tạo ra các vật liệu có
hệ số chiết suất vượt ngoài bất kỳ vật liệu nào trong tự nhiên.
Nếu có thể uốn cong sóng ngắn quanh một vật thể,
thì sẽ có thể uống cong được ánh sáng khả kiến.
Chúng đều là các dạng bức xạ điện từ. Nhưng lại có một trở ngại khác.
Sóng ngắn có bước sóng dài, khoảng 7,6cm.
Để uống cong chúng, các mạch của siêu vật liệu chỉ cần bằng 1/3 kích thước đó.
Ánh sáng khả kiến có bước sóng trong khoảng 400 đến 700 nanomet.
Nên để uốn cong loại ánh sáng này, các mạch phải nhỏ hơn 1 triệu lần.
Nhưng nếu ta làm được điều đó, thì ta lại gặp phải một vấn đề khác.
Nếu chúng ta áp dụng cấu trúc tương tự và thu nhỏ đi dưới dạng nano
thì ánh sáng sẽ bị chắn lại. Sẽ không có chiếc áo tàn hình gì nữa.
Và đó chính là một trong số những thách thức chúng tôi đang gặp phải.
Liệu chúng ta có thể làm được điều gì đó thứ thế này với các bước sáng khả kiến hay không?
Để uốn cong ánh sáng khả kiến quanh một vật thể là điều không dễ dàng,
nhưng các thí nghiệm của đại học DUKE là bằng chứng cơ bản.
Đó là một bước đột phá vĩ đại.
Siêu vật liệu đã làm rung chuyển nên tảng vật lý.
Những gì trước đây từng được coi là không thể, thậm chí là nghịch lý,
giờ đây lại được coi là có thể.
Điều này làm tôi khá ngượng, vì tôi đang dạy môn quang học tại đại học.
Và trong nhiều năm, tôi đã dạy học sinh của tôi rằng ánh sáng không thể đi vòng quanh vật thể
và tái hợp ở đầu bên kia, như thể ta không có ở đó.
Chà, tôi đã sai.
Nhưng mọi cuốn sách vật lý khác trên thế giới cũng như vậy.
Tất cả các sách về quang học đang được biên soạn lại.
Tôi đoán đó chỉ là cái giá của tiến trình khoa học.
Mọi vật đang dịch chuyển nhanh
và một số nhóm nghiên cứu đã tạo ra siêu vật liệu cho ánh sáng khả kiến ở cấp độ nano.
Tôi tin chắc rằng họ sẽ có thể phóng to nó lên để thiết kế của tôi có thể thành hiện thực.
Uốn cong siêu vật liệu thành một hình trụ đứng đủ để bao quanh một người,
như thế tôi đã được chiếc áo tàn hình đơn giản có thể bẻ cong ánh sáng.
Nhưng với siêu vật liệu siêu đa năng trong tương lai,
thì tôi có thể đi xa hơn nữa,
may nó thành một bộ quần áo liền bao quanh mọi bộ phận cơ thể.
Cho tới nay vẫn tốt.
Nhưng thật không may là điều đó quả thật không đơn giản như vậy.
Ánh sáng khả kiến không có tần số hay bước sóng đơn.
Nó là một tổng hợp các sóng điện từ khác nhau,
mỗi sóng có tần số riêng khiến cho mắt người thấy được các màu khác nhau.
Chiếc áo tàn hình của tôi có vấn đề.
Nó chỉ có thể khiến bạn tàn hình ở một tần số hoặc một màu mà thôi,
nhưng mắt ta có thể phân biệt ba màu khác nhau:
đỏ, xanh lá cây và xanh dương.
Tôi phải thiết kế cho bộ áo quần với ít nhất ba màu siêu vật liệu, mỗi lớp là một màu.
Bây giờ, về lý thuyết bộ áo quần đó có thể tàn hình với mắt người.
Tôi nghĩ thiết kế của tôi đang hình thành, nhưng vẫn còn một vấn đề cơ bản.
Nói chung vật lý học nói rằng nếu ta tàn hình,
thì ta sẽ mù...ta không thể thấy được thứ gì hết.
Nên sẽ phải có một cách nào đó giúp tôi tàn hình mà không làm tôi mù.
Tôi đang đến rất gần khả năng tàn hình thực sự,
nhưng tôi không thể thấy được tôi đang đi tới đâu.
