Các nhà vật lý đang chứng minh thời gian không tồn tại, hậu quả của điều đó là gì?

Thời gian có thực sự tồn tại? Nhiều người nghĩ rằng đó là một câu hỏi ngớ ngẩn. Chẳng phải bạn chỉ cần nhìn vào cuốn lịch hoặc chiếc đồng hồ đang treo trên tường để trả lời hay sao?

Nhưng càng ngày, các nhà vật lý học càng chứng minh cho chúng ta thấy họ có lý do để nghi ngờ sự tồn tại thực sự của thời gian.

Trong thế kỷ 19, Albert Einstein cùng với bộ đôi thuyết tương đối đã làm rung chuyển các khái niệm chúng ta từng có về thời gian. Ông đã chứng minh cho chúng ta thấy rằng thời gian, thực ra, được tạo nên bởi vật chất. Thời gian không tồn tại một cách độc lập với vũ trụ và chỉ ra đời sau vụ nổ Big Bang.

Einstein cũng đã chứng minh rằng trong cả vũ trụ này thời gian nếu có chỉ là một thứ gì đó tương đối. Nó trôi qua chậm hơn đối với những người ở trên một con tàu vũ trụ di chuyển gần một lỗ đen khổng lồ hoặc đang bay với tốc độ tiệm cận ánh sáng.

Vậy thì không thể có một "hiện tại" xảy ra cùng lúc cho cả vũ trụ như những gì vật lý thời đại Newton từng thừa nhận.

Các nhà vật lý cho chúng ta thấy họ có lý do để nghi ngờ sự tồn tại thực sự của thời gian.

Trong vật lý lượng tử, thời gian thậm chí còn là một thứ gì đó không cần thiết phải tồn tại. Tất cả các phương trình cơ bản mô tả thế giới lượng tử không cần phải có biến số về thời gian mà vẫn đúng. Vậy thì có thể có những nơi, trong thế giới vi mô, mà thời gian thực sự không có mặt?

Sẽ ra sao nếu một ngày các nhà vật lý phát hiện ra sự vô nghĩa của thời gian. Và tất cả những gì trong cuộc sống của chúng ta chỉ đang trôi trên một vòng lặp bất tận, thay vì có điểm đầu và điểm cuối như chúng ta từng nghĩ?

Bắt đầu từ một cuộc khủng hoảng trong vật lý

Vật lý đang gặp khủng hoảng. Đó là sự thật mà chúng ta phải đối mặt sau hơn một thế kỷ qua, khi các nhà khoa học đã giải thích vũ trụ bằng hai lý thuyết vật lý cực kỳ thành công.

• Lý thuyết thứ nhất là thuyết tương đối rộng.
• Lý thuyết thứ hai chính là cơ học lượng tử.

Cơ học lượng tử mô tả cách mọi thứ vận hành bên dưới thế giới vi mô của các hạt cực kỳ nhỏ bé. Thuyết tương đối rộng thì ngược lại, nó mô tả bức tranh lớn về lực hấp dẫn và cách các vật thể chuyển động trên quy mô vũ trụ.

Cả hai lý thuyết đều hoạt động cực kỳ hiệu quả theo đúng nghĩa của chúng. Nhưng không khó để chúng ta nhận thấy chúng có những mâu thuẫn với nhau. Mặc dù bản chất chính xác của mâu thuẫn này còn là thứ mà chính các nhà vật lý phải tranh cãi, nhưng nhìn chung, họ đều đạt được tới một sự đồng thuận cho rằng: Cả hai lý thuyết này cần được thay thế bằng một lý thuyết mới, tổng quát hơn.

Đây là lý thuyết thống nhất cả thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử.

Lý thuyết mới này được gọi là "thuyết hấp dẫn lượng tử", một lý thuyết thống nhất cả thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử, cho phép giải thích mọi thứ trong vũ trụ mà chúng ta đã biết. Thuyết hấp dẫn lượng tử cũng cho phép chúng ta giải thích được những gì mà hai lý thuyết cũ không thể giải thích được, ví dụ như cách thức vận hành của trọng lực ở quy mô thu nhỏ của các hạt.

