Thời gian là gì ?

VnTim™  ^-^ Thời gian là gì? Có phải nó là vô tận như ta vẫn thường nói không? Nếu không thì điểm đầu và điểm cuối của nó là đâu? Chúng ta sẽ làm gì với những hiểu biết đó?Nói theo cách dễ hiểu nhất, thời gian là cái cho ta biết cái A và cái B , cái nào xảy ra trước cái nào, nó cũng cho ta một đại lượng cho biết khoảng cách giữa 2 cái sự kiện A và B đó.
Sự thật đúng là như thế, có điều nếu nói một cách tổng quát hơn thì nó là đại lượng cho biết sự diễn biến của các quá trình, về thứ tự và mức độ của chúng. Thời gian chỉ trôi theo một chiều duy nhất và những gì nối tiếp nhau trong cái chiều đó chúng ta gọi là quan hệ nhân – quả. Vậy thời gian có điểm bắt đầu và kết thúc hay không.
Sẽ không có gì quá khó khăn về điều này. Ta lại xem lại khái niệm thời gian. Thời gian đơn giản chỉ có tác dụng cho phép trật tự và mức độ của các quá trình, vậy có nghĩa là định nghĩa này sẽ mất hiệu lực với những gì không thuộc giới hạn của từ “quá trình”.
Trước hết ta hãy cứ khẳng định rằng định nghĩa thời gian nói trên cho thấy thời gian không hề vô hạn trong quá khứ, nó ra đời vào lúc vũ trụ ra đời (BIGBANG). Tại sao lại thế? Cho đến thời điểm này, con người vẫn chưa mấy hi vọng biết một chút thông tin gì về thời điểm sau trước BB, thậm chí là ngay cả vào đúng lúc BB bùng phát (xem topic “BB. điều không thể hiểu”). Ta buộc phải coi rẳng toàn bộ những gì chúng ta thấy được hiện nay đều khởi điểm từ BB, các qui luật của tự nhiên, các hạt và mọi hình thức biểu hiện của vũ trụ dều ra đời từ đó, thế giới chúng ta đang sống chỉ được ra đời với tác động trực tiếp của vụ nổ này. Do đó thời gian chúng ta cảm nhận được, tức cũng chính là caimá chúng ta định nghĩa là thời gian chỉ có ý nghĩa với những qui luật, trật tự do BB qui định. Về vấn đề này đã có nhiều chủ đề nhác đến, một lần nữa xin được khẳng định rằng thời gian hay chính xác là cái mà chúng ta định nghĩa là thời gian bắt đầu từ BigBang, nó không vô hạn trong quá khứ mà nó bắt đầu trước khi chúng ta ra đời khoảng 15 tỷ năm (năm này cũng là năm tự định nghĩa và công nhận thôi nhé)Vậy nó có điểm kết thúc hay không? Có phải mọi thứ có điểm khởi đầu đều phải có điểm kết thúc?
………………………………… Phải chăng thời gian sẽ kết thúc cùng với sự chấm hết của không gian, tức là của vũ trụ? Nhưng liệu vũ trụ có chấm hết hay không và nó sẽ kết thúc ra sao?Như ta đã biết, vũ trụ khởi đầu bằng một vụ nổ lớn cách đây khoảng 15 tỷ năm. Tuy nhiên ở đây xin lưu ý lại rằng kết quả này chưa phải chính xác tuyệt đối.
Ta lại quay lại, vũ trụ bắt đầu bằng một vụ nổ lớn và từ đó kích thước của nó cứ tăng dần và không gian chúng ta biết tới cũng tăng không ngừng. Như thế thì chẳng có gì khó khăn để đi đến một điều là có thể dựa vào mức độ dãn nở của vũ trụ ngày nay để suy ra được vũ trụ đã có được bao lâu rồi. Vậy thì sự dãn nở phụ thuộc vào cái gì? Đó chính là hằng số Hubble. Nó cho chúng ta biết chính xác về quá trình tăng tốc của sự giãn nở để đưa ra được kết luận chính xác bằng một phép tính ngược đơn giản.
