Một trong những bí ẩn khó giải nhất trong khoa học: chân tướng của thời gian là gì? Phải chăng thời gian chỉ là ngộ nhận, hết thảy đều là huyễn cảm đánh lừa bản thân của đại não chúng ta?

Chào mừng các bạn đến với Bí ẩn chưa được giải đáp cùng chúng tôi. Hôm nay chúng ta sẽ bàn luận một chút về “Bí ẩn của thời gian”.

Trong cuộc sống bận rộn thường ngày, chúng ta thường nghe thấy những câu như: “Nhanh lên chút, tới thời hạn rồi”, “À, tôi bận quá, tôi không có đủ thời gian”. Vậy thì, bạn đã từng nghĩ, “thời gian” cuối cùng là cái gì chứ? Phải chăng thời gian là sự biến hóa của mặt trời sáng mọc đêm lặn? Hay nó là sự vận hành của chiếc kim giây trên đồng hồ? Mọi người thường nghĩ rằng thời gian là một thứ rất đơn giản và cơ bản, từ từ trôi qua, chảy từ quá khứ đến tương lai, có thể đo bằng đồng hồ. Nhưng nếu ai đó nói với bạn rằng, khái niệm thời gian mà chúng ta vẫn nhận thức, nó cơ bản là không tồn tại, thời gian chỉ là huyễn cảm của con người, thì bạn có tin không?

Quan điểm của Aristotle về thời gian

Được biết, người đầu tiên đặt câu hỏi “thời gian là gì” là Aristotle, một nhà khoa học và triết học nổi tiếng ở Hy Lạp cổ đại. Trong cuốn sách “Vật lý học” của mình, ông đã đưa ra quan điểm cổ điển sớm nhất về thời gian trong lịch sử tư tưởng phương Tây. Quan điểm đó nói đơn giản là, thời gian là thước đo của sự thay đổi.

Ví dụ, một người nào đó đi ra ngoài vào buổi sáng và trở về nhà sau 2 giờ. Vậy thì hai giờ này chính là thước đo thời gian của sự thay đổi sinh ra giữa “đi chơi” và “về nhà”. Lúc này, ai cũng muốn hỏi, vậy theo Aristotle, nếu giả sử vạn vật không vận động, không phát sinh cải biến thì thời gian có dừng lại không? Nó liền không tồn tại nữa sao? Nếu Aristotle có thể nghe thấy câu hỏi của bạn, ông ấy sẽ trả lời: Chính vậy, lúc đó thời gian sẽ không tồn tại.

Thế thì, mọi người lại hỏi, vậy tại sao khi tắt hết đèn vào ban đêm và nằm bất động trên giường, chuẩn bị ngủ, chúng ta vẫn có thể cảm nhận được thời gian trôi qua?

Aristotle cũng suy nghĩ về vấn đề này. Ông viết trong cuốn “Vật lý học”: Nếu xung quanh bao phủ bởi bóng tối, cơ thể tựa hồ như không thể cảm nhận được gì, nhưng trong tâm một số suy nghĩ đang diễn ra, do đó chúng ta đương nhiên vẫn cảm nhận thời gian đang trôi qua. Nói cách khác, mặc dù mọi thứ bên ngoài trông có vẻ tĩnh chỉ, nhưng những biến hóa trong nội tâm và biến hóa trong tư tưởng của chúng ta cũng là một loại vận động. Nếu mọi thứ không vận động thì không có thời gian, bởi vì thời gian chỉ là bản ghi chép của vận động.

Thời gian tuyệt đối của Newton

Sau khi nghe điều này, mọi người hẳn sẽ cảm thấy rằng tư duy của Aristotle thật kỳ quái? Nếu bạn nghĩ như vậy, đó là bởi vì mọi người đã tiếp thụ quan điểm về thời gian của Newton được dạy cho chúng ta bởi vật lý học hiện đại trong trường học. Nó là gì?

Newton là một trong những người sáng lập ra khoa học tự nhiên hiện đại và được ca ngợi là “cha đẻ của khoa học cận đại”. Ông tin rằng, trên thế giới, bất luận thế nào, đều có tồn tại một thời gian “chân thực”, nó độc lập với sự biến hóa đổi thay của sự vật. Ngay cả khi mọi vật thể bảo trì trạng thái bất động, thậm chí ngay cả khi hoạt động của linh hồn chúng ta đều bị ngưng trệ, thì loại thời gian này vẫn sẽ thản nhiên trôi qua mà không chịu bất kỳ ảnh hưởng nào.

