|
|
|
Các bạn hiểu chưa đúng về thời gian rồi. Tại hạ là một người quan tâm đến vật lý lý thuyết. nên có bài sau đây để tham gia một cách nghiêm túc về vấn đề này.
Bài viết này có sử dụng tư liệu của một số bạn đồng nghiệp. Nếu bạn nào có tư liệu trong bài viết này thì thông cảm cho tại hạ nhé.
Nếu có điều gì còn thắc mắc, góp ý thì có thể post tại đây, hoặc mail cho mình theo địa chỉ: [email protected].
Thân!
THỜI GIAN LÀ GÌ?
Đối với nhà vật lý (thông thường), thời gian là cái mà một đồng hồ chính xác đo được. Với nhà toán học, đó là không gian một chiều, được xem là liên tục, nhưng có thể được chia thành các “thời khắc”, giống như từng tấm ảnh trong một cuộn phim. Với số đông, thời gian là cái luôn trôi từ quá khứ qua hiện tại để tới tương lai. Trong thuyết Tương đối, thời gian là chiều thứ tư của vũ trụ, nhưng điều đó không có nghĩa nó đồng nhất với ba chiều không gian, vì công thức tính khoảng cách không thời gian khác công thức tính khoảng cách không gian. Sự phân biệt không gian và thời gian là bệ đỡ cho quan hệ nhân quả, vốn có vai trò thiết yếu trong vận hành vũ trụ. Tuy nhiên, một số nhà vật lý tin rằng, ở thang bậc Planck (10-33 cm và 10-43 giây), là thang bậc nhỏ nhất còn có ý nghĩa vật lý, có thể không gian và thời gian không còn chia tách với nhau.
ẢO GIÁC DÒNG THỜI GIAN:
Thật lạ là khái niệm dòng thời gian rất quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày lại gây tranh cãi mãi không thôi giữa các nhà tư tưởng. Khái niệm dòng liên quan với vận động. Không có vấn đề gì khi ta nói tới chuyển động của một đối tượng vật lý, như một mũi tên đang bay về đích chẳng hạn. Ta có thể theo dõi sự thay đổi vị trí không gian của nó trong quá trình vận động qua việc xác định tốc độ và gia tốc bay. Ta thường nói vũ trụ vận động hay biến đổi đối với thời gian. Vậy thời gian biến đổi đối với cái gì? (Vì vận động là tương đối, nên ta phải xác định hệ qui chiếu đối với một vận động bất kì). Trong khi mọi dạng vận động khác đều tạo ra mối liên hệ giữa các quá trình vật lý khác nhau, dòng thời gian lại liên hệ thời gian với chính nó. Khi được hỏi: “Mũi tên bay nhanh như thế nào?”, ta có thể nói, chẳng hạn: “Với tốc độ 200 km/giờ”. Nhưng không ai hỏi: “Thời gian trôi nhanh như thế nào?”; vì câu trả lời: “Với tốc độ một giây trên một giây” hoàn toàn vô nghĩa.
Hãy khảo sát cách lập luận mà các nhà triết học Hy Lạp cổ Parmenides và Zeno, cũng như nhà triết học Anh thế kỉ XIX McTaggart, đã dùng. Giả thuyết Alice hy vọng một Giáng sinh có tuyết, nhưng cô thất vọng vì hôm đó trời mưa; tuy nhiên hôm sau cô vui vì trời đổ tuyết. Ta có thể đặt mối liên hệ giữa dòng thời gian với trạng thái tinh thần của cô gái như sau:
Ngày 23-12: Alice hy vọng ngày Giáng sinh có tuyết.
Ngày 24-12: Alice thất vọng vì trời mưa.
Ngày 25-12: Alice vui vì trời đang đổ tuyết.
Trong mô tả trên, không có gì vận động hay biến đổi cả, đó chỉ là trạng thái cụ thể của thế giới tại các ngày khác nhau (mà ta gọi là chuỗi sự kiện A) và trạng thái tinh thần của Alice liên quan với chúng (ta gọi là chuỗi sự kiện B).
