LƯỢC SỬ THỜI GIAN - Mũi tên của thời gian

Nhận thức của chúng ta về bản chất của thời gian thay đổi theo năm tháng. Mãi đến đầu thế kỳ này người ta vẫn tin vào một thời gian tuyệt đối.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
LƯỢC SỬ THỜI GIAN - Mũi tên của thời gian LƯỢC SỬ THỜI GIAN - Mũi tên của thời gian Nhận thức của chúng ta về bản chất của thời gian thay đổi theo nămtháng. Mãi đến đầu thế kỳ này người ta vẫn tin vào một thời gian tuyệt đối.Điều đó có nghĩa là mỗi sự cố có thể đánh dấu đơn trị bằng một con số gọi làthời gian và tất cả các đồng hồ chính xác phải cho cùng một quãng thời giangiữa hai sự cố. Song vì sự phát hiện tốc độ ánh sáng là như nhau đối với mọiquan sát viên, không phụ thuộc vào chuyển động của họ, đã dẫn đến lý thuyếttương đối buộc người ta phải hủy bỏ ý tưởng về một thời gian tuyệt đối duynhất. Thay vì, mỗi quan sát viên có số đo thời gian riêng theo đồng hồ họmang theo: những đồng hồ của các quan sát viên khác nhau không nhất thiếtphù hợp nhau. Như thế thời gian đã trở thành một nhận thức cá nhân gắnliền với quan sát viên thực hiện phép đo. Khi người ta tìm cách thống nhất hấp dẫn với cơ học lượng tử, người ta đãphải đưa vào khái niệm thời gian “ảo”. Thời gian ảo như nhau đối với mọi hướngkhông gian. Nếu ta có thể đi về hướng Bắc thì ta cũng có thể quay người và đi vềphía Nam; tương tự nếu ta có thể đi trong thời gian ảo thì ta cũng có khả năng quayngười và đi lui. Điều đó có nghĩa là không có sự khác biệt quan trọng nào giữahướng trước và hướng sau của thời gian “ảo”, mặt khác khi ta xét thời gian “thực”thì có một sự khác biệt rất lớn giữa các hướng trước và sau, như chúng ta đều biết.Từ đâu ra sự khác biệt đó giữa quá khứ và tương lai? Tại sao chúng ta chỉ nhớ quákhứ mà không nhớ tương lai?Các định luật khoa học không phân biệt quá khứ với tương lai. Nói chính xác hơn,các định luật khoa học không thay đổi dưới tổ hợp các toán tự (hay là các phép đốixứng) được biết dưới các ký hiệu C, P và T (C biến đổi hạt thành phản hạt, P làphép đối xứng qua gương, do đó trái và phải thay chỗ nhau, còn T là phép đảohướng chuyển động của hạt: kết quả là hạt chuyển động lùi). Các định luật khoahọc điều khiển tiến trình của vật chất trong mọi tình huống bình thường là khôngthay đổi dưới tác động của tổ hợp hai toán tử C và P. Nói cách khác, sự sống vẫn sẽlà như thế đối với người ở hành tinh khác nếu họ là phản chiếu gương của chúng tavà được cấu tạo bằng phản vật chất chứ không phải bằng vật chất.Nếu các định luật khoa học không thay đổi dưới tổ hợp các toán tử C và P và cảdưới tổ hợp C, P và T thì chúng ta cũng phải không thay đổi dưới tác động của mộtmình toán tử T. Song có một sự khác biệt lớn giữa hướng trước và hướng sau củathời gian trong đời sống thường ngày. Hãy tưởng tượng một cốc thủy tinh rơi từbàn và vỡ tan dưới sàn. Nếu ta nhìn phim ghi lại hiện tượng đó, ta có thể dễ dàngnói rằng phim đang bị quay tới hay quay lui. Nếu phim bị quay lui thì ta sẽ thấy cácmảnh vỡ bỗng nhiên tập kết lại với nhau, rời khỏi sàn và rồi nhảy lên bàn thành cáicốc nguyên vẹn. Sở dĩ ta nói được là phim đang quay lui là vì trong một tiến trìnhnhư vậy không bao giờ có thể quan sát được trong cuộc sống thường ngày. Vìngược lại các nhà máy thủy tinh đã bị phá sản.Người ta thường giải thích hiện tượng vì sao cốc vỡ dưới sàn không thể trở thànhcốc lành trên bàn bằng định luật thứ hai của nhiệt động học. Định luật đó nói rằngtrong một hệ thống kín thì vô trật tự hay entropi, luôn tăng với thời gian. Nói cáchkhác, đấy là một dạng của định luật Murphy: mọi vật luôn tiến triển theo chiều xấuđi! Một cốc lành ở trên bàn là một trạng thái với trật tự cao còn một cốc vỡ dướisàn nhà là một trạng thái vô trật tự. Người ta có thể đi dễ dàng từ cái cốc trên bànđến cái cốc vỡ dưới sàn trong tương lai. Song không thể đi ngược lại.Sự tăng vô trật tự hay entropi với thời gian là một thí dụ về cái gọi là mũi tên củathời gian, một khái niệm phân biệt quá khứ với hiện tại, một khái niệm xác địnhhướng của thời gian. Ít nhất có tới ba mũi tên khác nhau của thời gian. Thứ nhất làmũi tên nhiệt động học của thời gian, chỉ hướng của thời gian theo đó vô trật tựhay entropi tăng lên. Tiếp đến là mũi tên tâm lý học của thời gian. Đó là hướngtheo đó chúng ta cảm nhận được thời gian đang chảy, theo đó chúng ta chỉ nhớ quákhứ mà không có thể có bất cứ một lưu niệm nào của tương lai. Cuối cùng là mũitên vũ trụ học của thời gian. Đó là hướng của thời gian, theo đó vũ trụ nở ra chứkhông co lại.Trong chương này tôi sẽ chứng minh rằng điều kiện không có biên của vũ trụ kếthợp với nguyên lý vị nhân yếu có thể giải thích được vì sao phải tồn tại một mũitên thời gian có hướng xác định. Tôi sẽ chứng minh rằng mũi tên tâm lý học đượcxác định bởi mũi tên nhiệt động học và hai mũi tên đó nhất thiết phải luôn luôn chỉcùng hướng. Nếu ta giả định điều kiện không có biên cho vũ trụ, ta sẽ thấy tồn tạicác mũi tên nhiệt động học và vũ trụ học của thời gian, song chúng không chỉ vềcùng một hướng trong suốt lịch sử của vũ trụ. Nhưng tôi sẽ chứng minh rằng chỉtrong trường hợp khi chúng chỉ về cùng một hướng thì mới có những đi ...