Mô tả lãnh địa của Thuyền trưởng Chandler, được phát hiện vào năm 1992, tham khảo bài báo "The Kuiper Belt" do Jane X. Luu và David C. Jewitt đồng tác giả (Scientific American, tháng 5 năm 1996).
Khái niệm "ring around the world" (vành đai quanh thế giới) trong quỹ đạo địa tĩnh (Geostationary Orbit, GEO) — chúng được kết nối thông qua các tháp trên xích đạo và các quả cầu — mặc dù hoàn toàn có thể coi là một ý tưởng kỳ quặc, nhưng nó lại có cơ sở lý thuyết khoa học vững chắc. Đây rõ ràng là phiên bản mở rộng của "thang máy không gian" (Space Elevator) do kỹ sư Yuri Artsutanov tại Saint Petersburg phát minh. Tôi đã từng có một cuộc gặp gỡ thú vị với vị kỹ sư này vào năm 1982, khi đó Saint Petersburg vẫn còn được gọi là Leningrad.
Yuri Artsutanov chỉ ra rằng, việc dựng một sợi cáp giữa quả cầu và các vệ tinh lơ lửng trên một khu vực cụ thể ở xích đạo là khả thi về mặt lý thuyết. Hầu hết các vệ tinh liên lạc ngày nay đều ở trên GEO, tức là lơ lửng trên một khu vực cụ thể trên Trái Đất. Với sự khởi đầu như vậy, thang máy không gian (hay theo cách gọi sinh động của Yuri Artsutanov: dây rốn vũ trụ) là hoàn toàn có thể xây dựng được, và hệ thống vận chuyển lên GEO có thể hoàn toàn được vận hành bằng điện. Chỉ trong các giai đoạn khác của hành trình mới sử dụng tên lửa đẩy.
Để tránh sự nguy hiểm, tiếng ồn và những tác hại môi trường do công nghệ tên lửa gây ra, thang máy không gian giúp giảm đáng kể chi phí cho tất cả các sứ mệnh không gian. Điện năng rất rẻ, đưa một người lên quỹ đạo chỉ tốn khoảng 100 đô la, và việc di chuyển một vòng trên quỹ đạo chỉ tốn 10 đô la, vì hầu hết năng lượng sẽ được khôi phục trong hành trình hạ cánh. (Tất nhiên, phải trả giá vé cao hơn mới có thể thưởng thức đồ ăn thức uống ngon và xem phim. Dù vậy, bạn có tin được không, chỉ cần 1000 đô la là có thể đi khứ hồi trên GEO?)
Lý thuyết này hoàn hảo không tì vết, nhưng loại vật liệu nào có thể chịu được lực kéo treo ở độ cao 36.000 km so với xích đạo một cách hiệu quả, và có đủ độ bền để vận chuyển hàng hóa lên đó? Khi Yuri Artsutanov viết luận văn của mình, chỉ có một loại vật chất đáp ứng được những quy chuẩn khá nghiêm ngặt này: carbon kết tinh (crystalline carbon), hay còn được biết đến là kim cương. Đáng tiếc là, không thể mua được hàng triệu tấn kim cương cần thiết trên thị trường, mặc dù trong "2061: Odyssey Three", tôi đã giải thích lý do tồn tại một lượng lớn kim cương ở lõi sao Mộc; còn trong "The Fountains of Paradise", tôi đã đề xuất một nguồn cung khả thi hơn: các nhà máy trên quỹ đạo, nơi kim cương có thể được tạo ra trong trạng thái không trọng lực.
Tháng 8 năm 1992, tàu con thoi Atlantis đã cố gắng thực hiện "một bước nhỏ" cho thang máy không gian khi thực hiện một thí nghiệm: giải phóng và thu hồi tải trọng dọc theo một sợi dây dài 21 km. Đáng tiếc, dự án này đã bị kẹt chỉ sau vài trăm mét.
Khi tôi thấy "The Fountains of Paradise" được đề cập tại cuộc họp báo trên quỹ đạo của tàu con thoi Atlantis, và khi chuyên gia của nhiệm vụ này là Jeffrey Hoffman tặng tôi một cuốn sách có chữ ký của ông ấy khi trở về Trái Đất, tôi cảm thấy vô cùng hạnh phúc.
