Bí ẩn của thời gian
Trả lời câu hỏi “Thời gian là gì?”, từ thế kỉ thứ V, Thánh Augustine, nhà thần học lừng danh, đã viết: “Nếu không ai hỏi, thì tôi biết; nếu tôi muốn giải thích cho một người hỏi, thì tôi không biết”. Khi được hỏi Thượng Đế tạo ra vũ trụ và thời gian như thế nào, ông nói, Thượng Đế tạo ra vũ trụ không phải trong thời gian mà cùng với thời gian.
Bạn đang xem: Bí ẩn của thời gian
Không có gì ám ảnh con người hơn thời gian, đơn giản vì sự sống và cái chết gắn bó với thời gian. Ước mơ trường sinh, khả năng luân hồi, thiên đường và địa ngục, linh hồn bất tử... được sử dụng như những cách thức để vượt qua nỗi sợ hãi trước thời gian. Và thật lạ lùng, mặc cho những bước tiến khổng lồ của khoa học, nhận thức của chúng ta về thời gian chưa vượt qua Thánh Augustine mười sáu thế kỉ trước.
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
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).
Xem thêm: Series Trọn Đời Bên Em Của Lý Hải Có Bao Nhiêu Phần, Trọn Đời Bên Em 1 & 2
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.