Nên tôi cần tìm ra cách để nhìn ra bên ngoài mà không bị lộ.
Các thế hệ nhà khoa học vẫn mong muốn tạo ra một loại áo tàn hình.
Tôi đang thực hiện biến giấc mơ đó thành sự thật
với một bộ quần áo được làm từ siêu vật liệu.
Tuy nhiên, ngay lúc này đây tôi vẫn còn một vấn đề khác nữa.
Tôi không thể nhìn ra ngoài mà không phải lộ ra.
Việc đó không đơn giản là khoét hai lỗ mắt trên bộ áo quần đó.
Chắc chắn là hầu hết cơ thể tôi có thể tàn hình,
nhưng nếu ai đó quan sát thật gần
sẽ thấy hai nhãn cầu của tôi trôi nổi trong không trung.
Quả là một vấn đề khó.
Nhưng tôi nghĩ đã có cách giải quyết vấn đề này.
Nếu ta có thể loại bỏ phần ánh sáng nhỏ chiếu tới siêu vật liệu,
thì ta vẫn có thể nhìn ra bên ngoài và vẫn giữ được tàn hình.
Thấu kính này có thể chia tách tia sáng.
Khi một tia sáng chiếu qua, nó chia ánh sáng đó ra làm hai.
4% được đổi hướng một góc 90 độ, và phần còn lại 96% đi thẳng qua.
Hãy tưởng tượng tôi bịt đi hai hố mắt bằng cắp kính này,
chúng sẽ đổi hướng một phần nhỏ ánh sáng đi qua siêu vật liệu vào mắt tôi.
Vậy nếu ta sử dụng kính tách sáng,
thì ta vẫn có thể nhìn được ra bên ngoài.
Nhưng mọi người bên ngoài chỉ còn thấy một con mắt rất mờ mà thôi.
Dù chưa hoàn hảo, nhưng đó là thứ tốt nhất ta có thể làm được.
Khoảng 10 năm trước,
tôi vẫn cho rằng điều này là điên rồ hoặc thậm chí không nghĩ tới khả năng này,
nhưng khoa học đã phát triển.
Tôi thực sự nghĩ chúng ta có thể làm được.
Nhưng các fan khoa học viễn tưởng sẽ nghĩ sao đây?
Hôm nay, tôi rất vinh dự được giới thiệu với các bạn
một chiếc áo tàn hình có thể thực hiện được.
Không như chiếc áo tàn hình của Hollywood đã dùng kỹ xảo điện ảnh,
chiếc áo này có thể hoạt động thực sự.
Trước hết, tôi sẽ mặc một bộ đồ bao kín mọi phần cơ thể tôi, ngay cả khuôn mặt.
Hiện chúng ta có thể tạo ra một chất liệu gọi là siêu vật liệu
cho phép bẻ cong sóng ngắn chính xác như thế này.
Chúng ta sẽ sớm có thể tạo ra điều tương tự với ánh sáng khả kiến.
Tôi sẽ mặc bộ đồ được làm từ các siêu vật liệu tiên tiến, và lập tức sẽ trở nên tàn hình.
Mọi thứ bên trong bộ đồ sẽ biến mất.
Tôi có thể thấy đường nhờ nhìn qua một cặp kính tách sáng gắn trên bộ đồ.
Người ngoài chỉ thấy được lờ mờ ở phía tôi.
Nếu họ nhìn thật kỹ, họ có thể thấy cơ thể tôi lờ mờ,
nhưng nhờ sự đánh lừa về ảo giác nên họ không hề biết
có một người tàn hình đang bước đi bên mình.
Là như vậy đó.
Nó sẽ xảy ra trong thời của các bạn.
Thực ra điều này có vẻ khả thi,
nên tôi rất ấn tượng về cách giáo sư đã trình bày. Rất rõ ràng.
Tôi thấy tuyệt lắm.
Người ta vẫn đang nghiên cứu,
trong vài năm nữa chắc là chúng ta có thể mua được một bộ đồ tàn hình.
Tôi rất ấn tượng.
Có thể tôi sẽ mua một chân váy thay vì cả bộ.
Nhưng quả là một thiết kế rất tuyệt vời.
taiphimkhoahoc.blogspot.com