Rõ ràng là từng chuỗi sự kiện mô tả chân xác hiện thực, đồng thời chúng lại mâu thuẫn nhau. Chẳng hạn, sự kiện “Alice thất vọng” ban đầu ở thời tương lai, sau đó ở thời hiện tại, rồi trở thành quá khứ. Nhưng quá khứ, hiện tại và tương lai là các phạm trù loại trừ nhau, vậy tại sao một sự kiện đơn nhất lại có thuộc tính của cả ba? McTaggart dùng nghịch lý đó để xem thời gian không có thật. Tuy nhiên phần lớn giới vật lý đặt vấn đề ít nghiêm trọng hơn: dòng thời gian không có thật, nhưng bản thân thời gian thì có thật, giống như không gian.
MŨI TÊN THỜI GIAN:
Ảo giác dòng thời gian liên quan với khái niệm mũi tên thời gian. Tuy bác bỏ dòng thời gian, nhưng giới vật lý chấp nhận mũi tên thời gian (chỉ hướng từ quá khứ qua hiện tại tới tương lai), cũng như xem việc phân biệt “quá khứ” và “tương lai” là có cơ sở vật lý. Hawking đã luận giải rất sâu sắc vấn đề này trong tác phẩm Lược sử thời gian: Từ vụ nổ lớn tới lỗ đen, xuất bản từ 1988.
Nói chung, các sự biến vũ trụ sắp xếp theo thứ tự một chiều. Như gương rơi xuống sàn sẽ vỡ thành từng mảnh, còn quá trình ngược lại – các mảnh vỡ từ sàn bay lên ghép lại thành gương – chưa từng xẩy ra. Đó là bằng chứng trực tiếp và rõ ràng của nguyên lý hai nhiệt động học, cho rằng độ mất trật tự (entropy) của một hệ cô lập luôn tăng. Gương vỡ mất trật tự hơn, có entropy lớn hơn, nên quá trình “gương vỡ lại lành” không thể xẩy ra. Đối với con người, thời gian tâm lý cũng trôi từ quá khứ tới tương lai như thời gian nhiệt động, vì các quá trình tâm lý có cơ sở vật chất là các quá trình điện hóa trong bộ óc, mà các phản ứng sinh học cũng tuân theo các qui luật nhiệt động học. Nói cách khác, hai mũi tên thời gian nhiệt động và tâm lý trùng nhau. (Hawking còn chứng minh mũi tên vũ trụ giãn nở sau Big Bang cũng chỉ hướng như thế; tuy nhiên ta có thể bỏ qua lập luận này, vì khi vũ trụ co lại (ngược với giãn nở), mũi tên cũng không đổi chiều. Điều đó chứng tỏ việc gắn mũi tên thời gian với sự giãn nở có thể không xác đáng).
Chính vì “gương vỡ không lành” mà có sự bất đối xứng giữa quá khứ và tương lai theo trục thời gian. Mũi tên thời gian hình tượng hóa sự bất đối xứng của thế giới theo thời gian, chứ không phải sự bất đối xứng của dòng thời gian. Mũi tên thời gian chỉ hướng về tương lai. Nhưng điều đó không có nghĩa nó bay về tương lai; giống như kim la bàn luôn chỉ phương bắc, nhưng không chạy về phương bắc. Cả hai mũi tên đều hình tượng hóa sự bất đối xứng, chứ không phải vận động hay sự biến dịch. Như vậy mũi tên thời gian chỉ ra sự bất đối xứng trong thời gian, chứ không phải sự bất đối xứng của dòng thời gian. Và các khái niệm “quá khứ” và “tương lai” trong thời gian cũng giống như khái niệm “phía trên” và “phía dưới” trong không gian. Tương quan giữa chúng tùy thuộc vào hệ qui chiếu, vào bản chất thế giới vật chất xung quanh. Chẳng hạn, với người Việt Nam, cảm nhận “phía trên” có thể ngược 180o với cảm nhận của người Mỹ phía bên kia địa cầu.
Nói cách khác, sự bất đối xứng theo thời gian là một thuộc tính của các trạng thái vũ trụ, chứ không phải là thuộc tính của bản thân thời gian. Và trong vũ trụ, chỉ người quan sát có ý thức mới ghi nhận được “dòng thời gian” (khi ta ngủ, tức ở trạng thái dưới ý thức, ý niệm dòng thời gian hoàn toàn biến mất). Đồng hồ cũng không đo dòng thời gian, mà chỉ đo khoảng cách thời gian giữa các sự kiện. Vì thế có thể dòng thời gian là đặc điểm chủ quan trong tâm trí con người, chứ không phải là thuộc tính khách quan của vũ trụ.
