Bui Nhat Minh
Intern Writer
Chúng ta luôn nghĩ thời gian chỉ trôi theo một chiều từ quá khứ đến tương lai. Nhưng một nghiên cứu mới đây từ các nhà vật lý tại Anh cho thấy, trong thế giới lượng tử, thời gian có thể… đi cả hai hướng.
Trong cuộc sống thường ngày, mọi chuyện diễn ra theo trật tự: bạn làm đổ ly sữa, sữa chảy ra bàn và bạn không bao giờ thấy nó quay ngược trở lại vào ly. Trật tự này khiến ta cảm nhận rằng thời gian luôn tiến về phía trước. Các nhà khoa học gọi đó là “mũi tên thời gian”.
Tuy nhiên, các phương trình vật lý đặc biệt trong vật lý cổ điển và cơ học lượng tử không phân biệt rõ ràng đâu là quá khứ, đâu là tương lai. Nếu bạn xem một con lắc đung đưa qua lại rồi tua ngược đoạn video, bạn sẽ thấy nó chuyển động y như cũ. Vậy tại sao trong thực tế, chúng ta lại chỉ cảm nhận được thời gian theo một hướng?
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Surrey đã đi tìm câu trả lời. Họ xây dựng một mô hình toán học về các hệ lượng tử mở tức những hệ thống tương tác với môi trường xung quanh, thay vì bị cô lập hoàn toàn. Trong quá trình đó, họ phát hiện ra một điều bất ngờ: hai mũi tên thời gian xuất hiện, một hướng về tương lai, một hướng về quá khứ và cả hai đều hợp lệ về mặt toán học.
Trong thế giới lượng tử, nơi mọi thứ hoạt động ở quy mô cực nhỏ, không dễ để “thấy” thời gian trôi qua. Thay vào đó, các nhà vật lý dựa vào entropy một chỉ số đo mức độ hỗn loạn của hệ thống. Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, entropy luôn tăng dần theo thời gian.
Điều thú vị là, trong mô hình của nhóm nghiên cứu, entropy tăng theo cả hai chiều thời gian. Dù thời gian trôi về tương lai hay quay ngược về quá khứ, mức độ hỗn loạn vẫn tăng một hiện tượng mà họ gọi là entropy sinh đôi (twin entropy). Điều này cho thấy, về lý thuyết, mũi tên thời gian có thể “bắn” theo bất kỳ hướng nào từ một thời điểm xác định.
Tuy nhiên, điều này không liên quan đến du hành thời gian, theo lời của giáo sư Andrea Rocco trưởng nhóm nghiên cứu. Đây không phải là câu chuyện về cỗ máy thời gian, mà là một khung lý thuyết mới cho thấy có hai quỹ đạo thời gian đồng thời tồn tại một tiến về phía trước, một lùi về sau.
Khám phá này có thể mở ra những cách hiểu mới về thời gian trong vũ trụ học, cơ học lượng tử, và nhiệt động lực học. Nó đặt ra câu hỏi: liệu tại thời điểm Big Bang, có hai vũ trụ sinh ra mỗi vũ trụ trôi đi theo một hướng thời gian ngược nhau (popularmechanics)
Khi thời gian không còn là một chiều
Trong cuộc sống thường ngày, mọi chuyện diễn ra theo trật tự: bạn làm đổ ly sữa, sữa chảy ra bàn và bạn không bao giờ thấy nó quay ngược trở lại vào ly. Trật tự này khiến ta cảm nhận rằng thời gian luôn tiến về phía trước. Các nhà khoa học gọi đó là “mũi tên thời gian”.
Tuy nhiên, các phương trình vật lý đặc biệt trong vật lý cổ điển và cơ học lượng tử không phân biệt rõ ràng đâu là quá khứ, đâu là tương lai. Nếu bạn xem một con lắc đung đưa qua lại rồi tua ngược đoạn video, bạn sẽ thấy nó chuyển động y như cũ. Vậy tại sao trong thực tế, chúng ta lại chỉ cảm nhận được thời gian theo một hướng?
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Surrey đã đi tìm câu trả lời. Họ xây dựng một mô hình toán học về các hệ lượng tử mở tức những hệ thống tương tác với môi trường xung quanh, thay vì bị cô lập hoàn toàn. Trong quá trình đó, họ phát hiện ra một điều bất ngờ: hai mũi tên thời gian xuất hiện, một hướng về tương lai, một hướng về quá khứ và cả hai đều hợp lệ về mặt toán học.
Entropy song sinh và sự đảo chiều của thời gian
Trong thế giới lượng tử, nơi mọi thứ hoạt động ở quy mô cực nhỏ, không dễ để “thấy” thời gian trôi qua. Thay vào đó, các nhà vật lý dựa vào entropy một chỉ số đo mức độ hỗn loạn của hệ thống. Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, entropy luôn tăng dần theo thời gian.
Điều thú vị là, trong mô hình của nhóm nghiên cứu, entropy tăng theo cả hai chiều thời gian. Dù thời gian trôi về tương lai hay quay ngược về quá khứ, mức độ hỗn loạn vẫn tăng một hiện tượng mà họ gọi là entropy sinh đôi (twin entropy). Điều này cho thấy, về lý thuyết, mũi tên thời gian có thể “bắn” theo bất kỳ hướng nào từ một thời điểm xác định.
Tuy nhiên, điều này không liên quan đến du hành thời gian, theo lời của giáo sư Andrea Rocco trưởng nhóm nghiên cứu. Đây không phải là câu chuyện về cỗ máy thời gian, mà là một khung lý thuyết mới cho thấy có hai quỹ đạo thời gian đồng thời tồn tại một tiến về phía trước, một lùi về sau.
Khám phá này có thể mở ra những cách hiểu mới về thời gian trong vũ trụ học, cơ học lượng tử, và nhiệt động lực học. Nó đặt ra câu hỏi: liệu tại thời điểm Big Bang, có hai vũ trụ sinh ra mỗi vũ trụ trôi đi theo một hướng thời gian ngược nhau (popularmechanics)