Thế nhưng chúng ta chưa thể vui mững nhanh như thế được, ngày nay ta nói vũ trụ đã 15 tỷ tuổi là vì hằng số Hubble được xác định ngày này đã tương đối đủ tin cậy là 75km/sMpc. Tuổi của vũ trụ tỷ lệ với nghịch đảo của hằng số này là 15 tỷ. Tuy nhiên ngay cả hằng số này cũng không chính xác, hiện nay chưa một ai có thể khẳng định về sự chính xác của hằng số này.
Sự quan trọng của hằng số Hubble không chỉ là với quá khứ mà sẽ còn quan trọng hơn vì nó liên quan cả đến tương lai của vũ trụ nữa.
Ta hãy xét một đại lượng nữa có liên quan mật thiết đến tương lai của vũ trụ. Đó là mật độ trung bình của vũ trụ. Ta xét mối tương quan của mật độ này với một mật độ tới hạn có thể tính được.
+Nếu mật độ trung bình d < dt (mật độ tới hạn) thì vũ trụ là giãn nở mãi mãi (vũ trụ mở) với tốc độ dãn nở tiếp tục tăng.
+Nếu d = dt thì vũ trụ vẫn tiếp tục giãn nở nhưng với tốc độ giảm dần nhưng không bao giờ về không (vũ trụ phẳng)
+ Nếu d > dt thì sự giãn nở sẽ được thay dần bằng sự co lại và vũ trụ dần trở về trạng thái ban đầu (vũ trụ đóng)
Hiện nay người ta đo được dt = 10-29g/cm3. Theo như quan sát hiện nay thì vũ trụ có vẻ như là một vũ trụ mở, tức là giãn nở mãi mãi với tốc độ tăng nhanh tuy gia tốc có thể giảm. Có điều một lần nữa chúng ta lại phải dừng lại trước khi nghĩ rằng vậy là ta đã biết tất cả về tương lai của vũ trụ, có nghĩa là của cả nhân loại nữa. Đó là vì một lần nữa kẻ gây cản trở trên con đường khám phá vũ trụ của chúng ta lại là hằng số Hubble.
Mật độ tới hạn của vũ trụ được tính theo công thức:
dt = 3H2 /8 pi G Và như vậy là với một hằng số chưa xác định hoàn toàn là hằng số Hubble ở đây thì chúng ta vẫn chưa thể xác định được chính xác mật độ tới hạn của vũ trụ. Chưa kể nếu có sự xuất hiện của vật chất tối thì mật độ của vũ trụ có thể sẽ khác với những gì chúng ta đã biết.
 ——————————————————————————–Đoạn trên trích trong chủ đề tháng 10 “Bàn về vũ trụ học hiện đại”Nếu vũ trụ là đóng, chúng ta sẽ biết đến sự kết thức thời gian tại một thời điểm kết thúc đưa tất cả trở về với ZERO.
Còn nếu vũ trụ là mở hay phẳng thì sao? Vũ trụ sẽ giãn nở mãi mãi, vậy thời gian là vô hạn?
Đến nay có thể khẳng định chúng ta đang sống trong một vũ trụ mở (Opened Univers) do những quan sát gần đây nhất đã cho thấy rằng vũ trụ đang giãn nở với gia tốc rất mạnh và nó sẽ giãn nở mãi mãi. Nhưng Vậy thì liệu có một điểm kết thúc của thời gian không? Có một giả thuyết về sự tự sản sinh của các hạt. Cái này đến nay bị coi là không có cơ sở, nhưng thôi thì hay coi nó là một giả thiết.
Nếu việc này là có thật, tức là có sự tự sản sinh của các hạt để bù vào các chỗ trống do giãn nở của vũ trụ thì có thể là thời gian sẽ là vô hạn, nó không hề có điểm kết thúc do sự giãn nở không thể làm ảnh hưởng đến vật chất chứa trong vũ trụ, các phản ứng lí – hoá vẫn cứ diễn ra và dù có tồn tại sự sống hay không thì các quá trình vẫn không ngừng lại, do đó thời gian là tồn tại. Còn nếu việc tự sản sinh của các hạt là hoàn toàn không có cơ sở và sự thật là không hề có hiện tượng này xảy ra thì sao?
Phải nhấn mạnh rằng đây mới là một giả thuyết thật sự cần nói đến, nó đã gần như kết luận vì giả thuyết phía trên thực tế là không có cơ sở)
Vũ trụ sẽ gĩn nở mãi trong khi số lượng các hạt thì đã được đính hình.