TRIẾT HỌC CỦA THỜI GIAN:
Tuy rất kiêu ngạo, nhưng trước những bí ẩn của thời gian, các nhà vật lý cũng phải cầu cứu giới triết học. Theo Carlo Rovelli, một chuyên gia hàng đầu về hấp dẫn lượng tử, lý thuyết hiện đại nhất về không thời gian, đóng góp của triết học đối với quan niệm mới về không thời gian sẽ rất quan trọng. Có nhiều ví dụ minh họa cho nhận định này, tiêu biểu nhất là bài toán “thời gian đông cứng”.
Bài toán xuất hiện khi giới lý thuyết cố gắng lượng tử hóa thuyết tương đối rộng bằng một qui trình gọi là “lượng tử hóa chính tắc”. Qui trình được áp dụng rất tuyệt cho thuyết điện từ, nhưng với thuyết tương đối, sản phẩm của nó – phương trình Wheeler – DeWitt – không có biến thời gian. Nói một cách nôm na, phương trình chỉ ra rằng, vũ trụ không thay đổi mà đông cứng trong thời gian.
Kết quả sai lầm đó có thể xuất phát từ qui trình kỹ thuật, nhưng có thể bắt nguồn từ căn nguyên sâu xa hơn: tính đồng biến tổng quát, xem các qui luật vật lý như nhau với mọi người quan sát. Vật lý quan niệm nguyên lý đó theo nghĩa hình học (tương đối tổng quát là lý thuyết hình học về không thời gian): hai người quan sát sẽ cảm nhận không thời gian có hai hình dạng khác nhau, tùy thuộc vào hệ qui chiếu riêng của mình. Hai hình dạng là “phiên bản biến dạng” một cách trơn tru của nhau, như tách cà phê là phiên bản biến dạng cái bát ăn cơm chẳng hạn. Tính đồng biến nói rằng, sự khác nhau đó không có ý nghĩa; và hai hình học hoàn toàn tương đương nhau về mặt vật lý.
Khoảng 20 năm trước, các nhà triết học Earman và Norton thuộc đại học Pittsburgh cho rằng tính chất tổng quát nêu trên có hệ luận đáng ngạc nhiên với một câu hỏi truyền thống: Không gian và thời gian tồn tại độc lập đối với vật chất (thuyết tồn tại độc lập) hay chúng chỉ đơn giản là một phương thức nhân tạo để xem các thực thể vật lý liên hệ với nhau như thế nào (thuyết tương quan)? Theo lời Norton, chúng giống như giấy vẽ để các họa sĩ vẽ lên; do đó chúng luôn tồn tại cho dù có họa sĩ hay không? Hay chúng giống như tình bạn; và tình bạn chỉ xuất hiện khi có những người bạn?
Có lẽ đến nay giới vật lý thiên về thuyết quan hệ, điều Thánh Augustine đã nói từ lâu. Tuy nhiên chính quan hệ luận lại dẫn tới bài toán thời gian đông cứng: Hình học không gian có thể biến đổi theo thời gian, nhưng vì các hình học là tương đương về vật lý, nên không gian thực ra không thay đổi hay bị đông cứng (về mặt vật lý). Và nó cũng có thể mâu thuẫn với cơ lượng tử: nếu không - thời gian không có ý nghĩa cố định, tại sao có thể tiến hành quan sát tại một vị trí không - thời gian xác định, như thuyết lượng tử cho thấy (sự suy sụp hàm sóng khi tiến hành quan sát)?
Cần nhấn mạnh rằng, ngay cả các lý thuyết hấp dẫn lượng tử (các lý thuyết không thời gian hiện đại nhất) cũng bất lực trước vấn đề nói trên. Giới lý thuyết dây xem không thời gian tồn tại trước, và họ chỉ viết phương trình cho các dao động của dây trong đó mà thôi. Thuyết hấp dẫn lượng tử vòng thì cho rằng các lượng tử không gian và thời gian ghép nối với nhau tạo thành không - thời gian và vũ trụ; nhưng cũng không cho biết thời gian là gì và các lượng tử của nó từ đâu mà có. Quan niệm của Engels (không - thời gian là hình thức tồn tại của vật chất và vận động) cũng chỉ là một kiểu quan hệ luận mà thôi.
