Những nhận thức về vũ trụ (Phần 2): Thời gian

Bình luận Ánh Dương • 10:00, 13/12/19

Thời gian là gì? Sự khác nhau giữa quá khứ, hiện tại và tương lai phải chăng chỉ là cảm giác hư ảo ăn sâu vào tiềm thức? Tại sao thời gian luôn chuyển động hướng về tương lai? Thời gian có điểm bắt đầu và điểm kết thúc không? Bài viết này sẽ giúp chúng ta tìm được câu trả lời.

Bây giờ là thời gian nào? Có lẽ ai cũng có thể trả lời được câu hỏi này. Thời gian vùn vụt trôi qua, ngày qua đêm đến, ánh sáng và bóng tối đan xen nhau. Ai cũng cảm thấy rất quen thuộc với thời gian, nhưng nếu lật lại vấn đề một chút để hỏi thời gian là gì? Có lẽ rất nhiều người sẽ cảm thấy mông lung.

Từ xưa đến nay, con người đã phát minh ra các phương pháp và dụng cụ để đo lường, tính toán thời gian, từ đồng hồ cát, đồng hồ mặt trời, đồng hồ định vị thiên thể, cho tới đồng hồ cơ khí, đồng hồ thạch anh,… các thiết bị đo thời gian có độ chính xác ngày càng cao. Ngày nay, Hội đo lường quốc tế đã đưa ra phương pháp dùng tần số dao động của nguyên tử Xê-si để đo lường thời gian. Do đó, đồng hồ nguyên tử Xê-si của Hiệp hội tiêu chuẩn đo lường quốc gia Mỹ đã trở thành công cụ đo thời gian chính xác nhất trên thế giới, 100 triệu năm có lẽ mới sai một giây. Nhưng dù cho việc đo lường thời gian có chính xác đến mức độ nào đi nữa thì cũng không thể động chạm đến bản chất của thời gian. Cho dù tất cả các đồng hồ trên thế giới đều ngừng hoạt động thì thời gian vẫn cứ trôi đi không ngừng nghỉ một giây. “Thệ giả như tư phu! Bất xả trú dạ!” (Thời gian trôi đi như nước chảy không kể ngày đêm) – trích Luận Ngữ, Khổng Tử.

Thời gian như dòng nước chảy không bao giờ ngừng nghỉ, từng khoảnh khắc vụt qua rất nhanh. Sự chuyển động của thời gian dường như luôn hướng về một hướng, đó là tương lai, nó không thể tạm dừng cũng không thể quay ngược lại. “Thời gian là vàng bạc, vàng bạc cũng không mua được thời gian” câu nói này đã miêu tả chính xác sự quý giá một đi không trở lại của thời gian. “Mạc đẳng nhàn, bạch liễu thiểu niên đầu, không bi thiết!” (Đừng đợi khi nhàn rỗi, khi mái đầu xanh bạc rồi mới thấy trống rỗng, bi thương!) – bài thơ Mãn giang hồng, (Nhạc Phi). Lời dạy của cổ nhân vẫn phảng phất bên tai, chúng ta đem thời gian treo trên tường, đeo trên tay, chúng ta dựa vào thời gian để sắp xếp kế hoạch hàng ngày. Mùa xuân cây cối đâm chồi nảy lộc, mùa hạ phát triển, mùa thu thu hoạch, mùa đông cất giữ... dường như thời gian đang khống chế tất cả. Vậy thì thời gian rốt cuộc là gì? Các nhà khoa học đã phải bất lực mà thốt lên rằng: Chúng ta hoàn toàn chưa lý giải được bất kỳ phương diện nào của thời gian cả.

