Thời gian có ở khắp nơi và chẳng ở đâu cả. Nó là cội nguồn của những bí mật. Chúng ta không thể nhìn thấy hay chạm vào thời gian. Tuy nhiên, chính "kẻ giấu mặt" này lại chi phối cuộc sống của mỗi người chúng ta.
Từ đồng hồ sinh học của con người đến sự biến dạng của không gian, nhà vật lý người Mỹ gốc Nhật, Michio Kaku đã khám phá ra điều "lên dây cót” cho cuộc sống, vũ trụ và mọi thứ.
Tại sao chúng ta không thể sống mãi? Liệu chúng ta có thể quay ngược thời gian? Thời gian bắt đầu và sẽ kết thúc ra sao?
Kẻ giấu mặt mang tên thời gian
Thời gian chế ngự toàn bộ thế giới tự nhiên. Điều này hiển hiện rõ nét ở mọi nhịp điệu của sự sống. Cứ đến ngày, đến mùa, cây lại ra hoa, kết trái. Chẳng thư đi, tin lại mà cứ đúng hẹn... trời định, chim trời, cá nước, muông thú... là tìm nhau để nên chồng - vợ, sinh con, đẻ cái.
Con người có không chỉ một mà đến vài chục đồng hồ sinh học. Các thí nghiệm cho thấy nêu chúng ta bị nhốt trong phòng kín mờ tối cơ thể sẽ tuân theo chu kỳ ngủ 24,5 giờ. Các nhà khoa học đã xác định được những loại gen đặc biệt. Theo họ, trong não bộ chúng ta có một đồng hồ chủ, điều khiển và phối hợp các đồng hồ khác trong cơ thể.
Não con người cảm nhận thời gian bằng cách nào? Chúng ta sử dụng một mạch thần kinh gồm những chiếc "đồng hồ bấm giờ" trong não để đo thời gian trôi qua.
Giáo sư Warren Meck của Đại học Duke ở Bắc Carolina đã nghiên cứu ma túy tác động đến bộ máy này ra sao, bằng cách tiêm cần sa vào chuột. Những người từng dùng thuốc phiện nói, dưới tác động của ma túy, họ thấy thời gian trôi nhanh hơn hoặc ngược lại.
Những hóa chất như adrenaline cũng làm thay đổi nhận thức về thời gian. Trong những tình huống căng thẳng, như khi phải trả lời Sếp về doanh thu sụt giảm, chúng ta thường thấy thời gian sao quá đỗi chậm chạp. Đó là do các hóa chất đang đó xô về trung tâm "bấm giờ" của não.
Có thể làm chậm thời gian?
Vậy có thể làm chậm những dấu hiệu của thời gian, điển hình là sự lão hóa không?
Những sinh vật khác nhau già đi theo mức độ khác nhau. Bướm chỉ sống được vài ngày. Chuột sống vài năm... Qua nhiều năm, các nhà khoa học rút ra giả thuyết: Tuổi thọ của động vật tương ứng với tốc độ đốt cháy năng lượng. Khẩu hiệu "sống nhanh, chết sớm" có vẻ phù hợp với số đông trong vương quốc động vật.
Cây Methuselah, ở rừng quốc gia Bristle-cone, gần Thung lũng Chết, California, hiện là cây có thụ cao niên nhất. Dù đã 4.781 tuổi, tương đương với kim tự tháp ở Ai Cập, nó vẫn còn xanh tốt và có thể sinh hạt. Bí mật của nó là quá trình trao đổi chất rất chậm. Thân cây chỉ tăng thêm 1 /250cm/năm.
Tại Viện Buck ở Novato, California, các nhà khoa học đã kéo dài tuổi thọ của giun tròn và ruồi giấm gáp 2-3 lần bằng cách sửa gen của chúng, kết hợp chế độ ăn. Giun và ruồi giấm hầu như không có điểm chung với người, nhưng lại có cùng một số gen điều khiển quá trình lão hóa.
Thế còn vũ trụ bao nhiêu tuổi? Năm 1650, Tổng giam mục james Ussher, người lreland chỉ ra rằng vũ trụ hình thành vào ngày 23/10/4004 TCN. Kết luận này dựa vào cách tính tuổi của những người và sự kiện được đề cập trong kinh Thánh.
250 năm trước, James Hutton, một người nông dân Scotland, lại đưa ra quan điểm khác. Ở nông trại của ông có nhiều lớp địa tầng đá cổ, tác động chậm của xói mòn và sự vươn dậy của đồi núi. Đối với ông, không có cơn đại hồng thủy nào có thể gây nên những sự hình thành địa chất có như thế. Ông nghĩ rằng trái đất là vĩnh cửu.
Đá cổ
Đến Grand Canyon, Mỹ, thấy sự hùng vĩ và bao la của kỳ quan tự nhiên này, bạn có thể hiểu được quan điểm của james Hutton.