Có thể nói, bài toán bản chất của thời gian chỉ có thể hé mở khi khoa học xây dựng được một lý thuyết hấp dẫn lượng tử hoàn chỉnh. Vấn đề là không ai biết khi nào thì xuất hiện bước đột phá đó.
DU HÀNH XUYÊN THỜI GIAN:
Có thể du hành tới tương lai hay quay về quá khứ hay không? Câu trả lời là các nguyên lý vật lý không cấm, nhưng những rào cản kỹ thuật thì không thể vượt qua trong vũ trụ mà chúng ta đang sống.
Cách duy nhất du hành tới tương lai là dùng hiệu ứng thời gian trôi chậm trên con tàu vũ trụ bay rất nhanh của thuyết tương đối hẹp. Nếu rời Trái đất trên con tàu tăng tốc liên tục với gia tốc trọng trường (để cơ thể chịu một lực gia tốc thuận lợi đúng bằng sức hút Trái đất), thì sau một năm có thể đạt gần tới tốc độ ánh sáng. Tiếp tục gia tốc, ta có thể bay nhanh xấp xỉ ánh sáng. Khi đó chuyến bay tới trung tâm Ngân hà rồi quay về (khoảng cách cỡ 60 ngàn năm ánh sáng) chỉ mất 40 năm, trong khi trên Trái đất, 600 thế kỉ đã trôi qua. Bạn sẽ gặp tương lai nhân loại, với biết bao vật đổi sao dời, nếu loài người vẫn còn tồn tại.
Mặc dù không một qui luật vật lý nào ngăn cản chuyến du hành thú vị đó, nhưng những khó khăn kỹ thuật thì khó lòng vượt qua. Chẳng hạn, năng lượng cần thiết, ngay cả khi biến đổi khối lượng hoàn toàn thành năng lượng theo hệ thức E = mc2, còn lớn hơn cả khối lượng hành tinh!
Khả năng du hành ngược thời gian còn khó khăn hơn nhiều, tuy các qui luật khoa học cũng không hề cấm đoán. Vấn đề là tạo được bộ máy thời gian thích hợp.
Khả năng đầu tiên do Frank Tipler, ĐH Maryland, đưa ra năm 1973, liên quan với một kì dị trần trụi quay rất nhanh (kì dị là điểm có mật độ vô hạn, ví như lỗ đen). Khi đó cấu trúc không thời gian bị trường hấp dẫn quá mạnh làm xoắn, khiến một chiều không gian được thay bằng thời gian. Con tàu vũ trụ bay thận trọng gần đó có thể may mắn gặp một quĩ đạo mà phi hành đoàn tưởng vẫn đang xuyên qua không gian, nhưng lại là xuyên thời gian. Khi rời xa điểm kì dị, con tàu sẽ xuất hiện ở một thời gian khác, như thời người tiền sử đang sống trong hang chẳng hạn.
Khả năng này không khó như ta tưởng: một hình trụ dài 100 km, rộng 10 km, chứa vật chất có mật độ của sao neutron (100 triệu tấn/cm3), quay hai ngàn vòng một giây là đạt yêu cầu. Trong vũ trụ, một số sao xung gần đạt tiêu chuẩn này.
Loại máy thời gian thứ hai liên quan với lỗ sâu (wormhole), tức hệ đường hầm xuyên không - thời gian, giống lỗ sâu đục trên quả táo của bạn. Theo thuyết tương đối rộng, lỗ sâu có thể nối một lỗ đen ở vùng không - thời gian này với một lỗ đen hay lỗ trắng ở vùng không - thời gian khác (ngược với lỗ đen luôn hút vật chất và năng lượng, lỗ trắng là nơi phun năng lượng. Big Bang chính là một lỗ trắng như vậy). Quan niệm về lỗ sâu xuất hiện trong vật lý một cách khá hài hước.
Số là nhà thiên văn Carl Sagan, tác giả của viễn cảnh mùa đông hạt nhân nổi tiếng, viết một cuốn sách viễn tưởng về du hành qua lỗ đen để đi từ trái đất tới sao Vega giả định. Vì muốn các lập luận khoa học chính xác tối đa, Sagan nhờ Kip Thorne, một chuyên gia về trường hấp dẫn của Viện Công nghệ California, tính toán.