Tháng 2 năm 1996, thí nghiệm dây buộc thứ hai đã tiến bộ hơn một chút: tải trọng đã đi hết hành trình, nhưng khi thu hồi thì dây cáp bị đứt do lớp cách điện làm không tốt dẫn đến rò rỉ điện. (Đây có lẽ là một tai nạn may mắn: tôi không thể không nhớ đến những người cùng thời với Benjamin Franklin, họ đã cố gắng lặp lại thí nghiệm nổi tiếng nhưng nguy hiểm của ông — thí nghiệm thả diều trong cơn giông — và phải trả giá bằng mạng sống.)
Ngoài những nguy hiểm có thể xảy ra, việc phóng tải trọng từ tàu con thoi và móc vào dây cáp trông giống như câu cá bằng mồi giả: trông thì dễ nhưng thực tế không hề đơn giản. Nhưng cuối cùng, "bước nhảy vọt" lớn nhất sẽ được thực hiện — đi thẳng đến xích đạo.
Trong khi đó, dạng thứ ba của carbon, carbon-60 Buckminsterfullerene (C60, cấu trúc hình quả bóng đá được cấu tạo từ 60 nguyên tử carbon), đã làm cho khái niệm thang máy không gian trở nên khả thi hơn. Năm 1990, một nhóm các nhà hóa học tại Đại học Rice ở Houston đã chế tạo ra ống carbon-60, với lực căng lớn hơn kim cương rất nhiều. Trưởng nhóm hóa học này là Tiến sĩ Smalley thậm chí còn đi xa hơn khi tuyên bố đây là loại vật liệu bền nhất từ trước đến nay, và nói thêm rằng nhờ nó, thang máy không gian có thể được xây dựng hoàn tất. (Tin mới nhất: Tôi rất vui khi biết Tiến sĩ Smalley đã giành giải Nobel Hóa học năm 1996 nhờ nghiên cứu này.)
Hiện tại, có một sự trùng hợp đáng kinh ngạc — nó kỳ quặc đến mức khiến tôi bối rối: ai là người chịu trách nhiệm cho việc này.
Buckminster Fuller qua đời năm 1983, vì vậy ông chưa bao giờ nhìn thấy "buckyballs" và "buckytubes", những phát minh khiến tên tuổi ông trở nên vô cùng nổi tiếng sau khi qua đời. Trong nhiều chuyến đi cuối cùng của ông, tôi đã có vinh dự được lái máy bay chở ông và vợ là Anne tại Sri Lanka, và đưa họ đi xem những điểm cụ thể được đề cập trong "The Fountains of Paradise". Không lâu sau đó, tôi đã dùng máy ghi âm LP 12 inch (bạn còn nhớ loại quy cách này không?) (Caedmon TC 1606) để thu âm cuốn tiểu thuyết, và Buck đã thân thiện viết lời tựa trên bìa đĩa. Những sự kiện này kết thúc bằng một khải huyền đáng ngạc nhiên, nó khơi dậy suy nghĩ của tôi về Star City:
Năm 1951, tôi thiết kế một cây cầu hình vòng có cấu trúc đơn giản, có thể tự do di chuyển, được lắp ráp ở phía trên và bao quanh xích đạo. Trong cây cầu "vòng sáng" này, Trái Đất vẫn tự quay, còn cây cầu hình tròn này tự xoay với tốc độ của riêng nó. Tôi hình dung các phương tiện giao thông trên Trái Đất di chuyển theo chiều dọc lên cầu, quay theo, và hạ xuống vị trí mong muốn trên Trái Đất.
Tôi tin chắc rằng, nếu nhân loại quyết định đầu tư vào dự án này (dựa trên những đánh giá được đưa ra, đây không phải là một khoản đầu tư quá lớn), Star City hoàn toàn có thể được xây dựng. Ngoài việc tạo ra một phong cách sống mới, và giúp những vị khách đến từ thế giới trọng lực thấp như sao Hỏa hay Mặt Trăng thích nghi hơn với hành tinh của chúng ta, tất cả các nghiên cứu tên lửa đều không cần phải thực hiện trên bề mặt, mà thay vào đó hãy để chúng trở về với không gian thuộc về nó. (Mặc dù tôi hy vọng mỗi năm tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy, các vụ phóng tên lửa sẽ được tái hiện để gợi nhớ cho mọi người cảm giác phấn khích của lần đầu tiên tên lửa được phóng đi.)