Trong phương thức phương trình vật lý của Newton, chữ t đại biểu cho thời gian. Ông giả thiết thời gian t là một thực thể độc lập với sự vật, tồn tại một cách thực tại và trôi qua như chuyển động tuyến tính. Trong nhiều thế kỷ gần đây, vật lý hiện đại đã phát triển trên cơ sở vận dụng mô hình Newton; các nhà khoa học đã sử dụng các loại công thức vật lý khác nhau để mô tả thế giới, và tất cả các công thức này đều chứa t – đại lượng thời gian theo định nghĩa của Newton.

Mặc dù nhiều người coi quan điểm “thời gian là độc lập và đồng đều” là lẽ thường, tuy nhiên, đối với nhân loại mà nói, nó không phải là một trực giác tự nhiên tự cổ đã có. Trên thực tế, hầu hết các triết học gia đều không hoàn toàn đồng ý với quan điểm của Newton.

Nhà toán học và triết học nổi tiếng người Đức Leibniz phản đối khá mạnh mẽ quan điểm của Newton về thời gian. Người ta nói rằng, tên của Leibniz nguyên lai được viết là Leibnitz, với chữ t ở giữa. Nhưng để chứng tỏ rằng ông không tin vào thời gian tuyệt đối t của Newton, ông đã loại bỏ chữ t ra khỏi tên của chính mình, vì vậy tên của ông sau này đã trở thành Leibniz.

Einstein: Thời gian là một huyễn cảm

Ngay khi mọi người bị kẹt giữa hai người khổng lồ của hai thời đại – Aristotle và Newton – để xem quan điểm của ai là chân lý, thì Einstein, một khoa học gia khổng lồ tạo ra kỷ nguyên mới đã xuất lai với Thuyết Tương đối. Ông nói với mọi người rằng “thời gian chỉ là một huyễn cảm” và “sự phân biệt của con người giữa quá khứ, hiện tại và tương lai cuối cùng chỉ là ngộ nhận, một sự ngộ nhận dai dẳng”.

Làm thế nào để bạn lý giải điều này? Trước khi nói về điều này, chúng ta hãy nói về một câu đố bất đắc kỳ giải đã khiến nhiều nhà vật lý bối rối – tốc độ ánh sáng bất biến, gọi ngắn gọn là quang tốc bất biến.

Điều đó nghĩa là gì? Chúng ta thường biết rằng tốc độ là tương đối. Ví dụ, nếu một người đang ngồi trên xe lửa với vận tốc 50 mét/giây, một quả bóng trên xe lửa đang lăn với vận tốc 3 mét/giây. Dưới con mắt của người đang ngồi trên xe lửa, tốc độ của quả bóng là 3 mét/giây, nhưng dưới con mắt của những người trên sân ga, tốc độ của quả bóng cần phải chồng lên tốc độ của tàu, là 53 mét/giây.

Nhiều người cho rằng tốc độ ánh sáng đương nhiên là như nhau. Tuy nhiên, vào năm 1887, một thực nghiệm do hai nhà vật lý người Mỹ Michelson và Morley thực hiện đã mang lại kết quả bất ngờ cho mọi người. Thực nghiệm này được các thế hệ sau gọi là “Thực nghiệm Michelson-Morley”. Trong thực nghiệm, họ phát hiện ra rằng, bất luận hướng chuyển động của trái đất cùng chiều hay ngược chiều với hướng phát xạ ánh sáng, thì tốc độ ánh sáng đo được đều như nhau, cũng có nghĩa là quang tốc bất biến.

Nếu chiểu theo kết luận này, thì có nghĩa là, nếu quả bóng trong ví dụ trên tàu hỏa được thay thế bằng một “photon”, thì người trên tàu hay người trên sân ga đều nhìn thấy “photon” chuyển động với tốc độ 3 mét/giây. 

“Thí nghiệm Michelson-Morley” đã được thực hiện trong nhiều thập kỷ, môi trường và điều kiện thí nghiệm đã thay đổi nhiều lần, nhưng các kết luận vẫn như cũ. Sao có thể như thế được?

Thời gian “biến hóa ma thuật”

Giờ đây, cuối cùng cũng đến lượt Einstein giải đáp bí ẩn cho mọi người. Einstein tin rằng, không tồn tại thời gian tuyệt đối, cũng không tồn tại không gian tuyệt đối. Ông đề xuất một lý luận về “sự thống nhất thời – không”, cũng chính là thời gian và không gian là nhất thể, được gọi là thời không. Nghĩa là chúng ta không thể cứ nói thời gian thế này thế kia, hay không gian thế này thế kia một cách tách biệt, mà nên nói thời không thế này thế kia. Các nhà vật lý gọi vật chất phát xạ của vật chất cấu thành thế giới thực tại là “trường”, chẳng hạn như trường nhiệt độ, trường điện từ, thì thời không chính là trường hấp dẫn.