Cuối 1985, Thorne nhận thấy rằng, lỗ sâu có thể mở khi chứa loại vật chất kỳ lạ có sức căng rất lớn để chống lại lực hấp dẫn ở lỗ đen. Thích hợp nhất là các dây vũ trụ, loại vật chất giả thuyết dưới dạng các ống năng lượng nhỏ hơn kích thích nguyên tử trải dài trên toàn vũ trụ. Nếu có thật, và luồn được vào lỗ sâu, nó có khả năng giữ cho lỗ sâu luôn luôn mở để đóng vai một đường hầm xuyên qua không - thời gian.
Đó là kết luận rất thú vị về mặt khoa học, nhưng Thorne rất sợ người khác cười nhạo và cho rằng ông bị điên khi nghiên cứu khả năng du hành xuyên thời gian. Có lẽ không biết Tipler chẳng hề hấn gì khi nghiên cứu bộ máy thời gian, nên ông rất lo khi học trò công bố công trình, nghề nghiệp của họ sẽ tiêu tan trước khi bắt đầu. Nghiên cứu cẩn trọng và bí mật với Mike Morris và Ulvi Yurtsever, ông dần tự thuyết phục bản thân rằng, quả thật phương trình Einstein cho phép lỗ sâu nối các điểm thời gian với nhau và do đó có thể đóng vai bộ máy thời gian. Đến 1988, ba người công bố kết quả trên tạp chí nổi danh Physical Review Letters. Vẫn lo sợ phản ứng không thuận lợi, ông yêu cầu lãnh đạo Viện không những giữ im lặng mà còn kiên quyết cấm mọi người bàn luận về công trình!
Kết quả ngược với lo lắng của Thorne. Cả giới chuyên môn và công chúng đều rất hào hứng với khả năng du hành xuyên thời gian, dù chỉ trên lý thuyết. Nghề nghiệp của ông thăng tiến rõ rệt, hai học trò được nhiều nơi mời làm việc. Theo gương ông, nhiều nhà vật lý công bố các kết quả nghiên cứu chuyên sâu với bạn đọc đại chúng, một việc được nhiều phía hoan nghênh. Viện Công nghệ California trở thành thánh địa của khả năng du hành xuyên thời gian.
Ngay lập tức xuất hiện hàng loạt tác phẩm về du hành xuyên không thời gian. Trong khi giới chuyên môn thiên về các khía cạnh khoa học và triết lý, thì giới nghiệp dư hân hoan tuyên bố, đó chính là cách nhân loại du hành hướng tới tương lai hay quay về quá khứ! Nhưng nghịch lý ông nội có thể làm nguội niềm phấn khích đó. Giả sử bạn du hành ngược về quá khứ và lỡ tay làm chết ông nội khi ông còn bé tí, lúc ông chưa sinh cha bạn. Không có cha thì tại sao lại có bạn để mà du hành ngược thời gian? Cũng có ý kiến cho rằng, có thể bạn không gặp ông nội, nhưng đó chỉ là ngụy biện (tại sao lại không?).
Đó là lý do Hawking đưa ra Ước đoán bảo vệ trình tự thời gian, cho rằng các qui luật vật lý cấm một thực thể vĩ mô du hành xuyên thời gian. Muốn du hành như thế, cần nhảy vào lỗ đen, và ngay lập tức bạn bị nghiền nát thành các hạt cơ bản, qua lỗ sâu để phun trào ra ở một lỗ trắng tại vùng không - thời gian khác. Chỉ các hạt cơ bản từng tạo nên cặp chân dài gợi cảm, chứ không phải chính cô người mẫu, mới trải nghiệm chuyến du hành kỳ thú đó.
XÁC ĐỊNH THỜI GIAN:
Loài người đã cố gắng xác định chính xác thời gian trong suốt tiến trình lịch sử của mình. Khoa học công nghệ phát triển giúp việc đo đạc ngày càng chính xác; ngược lại, đo đạc thời gian chính xác cũng thúc đẩy sự phát triển khoa học công nghệ trong sự phát triển chung của loài người. Ngày nay hệ thống định vị toàn cầu cho phép toàn nhân loại thống nhất trong hành động về mặt thời gian.