Thế nên mật độ vật chất trong vũ trụ sẽ giảm dần, các hạt sẽ ngày càng cách xa nhau.
Nhiều tỷ năm nữa, các hành tinh, các ngôi sao hay chỉ đon giản là các mảnh vụn của chúng cũng sẽ dần phân rã trong sự nở ra của vũ trụ. Tiếp đó các hạt sẽ xa nhau đến mức các tương tác giữa chúng sẽ trở nên nhỏ nhất có thể (có lẽ là có một mức lượng tử)
Có thể là 10 hay 15 tỷ năm nữa và cũng có thể là lâu hơn, cả vũ trụ sẽ chỉ còn là một vùng nghĩa địa đen tối, không một dấu vết của sự sống. Các tương tác nhỏ nhất kể cả là của photon hay các graviton cũng đã đến lúc nhỏ đến một mức lượng tử đã nói, hay là có thể nhỏ hơn nữa để về với 0.
Các tương tác chấm dứt đồng nghĩa với việc các quá trình lí hoá chúng ta đã biết đều ngừng lại.
Thời gian cuối cùng vẫn chấm hết và chúng ta đành chấp nhận một tương lai … không một tia hi vọng; chấp nhận một kết thúc âm thầm, lạnh lẽo và cái đáng sợ của sự vô tận! .Vấn đề chúng ta quan tâm lúc này là thời gian tác động lên cuộc sống của chúng ta ra sao? Có chiếc đồng hồ nào cho chúng ta một cách đo thời gian chính xác và đều đặn hay không? (ở đây không nhắc đếm khái niệm thời gian tuyệt đối và tương đối của cơ học Newton cũng như cơ học tương đối)…………………………………… Ở trên đã định nghĩa sơ qua thời gian vật lí và thời gian tâm lí.
Bây giờ ta sẽ bắt đầu nhắc tới một chút về thời gian tâm lí.
Trước hết, hãy thử xem qua một chút về tuổi thọ của chúng ta. Lâu lắm không xem các tài liệu thống kê chính xác nên cũng không nhớ lắm là tuổi thọ trung bình của con người bây giờ là bao nhiêu nữa, cứ tạm coi là 65. Vậy 65 này là gì? Đó là cái mà ở trên đã được định nghĩa là thời gian vật lí. Nó tương ứng với 65 năm đo theo chu kì quay của Trái Đất quanh Mặt Trời. (chu kì này chính xác là 365,2422 ngày). Con người thuộc loại có tuổi thọ khá cao so với các động vật khác trên Trái Đất. Ta nuôi một con chó, may mắn ra thì nó sống được đên 15 – 20 năm. Tuy nhiên có một số loài rùa có thể sống đến 200 – 300 năm, lại có những động vật bất hạnh chỉ sống được vài ngày (con muỗi chẳng hạn), thậm chí là đúng 1 ngày. Thế thì nếu một lúc nào đó bạn thấy thương tiếc con vật nuôi của mình và ước gì nó cũng sống lâu được như con người thì liệu bạn có thấy quá bất công khi lại có những “kẻ” sống dai gấp 3,4 lần con người như thế không?Không nên như thế chút nào vì chúng ta nên biết rằng thời gian không có cùng một giá trị cho mọi đối tượng sinh vật. Một năm Trái Đất vẫn chỉ quay quanh Mặt Trời có 1 vòng và cũng chẳng bao giờ ít hơn, có điều với chúng ta, một năm tươg ứng với 1/65 của cuộc đời còn với một con rùa có tuổi thọ cỡ 200 thì đó là 1/200, có nghĩa là rtốc độ sống của nó chậm hơn của chúng ta rất nhiều, một con kiến nhỏ cũng thế, tốc độ sống của nó quá nhanh (vài ngày) nên nó không bao giờ định nghĩa được 4 mùa có gì khác nhau, nhưng những gì nó trải qua thì không ngắn hơn chúng ta chút nào. Với nó vài ngày ngắn ngủi đó cũng dài như hàng chục năm của chúng ta vậy, nó cũng có những trải nghiệm của riêng mình, trong khi con rùa thì sống quá chậm (thế nên mới nói “chậm như rùa”), cuộc sống của nó không hề có gì là sung sướng vì mức độ trải nghiệm của nó không tỷ lệ nghich với tốc độ sống. (Ai đọc truyện Doremon thì nó tương tự cái này đấy)Vậy là chúng ta có một ví dụ đầu tiên cho thấy thời gian không có giá trị tương đương nhau. bạn đeo đồng hồ cho chó của bạn thì cái đồng hồ đó sẽ chỉ những khoảng thời gian bằng nhau tương đương với đồng hồ của bạn, nhưng cùng khoảng thời gian được đo như vậy thì chặng đường bạn trải qua sẽ lớn hơn của chú chó khá nhiều đấy.