Ắt hẳn là đã mất hàng triệu triệu năm, con sông Colorado mới có thể đi xuyên qua những rặng núi đá hùng vĩ này. Chính xác thì những ngọn núi này bao nhiêu tuổi?
Vật lý hạt nhân trả lời được điều đó. Đá chứa những vật chất phóng xạ. Đá càng cổ càng ít phóng xạ. Chúng ta có thể dùng năng lượng phóng xạ của chúng để tính tuổi.
Câu trả lời thật đáng kinh ngạc: lớp đá lâu đời nhất ở Grand Canyon là 1,7 tỷ năm. Tuy nhiên, để xác định tuổi của thế giới, các nhà khoa học phải tìm ra được đá lâu đời như trên trái đất. Đó chính là thiên thạch, vì chúng được tạo ra cùng hệ Mặt trời và tất cả hành tinh, trong đó có trái đất. Hơn nữa, thiên thạch không có hoạt động địa chất. Thời gian không thể xóa đi bằng chứng cho thấy chúng hình thành thế nào.
Miệng núi lửa Sao Băng ở Arizona hình thành 40.000 năm trước, do va chạm của một thiên thạch không lồ nặng 300.000 tấn. Năm 1955, các nhà khoa học phân tích những mảnh nhỏ trên miệng núi lửa và xác định được tuổi của trái đất: 4,6 tỷ năm. Đến nay, đây là số liệu được tán đồng nhất.
Lời giải của thuyết Tương đối
Nếu trái đất 4,6 tỷ tuổi, vậy thời gian được bao nhiêu niên kỷ. Các tín đồ Phật giáo cho rằng vũ trụ không có tuổi, không bắt đầu cũng không kết thúc. Còn Ki-tô giáo tin rằng Chúa Trời tạo nên thiên đàng và trái đất.
Vậy vũ trụ có khởi đầu hay không?
Nhà vật lý đầu tiên đi tìm lời đáp cho vấn đề này là Albert Einstein, vào năm 1905. Hàng ngàn thí nghiệm đi đến kết luận: Thời gian chỉ có tính chất tương đối. Nếu ta di chuyển nhanh hơn, thời gian sẽ chậm hơn.
Năm 1915, Einstein còn đưa ra một thuyết cấp tiến hơn: thuyết Tương đối (General Relativity). Theo đó, thời gian có thể sai lệch, thậm chí dừng lại. Trong thuyết Tương đối, thời gian và không gian được xem như tấm vải có thể co giãn và... rách được.
Những biến dạng này có thẻ thấy rõ như ở gần các lỗ đen. Nhìn bên ngoài, bất cứ vật nào không may rơi vào lỗ đen thì đối với chúng, thời gian như chậm lại. Trên thực tế, khi một vật rơi vào lỗ đen, thì với nó, thời gian đã hoàn toàn đứng lại.
Bắt đầu và kết thúc
Vậy liệu khoa học có thể giải thích thời gian đã bắt đầu và kết thúc như thế nào?
Cuối những năm 1920, nhà thiên văn học Edwin Hubble đã có khám phá về vũ trụ: Những dải ngân hà đang di chuyển xa chúng ta. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể quay ngược cuốn băng vũ trụ, gián tiếp xác định sự giãn ra của vũ trụ khởi đầu khi nào.
Số liệu mới nhất từ cơ quan thăm dò phóng xạ của NASA (WMAP) cho rằng vũ trụ 13,7 tỷ năm tuổi. Tuy nhiên, số liệu này cũng cho thấy sự giãn nở của vũ trụ đang thực sự tăng tốc. Nói cách khác, vũ trụ đang... chết. Ngày nào đó, có lẽ khoảng hàng tỷ năm nữa. vũ trụ sẽ đóng băng, tiến dần đến trạng thái chỉ còn những ngôi sao chết và lỗ đen.
Các định luật vật lý mở ra một lối thoát: tìm lỗ kim nào đấy để chui ra khỏi vũ trụ này, đến vũ trụ khác. Vật lý ngày nay đã có cái nhìn nghiêm túc đối với khái niệm "đa vũ trụ”. Theo đó, vũ trụ của chúng ta giống như bong bóng xà phòng bồng bềnh giữa những vũ trụ bong bóng khác. Theo truyền thuyết của Na-uy, thế giới sẽ chết đi vào thời Ragnarok, hoàng hôn của các vị thần. Khi đó, một cơn bão tuyết khủng khiếp sẽ bao phủ trái đất, làm đông giá và gây nên cuộc tranh hùng. Các vị thần lần lượt bị tiêu diệt.
Tuy nhiên, từ những tảng băng, một hòn đảo nhở sẽ hình thành. Cây cối, muông thú sẽ tư tư sinh sôi. Con người sẽ lại bắt đầu sự sống mới. Có thể lắm chứ! Vì với thời gian, tất cả đều có thể...