Trường hấp dẫn và các vật chất khác trên thế giới không có gì khác biệt, chúng đều là trường. Thế giới là sự chồng chất của nhiều trường, và trường hấp dẫn chỉ là một tầng trong số chúng. Giống như các trường khác, nó cũng không tuyệt đối, cũng không đồng nhất, và cũng không cố định – nó có thể uốn cong, kéo giãn và tác dụng tương hỗ với các trường khác.

Trường hấp dẫn, cũng chính là trường thời không, có lúc giống như một mặt phẳng – đây là phiên bản được mô tả bởi Newton; nhưng nó cũng có thể dao động – cái mà chúng ta gọi là sóng hấp dẫn chính là như vậy, nó co lại và giãn ra.

Bằng cách này, người ta đã giải quyết được câu hỏi trong hiện tượng “quang tốc bất biến”, là do sự biến hóa của thời gian. Vậy thì sự biến hóa của thời gian này có quy luật nào không?

Nói đến điều này không thể không nói đến thuyết tương đối của Einstein. Thuyết tương đối của Einstein bao gồm hai lý luận: “thuyết tương đối hẹp” và “thuyết tương đối rộng”. Theo thuyết tương đối hẹp, thời gian của vật thể di động tốc độ cao trôi qua chậm hơn so với vật thể đứng yên. Còn thuyết tương đối rộng nói rằng thời gian của vật thể trong trường hấp dẫn mạnh hơn trôi đi chậm hơn thời gian của một vật thể trong trường hấp dẫn yếu hơn – cũng chính là người đứng trên mặt đất, thì thời gian ở đầu của anh ta trôi đi nhanh hơn thời gian ở chân của anh ta, vì đầu cách mặt đất xa hơn so với chân, nên trường hấp dẫn yếu đi đôi chút. Căn cứ theo quan điểm này, hoàn toàn có cơ sở khoa học khi cho rằng, tư thế đứng lộn ngược sẽ khiến người ta trẻ lâu hơn :)

Vậy thì, Einstein có đúng không? Hãy cùng chúng tôi xem xét một vài ví dụ kinh điển và thú vị.

Thực nghiệm với đồng hồ nguyên tử

Năm 1971, hai nhà khoa học Joseph Hafele và Richard Keating, đã tiến hành một thực nghiệm với một số đồng hồ nguyên tử cesium.

Mọi người đều biết rằng đồng hồ nguyên tử này vô cùng chuẩn xác. Đối với một loại đồng hồ nguyên tử ở Đức, sai số thời gian trong 187 triệu năm là chưa đầy một giây. Vì vậy, nó rất đáng tin cậy để sử dụng nó như một thí nghiệm để đo xem thời gian có biến hóa hay không.

Trở lại thực nghiệm, Hafele và Keating đã đặt hai đồng hồ nguyên tử trên hai chiếc máy bay thương mại đồng thời bay theo hai hướng đông và tây, và so sánh chúng với đồng hồ nguyên tử đặt trên Đài quan sát Hải quân Hoa Kỳ.

Lý do tại sao một máy bay bay về hướng đông và máy bay kia quay về hướng tây – là để cho máy bay bay thuận với chuyển động quay của trái đất có được tốc độ tương đối nhanh hơn, trong khi máy bay bay ngược với chuyển động quay của trái đất đương nhiên có tốc độ tương đối chậm hơn, và sự khác biệt tốc độ giữa hai máy bay này sẽ biến lớn, sự khác biệt trong kết quả thực nghiệm sẽ rõ ràng hơn.

Như chúng ta đã nói phần trên, chiểu theo thuyết tương đối rộng, nơi trường hấp dẫn yếu hơn thì thời gian sẽ trở nên nhanh hơn, và chiểu theo thuyết tương đối hẹp, thời gian của một vật thể nhanh hơn sẽ trở nên chậm hơn. Đồng hồ nguyên tử trên máy bay ở “cao tốc và cao độ”, còn đồng hồ nguyên tử của Đài quan sát Hải quân Hoa Kỳ là “đứng yên trên mặt đất”, nhờ vậy, hai yếu tố tương đối trong thuyết của Einstein sẽ được xem xét.

