- MŨI TÊN THỜI GIAN. - Như chúng ta đã thấy ở những chương trước, quan điểm của chúng ta về bản chất thời gian từ trước tới nay đã biến hóa ra sao. - Mãi cho đến đầu thế kỷ này, người ta vẫn còn tin vào một thời gian tuyệt đối. - Nghĩa là, mỗi biến cố có thể được gán cho một con số gọi là "thời gian". - và mọi đồng hồ tốt đều đồng ý về khoảng thời gian giữa hai biến cố. - và trong thuyết đó người ta đã phải từ bỏ ý niệm rằng có một thời gian tuyệt đối duy nhất. - Thay vào đó, mỗi quan sát viên sẽ có số đo riêng về thời gian như được ghi nhận bởi một chiếc đồng hồ mà người đó mang theo: những đồng hồ mang bởi những quan sát viên khác nhau sẽ không nhất thiết đồng ý với nhau. - Do đó thời gian đã trở thành một ý niệm có tính cách cá nhân hơn, tương đối với quan sát viên đo đạc nó.. - Khi cố gắng thống nhất hấp lục với cơ học lượng tử, người ta đã phải đưa vào ý niệm thời gian "tưởng tượng.". - Thời gian tưởng tượng không thể phân biệt được từ những hướng trong không gian. - cũng vậy, nếu người ta có thể đi tới trong thời gian tưởng tượng, người ta phải có thể quay lại và đi ngược trở lại. - Điều này có nghĩa có thể không có sự khác biệt quan trọng nào giữa những chiều đi tới và đi lui của thời gian tưởng tượng. - Mặt khác, khi người ta nhìn vào thời gian "thật,". - Tuy nhiên có một khác biệt lớn giữa những chiều đi tới và chiều đi lui của thời gian thực trong đời sống bình thường. - Định luật này nói rằng trong mọi hệ thống khép kín, sự mất trật tự luôn luôn gia tăng theo thời gian. - Mọi chuyện luôn luôn có khuynh hướng xấu đi! Một chiếc ly nguyên vẹn trên bàn là một tình trạng trật tự cao, nhưng một chiếc ly vỡ trên sàn nhà là một tình trạng mất trật tự.. - Sự gia tăng tính vô trật tự theo thời gian là một thí dụ của điều được gọi là một mũi tên thời gian, một điều giúp phân biệt quá khứ với tương lai, khiến cho thời gian có một chiều hướng. - Có ít nhất ba mũi tên thời gian khác nhau. - Trước hết, có một mũi tên thời gian về nhiệt động học, là hướng thời gian trong đó sự mất trật tự gia tăng. - Rồi, có một mũi tên thời gian về tâm lý học. - Đây là chiều trong đó chúng ta cảm thấy thời gian trôi qua, chiều trong đó chúng ta nhớ quá khứ chứ không phải tương lai. - Cuối cùng, có mũi tên thời gian về vũ trụ học. - Đây là chiều thời gian trong đó vũ trụ đang bành trướng thay vì co rút.. - và hơn nữa, tại sao một mũi tên thời gian được xác định rõ phải hiện hữu. - Nếu người ta chấp nhận điều kiện không biên giới cho vũ trụ, chúng ta sẽ thấy rằng phải có những mũi tên thời gian về nhiệt động học và vũ trụ học được xác định rõ, nhưng chúng sẽ không hướng về cùng một hướng đối với toàn thể lịch sử của vũ trụ. - Tuy nhiên, tôi sẽ lý luận rằng đó chỉ khi nào chúng cùng hướng về một chiều thì các điều kiện mới thích hợp cho sự phát triển của các sinh vật thông minh, những kẻ có thể đặt ra câu hỏi: Tại sao sự mất trật tự gia tăng theo cùng hướng thời gian mà trong đó vũ trụ bành trướng?. - Tôi sẽ thảo luận trước hết về mũi tên thời gian nhiệt động học. - Định luật thứ nhì về nhiệt động học phát sinh từ sự kiện rằng luôn luôn có nhiều tình trạng mất trật tự so với các tình trạng trật tự. - Mặt khác, có một con số rất lớn cách xếp trong đó những mảnh bị mất