Từ đồng hồ sinh học của con người đến sự biến dạng của không gian, nhà vật lý người Mỹ gốc Nhật, Michio Kaku đã khám phá ra điều "lên dây cót” cho cuộc sống, vũ trụ và mọi thứ.
Tại sao chúng ta không thể sống mãi? Liệu chúng ta có thể quay ngược thời gian? Thời gian bắt đầu và sẽ kết thúc ra sao?
Kẻ giấu mặt mang tên thời gian
Thời gian chế ngự toàn bộ thế giới tự nhiên. Điều này hiển hiện rõ nét ở mọi nhịp điệu của sự sống. Cứ đến ngày, đến mùa, cây lại ra hoa, kết trái. Chẳng thư đi, tin lại mà cứ đúng hẹn... trời định, chim trời, cá nước, muông thú... là tìm nhau để nên chồng - vợ, sinh con, đẻ cái.
Con người có không chỉ một mà đến vài chục đồng hồ sinh học. Các thí nghiệm cho thấy nêu chúng ta bị nhốt trong phòng kín mờ tối cơ thể sẽ tuân theo chu kỳ ngủ 24,5 giờ. Các nhà khoa học đã xác định được những loại gen đặc biệt. Theo họ, trong não bộ chúng ta có một đồng hồ chủ, điều khiển và phối hợp các đồng hồ khác trong cơ thể.
Não con người cảm nhận thời gian bằng cách nào? Chúng ta sử dụng một mạch thần kinh gồm những chiếc "đồng hồ bấm giờ" trong não để đo thời gian trôi qua.
Giáo sư Warren Meck của Đại học Duke ở Bắc Carolina đã nghiên cứu ma túy tác động đến bộ máy này ra sao, bằng cách tiêm cần sa vào chuột. Những người từng dùng thuốc phiện nói, dưới tác động của ma túy, họ thấy thời gian trôi nhanh hơn hoặc ngược lại.
Những hóa chất như adrenaline cũng làm thay đổi nhận thức về thời gian. Trong những tình huống căng thẳng, như khi phải trả lời Sếp về doanh thu sụt giảm, chúng ta thường thấy thời gian sao quá đỗi chậm chạp. Đó là do các hóa chất đang đó xô về trung tâm "bấm giờ" của não.
Có thể làm chậm thời gian?
Vậy có thể làm chậm những dấu hiệu của thời gian, điển hình là sự lão hóa không?
Những sinh vật khác nhau già đi theo mức độ khác nhau. Bướm chỉ sống được vài ngày. Chuột sống vài năm... Qua nhiều năm, các nhà khoa học rút ra giả thuyết: Tuổi thọ của động vật tương ứng với tốc độ đốt cháy năng lượng. Khẩu hiệu "sống nhanh, chết sớm" có vẻ phù hợp với số đông trong vương quốc động vật.
Cây Methuselah, ở rừng quốc gia Bristle-cone, gần Thung lũng Chết, California, hiện là cây có thụ cao niên nhất. Dù đã 4.781 tuổi, tương đương với kim tự tháp ở Ai Cập, nó vẫn còn xanh tốt và có thể sinh hạt. Bí mật của nó là quá trình trao đổi chất rất chậm. Thân cây chỉ tăng thêm 1 /250cm/năm.
Tại Viện Buck ở Novato, California, các nhà khoa học đã kéo dài tuổi thọ của giun tròn và ruồi giấm gáp 2-3 lần bằng cách sửa gen của chúng, kết hợp chế độ ăn. Giun và ruồi giấm hầu như không có điểm chung với người, nhưng lại có cùng một số gen điều khiển quá trình lão hóa.
Thế còn vũ trụ bao nhiêu tuổi? Năm 1650, Tổng giam mục james Ussher, người lreland chỉ ra rằng vũ trụ hình thành vào ngày 23/10/4004 TCN. Kết luận này dựa vào cách tính tuổi của những người và sự kiện được đề cập trong kinh Thánh.
250 năm trước, James Hutton, một người nông dân Scotland, lại đưa ra quan điểm khác. Ở nông trại của ông có nhiều lớp địa tầng đá cổ, tác động chậm của xói mòn và sự vươn dậy của đồi núi. Đối với ông, không có cơn đại hồng thủy nào có thể gây nên những sự hình thành địa chất có như thế. Ông nghĩ rằng trái đất là vĩnh cửu.
Đá cổ
Đến Grand Canyon, Mỹ, thấy sự hùng vĩ và bao la của kỳ quan tự nhiên này, bạn có thể hiểu được quan điểm của james Hutton.