Einstein và Newton nhận thức thời gian

Theo Newton, thời gian là một tính chất vĩnh hằng bất biến của vũ trụ. Thời gian luôn trôi đi với tốc độ không đổi, và không bị thay đổi bởi bất cứ sự vật gì. Những mô tả của Newton về thời gian rất phù hợp với những thể nghiệm trực giác của con người. Tuy nhiên Einstein lại chỉ ra rằng mô tả như vậy vẫn chưa chính xác. Einstein phát hiện thời gian có thể chuyển động với vận tốc khác nhau, tức là không có cái gọi là thời gian tiêu chuẩn của vũ trụ, và trong vũ trụ tồn tại các thời gian khác nhau. Nói một cách cụ thể, mỗi người đều có thời gian của riêng mình, thời gian của mỗi người lại vận hành với tốc độ khác nhau. Phát hiện của Einstein đã phá vỡ hoàn toàn những lý giải của Newton về thế giới hiện thực cũng như lật đổ hoàn toàn những nhận thức trực giác của chúng ta về thời gian.

Sống ngoài vũ trụ sẽ khiến con người trẻ hơn, tức là thời gian chuyển động chậm hơn (Ảnh: Flick )

Einstein đã phát hiện ra rằng giữa sự dịch chuyển của không gian và sự dịch chuyển của thời gian có một mối liên hệ cực kỳ tinh xảo và sâu xa. Nói một cách đơn giản, tốc độ dịch chuyển trong không gian tăng lên thì tốc độ trôi đi của thời gian lại giảm đi. Phát hiện này đã cho thấy sự vận chuyển của thời gian đối với mỗi người là có sự khác biệt, chỉ có điều sự sai khác này lại có biểu hiện cực kỳ nhỏ trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta nên chúng ta không cảm thấy được. Nhưng đối với hệ thống định vị toàn cầu được sử dụng rộng rãi hiện nay thì nó lại có ảnh hưởng rất rõ rệt. Do các vệ tinh của hệ thống vận chuyển với tốc độ rất cao, nên cần phải xét đến ảnh hưởng của thời gian tới sự di chuyển tốc độ cao của các vệ tinh, nếu không sẽ dẫn đến sai số trong toàn bộ hệ thống. Sự giãn nở của thời gian là có thật chứ không phải chỉ là suy nghĩ chủ quan của một nhà toán học điên rồ nào.

Không chỉ vận tốc làm cho thời gian giãn nở, Einstein còn phát hiện ra trọng lực cũng có thể làm cho thời gian chậm lại. Einstein đã liên kết thời gian với không gian để tạo ra khái niệm thế giới không gian – thời gian 4 chiều (gọi tắt là “thời-không”), ông phát hiện rằng vật thể có trọng lượng cực đại có thể uốn cong thời-không và tạo nên độ sai khác lớn, nó không chỉ uốn cong không gian mà còn uốn cong được thời gian. Do thời-không bị uốn cong nên cùng một toà nhà 30 tầng nhưng thời gian ở tầng thấp nhất lại khác so với thời gian ở tầng cao nhất. Thời gian ở tầng thấp nhất có thể chậm hơn một chút, cho dù sự sai khác về thời gian này rất nhỏ nhưng vẫn có thể đo đạc được.

Trong thế giới thời-không 4 chiều, mỗi một cá thể di động đều có thời gian hoặc “thời khắc” khác nhau. Nếu như chụp lại tất cả các sự việc trong toàn bộ vũ trụ xảy ra trong nháy mắt rồi tập hợp lại thành một bức ảnh động, bởi vì mỗi cá thể di động có thời gian hoặc “thời khắc” khác nhau nên bạn sẽ phát hiện thấy trong bức ảnh này đều có tồn tại quá khứ, hiện tại và tương lai. Đúng như Einstein đã nói: “Sự khác biệt giữa quá khứ, hiện tại và tương lai chỉ là một loại ảo giác ăn sâu vào tiềm thức”. Trong cuốn sách “Điểm kết thúc của thời gian” (The End of Time), tác giả lại cho rằng thời gian không tồn tại, cảm giác về thời gian trôi đi là do bộ não của chúng ta tạo ra khi nó xử lý bức ảnh động này.

