Sốc: Thời gian có thể không tồn tại?

Từng là thước đo "chuẩn mực" cho vạn vật, nhưng vật lý đang đứng trước ngưỡng cửa để bước sang một kỷ nguyên mới, với những khái niệm mới vô cùng đáng kinh ngạc.

Thời gian có tồn tại không? Câu trả lời có vẻ hiển nhiên: "Tất nhiên là có, chỉ cần nhìn vào lịch hoặc đồng hồ là biết!". Thế nhưng những thành tựu đạt được gần đây trong lĩnh vực vật lý dường như lại đang phủ nhận sự tồn tại của thời gian, hay chí ít là bỏ ngỏ sự công nhận về khái niệm đã tồn tại hàng thế kỷ này.

Cuộc khủng hoảng trong ngành vật lý

Vật lý từng là thước đo "chuẩn mực" cho vạn vật, cũng như mọi hiện tượng mà chúng ta bắt gặp mỗi ngày. Thế nhưng hơn bao giờ hết, vật lý hiện đại đang đối mặt với cơn khủng hoảng chưa từng có trong lịch sử.

Để làm rõ điều này, cần biết rằng trong hơn một thế kỷ qua, con người giải thích vũ trụ bằng 2 lý thuyết vật lý cực kỳ thành công: Đó là thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử.

Trong khi cơ học lượng tử mô tả cách mọi thứ hoạt động trong thế giới vô cùng nhỏ bé của các hạt và tương tác giữa các hạt; thì thuyết tương đối rộng mô tả bức tranh lớn hơn về lực hấp dẫn và cách các vật thể chuyển động.

Sau khi được công nhận, cả hai lý thuyết trên đều hoạt động rất hiệu quả theo đúng định nghĩa của chúng. Nhưng vấn đề là cả hai được cho là mâu thuẫn với nhau. Mặc dù bản chất chính xác của sự xung đột này vẫn còn gây tranh cãi, nhưng các nhà khoa học đều đồng ý rằng cả hai lý thuyết cần được thay thế bằng một lý thuyết mới, tổng quát hơn.

Cụ thể, các nhà vật lý muốn đưa ra một lý thuyết về "lực hấp dẫn lượng tử", nhằm thay thế thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử, mà vẫn nắm bắt được những thành công của cả hai. Một lý thuyết như vậy sẽ giải thích cách thức hoạt động của bức tranh lớn về trọng lực ở quy mô thu nhỏ của các hạt. Thế nhưng, việc tạo ra một lý thuyết về lực hấp dẫn lượng tử lại là một việc cực kỳ khó khăn.

Trong những năm 1980 và 1990, nhiều nhà vật lý trở nên không hài lòng với những lý thuyết sẵn có, và đã đưa ra một loạt các phương pháp tiếp cận toán học mới đối với lực hấp dẫn lượng tử. Một trong những lý thuyết nổi bật nhất trong số này là khái niệm về lực hấp dẫn lượng tử vòng lặp, khi cho rằng kết cấu của không gian và thời gian được tạo thành từ một mạng lưới các phần rời rạc cực nhỏ, hay còn gọi là "vòng lặp".

Thế nhưng, một trong những khía cạnh đáng chú ý của lực hấp dẫn lượng tử vòng, là nó dường như loại bỏ hoàn toàn khái niệm về thời gian. Trên thực tế, một số cách tiếp cận khác dường như cũng loại bỏ thời gian như một khía cạnh cơ bản của thực tế.

Vì sao loại bỏ thời gian?

Theo lý giải của một số nhà vật lý học, chúng ta hiểu khá rõ về cách mà một chiếc bàn có thể được tạo ra (từ các hạt cơ bản). Do đó, trừ khi chúng ta có thể tìm ra cách giải thích về cách mà thời gian xuất hiện, thì rõ ràng khó để chứng minh rằng thời gian tồn tại. Nói cách khác, thời gian có thể không tồn tại ở bất kỳ cấp độ nào.

Giả sử một lý thuyết như vậy là đúng và được công nhận, khái niệm về thời gian sẽ trở thành không tồn tại. Vậy phải chăng, thời gian sẽ biến mất?

Lời giải thích cho điều này là vô cùng phức tạp, và nó phụ thuộc vào định nghĩa của chúng ta cho từ "tồn tại". Cần nhớ rằng các lý thuyết vật lý không bao gồm bất kỳ một chiếc bàn, một chiếc ghế, hay thậm chí là con người, nhưng rõ ràng là chúng ta vẫn chấp nhận rằng bàn, ghế hay con người là những thứ tồn tại.

Đó là bởi chúng ta giả định rằng những thứ như vậy tồn tại ở một cấp độ cao hơn so với cấp độ được mô tả bởi vật lý học.

Thời gian và nhân quả

Những giả thuyết loại bỏ thời gian không phải là không có cơ sở. Nhưng chúng cũng tồn tại những điều chưa thể làm rõ. Thí dụ như nếu nói rằng "thời gian không tồn tại ở bất kỳ cấp độ nào", thì liệu có giống như một lời gián tiếp khẳng định "không có chiếc bàn nào cả"?

Rõ ràng, việc xoay xở trong một thế giới không có thời gian có vẻ như sẽ là một thảm họa: Toàn bộ cuộc sống của chúng ta được xây dựng dựa trên thời gian.

Trong suốt hàng thiên niên kỷ, chúng ta tin rằng bản thân mình là những "sứ giả" (thực thể có thể làm được mọi việc), một phần vì chúng ta có thể lập kế hoạch hành động theo cách sẽ mang lại những thay đổi trong tương lai.

Thế nhưng hành động có ý nghĩa gì để mang lại sự thay đổi trong tương lai, khi chẳng hề có bất kỳ tương lai nào? Cũng giống như việc có ích gì khi trừng phạt một ai đó vì một hành động trong quá khứ, nhưng lại chẳng hề có quá khứ?

Lập luận này đã khiến một vài giả thuyết đi vào "ngõ cụt". Nhưng vẫn còn những giả thuyết khác gây tranh cãi. Đó là: "Nếu các nhà vật lý học vẫn có thể loại bỏ thời gian, nhưng giữ nguyên ý niệm về nhân quả, hay sự ý thức về một điều này có thể tạo ra một điều khác, thì sao?"

Nếu giả thuyết này được công nhận, mọi thứ vẫn có thể tồn tại mà không cần thời gian, nhưng toàn bộ lịch sử sẽ phải xây dựng lại dựa trên ý thức về quan hệ nhân quả. Đó chính xác là những gì mà các nhà vật lý học hiện nay vẫn còn đang tranh cãi, và họ đều cho rằng nếu giải quyết được điều này, ngành vật lý học có thể sẽ bước sang một kỷ nguyên mới.

Theo dantri.com.vn (nguồn gốc: science.howstuffworks.com)