Ắt hẳn là đã mất hàng triệu triệu năm, con sông Colorado mới có thể đi xuyên qua những rặng núi đá hùng vĩ này. Chính xác thì những ngọn núi này bao nhiêu tuổi?
Vật lý hạt nhân trả lời được điều đó. Đá chứa những vật chất phóng xạ. Đá càng cổ càng ít phóng xạ. Chúng ta có thể dùng năng lượng phóng xạ của chúng để tính tuổi.
Câu trả lời thật đáng kinh ngạc: lớp đá lâu đời nhất ở Grand Canyon là 1,7 tỷ năm. Tuy nhiên, để xác định tuổi của thế giới, các nhà khoa học phải tìm ra được đá lâu đời như trên trái đất. Đó chính là thiên thạch, vì chúng được tạo ra cùng hệ Mặt trời và tất cả hành tinh, trong đó có trái đất. Hơn nữa, thiên thạch không có hoạt động địa chất. Thời gian không thể xóa đi bằng chứng cho thấy chúng hình thành thế nào.
Miệng núi lửa Sao Băng ở Arizona hình thành 40.000 năm trước, do va chạm của một thiên thạch không lồ nặng 300.000 tấn. Năm 1955, các nhà khoa học phân tích những mảnh nhỏ trên miệng núi lửa và xác định được tuổi của trái đất: 4,6 tỷ năm. Đến nay, đây là số liệu được tán đồng nhất.
Lời giải của thuyết Tương đối
Nếu trái đất 4,6 tỷ tuổi, vậy thời gian được bao nhiêu niên kỷ. Các tín đồ Phật giáo cho rằng vũ trụ không có tuổi, không bắt đầu cũng không kết thúc. Còn Ki-tô giáo tin rằng Chúa Trời tạo nên thiên đàng và trái đất.
Vậy vũ trụ có khởi đầu hay không?
Nhà vật lý đầu tiên đi tìm lời đáp cho vấn đề này là Albert Einstein, vào năm 1905. Hàng ngàn thí nghiệm đi đến kết luận: Thời gian chỉ có tính chất tương đối. Nếu ta di chuyển nhanh hơn, thời gian sẽ chậm hơn.
Năm 1915, Einstein còn đưa ra một thuyết cấp tiến hơn: thuyết Tương đối (General Relativity). Theo đó, thời gian có thể sai lệch, thậm chí dừng lại. Trong thuyết Tương đối, thời gian và không gian được xem như tấm vải có thể co giãn và... rách được.
Những biến dạng này có thẻ thấy rõ như ở gần các lỗ đen. Nhìn bên ngoài, bất cứ vật nào không may rơi vào lỗ đen thì đối với chúng, thời gian như chậm lại. Trên thực tế, khi một vật rơi vào lỗ đen, thì với nó, thời gian đã hoàn toàn đứng lại.
Bắt đầu và kết thúc
Vậy liệu khoa học có thể giải thích thời gian đã bắt đầu và kết thúc như thế nào?
Cuối những năm 1920, nhà thiên văn học Edwin Hubble đã có khám phá về vũ trụ: Những dải ngân hà đang di chuyển xa chúng ta. Điều này có nghĩa là chúng ta có thể quay ngược cuốn băng vũ trụ, gián tiếp xác định sự giãn ra của vũ trụ khởi đầu khi nào.
Số liệu mới nhất từ cơ quan thăm dò phóng xạ của NASA (WMAP) cho rằng vũ trụ 13,7 tỷ năm tuổi. Tuy nhiên, số liệu này cũng cho thấy sự giãn nở của vũ trụ đang thực sự tăng tốc. Nói cách khác, vũ trụ đang... chết. Ngày nào đó, có lẽ khoảng hàng tỷ năm nữa. vũ trụ sẽ đóng băng, tiến dần đến trạng thái chỉ còn những ngôi sao chết và lỗ đen.
Các định luật vật lý mở ra một lối thoát: tìm lỗ kim nào đấy để chui ra khỏi vũ trụ này, đến vũ trụ khác. Vật lý ngày nay đã có cái nhìn nghiêm túc đối với khái niệm "đa vũ trụ”. Theo đó, vũ trụ của chúng ta giống như bong bóng xà phòng bồng bềnh giữa những vũ trụ bong bóng khác. Theo truyền thuyết của Na-uy, thế giới sẽ chết đi vào thời Ragnarok, hoàng hôn của các vị thần. Khi đó, một cơn bão tuyết khủng khiếp sẽ bao phủ trái đất, làm đông giá và gây nên cuộc tranh hùng. Các vị thần lần lượt bị tiêu diệt.
Tuy nhiên, từ những tảng băng, một hòn đảo nhở sẽ hình thành. Cây cối, muông thú sẽ tư tư sinh sôi. Con người sẽ lại bắt đầu sự sống mới. Có thể lắm chứ! Vì với thời gian, tất cả đều có thể...
