Nỗi ám ảnh thời gian (tiếp theo)

Nếu không có đồng hồ thì các dây chuyền sản xuất không thể hoạt động được. Sau khi dây chuyền đầu tiên được đưa vào sản xuất ở Chicago năm 1910, con người đã quen dần với nhịp độ của phút. Khi xuất hiện tàu hoả, hàng hải và điện tín, nhu cầu đo thời gian chính xác ngày một cao. Với sự xuất hiện của mạng máy tính, hành tinh của chúng ta có vẻ hoà nhập với nhau thành một ngôi làng lớn. Tốc độ thông tin khủng khiếp đã làm cho khoảng cách về không gian không còn quan trọng như trước. Nhà triết học Paul Vililo cho rằng khoảng cách không còn quyết định sự thành công của một dự án nữa. Chiều đo quyết định của lịch sử giờ đây là thời gian tuôn chảy từ sự kiện đến sự kiện.

Những nhận định như vậy dựa trên cơ sở của một niềm tin khá phổ biến vào một thời gian hoàn toàn không phụ thuộc vào sự vận động của thế giới, chảy về phía trước hay dừng lại. Đó là một ý tưởng mà nền vật lý hiện đại xem như là điên rồ, mặc dầu hàng trăm năm trước đó nó đã từng phải chấp nhận. Issac Newton viết năm 1687: “Thời gian tuyệt đối, thực và toán học chảy đều và độc lập với mọi vật xung quanh nó”. Albert Einstein là người vứt bỏ niềm tin cho rằng ở một nơi nào đó có một đồng hồ chủ quyết định nhịp đập của vũ trụ. Ông đã đưa thời gian và không gian ra khỏi sự trói buộc của tính tuyệt đối và gắn chúng vào khuôn khổ của lý thuyết tương đối rộng của mình, một lý thuyết cho đến nay vẫn bao trùm mọi thế giới quan: thời gian gắn liền với không gian thành một thể thống nhất không thể tách rời, một không-thời gian; và cả hai đều có thể giãn ra và co lại. Những vật có khối lượng lớn làm cho thời gian chảy chậm lại và làm cho không gian xung quanh cong đi; điều tương tự cũng xảy ra trong con tàu vũ trụ chuyển động rất nhanh. Theo Einstein, chỉ có một đại lượng trong vũ trụ là không thể thay đổi: đó là vận tốc ánh sáng. Nó là giới hạn cuối cùng được phép, không một bức xạ hay vật thể nào có thể chuyển động hay truyền nhanh hơn. Các trắc học thiên văn khẳng định tính đúng đắn của lý thuyết tương đối. Nhưng mới vài năm gần đây đã xuất hiện mầm mống của một mối hoài nghi về tính phổ quát (đúng cho mọi nơi) của các tư tưởng Einstein. “Cuộc cách mạng của Einstein chưa hoàn thành”, nhà vật lý thiên văn Úc Paul Davies nhận xét. Tầm hoạt động của lý thuyết tương đối xem ra chưa được kiểm chứng bởi chính Einstein cũng bị mắc vào những sai lầm của những thế kỷ vừa qua. Ông vẫn chưa trả lời được cho câu hỏi mang tính quyết định: Thời gian hình thành như thế nào?

Chỉ có Stephen Hawking mới đủ can đảm để tổng hợp thời gian và sự sáng tạo thế giới thành một thể thống nhất và truyền bá nó. Nhà vũ trụ học và người viết sách phổ biến khoa học bán chạy nhất người Anh được đồng nghiệp tôn vinh là “hoàng đế của không-thời gian 4 chiều” đã tiếp cận vấn đề này với một logic sắc bén: một khi thời gian, không gian và vật chất quyện chặt vào nhau như Einstein từng nói thì thật là vô nghĩa khi bàn hướng của thời gian tại nơi còn chưa có vật chất xuất hiện. Điều duy nhất có thể xảy ra là: thời gian đã hình thành và cùng với vật chất vũ trụ trong lò lửa của Vụ Nổ Lớn (Big Bang) với nhiệt độ 10.000 tỉ độ. Trước thời điểm đó là gì? Đó là một câu hỏi vô nghĩa cũng giống như câu hỏi: nước nào nằm ở phía Bắc của Bắc cực.

Sự hình thành của thời gian cách đây khoảng 15 tỷ năm đã để lại những dấu vết không thể xoá mất. Cho đến nay trong vũ trụ vẫn còn cái gọi là bức xạ tàn dư, hay bức xạ nền (phông) di sản còn lại của Vụ Nổ lớn cho ta thông tin về ba phút đầu tiên của vũ trụ. Từ những gợn sóng nhỏ của bức xạ vô tuyến nền do vệ tinh COBE thu được năm 1992, các nhà thiên văn vật lý đã có thể khẳng định lý thuyết về sự hình thành của thời gian với Vụ Nổ lớn. Một sứ mạng tiếp theo dự định vào năm 2004 có nhiệm vụ thu thập thêm chi tiết cho quãng lịch sử sáng tạo vũ trụ (sáng chế) này. Hiểu được ở mức độ nào bản thân sự trôi của thời gian chỉ là hệ quả của những sự kiện vũ trụ sẽ cho phép những dự đoán viễn tưởng trở thành hiện thực, và con người cũng có thể điều khiển được thời gian. Sự du hành của thời gian, một ý tưởng điên rồ nhất của trí tưởng tượng về quyền lực của con người đã nằm trong vùng có thể nghĩ tới được.