trật tự và không làm thành một bức hình.. - Giả thử một hệ thống khởi sự trong một tình trạng nào đó của một số nhỏ những tình trạng trật tự. - Khi thời gian trôi qua, hệ thống sẽ tiến hóa theo các định luật khoa học và các tình trạng của nó sẽ thay đổi. - Ở một thời gian về sau, hệ thống sẽ nhiều khả năng ở trong một tình trạng mất trật tự hơn là trong một tình trạng trật tự bởi vì có nhiều tình trạng mất trật tự hơn. - Như vậy sự mất trật tự sẽ có khuynh hướng gia tăng theo thời gian nếu hệ thống tuân theo một điều kiện trật tự cao lúc đầu.. - Giả sử các mảnh của bộ ráp hình khởi sự trong một chiếc hộp theo sự sắp xếp trật tự trong đó chúng làm thành một bức hình. - Sự sắp xếp này sẽ có thể là một sự sắp xếp mất trật tự trong đó các mảnh không làm thành một bức hình đúng, giản dị chỉ vì có quá nhiều những sự sắp xếp mất trật tự khác. - Do đó sự mất trật tự của những mảnh có thể sẽ gia tăng theo thời gian nếu các mảnh tuân theo điều kiện ban đầu mà chúng khởi sự trong một điều kiện trật tự cao.. - Tuy nhiên, giả thử Thượng Đế đã quyết định rằng vũ trụ phải kết thúc trong một tình trạng trật tự cao nhưng nó đã khởi đầu ở trong tình trạng nào là điều không quan trọng. - Ở những thời gian ban đầu vũ trụ có thể ở trong một tình trạng mất trật tự. - Điều này có nghĩa sự mất trật tự sẽ giảm đi theo thời gian. - Tuy nhiên, bất cứ những kẻ người trần mắt thịt nào đã quan sát những chiếc ly phải sống trong một vũ trụ trong đó sự mất trật tự giảm đi theo thời gian.. - Tôi sẽ lý luận rằng những con người như vậy sẽ có một mũi tên thời gian về tâm lý đi theo chiều ngược. - Do đó tôi sẽ thảo luận mũi tên thời gian tâm lý đối với máy điện toán. - (Mỗi hạt bàn tính sẽ hoặc nằm ở bên trái hoặc nằm ở bên phải của sợi dây bàn tính.) Do đó ký ức đã chuyển từ một tình trạng mất trật tự sang một tình trạng trật tự. - Năng lượng này được phân tán như nhiệt, và gia tăng lượng mất trật tự trong vũ trụ. - Người ta có thể chứng tỏ rằng sự gia tăng mất trật tự này luôn luôn lớn hơn sự gia tăng về trật tự của chính ký ức. - Do đó nhiệt bị thổi đi bởi chiếc quạt mát của máy điện toán có nghĩa rằng khi một máy điện toán ghi nhận một điều trong ký ức, lượng mất trật tự tổng cộng trong vũ trụ sẽ tăng lên. - Chiều thời gian trong đó một máy điện toán nhớ quá khứ cũng giống như chiều trong đó sự mất trật tự gia tăng.. - Ý thức chủ quan của chúng ta về chiều thời gian, tức chiều thời gian về tâm lý, do đó được xác định bên trong bộ óc của chúng ta bởi mũi tên thời gian nhiệt động học.. - Cũng như một máy điện toán, chúng ta phải nhớ mọi chuyện theo trật tự trong đó sự mất trật tự gia tăng. - Sự mất trật tự gia tăng theo thời gian bởi vì chúng ta đo thời gian theo chiều trong đó sự mất trật tự gia tăng. - Nhưng tại sao mũi tên thời gian nhiệt động học lại hiện hữu? Hoặc, nói cách khác, tại sao vũ trụ phải ở trong một tình trạng trật tự cao ở một đầu của thời gian, đầu mà chúng ta gọi là quá khứ? Tại sao nó không ở trong một tình trạng lúc nào cũng hoàn toàn mất trật tự? Vả chăng, điều này có vẻ như dễ xảy ra hơn. - Và tại sao mũi tên thời gian trong đó sự mất trật tự gia tăng giống như chiều trong đó vũ trụ bành trướng?. - Vũ trụ có thể đã khởi đầu trong một tình trạng rất trơn