Trong quá khứ, đã có nhiều nhà vật lý cố gắng xây dựng thuyết hấp dẫn lượng tử. Vấn đề là phải khắc phục được mâu thuẫn giữa thuyết tương đối và thuyết lượng tử. Hi vọng làm được điều này đã được trao cho lý thuyết dây, trong đó các hạt được thay thế bằng các dây dao động theo 11 chiều.

Tuy nhiên, lý thuyết dây cũng vẫn vấp phải một khó khăn nữa. Mặc dù chúng cung cấp một loạt các mô hình mô tả chính xác cách vũ trụ giống như vũ trụ của chúng ta vận hành trên quy mô tổng quát, nhưng lý thuyết dây lại không thực sự đưa ra được bất kỳ dự đoán rõ ràng nào có thể được kiểm tra bằng các thí nghiệm để tìm ra mô hình phù hợp.

Đó có thể được coi là sự thất bại của một lý thuyết, bởi về mặt vật lý học, một lý thuyết mạnh cần làm được cả 2 điều: Giải thích thế giới và đưa ra dự đoán cho thế giới ấy, cách mọi thứ sẽ vận hành ra sao. 

Đây cũng chính là lý do chúng ta phải nghiêng mình trước thuyết tương đối của Einstein, khi ông đã dự đoán được sự tồn tại của sóng hấp dẫn từ 100 năm trước khi nhân loại thực sự tìm và đo đạc được chúng trong vũ trụ. Với lý thuyết dây, các nhà khoa học đơn giản là không thể dự đoán bất cứ điều gì với nó.

 Với lý thuyết dây, các nhà khoa học đơn giản là không thể dự đoán bất cứ điều gì với nó.

Vì vậy đến thập niên 1980 và 1990, nhiều nhà vật lý trở nên không hài lòng với lý thuyết dây. Họ đã đưa ra một loạt các phương pháp tiếp cận toán học mới để cố gắng xây dựng thuyết hấp dẫn lượng tử.

Một trong những điểm nổi bật nhất trong số các mô hình này đưa một hiện tượng được gọi là "vòng lặp" vào trong hấp dẫn lượng tử. Các vòng lặp này giải thích kết cấu của cả không gian và thời gian là một mạng lưới các thành phần rời rạc cực nhỏ nhưng không có điểm đầu và cũng không có điểm cuối. Điều này dường như đã loại bỏ hoàn toàn thời gian ra khỏi thuyết hấp dẫn lượng tử.

Thời gian có biến mất hay không? Và nếu có thì sẽ ra sao?

Không chỉ có thuyết hấp dẫn lượng tử, một số lý thuyết vật lý khác mà các nhà khoa học đang xây dựng cũng có thể loại bỏ sự cần thiết của thời gian. Vì vậy, bây giờ chúng ta hiểu rằng các nhà vật lý đang tìm ra những lý thuyết mới giải thích và dự đoán vũ trụ. Và các lý thuyết này có thể tồn tại độc lập với biến số t.

Bây giờ, cứ thử giả sử một lý thuyết như vậy được chứng minh là đúng, liệu nó có khiến thời gian của chúng ta biến mất hay không?

Câu trả lời khá phức tạp, và hóa ra, nó phụ thuộc và quyết định ý nghĩa sự tồn tại của chúng ta.

Toàn bộ cuộc sống của chúng ta hiện nay được xây dựng dựa trên thời gian.

Chúng ta biết các lý thuyết vật lý không bao gồm sự xuất hiện bất kỳ cái bàn, cái ghế hoặc con người nào, tuy nhiên chúng ta vẫn chấp nhận rằng bàn, ghế và con người tồn tại.

