Chúng ta đều trải nghiệm thời gian theo một hướng nhất định từ quá khứ - hiện tại - tương lai, tất cả chúng ta đều già đi và chúng ta ghi lại được quá khứ chứ không phải tương lai. Tuy nhiên, không có định luật vật lý nào nói rằng thời gian bắt buộc chỉ di chuyển về phía trước.
Để giải quyết câu hỏi tại sao thời gian luôn di chuyển theo một hướng nhất định, nhiều nhà vật lý đã dựa vào lý thuyết nhiệt động lực học entropy, biểu thị mức độ “hỗn loạn” liên tục tăng lên của phân tử trong một hệ thống.
Nhưng có hai nhóm nhà vật lý nổi tiếng đang làm việc trên các mô hình để kiểm tra các điều kiện ban đầu có thể đã tạo ra mũi tên thời gian, và cả hai nhóm dường như đã cho thấy thời gian di chuyển theo hai hướng khác nhau.
Khi vụ nổ Big Bang tạo thành vũ trụ của chúng ta, những nhà vật lý này tin rằng nó cũng đồng thời tạo ra một vũ trụ khác song song với chúng ta, nơi mà thời gian trôi ngược. Và bất cứ ai trong vũ trụ song song kia đều sẽ cảm nhận được thời gian của vũ trụ chúng ta đang di chuyển ngược lại.
Điểm Janus
Mô hình đầu tiên được xuất bản cách đây hơn một năm trong tạp chí Physical Review Letters, lập luận rằng một trong những lý thuyết trọng lực cơ bản của Newton đã tạo ra các điều kiện để thời gian di chuyển theo một hướng nào đó.
Nhóm tác giả gồm Julian Barbour từ Đại học Oxford, Tim Koslowski từ Đại học New Brunswick và Flavio Mercati từ Viện Vật lý Lý thuyết Perimeter, cho rằng đối với bất kỳ hệ thống hạt bị hạn chế nào (ví dụ như vũ trụ khép kín của chúng ta), trọng lực sẽ tạo ra một điểm khi mà khoảng cách giữa các hạt là tối thiểu.
Các hạt sau đó mở rộng ra ngoài, chúng sẽ mở rộng theo hai hướng thời gian khác nhau. Barbour và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra một mô hình gồm 1.000 hạt đơn giản của vũ trụ cho thấy sự mở rộng về hai hướng này, với trọng lực tạo nên cấu trúc ở cả hai hướng.
Mercati giải thích rằng các hệ thống này hội tụ lại rồi sau đó mở rộng theo nhu cầu, theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học (một trong những gợi ý cơ bản nhất của Newton). Và đó chính là sự gia tăng của entropy quyết định trải nghiệm của mỗi chúng ta về mũi tên thời gian.
Các nhà vật lý gọi thời điểm trước khi mở rộng là “điểm Janus”, lấy theo tên của một vị thần La Mã có hai gương mặt. Barbour nói rằng:
“Chúng ta phải suy ra hướng và dòng chảy của thời gian từ những gì đang xảy ra trong vũ trụ. Khi chúng ta nhìn theo cách đó, chúng ta có thể thấy rằng thời gian bắt đầu tại điểm trung tâm và trôi đi theo hai hướng ngược nhau”.
Barbour so sánh điểm Janus với thời điểm một dòng sông phân thành hai nhánh và chảy theo hai hướng ngược nhau. “Đó là điều đơn giản nhất”, ông nói.
“Bạn bắt đầu từ điểm Janus nơi chuyển động hỗn loạn, nhưng sau đó từ cả hai hướng hình thành nên cấu trúc. Nếu lý thuyết này đúng, có nghĩa là còn có một vũ trụ khác tồn tại song song với chúng ta và trải nghiệm thời gian ngược lại với chúng ta.”
Nhưng dù cho thời gian có thật sự trôi theo hai hướng khác nhau, điều đó không có nghĩa là chúng ta có thể trải nghiệm sự trôi ngược này.
“Chúng ta đang ở một bên của điểm Janus”, Mercati nói. “Khi ở một bên nào đó, chúng ta sẽ có mũi tên thời gian của riêng mình và không bao giờ có thể trải nghiệm được phía bên kia.”
Hai đầu của mũi tên thời gian
Mặc dù lý thuyết của các nhà vật lý trên còn lâu mới được chấp nhận rộng rãi, nhưng nó đã tạo ra hứng thú và sự chú ý trong lĩnh vực này.
Và mới đây, có hai nhà vật lý khác là Sean Carroll từ Viện Công nghệ California ở Pasadena và Alan Guth từ Viện Công nghệ Massachusetts, đã tạo ra một mô hình hạt tương tự cho thấy thời gian di chuyển theo hai hướng khác nhau, trong hai vũ trụ song song từ vụ nổ Big Bang.
Mô hình của họ hiện vẫn chưa được công bố nhưng các nhà vật lý nói rằng nó thậm chí còn đơn giản hơn những gì Barbour giải thích bởi nó không dựa vào trọng lực hay hệ thống hạt bị hạn chế.
Thay vào đó, nó dựa chỉ dựa vào lý thuyết nhiệt động lực entropy và không có điều kiện tiên quyết khác, vì vậy mà nó áp dụng cho tất cả các hạt trong vũ trụ vô hạn.
Dựa trên mô hình của họ, một nửa số hạt mở rộng ra ngoài, làm tăng entropy. Nửa còn lại hội tụ, làm giảm entropy, cho đến khi chúng vượt qua điểm trung tâm của hệ thống và tạo ra entropy theo hướng ngược lại.
“Chúng tôi gọi nó là mũi tên thời gian có hai đầu”, Guth nói.
Tuy nhiên, vẫn còn một số giai đoạn đầu của mô hình này (khi mũi tên thời gian hình thành) vẫn chưa được xác định rõ ràng và rất khó để cắt nghĩa. Nên lý thuyết này vẫn cần có thêm thời gian để xem xét.
Nguồn: Qz
CÙNG CHUYÊN MỤC