Gần như chắc chắn rằng, hầu hết các thành phố sẽ được xây dựng lơ lửng, chỉ một phần rất nhỏ được sử dụng cho mục đích công nghệ. Rốt cuộc, mỗi tòa tháp tương đương với một tòa nhà chọc trời cao hàng chục triệu tầng, còn vành đai quỹ đạo đồng bộ bao quanh nằm ở giữa Trái Đất và Mặt Trăng, nhưng gần Mặt Trăng hơn. Nếu vành đai này tạo thành một vòng tròn hoàn chỉnh, thì số lượng dân cư gấp nhiều lần có thể sinh sống trong không gian này. (Điều này gây ra một số vấn đề logic thú vị, tôi rất vui lòng để chúng làm "bài tập cho học sinh".)
Về lịch sử xuất sắc của khái niệm "Beanstalk", và các khái niệm tiên tiến hơn như phản trọng lực và bẻ cong không gian, vui lòng tham khảo cuốn "Indistinguishable from Magic" do Robert L. Forward viết.
Chương 5 Giáo dục
Ngày 19 tháng 7 năm 1996, tôi rất ngạc nhiên khi đọc trên báo chí rằng người đứng đầu đội ngũ trí tuệ nhân tạo của British Telecom, Tiến sĩ Chris Winter, tin rằng các thiết bị lưu trữ và thông tin được mô tả trong chương này có thể được phát triển trong vòng 30 năm! "Việc tôi cho rằng các thiết bị này phải mất hàng tỷ năm mới có thể xuất hiện trong cuốn tiểu thuyết "The City and the Stars" năm 1956 của mình, rõ ràng là một thất bại về trí tưởng tượng." Tiến sĩ Chris Winter nói, loại thiết bị này có thể cho phép chúng ta "tái tạo một con người về mặt thể chất, cảm xúc và tinh thần", và ông ước tính không gian bộ nhớ cần thiết để làm việc này là khoảng 10^13 bit, thấp hơn hai bậc so với 10^15 bit mà tôi đã suy đoán.
Tôi thực sự ước mình đã có thể đặt tên cho thiết bị này theo tên Tiến sĩ Chris Winter lúc đó, điều này chắc chắn sẽ gây ra một số cuộc tranh luận gay gắt trong các giới chính thống: "Kẻ bắt giữ linh hồn". Về ứng dụng của thiết bị này trong du hành liên sao, vui lòng tham khảo Chương 9.
Tôi tin rằng phương thức truyền tin lòng bàn tay chạm lòng bàn tay mà tôi phát minh ra đã được mô tả trong Chương 3, vì vậy khi phát hiện ra Nicholas Negroponte và Phòng thí nghiệm Truyền thông MIT của ông đã đầu tư vào nghiên cứu này từ nhiều năm trước, thật sự rất xấu hổ.
Chương 7 Tóm tắt
Nếu Zero Point Field (đôi khi được gọi là "dao động lượng tử" hoặc "năng lượng chân không") có thể được khai thác, thì tác động của nó đối với nền văn minh của chúng ta sẽ vô cùng to lớn. Tất cả các nguồn năng lượng hiện nay — dầu mỏ, than đá, năng lượng hạt nhân, thủy điện, năng lượng mặt trời — đều sẽ bị đào thải, và tất nhiên, vấn đề ô nhiễm môi trường mà chúng ta lo lắng cũng sẽ biến mất theo. Tất cả những điều này trở thành một mối lo lớn — ô nhiễm nhiệt. Mọi năng lượng cuối cùng đều trở thành nhiệt, nếu mỗi người có hàng triệu kilowatt để sử dụng, hành tinh này sẽ sớm trở nên giống như sao Kim: nhiệt độ ở những nơi có bóng râm lên tới vài trăm độ.
Tuy nhiên, tình trạng này cũng có mặt tươi sáng: ngoài cách này ra, không còn cách nào khác để tránh kỷ băng hà tiếp theo, kỷ băng hà là điều chắc chắn sẽ xảy ra. "Văn minh là khoảng thời gian nghỉ ngơi giữa các kỷ băng hà." Trích từ cuốn "The Story of Civilization" của Will Durant.
