Vật Lý Mô Hình Hóa Hoạt Động Giao Hàng Của Ông Già Noel, Kết Luận Bất Khả Thi

Giáo sư vật lý Fabrizio Bucella, một nhà phổ biến khoa tại Université Libre de Bruxelles (ULB), đã tiến hành một bài tập mô hình hóa nhằm đánh giá các giới hạn vật lý đối với hoạt động phân phát quà của Ông Già Noel. Phân tích này, thường được nhắc lại vào cuối năm, đã lượng hóa các yêu cầu hậu cần khổng lồ cho nhiệm vụ này. Công trình của nhóm nghiên cứu tại ULB đã đi đến kết luận rằng các kỳ tích cần thiết là bất khả thi theo các định luật vật lý hiện hành.

Phép mô hình hóa đã định lượng các yêu cầu để phục vụ hai tỷ hộ gia đình trên toàn cầu, một quy mô hoạt động chưa từng có. Dữ liệu chính được đưa ra là tốc độ cần thiết xấp xỉ 17.326 km/s để hoàn thành việc giao hàng đúng hạn. Đạt được vận tốc này sẽ gây ra sự bùng nổ quỹ đạo của Trái Đất. Hơn nữa, các thao tác giảm tốc và tăng tốc cần thiết để dừng lại và khởi động lại tại mỗi điểm dừng sẽ tương đương với hàng triệu lần lực hấp dẫn của Trái Đất, tạo ra một “sóng xung kích tàn khốc” có khả năng phá hủy các ngôi nhà được ghé thăm.

Kịch bản thảm khốc nhất liên quan đến cơ chế đẩy. Để đạt được những tốc độ đó với công nghệ đã biết, sẽ cần phải phát triển “vũ khí nhiệt hạch,” hay nói cách khác là thả bom H. Tương tác của plasma phát sáng do xe trượt tuyết và tuần lộc tạo ra với từ trường Trái Đất sẽ dẫn đến một trận mưa tia gamma, có khả năng tiêu diệt toàn bộ sự sống trên hành tinh. Giáo sư Bucella nhận định rằng dù bức xạ là tia X hay tia gamma, kết quả vẫn như nhau: “bạn sẽ bị cacbon hóa.”

Bên cạnh các vấn đề về tốc độ và gia tốc, bài phân tích còn đề cập đến các câu hỏi liên quan đến tối ưu hóa tuyến đường, chạm đến “nghịch lý người bán hàng rong” (Traveling Salesman Paradox - TSP). TSP là một bài toán tối ưu hóa cổ điển trong nghiên cứu vận hành, được nghiên cứu lần đầu vào những năm 1930, yêu cầu tìm ra lộ trình ngắn nhất đi qua tất cả các thành phố chính xác một lần và quay về điểm xuất phát. Bài toán này là NP-khó, có nghĩa là thời gian chạy trường hợp xấu nhất của bất kỳ thuật toán nào để giải quyết nó có thể tăng theo cấp số mũ theo số lượng thành phố.

Công trình của Bucella nằm trong bối cảnh công việc phổ biến khoa không ngừng của ông, khám phá mối liên hệ giữa khoa học, văn hóa đại chúng và vật lý điện ảnh, với các hoạt động can thiệp gần đây vào năm 2025 nhằm mục đích làm cho vật lý trở nên “ngầu” hơn đối với công chúng. Khoa Vật lý tại ULB có mối liên hệ chặt chẽ với vật lý thông qua các Hội nghị Solvay được thành lập vào năm 1911. Việc phân tích các yêu cầu vật lý cực đoan của Ông Già Noel minh họa một cách hài hước nhưng có cơ sở khoa học về những thách thức hậu cần tưởng chừng như đơn giản.

Từ góc độ vật lý thiên văn, việc tạo ra tia gamma có năng lượng cao thường liên quan đến các hiện tượng vũ trụ dữ dội như sự sụp đổ của sao neutron hoặc sự hợp nhất của các vật thể nhỏ gọn, nơi từ trường có thể vượt quá một triệu tỷ Gauss, mạnh hơn nhiều so với từ trường trên Trái Đất. Sự phân rã của từ trường trong những kịch bản này có thể giải phóng năng lượng từ plasma, dẫn đến bức xạ năng lượng cao mà chúng ta quan sát được dưới dạng bùng nổ tia gamma. Điều này củng cố kết luận rằng việc tạo ra plasma và bức xạ tương đương với tốc độ của xe trượt tuyết Ông Già Noel đòi hỏi các điều kiện vật lý vượt xa khả năng của công nghệ hoặc các quá trình tự nhiên quen thuộc trên Trái Đất.

Do đó, kết luận của Giáo sư Bucella và nhóm của ông nhấn mạnh rằng sự kỳ diệu của Ông Già Noel nằm ở chỗ nó đòi hỏi một nền tảng vật lý chưa tồn tại vào năm 2025. Trong khi các công ty hậu cần hiện đại như UPS và FedEx sử dụng các thuật toán lấy cảm hứng từ TSP để tối ưu hóa tuyến đường, thì quy mô của nhiệm vụ Ông Già Noel vượt xa mọi mô hình tối ưu hóa có thể áp dụng được. Sự bất khả thi về mặt vật lý này là một lời nhắc nhở hấp dẫn rằng một số câu chuyện văn hóa chỉ có thể tồn tại trong lĩnh vực của phép màu, không bị ràng buộc bởi các giới hạn của cơ học cổ điển hay tương đối tính.