Thời gian đó gọi là thời gian sinh học.
Thế còn thời gian tâm lí?
Tại sao 15′ đợi nàng lâu đến thế mà vài giờ trò chuyện thì lại tưởng như chỉ vài giây?
Câu hỏi này quá dễ, mọi người đều trả lời rằng đó là do tâm lí quyết định, ta sẽ thấy thời gian trôi chậm hơn khi chờ đợi còn những phút giây tươi đẹp sẽ qua nhanh hơn. Điều đó hoàn toàn đúng, nhưng ít người nghĩ đến một khái niệm gọi là “thời gian tâm lí”, có chăng nghĩ tới thì họ sẽ không nghĩ xem liệu nó có nhiều quan hệ với chúng ta hay không, tất cả đều cho rằng đơn giản chỉ là những trạng thái cảm xúc khác nhau, nó không nói lên một điều gì về vật lí cả. Sự thật là khi bạn sống trên một hành tinh khác, tuổi thọ của bạn so với khi ở Trái Đất không có gì thay đổi cả. Tuy nhiênbạn có thể bị chính cảm giác của mình đánh lừa nếu như chu kì thời tiết của nơi ở mới không giống như ở Trái Đất. Nếu chu kì thời tiết là nhỏ thì có thể bạn sẽ cảm thấy mình sống lâu hơn nhưng kì thực khi bạn sống được 1 năm ở nơi đó thì ở Trái Đất đã là hơn 1 năm rồi còn nếu chu kì thời tiết dài hơn thì sẽ là ngược lại.Thời gian tậm lí, chẳng qua nó phát sinh từ các cảm xúc của con người, nó bị chi phối hoàn toàn bởi những gì diễn ra trong bộ não. Tất nhiên phần nào đó ta vẫn cảm nhận được thấy thời gian vật lí ngay trong khi các quá trình tâm lí diễn ra vì thế giới mà ta đang sống vẫn là thời giới vật lí. Tuy nhiên nếu nói rằng thời gian tâm lí khong có ý nghĩa gì vì nó chỉ là cảm xuc thí không ổn. Một phần lí do tạo nên thời gian tâm lí là tốc độ các phản ứng sinh hóa trong cở thể con người bị thay đổi tùy theo tình trạng tâm lí, đó chính là tốc độ sống của con người đã bị thay đổi đôi chút (cái này có lẽ cũng giống với thời gian sinh học nói trên.) Rõ ràng thời gian tâm lí này có làm thay đổi đến thời gian của chúng ta. Có điều thời gian tâm lí lại của riêng mỗi người, mỗi người trong cùng một thời điểm có những trạng thái tình cảm khác nhau và thời gian tâm lí của họ sẽ khác nhau. Trong khi thời gian vật lí lại là độc lập với thế giới của giác quan và cảm xúc, vậy thì khó mà tin được lại có một mối liên hệ nào giữa 2 loại thời gian này.
Dù sao thì tôi vẫn nghĩ rằng mối liên hệ này có tồn tại. Platon từng nói một câu : “Thời gian chỉ tồn tại trong thế giới vật lí cảm giác của con người mà thôi!”
Liệu chúng ta có nên vội vàng kết luận đó là một quan điểm triết học sai lầm? Tôi nghĩ nên coi đó là một ý tưởng nên xem xét thì hơn (mặc dù thật sự là rất khó tin và có lẽ khi nói câu đó, nhà triết học này cũng chưa có nhiều ý niệm về thời gian và không gian theo một cách nào gọi là hiện đại cả).