Tại sao? Bởi vì chúng ta giả định rằng những thứ như vậy tồn tại ở một cấp độ cao hơn so với cấp độ mà lý thuyết vật lý học mô tả. Sự tồn tại của cái bàn này, cái ghế này và con người chúng ta là một sự kết hợp tổng hòa của hàng tỷ hạt vật chất nhỏ, những nguyên tử, những hạt hạ nguyên tử như quark hay electron...

Nhưng trong khi chúng ta có cảm giác khá tốt về cách một chiếc bàn có thể được tạo ra từ các hạt cơ bản, chúng ta không biết làm thế nào mà thời gian có thể được "tạo ra từ" một thứ cơ bản nào đó.

Vì vậy, trừ khi chúng ta có thể dùng lý thuyết mới để giải thích về cách thời gian xuất hiện, hay cách nó được cấu thành từ một thứ gì đó nhỏ hơn, chúng ta mới có thể chấp nhận sự tồn tại của thời gian.

Ngược lại, nói rằng thời gian không tồn tại cũng giống như nói rằng trên đời này chẳng có bàn nào cả. Loài người có thể cố gắng sống trong một thế giới không có cái bàn nào, nhưng việc xoay xở trong một thế giới không có thời gian có vẻ là một thảm họa.

Toàn bộ cuộc sống của chúng ta hiện nay được xây dựng dựa trên thời gian. Chúng ta lập kế hoạch cho tương lai, dựa trên những gì chúng ta biết về quá khứ. Chúng ta yêu cầu mọi người phải chịu trách nhiệm về mặt đạo đức cho những hành động trong quá khứ của họ, với mục đích khiển trách họ sau này.

Thời gian không tồn tại dường như sẽ khiến toàn bộ thế giới ngừng hoạt động.

Chúng ta tin rằng bản thân con người mình là một tác nhân (thực thể có thể làm được mọi việc), chúng ta có thể tác động vào nhân quả của vũ trụ vì một phần chúng ta có thể lập kế hoạch hành động theo cách chúng ta muốn.

Nhưng luật nhân quả có thể bị phá vỡ hoàn toàn, nếu thời gian không tồn tại, bởi nhân quả có ý nghĩa gì khi không thể xác định được thời gian nguyên nhân xảy ra trước còn kết quả xảy ra sau?

Lúc này, liệu các phiên tòa có thể trừng phạt một kẻ tội phạm vì những gì hắn gây ra trong quá khứ hay không? Khi quá khứ không hề tồn tại, và ý chí của hắn không thực sự quyết định hành động phạm tội của hắn?

Việc phát hiện ra rằng thời gian không tồn tại dường như sẽ khiến toàn bộ thế giới ngừng hoạt động. Chúng ta sẽ không có lý do gì để ra khỏi giường vào mỗi sáng, khi chuông báo thức kêu.

Vì vậy, chúng ta phải hi vọng ít nhất, nếu có một lý thuyết vật lý loại bỏ sự tồn tại của thời gian, nó bằng cách nào đó vẫn phải giữ được quan hệ nhân quả. Nghĩa là ý thức con người phải là một tác nhân tạo ra sự khác biệt.

Một lý thuyết như vậy sẽ nói với chúng ta rằng vật lý thực sự là nhân quả chứ không phải thời gian. Nhân quả mới là đặc điểm cơ bản của vũ trụ. Chỉ khi điều đó đúng, thế giới và xã hội mà chúng ta biết mới có thể tiếp tục tồn tại.

Nếu không, chúng ta chỉ đơn giản rơi vào một mớ hỗn độn, giống như cách cả hành tinh bị bắn ra ngoài không gian, khi lực hấp dẫn mà Newton phát hiện ra không còn nữa.

• Thời gian không tồn tại, tất cả đều do chúng ta tưởng tượng ra?
• Stephen Hawking cho rằng: "Trước Big Bang, thời gian không tồn tại"
• Bất ngờ với đồ ăn vặt thời cổ đại, danh sách khiến hậu thế không khỏi thèm thuồng