Theo bằng chứng khảo cổ, người Babylone và người Ai Cập bắt đầu đo thời gian ít nhất từ 5000 năm trước. Ho xây dựng lịch dựa trên ba chu trình tự nhiên: ngày mặt trời theo chu trình sáng tối dựa trên sự tự quay của trái đất; tháng mặt trăng dựa theo chuyển động của mặt trăng quanh trái đất; và năm mặt trời, dựa trên chuyển động của trái đất quanh mặt trời. Dương lịch ngày nay (Lịch Gregory) bắt nguồn từ lịch của người Babylone, người Ai Cập, người Do Thái và người La Mã.
Người Ai Cập, Hy Lạp và La Mã chế ra đồng hồ mặt trời, đồng hồ nước và các loại đồng hồ khác. Đồng hồ cơ vận hành bằng vật nặng xuất hiện lần đầu tại Bedfordshire, nước Anh, năm 1283. Đến ngày Giáng sinh năm 1656, đồng hồ quả lắc đầu tiên xuất hiện do đóng góp trực tiếp của nhà thiên văn học Đan Mạch Brahe và nhà thiên văn và toán học Hà Lan Huyghens, cùng sự góp sức của nhiều nhà khoa học khác, chẳng hạn Galilei.
Ngày nay khoa học dùng các dao động dưới nguyên tử để đếm thời gian. Năm 1967, người ta định nghĩa giây là “khoảng thời gian bằng 9.192.631.770 chu kì bức xạ ứng với sự chuyển dời giữa hai mức siêu tinh tế tại trạng thái cơ bản của nguyên tử cesium 133”. Đồng hồ nguyên tử chính xác nhất hiện nay có độ chính xác 10-17, tức chỉ sai một giây sau khoảng ba tỉ năm. Tuy nhiên chúng có tuổi thọ không cao so với đồng hồ cơ khí. Với công nghệ hiện hành, các kĩ sư có thể chế tạo đồng hồ cơ khí chỉ sai một giây sau một năm mà tuổi thọ đạt tới 12 ngàn năm.
Về nguyên tắc, có thể đạt độ chính xác vô hạn, nhưng hấp dẫn và chuyển động làm thời gian co giãn (thuyết tương đối hẹp), nên đồng hồ nào cũng sẽ có sai số. Các nhà khoa học hy vọng trong tương lai rất gần, có thể đạt độ chính xác 10-22, tức đồng hồ chỉ sai một giây sau ba trăm ngàn tỷ năm! Mức chính xác đó rất cần thiết để tạo các xung laser atto giây (10-18 giây) hay điều khiển các chuyến bay vũ trụ.
THỜI GIAN SINH HỌC, THỜI GIAN TÂM LÝ VÀ THỜI GIAN VĂN HÓA:
Thời gian sinh học quan trọng nhất là nhịp ngày đêm, do nhịp sáng tối và thăng giáng địa từ qui định. Khi ánh sáng tới võng mạc, nó qua nhân trên chéo thị giác rồi tới nhân cận thất để dừng sự chế tiết melatonin của tuyến tùng, một tuyến nội tiết thần kinh giữa vai trò điều nhịp của cơ thể. Khi không có thông tin về chu trình sáng tối, tuyến tùng đo đạc các thăng giáng địa từ, cũng có chu kì 24 giờ, để điều nhịp. Chỉ trong lồng Faraday kín (ngăn được cả tín hiệu sáng tối và tín hiệu địa từ), các nhịp sinh học (nhịp tim, nhịp tiết nội tiết tố, nhịp ngưỡng đau...) mới rối loạn, với chu kì 25, chứ không phải 24 giờ như thường lệ. Hội chứng trễ do các chuyến bay (jet-lag), tức mất sự điều hòa cơ thể sau một chuyến bay xuyên lục địa có thể ngăn ngừa bằng melatonin là vì vậy.
Cơ thể sinh vật cũng nhạy cảm với nhịp mặt trăng (28 ngày), nhịp mùa và nhịp năm. Cơ chế của chúng còn chưa được hiểu rõ. Đó là cách thức để các sinh hệ hành xử đồng điệu với môi trường nhằm tiết kiệm năng lượng và tăng cường khả năng sinh tồn.