Kết quả của thực nghiệm như thế nào? Đồng hồ nguyên tử trên máy bay bay về phía đông chậm hơn 59 nano giây so với đồng hồ trên mặt đất, và đồng hồ nguyên tử trên máy bay bay về phía tây nhanh hơn 273 nano giây so với đồng hồ trên mặt đất. Thuyết tương đối rộng và thuyết tương đối hẹp của Einstein đã được đồng thời kiểm chứng.

Trên thực tế, hệ thống định vị GPS mà chúng ta đang sử dụng hiện nay yêu cầu hiệu chỉnh đồng hồ hàng ngày theo thuyết tương đối. Nếu không, đồng hồ nguyên tử trên vệ tinh sẽ nhanh hơn 38 micro giây so với mặt đất mỗi ngày. Mọi người đừng nghĩ là quá ít, bởi nếu chúng ta cho rằng hệ thống GPS yêu cầu độ chính xác thời gian nano giây, thì sai số là rất đáng kể: 38 micro giây tương đương với 38 ngàn nano giây, nếu không được sửa, hệ thống GPS sẽ tích lũy sai số định vị khoảng 10 km mỗi ngày.

Thực nghiệm trên cặp song sinh của NASA

Vào năm 2015, NASA đã tiến hành một thực nghiệm tham tác sinh mệnh đặc biệt, họ tìm một cặp phi hành gia song sinh là Scott Kelly và anh trai Mark Kelly, vì họ là anh em sinh đôi giống hệt nhau nên có bộ gen tương đồng nhau.

NASA đã gửi Scott vào không gian và ở trên Trạm Vũ trụ Quốc tế trong 340 ngày, trong khi anh trai của anh ở lại Trái đất. Sau khi Scott trở lại, họ đã so sánh sự thay đổi gen giữa hai người để nghiên cứu tác động của cuộc sống trong không gian lên cơ thể con người.

Mọi người hãy xem những bức ảnh do NASA công bố. Bạn có nghĩ rằng Scott, người đã đi vào vũ trụ và sống trong một chuyến bay tốc độ cao quanh trái đất, trông trẻ hơn không? Tuy nhiên, vì NASA đã không công bố những bức ảnh của hai người trước khi tham gia thí nghiệm, chúng tôi cũng không chắc liệu Scott có trông trẻ hơn ban đầu hay không. Nhưng nghiên cứu của NASA đã chứng minh rằng Scott già đi chậm hơn Mark. Chuyện gì đang xảy ra vậy?

Hóa ra là khi NASA tiến hành kiểm tra di truyền, người ta phát hiện ra rằng trong chuyến bay vào vũ trụ của Scott, quá trình lão hóa cơ thể của anh ấy chậm lại đáng kể vì “telomere” nằm ở các đầu của nhiễm sắc thể bị rút ngắn với tốc độ chậm hơn.

Telomere này là gì? Telomere là một đoạn DNA nhỏ tồn tại ở phần cuối của nhiễm sắc thể tế bào, chức năng của nó là tránh tổn thương nhiễm sắc thể, nhưng khi con người càng già đi, telomere sẽ càng ngắn lại, tế bào dần già đi và chết đi. Trong thí nghiệm không gian song sinh này, các telomere của Scott ngắn lại với tốc độ chậm hơn, trong khi các telomere của Mark tiếp tục già đi với tốc độ bình thường.

Nhưng khi Kelly quay trở lại Trái đất, các telomere của anh ấy nhanh chóng trở lại tốc độ rút ngắn bình thường.

Cổ nhân cho rằng, “một ngày thiên đàng, ngàn năm mặt đất”, có vẻ như không thể coi thường trí tuệ của tổ tiên chúng ta.

Khối vũ trụ

Dựa trên thuyết tương đối của Einstein, năm 2015, giáo sư triết học Bradford Skow của MIT đã đề xuất lý thuyết “Khối vũ trụ”.

Lý thuyết này cho rằng, theo lý thuyết “sự thống nhất thời – không” của Einstein, vì thời gian và không gian là không thể tách rời, chúng đều là thời gian 1 chiều và không gian 3 chiều, đây chính là một bộ phận của vũ trụ 4 chiều. Vậy thì, mọi sự tình phát sinh trong nó đều có tọa độ riêng trong thời – không.

Khối vũ trụ là tuyệt đối tĩnh chỉ, trong thời không bốn chiều tĩnh chỉ, không có thời gian trôi đi, cũng không có chuyển động của tinh tú, thế giới là một khối tĩnh, trên trục thời gian, mỗi điểm thời gian đối ứng với một cảnh tượng của một không gian ba chiều tại thời khắc đó, và toàn khối vũ trụ được cấu thành từ vô số các cảnh tượng không gian ba chiều như vậy.