Có thể nhiều người không tin (mà có lẽ không ai cả) nhưng tôi thì tôi nghĩ rằng tôi đã từng cảm nhận thấy mối liên hệ của 2 loại thời gian này. Tôi đang cố gắg thử lại một lần nữa trước khi nói về nó. Có điều việc này thật sự khó khăn vì tôi chỉ có thể đo được thời gian vật lí một cách dễ dàng thôi, còn để đo được thời gian tâm lí thì cần có những trạng thái tâm lí phù hợp, mà khi mang theo một cái đồng hồ tính giờ thì tôi không thể tự điều chỉnh trạng thái tâm lí của bản thân được.(Trích và tóm tắt một đoạn trong sách “…. Bản chất thời gian …” – một cuốn sách mới nằm trên … bản thảo của tác giả!) Theo tôi thì không thể nói rằng chiều thời gian tồn tại song song với các chiều khác. Còn không gian thực chất có bao nhiêu chiều thì chúng ta không thể biết được, việc đánh số thứ tự các chiều mà trong đó coi chiều thời gian là chiều thứ tư cũng chỉ là do cách đặt tên của con người mà thôi. Hãy giả sử rằng không gian có tới n chiều mà chắc chắn rằng n>4. Chúng ta không thể biết được điều đó vì chúng ta là những sinh vật 3 chiều (nếu tính 1 chiều thời gian thì coi như là 4), tạo hoá không cho phép chúng ta cảm nhận được những gì không thuộc thế giới của chúng ta. Không gian cong? Có thể, nhưng đó là với thế giới nhiều chiều hơn, còn với chúng ta , thế giới 3 chiều của chúng ta vẫn chỉ thẳng mà thôi. Các bác hãy tưởng tượng một tờ giấy với một đoạn thẳng vẽ trên đó, đó là một hình ảnh 2 chiều. Bây giờ hãy vẽ thêm vào đó một con người , một nhân vật hoạt hình chẳng hạn thì chúng ta sẽ có một con người 2 chiều. Với nhân vâtỵ hoạt hình của chúng ta thì không gian chỉ có hai chiều và đoạn thẳng trước mặt anh ta luôn luôn thẳng. Chúng ta có thể gấp tờ giấy lại và nói rằng nó conmg nhưng với nhân vật hoạt hình của chúng ta thì nó luôn là một đoạn thẳng vì hiển nhien khi chúng ta gấp tờ giấy lại là chúng ta đã cho nó một chiều không gian thứ ba nhưng một con người hai chiều thì chỉ biết có hai chiều mà thôi nên không thể biết đến chiều cong thứ ba này. Chúng ta cũng vậy, chúng ta làm sao nhận thấy sự cong của không gian vì nó đã thuộc về một chiều không gian khác mà con người không cảm nhận được. Còn về thời gian, chúng ta sẽ đi ngược được thời gian khi mà chúng ta đạt vận tốc nhanh hơn ánh sáng. Chúng ta biết rằng mọi thông tin của mọi sự kiện đều được ánh sáng truyền đi, thời gian do đó trôi đi với tốc đọ của ánh sáng. Như vậy nếu chúng ta đạt vận tốc lớn hơn của ánh sáng thì chúng ta sẽ đuổi kịp nó, đuổi kịp ánh sáng và khi đó ta sẽ có thể đuổi kịp các sự kiện đã đi qua. Tuy nhiên chúng ta sẽ nhìn thấy lại các sự kiện của quá khứ còn có can thiệp được vào hay không thì chưa thể khẳng định được. Còn đến tương lai ư? Có thể, nhưng đến giờ điều đó có vẻ vô lí vì chúng ta sẽ đến tương lai như thế nào vì thực chất thì với chúng ta đó là những sự kiện chưa xảy ra cơ mà.
……………….Khi v>c thì thời gian trôi ngược. Tại sao?
Trước hết chúng ta hãy đơn giản hoá khái niệm thời gian. Thời gian thực ra chỉ là một đại lượng chúng ta dùng để xác định tốc độ của các quá trình, các sự kiện. Mà ta biết rằng con đường nhanh nhất mà chúng ta biết tới các sự kiện là con đường của ánh sáng, sự kiện sẽ được biết tới khi ánh sáng của nó truyền được tới chỗ chúng ta.