Ngay cả khi tôi viết những dòng này, những kỹ sư xuất sắc tại các phòng thí nghiệm trên toàn cầu tuyên bố họ đang phát triển nguồn năng lượng này. Nhà vật lý học Feynman từng ước tính khối lượng của nguồn năng lượng này, đại ý là một lượng năng lượng chỉ bằng kích thước một chiếc cốc cà phê cũng đủ để đun sôi đại dương trên Trái Đất, thật sự rất ấn tượng.
Tất nhiên, ý tưởng này sẽ khiến người ta không khỏi giật mình. So sánh mà nói, năng lượng hạt nhân hoàn toàn không phải là đối thủ.
Tôi rất tò mò, có bao nhiêu siêu tân tinh thực sự được sinh ra từ các tai nạn công nghiệp?
Chương 9 Vườn treo trên không
Một trong những vấn đề chính khi di chuyển trong Star City chính là khoảng cách quá xa. Nếu bạn muốn thăm một người bạn ở tòa tháp bên cạnh (bất kể thực tế ảo có bao nhiêu ưu điểm, liên lạc không bao giờ có thể thay thế sự tiếp xúc trực tiếp), khoảng cách này tương đương với một chuyến du hành đến Mặt Trăng. Ngay cả khi sở hữu chiếc thang máy nhanh nhất, vẫn phải mất vài ngày chứ không phải vài giờ, nếu không những người sống trong vùng trọng lực thấp sẽ không thể thích nghi với gia tốc của nó.
Khái niệm "innertialess drive" (động cơ không quán tính) — tức hệ thống đẩy tác động lên mọi nguyên tử trên cơ thể, để khi thang máy gia tốc, cơ thể sẽ không cảm thấy áp lực — đã được bậc thầy "Space Opera" E. E. Smith phát minh vào những năm 1930. Khái niệm này không hề bất khả thi như vẻ ngoài của nó, vì trường trọng lực chính là cách tác động lên cơ thể như vậy.
Nếu bạn rơi tự do gần bề mặt (bỏ qua sức cản không khí), mỗi giây tốc độ của bạn sẽ tăng gần 10 mét mỗi giây. Hơn nữa, bạn sẽ cảm thấy mình đang ở trạng thái không trọng lực, không cảm nhận được gia tốc, mặc dù đến 1 phút 30 giây, tốc độ của bạn sẽ tăng lên 1 km mỗi giây.
Nếu bạn rơi trong trường trọng lực của sao Mộc cũng sẽ như vậy (trọng lực của nó gấp 2.5 lần Trái Đất), ngay cả khi bạn ở trong những vùng trường khổng lồ như sao lùn trắng hoặc sao neutron (mạnh hơn trọng lực Trái Đất hàng triệu hoặc hàng nghìn tỷ lần), cũng đều như vậy. Bạn không cảm nhận được gì, ngay cả khi bạn đạt tốc độ ánh sáng vài phút sau khi xuất phát. Tuy nhiên, nếu bạn ngu ngốc bước vào bán kính vật chất có trọng lực, vì lực không cân bằng, lực thủy triều (tidal forces) sẽ nhanh chóng xé nát bạn thành từng mảnh. Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo truyện ngắn bi thảm nhưng đúng với tên gọi của nó là "Neutron Tide", nằm trong cuốn "The Wind from the Sun" của tôi.
"Động cơ không quán tính" giống như một trường trọng lực có thể điều khiển, nó hiếm khi được thảo luận nghiêm túc bên ngoài tiểu thuyết khoa học, cho đến gần đây. Năm 1994, ba nhà vật lý người Mỹ đã phát triển một số khái niệm của nhà vật lý vĩ đại Liên Xô Andrei Sakharov, và thảo luận về động cơ không quán tính.
Bài báo "Inertia as Zero-Point Field Lorentz Force" (Phys Review A, tháng 2 năm 1994) do B. Haisch, A. Rueda và H. E. Puthoff viết, trong tương lai có thể trở thành một bài luận quan trọng mang tính cột mốc, trong tiểu thuyết, tôi đã gán nó cho nhân vật này. Bài luận này đưa ra một câu hỏi rất cơ bản và vốn được coi là điều hiển nhiên, đó là cách thức tạo ra vũ trụ.