Thời gian tâm lý được xác định nhờ các cấu trúc não như hồi hải mã hay thùy thái dương. Tổn thương tại đó dẫn tới các rối loạn trí nhớ như không truy xuất được ký ức quá khứ hay không thể tạo ký ức mới. Tuy nhiên việc giải đoán thời gian còn phụ thuộc vào cảm xúc và các hoạt động tinh thần cao cấp khác. Giai thoại về bếp lò nóng và cô gái đẹp của Einstein là minh họa cho điều này. Và đó cũng là căn nguyên của quan niệm xem dòng thời gian chỉ là ảo giác, tức chỉ là một đặc tính chủ quan của trí óc, chứ không phải là thuộc tính khách quan của vũ trụ.
Cuối cùng, quan niệm thời gian còn phụ thuộc vào các chiều kích văn hóa và xã hội. Trễ vài phút khi trả lời phỏng vấn xin việc có thể gây hệ quả nghiêm trọng, nhưng dự tiệc cưới tại Sài Gòn thì trễ hàng tiếng vẫn không sao.
Thời gian không phải là vàng ngọc mà cũng không hẳn vô giá trị; nó chỉ đơn giản là chính nó với biết bao bí ẩn đang chờ được khám phá.
BƯỚC NHẢY THỜI GIAN (Các bậc thang Plank)
Ference Krausz ở Viện Max Planck đã thực hiện được kỳ tích trong phòng thí nghiệm của mình, bằng cách sử dụng những xung laser cực tím để phát hiện những cú nhảy lượng tử ngắn ngủi của các điện tử bên trong nguyên tử, một hiện tượng chỉ diễn ra trong khỏang 100 attogiây, nghĩa là vô cùng ngắn, có thể so như 1 giây trong 300 triệu năm!
Nhưng cho dù như vậy, ở Thang Planck, một ottogiây lại dài bằng cả một niên đại. Thang Planck này có thể xác định những vùng, trong đó các khoảng không gian và thời gian ngắn tới mức mà những khái niệm không gian và thời gian bắt đầu biến mất.
Thời gian Planck - đơn vị thời gian nhỏ nhất theo mọi ý nghĩa vật lý-chỉ bằng 10-43 giây, tức là nhỏ hơn 1 phần tỷ của 1 phần tỷ ottogiây. Vậy nếu nhỏ hơn nữa thì sao? ở những giới hạn vật lý hiện nay, điều này vẫn chưa thể biết được. Nhưng nó động chạm tới một vấn đề cơ bản: Thời gian có thể không tồn tại trong thực tế vật chất. Nếu vậy, thời gian là gì và vì sao chúng ta phải lệ thuộc vào nó?
Simon Saunders, Nhà triết học vật lý ở trường Đại học Oxford nhận định: “ý nghĩa của thời gian đã trở nên rắc rối kinh khủng trong vật lý học đương đại. Tình huống này khó xử tới mức cho đến nay, điều tốt nhất là tuyên bố rằng đó là vấn đề bất khả tri”.
100 năm trước đây, Thuyết tương đối của Einstein đã lọai bỏ khái niệm thời gian là một hằng số vũ trụ. Các khái niệm quá khứ, hiện tại, tương lai không phải là tuyệt đối. Nhưng thuyết này chỉ nhằm vào các cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ, chứ không áp dụng cho lĩnh vực vật lý lượng tử, một lĩnh vực của những đối tượng rất nhỏ.
40 năm trước đây, John Wheeler ở trường Đại học Princeton và Bryce DeWitt ở trường Đại học North Carolina đã thử kết hợp chúng thông qua một phương trình, đã làm cho thời gian trở thành một khái niệm rắc rối hơn. Carlo Rovelli, Nhà vật lý học ở trường Đại học Mediteranean ở Marselle (Pháp), nói :”Mọi người phát hiện ra rằng thời gian đúng là đã biến khỏi phương trình Wheeler-DeWitt. Đây là vấn đề khiến cho nhiều nhà khoa học phải vò đầu bứt tai vì nó. Có thể, cách tốt nhất để tư duy về lĩnh vực lượng tử là từ bỏ quan niệm thời gian, nghĩa là phép mô tả cơ bản của vũ trụ phải không có thời gian”.
