Dòng chảy bí ẩn đó

Robert Herrik, thi sĩ Anh thế kỷ 19 đã viết:

Hái nụ hồng khi còn có thể / Thời gian xưa cũ vẫn đang trôi.

Cảm nhận sự chảy của thời gian có lẽ là một khía cạnh rất cơ bản của cảm nhận của con người, chúng ta cảm nhận thời gian trôi trong thâm cùng của bản thân chúng ta, có lẽ cảm nhận đó sâu thẳm hơn các cảm nhận khác, như cảm nhận về không gian, về khối lượng. Sự chảy của thời gian được so sánh với đường bay của một mũi tên hay một dòng nước chảy, cuốn trôi chúng ta từ quá khứ đến tương lai.

Shakespeare cũng đã viết về “con quay thời gian”, Andrew Marvell đã nói đến “cỗ xe có cánh của thời gian”. Những hình ảnh đó rất gợi cảm song chúng lại dẫn đến một nghịch lý sâu sắc mang tính tàn phá mọi điều cố hữu.

Trong vật lý không có một điều gì tương ứng với sự chảy của thời gian. Các nhà vật lý cho rằng thời gian không chảy, thời gian chỉ tồn tại. Một số nhà triết học lý luận rằng bản thân khái niệm chảy của thời gian là vô nghĩa và khái niệm dòng thời gian chỉ là khái niệm do nhận thức nhầm lẫn. Vì sao mà một điều cơ bản như thế trong nhận thức của chúng ta về thế giới khách quan lại có thể trở thành một ngộ nhận? Hay là ở đây có tính chất trọng yếu của thời gian mà khoa học chưa nhận dạng được?

Thời gian không phải là cái cốt yếu

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta chia thời gian làm ba phần: quá khứ, hiện tại và tương lai. Trong bức tranh đơn giản đó, khái niệm “lúc này” trong tâm thức của chúng ta sẽ di trượt và biến những sự kiện xảy ra trong tương lai bất định thành thực tiễn cụ thể song phù du trong hiện tại rồi đẩy lùi chúng vào quá khứ để trở thành xác định.

Tuy nhiên, sự mô tả thông thường đó lại bất ổn đối với vật lý hiện đại. Albert Einstein đã viết: “Quá khứ, hiện tại và tương lai chỉ là những ảo tưởng, những ảo tưởng cố hữu”. Câu nói của Einstein xuất phát từ thuyết tương đối hẹp của chính ông. Theo thuyết tương đối thì không tồn tại một ý nghĩa tuyệt đối, phổ quát cho khái niệm “thời điểm hiện tại” và sự đồng thời chỉ là tương đối. Hai sự kiện xảy ra đồng thời với một người quan sát này lại xảy ra ở hai thời điểm khác nhau đối với một người quan sát khác.

Một câu hỏi vô hại như: “Lúc này đã xảy ra điều gì trên Sao Hoả? lại không có câu trả lời xác định. Trái đất và Sao Hoả cách nhau 20 phút ánh sáng. Và bởi vì rằng thông tin không đi nhanh hơn ánh sáng cho nên một người quan sát trên Trái đất không có khả năng biết được điều gì đã xảy ra trên Sao Hoả vào cùng thời điểm.

Nếu bạn và tôi đang chuyển động tương đối với nhau thì một sự kiện mà đối với tôi thuộc tương lai chưa được xác định thì đối với bạn đã là một sự kiện xác định trong quá khứ.

Câu kết luận sẽ là cả quá khứ lẫn tương lai đều cố định và các nhà vật lý hình dung thời gian trong tổng thể như một thời cảnh (timescape, giống như landscape là phong cảnh), trên đó các sự kiện trong quá khứ và tương lai được đính vào những vị trí cố định. Khái niệm này thường được gọi là khái niệm thừi gian bị chặn (block time). Trên thời cảnh này không có một quá trình nào chuyển tương lai thành hiện tại rồi đẩy vào dĩ vãng. Nói tóm lại thời gian của các nhà vật lý không trôi, không chảy.

Vì sao mà thời gian không trôi, không chảy?

Nhiều nhà triết học đã suy tưởng nhiều năm về vấn đề này cũng đã đi đến kết luận là thời gian không trôi cũng không chảy. Họ đi đến kết luận rằng khái niệm trôi, chảy của thời gian là một điều mâu thuẫn nội tại. Khi nói đến sự trôi chảy là nói đến sự chuyển động. Nhưng khi nói đến sự chuyển động như phi trình của một mũi tên là nói đến sự thay đổi vị trí của mũi tên theo thời gian. Song nếu thời gian chảy thì chuyển động của thời gian có ý nghĩa như thế nào? Thời gian chuyển động so với cái gì? Vậy thời gian chuyển động so với thời gian hay sao? Lại đặt thêm câu hỏi “Tốc độ chuyển động của thời gian là gì?”, nếu đưa ra câu hỏi trả lời tốc độ là 1 giây trên 1 giây thì đó là một câu trả lời vô nghĩa.

