Nghiên cứu chứng minh 2 tuyệt chiêu trong kiếm hiệp Kim Dung khả thi về mặt vật lý

Hãy tưởng tượng bạn đang ở trong một căn phòng trống cùng với 2 người khác, và bạn muốn nói gì đó cho 1 người, mà người còn lại không thể nghe thấy.

Trực quan cho thấy điều này gần như là không thể, bởi âm thanh truyền trong không khí, về bản chất là một sóng dọc, nó sẽ lan truyền đa hướng khắp căn phòng. Bạn không thể ép sóng âm chỉ truyền theo một con đường hẹp duy nhất, tới tai người này mà không tới tai người còn lại.

Trừ khi, bạn học được tuyệt chiêu Truyền âm nhập mật trong tiểu thuyết Thiên Long Bát Bộ của Kim Dung.

Tưởng tượng bạn đang ở trong một căn phòng trống cùng với 2 người khác, và bạn muốn nói gì đó cho 1 người, mà người còn lại không thể nghe thấy.

Trong hồi phá giải Trân lung kỳ trận, Kim Dung đã mô tả Đoàn Diên Khánh của nước Đại Lý dùng thuật truyền âm để chỉ điểm cho Hư Trúc phá được thế cờ của Vô Nhai Tử. Khi Đoàn Diên Khánh nói cho Hư Trúc, chỉ Trúc có thể nghe mà không một cao thủ nào khác đứng xung quanh có thể nghe trộm được.

Điều này chỉ có thể làm được, nếu âm thanh được truyền theo một con đường duy nhất, như sợi chỉ mảnh vô hình từ cổ họng của Khánh tới tai Hư Trúc.

Tưởng chừng đó là một tuyệt chiêu "phi vật lý" chỉ có trong thế giới võ hiệp, nhưng mới đây, một nhóm các nhà khoa học ở Thuỵ Sĩ đã tạo ra được một thiết bị có khả năng mô phỏng lại Truyền âm nhập mật của Đoàn Diên Khánh.

Sử dụng nó, họ đã ép được sóng âm chỉ lan truyền theo một hướng.

Thiết bị được phát triển bởi các nhà khoa học đến từ Đại học ETH Zurich và Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne. Đó là một khoang hình đĩa với 3 cổng cách đều nhau, mỗi cổng có thể gửi hoặc nhận âm thanh.

Ở trạng thái không hoạt động, âm thanh truyền từ cổng 1 có thể nghe được ở cổng 2 và 3 với âm lượng bằng nhau. Sóng âm cũng phản xạ trở lại cổng 1 dưới dạng tiếng vang. Tuy nhiên, khi một hệ thống được bật lên, chỉ có người ở cổng 2 nghe thấy âm thanh ở cổng 1.

Các nhà khoa học Thụy Sỹ chế tạo được thiết bị chỉ cho sóng âm truyền theo một chiều.

Bí quyết của thiết bị này thực ra khá đơn giản. Bạn chỉ cần thổi một luồng khí xoáy vào khoang với tốc độ và cường độ nhất định, cho phép sóng âm đồng bộ theo một mô hình lặp.

Điều đó không chỉ dẫn sóng âm theo một hướng duy nhất mà còn cung cấp cho nó nhiều năng lượng hơn. Bằng cách này, sóng âm không bị tiêu tán mà luôn giữ được năng lượng ban đầu của mình.

Nói cách khác, bạn có thể truyền sóng âm với cường độ không đổi qua một khoảng cách bất kỳ. Một lần nữa, nó giống với một chiêu thức khác trong truyện kiếm hiệp của Kim Dung, gọi là "thiên lý truyền âm", nghĩa là khả năng truyền âm thanh đi vạn dặm.

Nhưng các nhà khoa học Thụy Sĩ chế tạo ra thiết bị này để làm gì?

Giáo sư Nicolas Noiray (ngoài cùng bên trái) và nhóm nghiên cứu tại Đại học ETH Zurich và Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne.

Thực ra, đó không phải một dự án "fan made" dành cho tiểu thuyết Kim Dung. Nghiên cứu của các nhà khoa học Thụy Sĩ nằm trong một lĩnh vực gọi là kỹ thuật truyền thông, trong đó, họ sẽ tìm ra các cách thức truyền tín hiệu quả và tối ưu nhất, không chỉ có âm thanh, mà cả ánh sáng và sóng điện từ.

Ý tưởng kiểm soát sóng lan truyền theo một chiều đã hấp dẫn các nhà khoa học trong hàng thập kỷ. Bởi đạt được điều này có thể giúp họ giải quyết một loạt vấn đề hết sức thực tế, ví dụ như làm cho sóng radar trở nên mạnh hơn và chính xác hơn.