Khoa học hiện đại nhận thức về thời gian

Mỗi khắc, mỗi giây đều đã tồn tại, đây chính là kết quả nghiên cứu về thời gian của các nhà khoa học hiện đại. Có vẻ như mọi nỗ lực và quyết sách cho đến cả kết quả đạt được của mỗi người đều đã sớm được định sẵn rồi. Và từ 13,7 tỉ năm trước, khi vũ trụ bắt đầu hình thành thì nó đã được định sẵn rồi. Có thật sự như vậy không? Lẽ nào sự trôi đi của thời gian mà chúng ta thực sự cảm giác được lại chỉ là một ảo giác thôi sao?

Du hành thời gian được cho là có thực (Ảnh: pinterest)

Dựa trên nhận thức về thời gian này, thì cỗ máy thời gian không chỉ tồn tại trong các bộ phim khoa học viễn tưởng, các nhà khoa học đang thảo luận rằng làm thế nào để thực hiện chuyến du hành vượt thời gian trở về quá khứ hay đến tương lai. Các nhà khoa học đã phác thảo ra một bức tranh về cách thức vượt thời gian với hai loại giả thiết: Thứ nhất là lợi dụng tính chất đặc thù của lực hấp dẫn, dựa vào thuyết tương đối rộng, nếu lực hấp dẫn càng mạnh thì thời gian sẽ trôi đi càng chậm. Hố đen được hình thành khi một đại tinh thể bị tắt và nó có sẵn lực hấp dẫn rất lớn. Nếu như có thể du hành vào hố đen với thời gian ngắn khoảng 1-2 giờ đồng hồ, thì trên Trái Đất đã trải qua mấy chục năm rồi, do đó khi trở về Trái Đất thì chính là đã đi vào Trái Đất của tương lai. Phương pháp thứ hai đó là lợi dụng lỗ sâu không gian (Wormhole hay Cầu Einstein-Rosen). Lỗ sâu này giống như con đường tắt của thời-không, nó có thể liên kết một phần thời-không với thời-không sớm hơn nó, giống như một con đường vượt thời gian. Chỉ cần vào lỗ sâu thì có thể trở về quá khứ. Các nhà khoa học vẫn đang thảo luận rằng loại xuyên thời gian này có thể dẫn đến mâu thuẫn, ví dụ như hiện tượng bạn có thể gặp được chính bản thân mình trong quá khứ hoặc lịch sử có thể bị thay đổi. Trên thực tế, việc vượt thời gian mới chỉ là giả tưởng khoa học, chỉ có điều nó được đưa ra bởi chính các nhà khoa học.

Vật lý nhận thức về thời gian

Xuân hạ thu đông, bốn mùa thay đổi. Những trải nghiệm của chúng ta đã nói cho chúng ta rằng thời gian chỉ có thể luôn trôi về phía trước. Tại sao thời gian lại luôn hướng đến tương lai? Nó có thể trôi ngược về quá khứ không? Các định luật vật lý học được dùng để miêu tả phương trình toán học của tất cả các sự vật; trong đa số các phương trình dùng để mô tả vũ trụ mà chúng ta có thể nhận thức được xung quanh mình, không có phương trình nào mô tả hướng chuyển động của thời gian. Dù thời gian trôi về phía trước hay về phía sau, thì những phương trình này vẫn không bị ảnh hưởng. Tức là, từ góc độ vật lý học mà xét thì thời gian có thể đảo ngược, nhưng từ hiện thực mà xét thì thời gian lại không thể đảo ngược được. Để giải thích hiện tượng này, các nhà khoa học đã sử dụng phương trình Boltzmann để giải thích ý nghĩa của phương trình thống kê vi quan Entropy.