Điều mà ba nhà vật lý người Mỹ đặt câu hỏi là: "Cái gì mang lại cho vật thể khối lượng (hoặc quán tính) đến mức nó cần ngoại lực mới có thể di chuyển, và một lực tương đương để khôi phục trạng thái ban đầu của nó?"
Câu trả lời tạm thời của họ dựa vào một sự thật không được biết đến, nằm xa tháp ngà của các nhà vật lý: đó là cái gọi là không gian rỗng thực chất là một nồi hơi sôi sục đầy năng lượng — Zero Point Field, điều này thật sự đáng kinh ngạc. Ba nhà vật lý này cho rằng quán tính và trọng lực là một hiện tượng điện từ, chúng là kết quả của sự tương tác giữa vật thể và trường.
Kể từ thời Faraday, đã có vô số thí nghiệm cố gắng kết hợp trọng lực và từ tính, mặc dù có nhiều thí nghiệm tuyên bố đạt được thành công, nhưng không kết quả nào trong số chúng được xác nhận. Tuy nhiên, mặc dù còn rất xa vời, nếu lý thuyết của ba nhà vật lý này được xác nhận, nó sẽ mở ra viễn cảnh về "space drive" (động cơ không gian) phản trọng lực; hấp dẫn hơn nữa, thậm chí có thể kiểm soát quán tính. Điều này sẽ tạo ra tình huống thú vị: nếu bạn chạm vào một người với lực tối thiểu, anh ta sẽ biến mất đến nơi cách xa hàng nghìn cây số ngay lập tức trong một giờ, cho đến khi anh ta đụng vào thứ gì đó ở đầu bên kia và bật ngược lại dừng lại. Tin tốt là tai nạn giao thông sẽ trở thành điều bất khả thi; ô tô tự lái và hành khách có thể va chạm với nhau ở bất kỳ tốc độ nào mà không hề hấn gì. (Bạn cảm thấy cuộc sống ngày nay đã đủ hỗn loạn rồi sao? Có lẽ tương lai sẽ còn sôi động hơn đấy!)
"Trạng thái không trọng lực" trong các nhiệm vụ không gian mà chúng ta biết hiện nay (thế kỷ tới sẽ có hàng triệu người được tận hưởng hành trình như vậy), đối với ông cha chúng ta giống như ma thuật. Loại bỏ, hoặc chỉ giảm bớt quán tính là một trạng thái hoàn toàn khác, thậm chí là hoàn toàn bất khả thi. Nhưng đó là một ý tưởng tuyệt vời, vì nó có thể thúc đẩy tác dụng tương tự như "dịch chuyển tức thời": bạn gần như có thể đi du lịch đến bất cứ đâu ngay lập tức (ít nhất là trên Trái Đất). Thú thật, tôi thực sự không biết thiếu nó thì quản lý "Star City" thế nào!
Trong cuốn tiểu thuyết này, tôi đưa ra một giả định rằng Einstein đúng, không có tín hiệu hay vật thể nào có thể vượt quá tốc độ ánh sáng. Gần đây, có một số bài luận bao gồm cả các phép tính toán học phức tạp dường như cho rằng: giống như nhiều nhà văn khoa học viễn tưởng thường làm, những du khách đi nhờ xe trong thiên hà có lẽ không cần phải chịu đựng giới hạn khó chịu này.
Nhìn chung, tôi hy vọng ba nhà vật lý này đúng, nhưng dường như có một ý kiến phản đối cơ bản. Nếu vượt quá tốc độ ánh sáng (Faster Than Light, FTL) là có thể, tại sao những người đi nhờ xe đó, hoặc những du khách giàu có lại không thực hiện?
Câu trả lời là, giống như việc chúng ta sẽ không phát triển tàu vũ trụ chạy bằng than đá, người ngoài hành tinh không có lý do gì để chế tạo phương tiện giao thông liên sao, chắc chắn phải có cách nào khác tốt hơn.
Việc định nghĩa một con người chỉ cần một lượng "bit" ít đến kinh ngạc, hoặc lưu trữ tất cả thông tin mà một người có thể thu thập được trong suốt cuộc đời, điều này đã được đề cập trong bài viết "Machine Intelligence, the Cost of Interstellar Travel and Fermi's Paradox" của Louis K. Scheffer (Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 35, số 2).