Để cho dễ hiểu, tôi lại xin được lấy một ví dụ: giả sử tại một điểm X xảy ra một sự kiện A. Ánh sáng của sự kiện này truyền tới điểm Y với vận tốc c= 3.10^8m/s. Do đó nếu ta đứng tại Y chúng ta sẽ thấy được sự kiện đó saukhoảng thời gian t = XY / c. sau khi qua điểm Y của chúng ta, ánh sáng của A lại tiếp tục truyền đi với tốc độ c như cũ. Bây giờ, hãy tưởng tượng rằng chúng ta có một tốc độ v>c. Chúng tẳu dụng tốc độ thần kì này để đuổi theo tia sáng mang theo hình ảnh của sự kiện A vừa đi qua. Với tốc đọ lớn hơn, chúng ta sẽ đuổi kịp tia sáng đó tại một điểm Z nào đó. Tại đây chúng ta hãy xoay đầu để cho mắt minhg hứng chọn tia sáng đó. Và như vậy chúng ta sẽ thấy sự kiện A một lần nữa. Như vậy là bằng cách đuổi kịp ánh sáng (tức là v>c), chúng ta sẽ đuổi kịp mọi sự kiện và như vậy có nghĩa là thời gian của chúng ta đang trôi ngược đấy. Còn thực sự chúng tacó can thiệp được vào không nếu thực sự chuyện đó xảy ra thì tôi không dám kết luận, cac bạn có thể đọc kĩ lại những bài viết trên và tự đưa ra phán đoán của mình.………………………………
“Thời gian chỉ tồn tại trong thế giới vật lí cảm giác của con người mà thôi”
Platon tôi vẫn nghĩ rằng thời gian có thể coi như là một chiều khác của không gian. Và như vậy chúng ta hãy lập một hệ toạ độ với 1 trục thời gian và 3 chiều không gian (chúng ta đang coi thời gian cũng như một chiều không gian). Như vậy chúng ta sẽ thấy chúng ta đang sống trong một không gian 4 chiều mà chúng ta luôn phải chuyển động theo cùng một hướng đã quy định, đó là hướng của trục thời gian. Chúng ta có thể chuyển động theo ý muốn trong 3 trục còn lại nhưng với trục thứ tư này thì không thể, nó buộc ta phải chuyển động theo chiều tiến của nó mà không thể đổi phương hướng hay thay đổi tốc độ. Tại sao lại như vậy? Hãy thử giải thích điều này một cách đơn giản như sau. tôi nghĩ ra một giả thiết rằng chiều thời gian, tức là chiều không gian thứ tư của chúng ta có một trường từ rất mạnh, đủ để kéo chúng ta và mọi vật chúng ta cảm thấy trong thế giới của chúng ta theo. Vận tốc thoát của chúng ta trong trường hợp này là v>c (lớn hơn vận tốc của ánh sáng). (Điều này không thể thực hiện được trong phạm vi của thuyết tương đối). Và tôi vẫn bảo vệ ý kiến của mình cho rằng nếu thời gian đã là một chiều khác của không gian thì chúngta cũng có thể chuyển động trong nó cũng như chuyển động trong không gian và tác động vào nó. Còn quan hệ nhân quả, tất nhien đó là đúng nhưng dù sao thì theo tôi đó vẫn chỉ là một phép suy luận logic của con người, chúng ta không thể khẳng định nó. Trở lại với câu nói của Platon, ban nào có nghiên cứu sinh vật học chắc biết rằng thời gian trôi qua với mỗi loai động vật khác nhau. Một con kiến chỉ sống đưọc vài ngày nhưng với nó, khẳ nang cảm nhận thời gian của nó làm cho vài ngày đó của nó cũng dài như vài chục năm của chúng ta vậy, cũng giống như khi con kiến nhìn một ngọn cỏ, với nó đấy là một ngọn tháp cao nhưng với chúng ta thì thế nào các bác biết rồi đấy. Qua ví dụ vừa rồi, chắc các bạn đã hiểu ý tôi định nói gì. Thời gian chúng ta thấy thế vì đó là do chúng ta cảm nhận nó bằng một loại giác quan cũng như các giác quan khác mà thôi. Nghe có vẻ vô lí nhưng  hãy thử suy nghĩ kĩ những điều tôi vừa nói xem nhé!