Mười năm trước, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Texas, Hoa Kỳ cũng từng theo đuổi ý tưởng này. Nhưng họ chỉ tạo ra được một đợt sóng truyền theo một chiều, với cường độ yếu dần đi trên đường đi của sóng.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu tại Thụy Sỹ do giáo sư Nicolas Noiray dẫn đầu - một nhà vật lý chuyên về chất lỏng dòng chảy, quá trình đốt cháy và âm học – đã cố gắng giải quyết vấn đề đó.

Khi sóng âm đi vào ống dẫn sóng đầu tiên, nó sẽ truyền đi trơn tru qua bộ tuần hoàn đến ống dẫn sóng thứ hai. Nhưng nếu âm thanh cố gắng đi vào qua ống dẫn sóng thứ hai, nó không thể quay trở lại. Nó bị ép vào đường dẫn thứ ba, riêng biệt, đảm bảo rằng âm thanh chỉ di chuyển theo một hướng.

Họ nhận thấy trong một số hệ thống tồn tại những dao động tự thân, trong nhiều trường hợp có thể gây phiền toái, ví dụ như nó có thể khiến dàn nhựa xe máy của bạn rung bần bật khi di chuyển hoặc thậm chí làm rung cả động cơ máy bay, gây ra nguy cơ tai nạn hàng không.

Nhưng giáo sư Noiray cho biết cũng những dao động này có thể được sử dụng một cách hữu ích: tạo ra một con đường cho sóng âm di chuyển theo một chiều.

Giải pháp của ông vừa khéo léo vừa đơn giản. Hãy tưởng tượng một khoang hình đĩa, qua đó không khí được thổi với cường độ vừa phải để tạo ra âm thanh như tiếng còi. Nhưng đây không phải là tiếng còi thông thường. Thay vì tạo ra sóng dừng, nơi âm thanh dội lại bên trong không gian, tiếng còi này tạo ra các luồng sóng xoáy.

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Noiray đã dành nhiều năm để nghiên cứu cơ học chất lỏng đằng sau con sóng xoáy này. Sau đó, họ mới tạo ra thiết bị với ba đường dẫn, hay ống dẫn sóng, được sắp xếp theo hình tam giác.

Khi sóng âm đi vào ống dẫn sóng đầu tiên, nó sẽ truyền đi trơn tru qua bộ tuần hoàn đến ống dẫn sóng thứ hai. Nhưng nếu âm thanh cố gắng đi vào qua ống dẫn sóng thứ hai, nó không thể quay trở lại. Nó bị ép vào đường dẫn thứ ba, riêng biệt, đảm bảo rằng âm thanh chỉ di chuyển theo một hướng.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết kế của họ với sóng âm ở tần số khoảng 800 Hertz, và nó đã hoạt động. Sóng âm không chỉ truyền về phía trước mà không phản xạ ngược lại, mà thậm chí còn mạnh hơn trước, nhờ vào sự gia tăng năng lượng từ các dao động tự thân của máy tuần hoàn.

Kỹ thuật này có thể được sử dụng để thiết kế các công nghệ truyền thông trong tương lai.

Có thể hình dung, nghiên cứu của giáo sư Noiray đã cùng lúc chứng minh 2 tuyệt chiêu Truyền âm nhập mật và Thiên lý truyền âm trong truyện kiếm hiệp của Kim Dung là khả thi về mặt vật lý. Nhưng nó không chỉ có ý nghĩa với âm thanh.

"Theo quan điểm của chúng tôi, khái niệm về sự lan truyền sóng không tương hỗ được bù trừ tổn thất này là một kết quả quan trọng cũng có thể được chuyển giao sang các hệ thống khác", giáo sư Noiray cho biết.

Kỹ thuật này có thể được sử dụng để thiết kế các công nghệ truyền thông trong tương lai. Các siêu vật liệu mới có thể được tạo ra để điều khiển không chỉ sóng âm mà còn có khả năng điều khiển cả sóng ánh sáng và các loại sóng điện từ.

Hãy tưởng tượng bạn có thể điều khiển đường đi của sóng radar theo ý muốn, sử dụng Thiên lý truyền âm để tạo ra các tín hiệu gửi đến người ngoài hành tinh, khi chúng có thể đi từ thiên hà này tới thiên hà khác mà không bị yếu đi.

Hoặc đơn giản, bạn có thể dội lại toàn bộ tiếng hát karaoke vào nhà hàng xóm, ngăn không cho âm thanh đó xâm nhập vào không gian nhà mình. Việc có thể kiểm soát được đường đi của sóng âm thực sự đem đến nhiều khả năng rất thú vị.