Bui Nhat Minh
Intern Writer
Thời gian luôn di chuyển về phía trước, không bao giờ quay ngược lại. Chúng ta có thể nhớ về quá khứ nhưng không thể thay đổi nó, trong khi tương lai vẫn là một ẩn số. Thế nhưng, điều kỳ lạ là phần lớn các định luật vật lý không hề quy định thời gian phải có một hướng nhất định. Từ sự chuyển động của các hạt hạ nguyên tử đến quỹ đạo của các hành tinh, các phương trình vật lý đều có thể áp dụng được dù thời gian đi tiến hay lùi. Vậy mũi tên thời gian đến từ đâu?
Tuy nhiên, giả thuyết này đặt ra một vấn đề lớn: nếu entropy quyết định hướng của thời gian, thì vũ trụ ban đầu phải có entropy cực thấp – một trạng thái vô cùng trật tự. Nhưng điều này lại không phù hợp với quan niệm về Vụ Nổ Lớn (Big Bang), vốn được cho là hỗn loạn và không có trật tự.
Thay vì xem không gian và thời gian là một thực thể thống nhất bị bẻ cong bởi vật chất, Shape Dynamics chỉ tập trung vào các mối quan hệ giữa các vật thể. Dựa trên mô hình này, Barbour phát hiện rằng nếu ta có một tập hợp các hạt tương tác với nhau bằng lực hấp dẫn, một mũi tên thời gian sẽ tự nhiên xuất hiện: ban đầu, các hạt có sự sắp xếp trật tự (entropy thấp), sau đó dần trở nên phức tạp và hỗn loạn hơn (entropy tăng). Điều này xảy ra một cách tự nhiên mà không cần đến giả định ban đầu về trạng thái có entropy thấp của vũ trụ.
Dù lý thuyết của Barbour rất thú vị, nhưng nó vẫn còn đơn giản và chưa mô tả đầy đủ vũ trụ thực tế, nơi có nhiều loại hạt và lực tương tác hơn. Một số nhà vật lý cho rằng Shape Dynamics có thể giải thích sự hình thành lỗ đen khác với Thuyết tương đối rộng. Tuy nhiên, lý thuyết này vẫn đang được nghiên cứu và chưa thể thay thế hoàn toàn các mô hình hiện tại.
Liệu mũi tên thời gian có thực sự xuất phát từ lực hấp dẫn? Cho đến nay, vẫn chưa có câu trả lời chắc chắn. Tuy nhiên, Shape Dynamics đã mang đến một cách nhìn mới về thời gian và vũ trụ, mở ra hướng đi mới cho ngành vật lý hiện đại. (popularmechanics)
Lý thuyết truyền thống: Entropy và sự hỗn loạn
Trong hơn một thế kỷ, các nhà vật lý tin rằng chìa khóa của mũi tên thời gian nằm ở entropy – thước đo mức độ hỗn loạn của một hệ thống. Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, trong một hệ khép kín, entropy luôn tăng lên theo thời gian, đồng nghĩa với việc hệ thống ngày càng trở nên hỗn loạn hơn. Điều này không chỉ đúng trong vật lý mà còn thể hiện rõ trong đời sống: dọn dẹp một căn phòng tốn công sức hơn là làm nó bừa bộn.Tuy nhiên, giả thuyết này đặt ra một vấn đề lớn: nếu entropy quyết định hướng của thời gian, thì vũ trụ ban đầu phải có entropy cực thấp – một trạng thái vô cùng trật tự. Nhưng điều này lại không phù hợp với quan niệm về Vụ Nổ Lớn (Big Bang), vốn được cho là hỗn loạn và không có trật tự.
Giải thích mới: Lực hấp dẫn và động lực học hình dạng
Năm 2014, nhà vật lý Julian Barbour cùng các cộng sự đưa ra một giả thuyết mới: chính lực hấp dẫn có thể là yếu tố quyết định mũi tên thời gian. Nhưng thay vì sử dụng Thuyết tương đối rộng của Einstein, họ đề xuất một cách tiếp cận khác – Động lực học Hình dạng (Shape Dynamics).Thay vì xem không gian và thời gian là một thực thể thống nhất bị bẻ cong bởi vật chất, Shape Dynamics chỉ tập trung vào các mối quan hệ giữa các vật thể. Dựa trên mô hình này, Barbour phát hiện rằng nếu ta có một tập hợp các hạt tương tác với nhau bằng lực hấp dẫn, một mũi tên thời gian sẽ tự nhiên xuất hiện: ban đầu, các hạt có sự sắp xếp trật tự (entropy thấp), sau đó dần trở nên phức tạp và hỗn loạn hơn (entropy tăng). Điều này xảy ra một cách tự nhiên mà không cần đến giả định ban đầu về trạng thái có entropy thấp của vũ trụ.
Dù lý thuyết của Barbour rất thú vị, nhưng nó vẫn còn đơn giản và chưa mô tả đầy đủ vũ trụ thực tế, nơi có nhiều loại hạt và lực tương tác hơn. Một số nhà vật lý cho rằng Shape Dynamics có thể giải thích sự hình thành lỗ đen khác với Thuyết tương đối rộng. Tuy nhiên, lý thuyết này vẫn đang được nghiên cứu và chưa thể thay thế hoàn toàn các mô hình hiện tại.
Liệu mũi tên thời gian có thực sự xuất phát từ lực hấp dẫn? Cho đến nay, vẫn chưa có câu trả lời chắc chắn. Tuy nhiên, Shape Dynamics đã mang đến một cách nhìn mới về thời gian và vũ trụ, mở ra hướng đi mới cho ngành vật lý hiện đại. (popularmechanics)