tru và trật tự. - Điều này sẽ đưa tới những mũi tên thời gian nhiệt động học và vũ trụ học được xác định rõ, như chúng ta quan sát.. - Nhưng nó cũng có thể đã khởi đầu trong một tình trạng hỗn độn và mất trật tự. - Trong trường hợp đó, vũ trụ đã ở trong một tình trạng hoàn toàn mất trật tự, do đó sự mất trật tự không thể gia tăng theo thời gian. - Nó hoặc sẽ giữ nguyên không đổi, trong trường hợp này sẽ không có mũi tên thời gian nhiệt động học được xác định rõ, hoặc nó sẽ giảm đi, trong trường hợp này mũi tên thời gian nhiệt động học sẽ hướng theo chiều ngược lại với mũi tên vũ trụ học. - Khi độ cong không-thời gian trở thành lớn, các hậu quả hấp lực lượng tử sẽ trở nên quan trọng và lý thuyết cổ điển sẽ không còn là một sự mô tả tốt về vũ trụ. - Trong thuyết hấp lực lượng tử, như chúng ta đã thấy trong chương vừa rồi, để định rõ tình trạng của vũ trụ người ta vẫn phải nói những lịch sử có thể của vũ trụ sẽ phản ứng ra sao tại biên giới của không-thời gian trong quá khứ. - Trong trường hợp đó, sự khởi đầu của thời gian sẽ là một thời điểm không-thời gian bình thường và vũ trụ đã phải bắt đầu sự bành trướng của nó trong một tình trạng rất trơn tru và trật tự. - Vũ trụ đã phải khởi đầu với một thời kỳ bành trướng gấp bội hay "lạm phát". - Vũ trụ đã khởi sự trong một tình trạng trơn tru và trật tự, và sẽ trở thành hỗn độn và mất trật tự theo thời gian. - Điều này giải thích sự hiện hữu của mũi tên thời gian nhiệt động học.. - Nhưng những gì sẽ xảy ra nếu và khi vũ trụ ngưng bành trướng và khởi sự co rút?. - Liệu mũi tên nhiệt động học có đổi chiều và sự mất trật tự bắt đầu giảm theo thời gian hay không? Điều này sẽ đưa tới mọi loại khả dĩ giống như khoa học giả tưởng đối với những người sống sót từ giai đoạn bành trướng sang giai đoạn co rút. - Do đó nếu sự mất trật tự phải giảm đi trong giai đoạn co rút của vũ trụ, người ta có thể cũng trông đợi nó sẽ giảm đi bên trong một hố đen. - Lúc đầu, tôi đã tin rằng sự mất trật tự sẽ giảm đi khi vũ trụ co sụp trở lại. - Lý do là tôi đã nghĩ rằng vũ trụ phải trở lại một tình trạng êm ả và trật tự khi nó trở nên nhỏ lại lần nữa. - Điều này có nghĩa giai đoạn co rút sẽ giống như sự đảo ngược thời gian của giai đoạn bành trướng. - Tuy nhiên, người ta không thể chấp nhận riêng ý tưởng này, độc lập với những ý tưởng khác về vũ trụ. - Vấn đề là: Nó có bao hàm bởi điều kiện không biên giới hay không, hay nó có mâu thuẫn với điều kiện đó hay không? Như tôi đã nói, lúc đầu tôi đã nghĩ rằng điều kiện không biên giới quả thật ngụ ý rằng sự mất trật tự sẽ giảm đi trong giai đoạn co rút. - Tuy nhiên, Bắc Cực và Nam Cực tương ứng với sự khởi đầu và kết cuộc trong thời gian tưởng tượng . - Sự khởi đầu và kết cuộc trong thời gian thực có thể rất khác nhau. - Tôi cũng đã bị lầm lẫn bởi công việc mà tôi đã làm trên một mô hình vũ trụ giản dị trong đó giai đoạn co sụp trông giống như sự đảo ngược thời gian của giai đoạn bành trướng. - Tuy nhiên, một đồng nghiệp của tôi, Don Page, ở trường đại học Pennsylvania, đã vạch ra rằng điều kiện không biên giới đã không đòi hỏi giai đoạn co rút nhất thiết phải là sự đảo ngược thời gian của giai đoạn bành trướng. - biên giới ngụ ý rằng sự mất trật tự thật ra tiếp tục gia tăng trong giai