Nếu chúng ta có thể nhảy ra ngoài và nhìn vào khối vũ trụ, nó cũng giống như xem một bộ phim trong thế giới của chúng ta, bạn có thể chọn bất kỳ thời điểm nào để xem những gì đã phát sinh tại thời điểm đó.

Nói đến xem phim thì ai cũng biết sau khi nhấn nút play thì phim sẽ liên tục phát theo thời gian. Đặt nó vào lý thuyết khối vũ trụ, có lẽ cũng có một cái gì đó giống như khi nhấn nút “play”, khiến nhân loại chúng ta cảm thấy như thời gian trôi qua không thể quay ngược.

Nhà vật lý và triết học tại Học viện công nghệ Massachusetts (MIT) Max Tegmark và nhà vật lý người Anh Julian Barbour tin rằng công tắc này là bộ não của chúng ta, và thời gian trôi qua là huyễn cảm của bộ não chúng ta. Cấu trúc tế bào thần kinh của não cho phép chúng ta có những ký ức về quá khứ, nhưng chúng ta không biết điều gì sẽ xảy ra trong tương lai. Đó là lý do tại sao trí nhớ cho mọi người khái niệm rằng thời gian đang trôi qua, khiến chúng ta cho rằng hết thảy đều là từ quá khứ đến hiện tại, và sau đó là đến tương lai.

Nếu vũ trụ thực sự là như vậy, làm thế nào chúng ta có thể thoát khỏi huyễn cảm và nhìn thấy quá khứ, hiện tại và tương lai? Trình độ khoa học hiện nay chưa thể làm được. Vậy có ai làm được không?

Câu chuyện về đức Phật Thích Ca

Ở Ấn Độ cổ đại, sau khi chiếm đoạt ngai vàng, vua Lưu Ly, con trai thứ của vua Ba Tư Nặc, quyết định tấn công Ca Tì La Vệ quốc và tiêu diệt thân quyến dòng tộc của đức Phật Thích Ca.

Đức Phật Thích Ca đã liên tiếp ba lần cùng quân đội lên đường để can ngăn vua Lưu Ly. Lần thứ ba, phi long và kim phượng đã xuất hiện chặn đường quân địch. Vua Lưu Ly sợ hãi, đã rút quân hồi quốc. Tuy nhiên, không trụ nổi trước sự xúi giục của nịnh thần, vua Lưu Ly lại phái quân đến lần thứ tư, và lần này Phật Thích Ca không ngăn cản nữa. Cuối cùng, toàn bộ dòng tộc Thích Ca bị tiêu diệt.

Mục Kiền Liên, một đệ tử của Phật Thích Ca, đã hỏi Đức Phật nguyên do tại sao. Đức Phật Thích Ca Mâu Ni kể rằng xa xưa, vua Lưu Ly từng là ngư vương (vua cá), thống lĩnh các loài cá, rùa, tôm, cua trên sông. Người dân sống ven sông thích ăn cá, sau khi ăn hết cá, họ vớt được một ngư vương rất lớn, lúc đó có tổng cộng năm trăm người đã ăn thịt ngư vương. Dòng tộc của Thích Ca chính là những người ăn cá thời bấy giờ. Thuở ấy Phật Thích Ca còn nhỏ, không ăn cá nhưng vì tò mò mà đánh vào ngư vương ba lần, về sau khi Thích Ca thành Phật, liền bị đau đầu ba ngày. Đây cũng là nguyên nhân khiến ngư vương lại đầu thai thành vua Lưu Ly để tiêu diệt dòng tộc Thích Ca.

Về số phận của vua Lưu Ly, đức Phật Thích Ca đã tiên đoán sau cuộc tàn sát dòng tộc của mình, rằng vua Lưu Ly và quân đội của ông ta sẽ bị tiêu diệt trong bảy ngày. Bảy ngày sau, một cơn bão bất ngờ từ trên trời rơi xuống, kinh đô ngập trong nước, vua Lưu Ly và quốc gia của ông ta cũng hoàn toàn diệt vong.

Phật giáo tin rằng người tu hành giác ngộ có thể nhìn thấu hết thảy mọi nhân duyên, có thể quan sát quá khứ, hiện tại và tương lai. Theo cách này mà xét, Phật Đà hóa ra là nhà khoa học vĩ đại nhất.

Theo Epoch Times
Hương Thảo biên dịch

Từ Khóa: