Có lẽ “thời gian” là danh từ được sử dụng phổ biến nhất trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Bản thân từ này rất linh hoạt: chúng ta có thể giết thời gian, tiết kiệm và tiêu tốn nó. Thời gian thậm chí còn đóng vai trò thần dược giúp chữa lành vết thương cả về thể xác và tinh thần. Hầu hết chúng ta đều ước mình có nhiều thời gian hơn, nhưng nó vẫn tồn tại như thể vừa có giá trị vừa là kẻ thù của mỗi người trên Trái đất. Cuối cùng, nó sẽ giết chết tất cả chúng ta. Tuy thời gian rất phổ biến trong các cuộc trò chuyện hàng ngày của chúng ta, nhưng việc mô tả về nó không phải là dễ dàng.
Theo cách hiểu thông thường, chúng ta sẽ tưởng tượng ra một chiếc đồng hồ vạn năng luôn hoạt động với tốc độ như nhau tại mọi thời điểm và cho tất cả mọi người. Một giây trôi qua đối với tôi cũng là một giây trôi qua đối với bạn và đối với mọi người khác trên thế giới này hay bất kỳ nơi nào khác trong vũ trụ.
Thời gian là đối tượng nằm ngoài tầm kiểm soát của chúng ta, nó chỉ đơn giản là một đặc tính của vũ trụ như lực hấp dẫn hoặc ánh sáng. Chúng ta trải nghiệm nó theo một chiều động từ quá khứ đến tương lai. Thời gian đưa chúng ta theo và khiến chúng ta bất lực để làm bất cứ điều gì với nó. Phần thời gian đáng lo ngại nhất cũng là phần mới mẻ nhất: tương lai đang mở ra trước mắt chúng ta, được quyết định bởi hành động của chúng ta và bởi một điều không thể đoán trước hơn có thể mang lại cả những điều vĩ đại hoặc khủng khiếp cho chúng ta. Nhưng phần đó của cuộc đời chúng ta vẫn chưa được viết ra.
Nhưng phần đó có thể đã có sẵn. Tương lai có thể đã tồn tại và ba cách chúng ta phân tách thời gian – quá khứ, hiện tại và tương lai – chẳng qua là ảo ảnh do tâm trí chúng ta tạo ra.
Đây là bức tranh về vũ trụ xuất hiện từ thuyết tương đối của Einstein. Không giống như đồng hồ vạn năng do Newton tưởng tượng, thuyết tương đối cho rằng thời gian như một trải nghiệm rất riêng. Một giây đối với tôi không giống như giây mà bạn trải qua. Trên thực tế, các sự kiện thậm chí không cần phải diễn ra theo cùng một thứ tự đối với hai người quan sát trong vũ trụ. Trong khi bạn có thể nhìn thấy một con cá được đưa ra khỏi bể của nó, bị giết và nấu chín, thì ở một nơi khác của vũ trụ, ai đó có thể chứng kiến con cá vẫn còn ở trong bể. Các sự kiện diễn ra như thế nào phụ thuộc vào điểm tham chiếu của cá nhân.
Điều này có thể xảy ra vì có mối quan hệ giữa không gian, thời gian và chuyển động. Ví dụ, trong cuộc sống hàng ngày, hãy nghĩ xem bạn đang ở đâu ngay bây giờ. Bạn đang ở trong phòng ngủ của bạn lúc 7 giờ tối. Bạn lên xe buýt lúc 11:53 sáng. Bạn đang ở nhà hàng lúc 3:40 chiều. Bạn không thể có cái này mà không có cái kia. Có nghĩa là, bạn sẽ không bao giờ ở một địa điểm mà không có thời gian gắn với nó.
Thuyết tương đối hợp nhất không gian và thời gian thành một cấu trúc 4 chiều duy nhất được gọi là không thời gian. Chúng ta nên nghĩ về thời gian giống như cách chúng ta nghĩ về không gian; giống như tất cả không gian tồn tại bên ngoài thế giới của chúng ta và bất kỳ điểm nào trong không gian đều có thể được mô tả bằng tọa độ, tất cả thời gian cũng tồn tại và bất kỳ sự kiện nào đã xảy ra hoặc sẽ xảy ra đều tồn tại, được mô tả bằng tọa độ của chính chúng trong vũ trụ.
Và theo một cách tương tự, tất cả các tọa độ trong không gian đều hợp lệ, tất cả các tọa độ (hoặc sự kiện) trong thời gian cũng hợp lệ, nghĩa là không được có sự phân biệt như “quá khứ”, “hiện tại” hoặc “tương lai”. Vũ trụ và cuộc sống bên trong nó không phải là một thứ hữu cơ luôn thay đổi và biến đổi. Thay vào đó, nó giống như một video trong đó khoảnh khắc hiện tại chỉ là một khung hình trong video đó. Và video đó, chúng ta có quyền truy cập vào nó, sẽ tiết lộ mọi sự kiện sẽ diễn ra trong vũ trụ, từ đầu đến cuối. Vũ trụ này được gọi là “vũ trụ đóng”, một nơi mà sự thay đổi không có thật và không có gì đặc biệt về thời điểm hiện tại. Điều này trên quy mô triết học sẽ đặt ra câu hỏi về ý chí tự do.
Phép đo thời gian chính xác nhất được thực hiện bằng cách sử dụng tần số của nguyên tử xêzi. 9.192.631.770 dao động của nguyên tử này bằng đúng 1 giây. (Ảnh: Đồng hồ chính nguyên tử URWERK AMC)
Một mối liên hệ quan trọng khác ở đây: thời gian và chuyển động
Thí nghiệm Hafele-Keating năm 1971 đã chứng minh rằng thuyết tương đối là có thật. Hai chiếc đồng hồ nguyên tử được đưa lên các chuyến bay một hãng hàng không thương mại bởi hai nhà khoa học – JC Hafele và RE Keating – và chúng đã bay vòng quanh thế giới, một đến phương Đông và một đến phương Tây. Khi quay trở lại, các đồng hồ được so sánh với đồng hồ ở đài quan sát ở Washington. Đồng hồ trên các chuyến bay của hãng hàng không đã chậm hơn 15 micro giây. Các thí nghiệm hiện đại kể từ đó đã tiếp tục chứng minh khía cạnh này của thuyết tương đối là đúng hết lần này đến lần khác.
Sự khác biệt giữa hai bộ đồng hồ là do thời gian bị kéo dãn. Nói một cách dễ hiểu, sự giãn nở thời gian là mối quan hệ giữa một vật thể chuyển động và thời gian gắn với vật thể đó. Tốc độ của vật càng nhanh thì thời gian trôi qua càng chậm. Nếu bạn rời nhà để lên một con tàu vũ trụ vào năm 2000 và con tàu vũ trụ đã đi với tốc độ 99% tốc độ ánh sáng trong 5 năm, khi bạn quay trở lại Trái đất năm không phải là 2005, mà sẽ là năm 2036. Vậy mà bạn chỉ già hơn 5 tuổi so với khi bạn rời đi. Có nghĩa là, bạn sẽ đi vào tương lai 31 năm.
Điều này rất quan trọng bởi vì quay lại ví dụ của video, người ta sẽ tin rằng bất kỳ người quan sát nào cũng có thể đồng ý về những gì xảy ra trên bất kỳ khung hình nhất định nào – tức là bất kỳ thời điểm nhất định nào. Nhưng điều này thay đổi vì mối quan hệ giữa thời gian và chuyển động. Đối với một người quan sát đang di chuyển, những gì đang xảy ra trong khung hình sẽ khác với một người quan sát đang đứng yên.
Chuyển động mang lại cho người đó một tốc độ thời gian khác nhau và do đó nhận thức khác về khung hình và những gì đang xảy ra bên trong nó. Mặc dù thuyết tương đối luôn xảy ra trên Trái đất, nhưng sự khác biệt rất nhỏ nên không thể nhận thấy được. Tuy nhiên, nếu hai người quan sát cách nhau đủ khoảng cách (ví dụ hàng chục tỷ ánh sáng) thì chuyển động của họ có thể thay đổi nhận thức của họ về khung hình chứa các sự kiện trong quá khứ hoặc tương lai của chúng ta. Nhưng nếu điều này là sự thật và tương lai hoặc quá khứ của chúng ta có thể là một phần trong nhận thức của một người quan sát khác, thì điều đó phải dẫn chúng ta đến kết luận rằng cả hai điều này đều đã tồn tại. Tương lai không phải là mở ra và quá khứ không phải là không thể tiếp cận.
Khoảnh khắc này – “bây giờ” – và tiếng tích tắc liên tục của đồng hồ, luôn trôi qua và luôn trôi chảy, đưa chúng ta đến một tương lai bí ẩn có thể chỉ nằm trong đầu chúng ta. Một ấn tượng được tạo ra bởi bộ não của chúng ta.
Lực hấp dẫn là một yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến thời gian trôi qua. Hành tinh của Miller, trong bộ phim “Interstellar”, tồn tại trên đỉnh của một lỗ đen. Do trọng lực và tốc độ cực lớn của lỗ đen, một giờ trên hành tinh này bằng 7 năm trở lại Trái đất. (Ảnh: Phim “Interstellar”)
Nhưng điều đó không giải thích tại sao chúng ta chỉ quan sát được một hướng rõ ràng về tương lai thời gian. Nó đi từ quá khứ và đến tương lai, mặc dù các định luật vật lý không ngăn cản các sự kiện diễn ra theo chiều ngược lại. “Mũi tên thời gian” này là một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ chúng ta. Người ta tin rằng sự định hướng này liên quan đến entropy (mức độ hỗn loạn trong vũ trụ của chúng ta) và ý tưởng rằng entropy phải luôn tăng lên. Đó là một định luật cơ bản xuất hiện kể từ vụ nổ Big Bang và một định luật dường như chỉ đơn giản là điều kiện ban đầu của vũ trụ, tiếp tục tiến trình của nó kể từ vụ nổ mang tính biểu tượng đó 13,8 tỷ năm trước. Nhưng cũng có những thí nghiệm tranh cãi bác bỏ ý kiến rằng entropy là lý do khiến thời gian trôi về phía trước.
Ý tưởng về một vũ trụ trong đó tất cả các sự kiện tồn tại đồng thời vừa nghiệt ngã vừa an ủi: mọi thứ mà chúng ta đã mất vẫn chưa biến mất, chỉ đơn thuần là một chút ngoài tầm với của chúng ta vào lúc này. Chúng ta có thể không có tác động nhiều đến tương lai như chúng ta hy vọng. Trong số rất nhiều điều chúng ta có thể làm với thời gian, có vẻ như có một thứ mà chúng ta vẫn chưa nắm được: hiểu nó.
Nguồn : NTDVN