Phương trình Entropy là một chỉ tiêu đo lường khả năng mà một hệ có thể rơi vào trạng thái động trong một tình trạng, nó thường được gọi là “sự lộn xộn” hay “tính bừa” thể hiện trong một hệ. Phương trình Boltzmann cho chúng ta biết tất cả các sự vật trong vũ trụ đều có xu hướng biến đổi từ trạng thái có trật tự sang trạng thái vô trật tự, sự biến đổi này có xu hướng tăng lên theo sự dịch chuyển của thời gian. Hướng đi của thời gian quyết định xu thế của tự nhiên, thời gian trôi đi, những vật chất càng trở nên hỗn loạn. Dựa trên thuyết vụ nổ lớn (Big bang), trong khoảng thời gian rất ngắn trước khi xảy ra vụ nổ lớn, các entropy có tính trật tự rất thấp. Khi vụ nổ lớn xảy ra, các entropy có trật tự cao, đây có lẽ là hiện tượng có trật tự nhất trong tất cả các hiện tượng. Tất cả các sự việc xảy ra sau vụ nổ lớn đều dần dần trở nên hỗn loạn. Nói cách khác, chính vụ nổ lớn đã quyết định hướng trôi của thời gian. Do đó tất cả các sự việc phát sinh sau đó có lẽ đều chịu tác động của một loại lực đẩy, khiến nó trở nên hỗn loạn hơn so với 13,7 tỉ năm trước. Phải chăng điều này nói lên rằng khởi điểm của thời gian có lẽ bắt đầu trong khoảnh khắc xảy ra vụ nổ lớn, vậy thì phải chăng thời gian cũng có điểm kết thúc?

Nikola Tesla là người đã phát minh ra công nghệ dịch chuyển tức thời. (Ảnh: pinterest)

Sự thật là vũ trụ không ngừng nở ra với tốc độ lớn, một lý luận cho rằng cuối cùng hố đen sẽ chi phối cả vũ trụ, đến lúc đó các tinh hệ sẽ biến mất và chỉ còn sót lại các hạt lạp tử nhỏ phân tán, bay lơ lửng khắp nơi trong vũ trụ. Trong một tương lai mà tất cả đều suy tàn, bất kể sự vật nào đến một mức độ nào đó sẽ trở thành bằng phẳng, nhẵn nhụi và không thay đổi. Do không có thay đổi nên sẽ không thể có một khái niệm rõ ràng về sự trôi đi của thời gian. Nếu như không có sự việc nào xảy ra thì sẽ rất khó tưởng tượng được sự tồn tại của thời gian, thậm chí còn không thể phân biệt được thời gian trôi về phía trước hay lùi lại phía sau. Đến lúc đó, thời gian có thể sẽ mất đi ý nghĩa tồn tại của nó, và có thể lúc đó sẽ là điểm kết thúc của thời gian.

Luận giải

Trên đây là những nhận thức của khoa học hiện đại về thời gian. Vậy thời gian có thật chỉ là một ảo giác hay không? Quá khứ, hiện tại, tương lai có thật sự cùng tồn tại không? Thời gian thật sự có điểm kết thúc không? Những nhận thức này có mức độ đáng tin cậy đến đâu? Thời gian có thể tự chứng minh tất cả điều này hay không?

Khoa học hiện đại cho rằng sự phân biệt quá khứ, hiện tại và tương lai chỉ là một loại ảo giác. Như vậy, đứng trong một thời-không mà thời gian trôi đi rất chậm hoặc là một thời-không không có khái niệm thời gian, thì có thể nhìn thấy được trong một thời-không nơi thời gian trôi nhanh toàn bộ quá trình diễn biến của một sinh mệnh thậm chí là toàn bộ quá trình diễn biến của cả vũ trụ.

Con người là có định số từ trước khi sinh ra và ở một không gian nào đó thì thời gian trôi đi rất chậm hoặc không có khái niệm thời gian (Ảnh: flick)

Ánh Dương (sưu tầm)

Theo Chánh Kiến Net 

Tài liệu tham khảo:

  • PBS-TV/NOVA: “The Fabric Of The Cosmos” (Updated: November 2011).
  • The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality (2004). Alfred A. Knopf division, Random House, ISBY 0-375-41288-3
  • Nguyên lý toán học của triết học tự nhiên (xuất bản năm 2006), tác giả Newton, bản dịch tiếng Trung của Triệu Trấn Giang, mã xuất bản ISBN 7-100-04513-4