đoạn co rút. - Các mũi tên thời gian nhiệt động và tâm lý sẽ không đảo ngược khi vũ trụ bắt đầu co rút trở lại hoặc bên trong các hố đen.. - Để trở lại mũi tên thời gian, vẫn còn câu hỏi: Tại sao chúng ta quan sát thấy rằng những mũi tên nhiệt động và vũ trụ cùng chỉ về cùng một hướng? Hoặc nói một cách khác, tại sao sự mất trật tự gia tăng cùng một hướng thời gian như hướng trong đó vũ trụ bành trướng? Nếu người ta tin rằng vũ trụ sẽ bành trướng và rồi co rút trở lại, như đề xuất không biên giới có vẻ bao hàm, điều này trở thành một câu hỏi tại sao chúng ta phải ở trong giai đoạn bành trướng thay vì giai đoạn co rút.. - Tại sao sự mất trật tự gia tăng cùng chiều thời gian như chiều trong đó vũ trụ bành trướng? Sự lạm phát trong những giai đoạn đầu của vũ trụ, như đề xuất không biên giới tiên đoán, có nghĩa rằng vũ trụ phải đang bành trướng ở nhịp độ sát với nhịp độ tới hạn, vừa đủ để tránh sự co sụp trở lại, và do đó sẽ không co sụp trở lại trong một thời gian rất dài. - Vũ trụ sẽ ở trong một tình trạng hầu như hoàn toàn mất trật tự. - Sẽ không có mũi tên thời gian nhiệt động mạnh. - Sự mất trật tự không thể gia tăng nhiều bởi vì vũ trụ đã ở trong một tình trạng hoàn toàn mất trật tự rồi. - Để sống còn, nhân loại phải tiêu thụ thực phẩm, là một hình thức năng lượng trật tự, và biến đổi nó thành nhiệt, là một hình thức năng lượng mất trật tự. - Như vậy đời sống thông minh không thể tồn tại trong giai đoạn vũ trụ co rút. - Đây là sự giải thích tại sao chúng ta quan sát thấy rằng những mũi tên thời gian nhiệt động và vũ trụ chỉ về cùng một hướng. - Không phải sự bành trướng của vũ trụ làm cho sự mất trật tự gia tăng. - Đúng ra là điều kiện không biên giới khiến sự mất trật tự gia tăng và các điều kiện trở thành thích hợp cho đời sống thông minh chỉ ở trong giai đoạn bành trướng.. - Để tổng kết, các định luật khoa học không phân biệt giữa những chiều đi tới và đi lui của thời gian. - Tuy nhiên, có ít nhất ba mũi tên thời gian quả thật phân biệt quá khứ với tương lai. - Đó là mũi tên nhiệt động, chiều thời gian trong đó sự mất trật tự gia tăng;. - mũi tên tâm lý, chiều thời gian trong đó chúng ta nhớ quá khứ chứ không phải tương lai;. - và mũi tên vũ trụ, chiều thời gian trong đó vũ trụ bành trướng thay vì co rút. - Đề xuất không biên giới cho vũ trụ tiên đoán sự hiện hữu của một mũi tên thời gian nhiệt động được xác định rõ bởi vì vũ trụ phải khởi đầu trong một tình trạng trơn tru và trật tự. - Và lý do mà chúng ta quan sát thấy mũi tên nhiệt động này phù hợp với mũi tên vũ trụ là các sinh vật thông minh chỉ có thể hiện hữu trong giai đoạn bành trướng. - Giai đoạn co rút sẽ không thích hợp bởi vì nó không có mũi tên thời gian nhiệt động mạnh.. - Sự tiến bộ của nhân loại trong việc hiểu biết vũ trụ đã xác lập một góc trật tự nhỏ trong một vũ trụ ngày càng mất trật tự. - Nếu bạn nhớ mọi chữ trong quyển sách này, ký ức của bạn sẽ ghi nhận khoảng hai triệu mẩu thông tin: trật tự trong bộ óc của bạn sẽ gia tăng khoảng hai triệu đơn vị. - Điều này sẽ gia tăng sự mất trật tự của vũ trụ vào khoảng hai mươi triệu triệu triệu triệu đơn vị. - hay khoảng mười triệu triệu triệu lần sự gia tăng về trật tự trong bộ não của bạn. - (LƯỢC SỬ THỜI GIAN của Stephen W