Kip Thorn là người đã biến ý tưởng trên thành đối tượng của khoa học nghiêm túc. Là nhà vật lý khiêm tốn ở viện Công nghệ California, người nổi tiếng với những dự đoán về sóng hấp dẫn, Thorn đã làm tất cả để tránh sự nổi bật cho những lý thuyết của mình. Ông đã đặt cho những bài báo của mình đăng trên các tạp chí vật lý những cái tên kỳ quặc nhằm để thiên hạ khỏi chú ý đến nội dung của chúng. Thorn bắt đầu những nghiên cứu của mình sau khi nhà thiên văn Mỹ, cùng bạn bè của ông, Sagan hỏi: liệu có thể du hành trong không gian với vận tốc lớn hơn vận tốc ánh sáng hay không - điều mà theo lý thuyết tương đối là không thể. Sagan cần điều đó để viết một cuốn truyện khoa học viễn tưởng. Sau khi giải một số phương trình Einstein, Thorn không ngờ tìm ra một số đường ngầm trong thiên hà, theo đó chẳng cần chuyển động với vận tốc lớn hơn vận tốc của ánh sáng cũng có thể vượt lên trước thời gian. Ông đặt cho những đường này cái tên là các lỗ sâu vũ trụ.

Một lỗ sâu có thể xem như một lỗ đen có cửa ra, và đó cũng là sản phẩm đặc biệt nhất của lý thuyết tương đối. Thực ra không ai còn nghi ngờ sự tồn tại thực tế của những lỗ đen, mà theo như John Taylor – đó là “những đối tượng khủng khiếp nhất mà loài người biết đến”. Một điều chắc chắn nhất là lỗ đen làm cho thời gian dừng lại, bởi vì nó có khối lượng cực lớn. Song bản chất của những đảo chết này trong vũ trụ chính là ở chỗ chúng không thả ra những gì mà chúng đã nuốt vào, kể cả ánh sáng. Trái lại, những lỗ sâu lại trong suốt đến nỗi ta có thể nhìn thấu và cho phép những nhà du hành to gan dám tới gần để thoát ra theo cửa sau. Không-thời gian vũ trụ như một ngọn đồi, một lỗ sâu có dạng như một hầm ngầm xuyên qua. Trong khi vật chất và con người ngày nay vẫn còn phải khó nhọc leo lên theo những con đường thông thường để vượt qua, thì những nền văn minh cao hơn dễ dàng chui qua theo đường lỗ sâu để tới một điểm khác trong không-thời gian. Và khi đạt tới trình độ ấy, một người Trái đất trong tương lai có thể dễ dàng trở lại với thời thơ ấu của mình. Nhà nghiên cứu các lỗ sâu mới nhìn thấy thấp thoáng đâu đó ở cuối chân trời xa tít một cỗ máy thời gian thực sự. Song ông ta vẫn chưa biết rõ tìm đâu ra lượng “vật chất khổng lồ kỳ lạ” kia để có thể uốn cong không-thời gian lại sao cho đó có thể hình thành các lỗ sâu.

Mặc dù vậy, tất cả các cơ sở nghiên cứu tỏ ra hoang mang như thường xảy ra mỗi khi một mô hình vũ trụ bị lung lay. Các nhà vậy lý và triết học tranh luận với nhau rất gay gắt về những khó khăn có thể gây ra do khả năng tồn tại của một máy thời gian. Vấn đề phải bàn ở đây là nguyên lý nhân quả, vì một máy thời gian hoạt động thực thụ có thể kéo những hệ quả hết sức mâu thuẫn. Về mặt lý thuyết, hiện nay có thể nghĩ đến chuyện du hành trong thời gian mà xưa nay chỉ có thể xảy ra trong những phim viễn tưởng.

Không thể nào giải quyết được những điểm yếu phổ biến đó, Hawking đã cho rằng có lẽ không tồn tại máy thời gian bởi vì nếu không, người từ tương lai đã đến với chúng ta từ lâu rồi. Tuy nhiên, các nhà khoa học thống nhất với nhau ở một điểm: ngay cả những cỗ máy thời gian tốt nhất cũng chỉ cho phép quay ngược thời gian tới điểm mà nó được chế tạo. Lgor Novikov, một nhà vật lý người Nga đã đi xa hơn. Năm 1996, ông đã chứng minh được bằng toán học rằng không thể thay đổi quá khứ trong những chuyến du hành theo thời gian. Người ta chỉ được phép xuất hiện như những người quan sát mà thôi. Những người còn chưa ra đời sẽ dạo chơi trong ngày hôm nay một cách thầm lặng giống như cảnh phim “Cuộc chơi đã tàn” của nhà văn Pháp Jean Paul Sartre,trong đó người sống và người chết sống chung với nhau mà không hề nhận ra nhau. Những người đương thời với Napoleon chen chúc một cách bất lực giữa Paris thế kỷ 20, ngăn cách với những người sống bởi những bức tường vô hình. Chính bức tường này sẽ làm vô hiệu hoá những gì mà người chết sẽ làm. Với những tính toán của mình, Novikov đã loại bỏ được những nhược điểm lớn nhất của ý tưởng du hành theo thời gian: ông chỉ ra rằng máy thời gian hoàn toàn không làm rối loạn những quy định của nguyên lý nhân quả, ông đã cung cấp luận chứng cuối cùng cho chuỗi những ý tưởng đã làm thay đổi cơ bản ý tưởng của con người về bản chất của thời gian.

Nguồn: T/c Vật lý và tuổi trẻ, số 17, 1/2005, tr 3