Nhiều nhà vật lý tin rằng Phương trình Wheeler-Dewitt đúng hơn là miêu tả Vũ trụ không có thời gian. Còn một định luật vật lý kỳ lạ nữa thì cho rằng thời gian luôn luôn chỉ chiều tương lai. Mọi định luật vật lý khác đều có thể được áp dụng, một khi thời gian chạy về phía sau. Nhưng vào thời điểm hiện nay, thời gian vẫn là một quá trình một chiều; nó không bao giờ quay trở lại, như thể không có các luật nào cản trở nó. Seth Lloyd, Kỹ sư về cơ học lượng tử ở MIT, nhận định: “Cách giải thích thông thường về trường hợp này là: Để vạch rõ điều gì xảy ra với một hệ thống, ta không những phải vạch ra các định luật vật lý, mà còn phải vạch ra những điều kiện đầu hoặc cuối nào đó”.
Nhưng như Einstein cho thấy, thời gian là hợp phần của Vũ trụ. Các đồng hồ của chúng ta không đo một cái gì độc lập với Vũ trụ. Lloyd cho biết: “Quả thực, các đồng hồ hoàn toàn không đo thời gian. Chúng ta nói chúng ta đo thời gian bằng đồng hồ, nhưng chúng ta chỉ thấy kim đồng hồ, chứ không phải là bản thân thời gian. Bởi vậy, thực ra là ta bị cảm giác đánh lừa, vì cái mà ta thực sự quan sát là những biến số vật lý như một hàm số của các biến số vật lý khác, nhưng chúng ta biểu thị nó như thể mọi thứ đang tiến hóa trong thời gian”-Rovelli nói
“Liệu thời gian có là thuộc tính cơ bản của hiện thực hay chỉ là biểu hiện vĩ mô của vạn vật? Tôi có thể nói rằng nó chỉ là hiệu ứng vĩ mô. Nó là một cái gì đó mà chỉ phát sinh đối với những vật thể lớn”. Rovelli kết luận.
“Những vật thể lớn” đó có thể là mọi thứ nằm ở mức trên của Thang Planck bí hiểm.
TÓM LẠI:
1/ Bằng các phương trình toán học . chúng ta đã khai tử cho ảo tưởng về thời gian tuyệt đối. Không tồn tại thời gian tuyệt đối khách quan, thời gian hình thành trong đầu chúng ta. Hay thời gian là sản phẩm của quá trình nhận thức.
2/ Thời gian chỉ là hệ quả chứ không phải là nguyên nhân của những sự kiện sảy ra trong vũ trụ.
3/ Thời gia là không hình dạng, không thực thể, song không thể vượt qua được ( tất nhiên có thể đi trong thời gian theo các chiều) có thể đo thừoi gian, nhưng với cá giác quan của con người không thể cảm nhận được nó. Thời gia có vẻ là vĩnh cửu nhưng không thể đảo ngược.vậy nên thời gian không trôi, mà sự cảm nhận thời gian trôi chỉ là sản phẩm của bộ não mà thôi.
-------------------------------------------------------------
* datanhan à. Bản chất ánh sáng đã được làm rõ từ lâu lắm rồi. lưỡng tính sóng – hạt của nó đã được minh chứng bằng thực nghiệm mà. Ngay ở phổ thông cũng đã được giới thiệu điều này. Sự giao thoa của ánh sáng chứng minh rằng ánh sáng có bản chất sóng. Hiện tượng quang điện chứng tỏ rằng ánh sáng có tính chất hạt. Ánh sáng chính là sóng điện từ. ánh sáng mà ta nhìn thấy đựoc gọi là ánh sáng biểu kiến mà.
Bản chất và tính chất của ánh sáng đã được làm rõ bằng những phương trình ở cơ học lượng tử. nếu muốn biết thêm, datanhan nên tìm đọc ở giáo trình cơ học lượng tử nhé. Thân!
* Tú Yên à. Những điều bạn thắc mắc về thời gian, đó chỉ là sự cảm nhận về thời gian trong bộ não và biểu hiện của thời gian mà thôi. Đó không phải là bản chất của thực thể thời gian đâu. Thân!
Nguyễn Thị Tam Hùng
|
|
16-12-2007
Chế độ Linear