Mũi tên thời gian

Một nguyên nhân nhầm lẫn về sự trôi chảy của thời gian là sự tồn tại của mũi tên thời gian. Phủ định sự trôi chảy của thời gian không có nghĩa là phủ định cơ sở vật lý của “quá khứ” và “tương lai”. Rõ ràng các sự kiện trong thế giới làm thành một dãy đơn chiều. Ví dụ, một quả trứng rơi xuống sàn sẽ vỡ thành nhiều mảnh, trong khí đó quá trình nghịch: quả trứng vỡ tập hợp được các mảnh vỡ để biến thành quả trứng nguyên vẹn là quá trình không quan sát được. Đây là một ví dụ của nguyên lý thứ hai của nhiệt động học, theo nguyên lý này entropi của một hệ kín luôn tăng theo thời gian. Quả trứng nguyên vẹn có entropi thấp hơn quả trứng đã vỡ. Định luật này dẫn đến hiện tượng là thế giới khách quan không đối xứng dọc theo trục thời gian. Theo quy lệ người ta hướng mũi tên thời gian từ quá khứ đến tương lai. Chú ý rằng mũi tên thời gian hoàn toàn không hàm ý sự trôi chảy của thời gian. Mũi tên thời gian chỉ nói lên tính không đối xứng của thế giới trong thời gian, chứ không nói là thời gian trôi chảy!

Trên đây đã đưa ra những lý lẽ vật lý và triết học để nói rằng thời gian không trôi chảy, ta thực sự gặp một điều gì đó bí ẩn. Điều gì là nguyên nhân của cái cảm nhận phổ quát đầy quyền lực về sự chuyển động của thời gian trong tâm thức của chúng ta?

Thực tế là không quan sát được chuyển động của thời gian. Điều ta quan sát được là các trạng thái khác nhau của thế giới khách quan, trạng thái sau khác trạng thái trước. Hiện tượng vì sao ta chỉ nhớ quá khứ chứ không phải tương lai chỉ là biểu hiện của tính bất đối xứng theo thời gian. Khoa học hiện đại đã bắt đầu nghiên cưu vấn đề vì sao ta cảm nhận chuyển động của thời gian. Dường như vấn đề này thuộc sinh lý của bộ não. Khi ta quay người nhiều vòng rồi bất chợt dừng lại, ta có cảm giác như thế giới xung quanh ta đang quay cuồng, song thực tế không phải như vậy. Sự quay cuồng của thế giới xung quanh chỉ là một ảo giác gây ra bởi chuyển động quay của chất lỏng sinh lý ở tai trong. Có thể nói rằng một điều tương tự đã xảy ra đối với cảm nhận về chuyển động của thời gian.

Hai khía cạnh về tính bất đối xứng theo thời gian có thể tạo nên ảo tưởng về chuyển động của thời gian. Thứ nhất, đó là sự khác biệt nhiệt động học giữa quá khứ và tương lai. Ta đã biết entropi gắn liền với nội dung thông tin của một hệ. Sự hình thành trí nhớ là một quá trình đơn chiều, những điều nhớ mới làm tăng thông tin và do đó tăng entropi của bộ não. Chúng ta đã cảm nhận tính đơn chiều này như sự chảy của thời gian.

Thứ hai, sự cảm nhận chuyển động của thời gian một mặt nào đó gắn kết với cơ học lượng tử. Ta đã biết trong cơ học lượng tử, thời gian đã tham gia vào lý thuyết không giống như không gian. Chính vai trò đặc biệt này của thời gian đã gây nên khó khăn trong việc thống nhất lý thuyết lượng tử với hấp dẫn. Theo hệ thức bất định của Heisenberg, thế giới là bất định nội tại. Các quan trắc trong thế giới vi mô không có tính tất định, ví dụ một electron sau va chạm với một nguyên tử có thể bay theo nhiều hướng khác nhau. Cơ học lượng tử chỉ cho xác suất của kết quả quan sát. Khi tiến hành phép đo thì kết quả thu được là một hình chiếu từ tập hợp các khả năng. Trong tâm thức của người quan sát, khả năng thực hiện sự chuyển dịch từ một tương lai bỏ ngỏ thành một quá khứ xác định chính là nguyên nhân gây nên cảm nhận về dòng chảy thời gian.

Nhiều nhà vật lý như Roger Perose ở Đại học Oxford cho rằng cảm nhận về dòng thời gian có thể gắn liến với các quá trình lượng tử trong bộ não.

Mặc dầu người ta không tìm thấy một cơ quan thời gian nào trong bộ não (như vỏ não thị giác) song người ta hi vọng có thể định xứ các quá trình gây nên cảm nhận về dòng chảy của thời gian trong bộ não. Người ta nghĩ rằng tồn tại một loại biệt dược có khả năng làm mất cảm nhận về dòng chảy của thời gian. Nhiều thiền sư cũng nghĩ rằng họ có thể tạo ra trạng thái đó mà không dùng loại biệt dược nào.

Và điều gì sẽ xảy ra nếu khoa học giải thích tường tận rằng thời gian không chảy? Có thể lúc đó chúng ta không quá lo lắng vì tương lai và quá đau buồn vì quá khứ.

Câu chuyện sinh, tử không còn là nỗi đau khổ của con người. Cách sống hối hả với cường độ cao sẽ tan biến khỏi hoạt động của nhiều người. Và chúng ta sẽ không còn là nô lệ của lời khẩn cầu “hành động, hãy hành động trong hiện tại” của Henry Wadswhorth Longfellow (thi sĩ Mỹ, 1807-82) vì rằng quá khứ, hiện tại, tươnglai chẳng qua cũng chỉ là những điều của quá khứ.

Nguồn: T/c Vật lý và tuổi trẻ, số 15, 11/2004, tr 3