sự khác nhau giữa không gian và thời gian

1. KHÔNG GIAN THỰC CHẤT CÓ BAO NHIÊU CHIỀU?

Không gian cong? Có thể, nhưng đó là với thế giới nhiều chiều hơn, còn với chúng ta, thế giới 3 chiều của chúng ta vẫn chỉ thẳng mà thôi.

Hãy tưởng tượng một tờ giấy với một đoạn thẳng vẽ trên đó, đó là một hình ảnh 2 chiều. Bây giờ hãy vẽ thêm vào đó một con người , chúng ta sẽ có một con người 2 chiều: không gian chỉ có hai chiều và đoạn thẳng trước mặt anh ta luôn luôn thẳng. Chúng ta có thể gấp tờ giấy lại và nói rằng nó cong nhưng với nhân vật của chúng ta thì nó luôn là một đoạn thẳng vì hiển nhiên khi chúng ta gấp tờ giấy lại là chúng ta đã cho nó một chiều không gian thứ ba nhưng một con người hai chiều thì chỉ biết có hai chiều mà thôi nên không thể biết đến chiều cong thứ ba này. Chúng ta cũng vậy, chúng ta làm sao nhận thấy sự cong của không gian vì nó đã thuộc về một chiều không gian khác mà con người không cảm nhận được.

GIỚI THIỆU TÓM TẮT CỦA KHÔNG-THỜI GIAN:

Einstein qua lý thuyết tương đối cho rằng không gian, chẳng hạn – các phòng bạn đang ngồi trong, và thời gian, những phút mà đánh dấu đi vào xem của bạn, là tất cả các phần của một thực thể vật lý, các không-thời gian. Không-thời gian có bốn chiều, khoảng tương ứng với tây-đông, bắc-nam, lên xuống. Chúng tôi có thể  lái xe từ đông sang tây, từ bắc tới nam, và đi lên đi xuống núi. Chúng ta không thể di chuyển trong không gian mà không cần di chuyển qua thời gian!

 Không-thời gian thường được cho là lịch sử của toàn vũ trụ, chứa mọi “sự kiện” đã từng xảy ra. Thời gian-tức là mỗi điểm trên đường-thế giới của một con người nói chung được cho là một thực thể đại diện cho một sự kiện tuần tự trong cuộc đời của cá nhân, từ khi sinh ra cho đến chết.

Trong vật lý, không-thời gian là bất kỳ mô hình toán học kết hợp không gian và thời gian vào một liên tục . Không-thời gian thường diễn giải được không gian ba chiềuvà thời gian đóng vai trò của một chiều thứ tư .

Theo nhận thức của Euclide, vũ trụ có ba kích thước của không gian và  một kích thước của thời gian. Bằng cách kết hợp không gian và thời gian, các nhà vật lý có ý nghĩa đơn giản hóa một số lượng lớn các lý thuyết vật lý , cũng như mô tả một cách thống nhất hơn nữa các hoạt động của vũ trụ.

Trong cơ học cổ điển , sử dụng không gian Euclide thay vì không-thời gian là thích hợp, như thời gian được coi là phổ quát và liên tục, được độc lập với tình trạng chuyển động của các quan sát viên.Tuy nhiên, trong  hoàn cảnh tương đối,  thời gian không thể được ngăn cách với ba chiều của không gian, bởi vì tỷ lệ quan sát được tại đó thời gian trôi qua cho một đối tượng phụ thuộc vào đối tượng vận tốc tương đối so với người quan sát và vào sức mạnh của cường độ trường hấp dẫn, có thể làm chậm thời gian qua.

1. THỜI GIAN ĐI TRONG KHÔNG GIAN ĐỂ LÀM GÌ ?

VŨ TRỤ CHÍNH LÀ KHÔNG GIAN & THỜI GIAN

Trong cơ học cổ điển của Galilée (đầu thế kỉ XVII), và vật lí học cổ điển của Iesac Newton, (đầu thế kỉ XVIII): Không gian và thời gian là bất di bất dịch, là tuyệt đối.

Theo Newton: Khối lượng và năng lượng tồn tại như hai khái niệm khác nhau. Đó là một quan niệm thống trị suốt mấy trăm năm. Theo Newton, năng lượng của một quả đại đại bác đang nằm yên sẽ bằng không.

 Theo thuyết tương đối của Einstein thì hàm lượng năng lượng của quả đạn này rất lớn. “Thuyết tương đối hẹp” làm thay đổi cả lí thuyết về không gian và thời gian. “Thuyết tương đối hẹp” đã dẫn đến những hiệu quả đáng kinh ngạc. Theo đó, không gian và thời gian không còn là những khái niệm có ý nghĩa thống nhất vạn năng nữa mà phụ thuộc vào trạng thái của người quan sát. Khối lượng cũng không còn mang ý nghĩa thống nhất vạn năng và bất biến, khối lượng có thể biến đổi thành năng lượng và ngược lại.

Thuyết Tương đối hẹp áp dụng cho các tình huống đặc biệt, có tốc độ tương đương với tốc độ ánh sáng. Chỉ có ở những quá trình biến đổi hạt nhân nguyên tử, diễn ra với sự tham gia của lực tương tác mạnh, tốc độ của các hạt cơ bản và các hạt nhân nguyên tử. Chẳng hạn, một cái thước khi nó chuyển động càng nhanh thì càng co ngắn lại; vật thể chuyển động càng nhanh thì càng nặng thêm.

Con tàu vũ trụ chuyển động càng nhanh thì thời gian càng chậm lại. Einstein đã tính toán và kết luận: “Tốc độ ánh sáng là không đổi, gần bằng 300000km/giây, bất kể ta chuyển động về phía nguồn sáng hay ngược lại.

Albert Einstein suy ra hệ thức: E = mc2, trong đó:

E là năng lượng,

m là khối lượng,

c là tốc độ ánh sáng (bằng 300000 km/s).

 Mối quan hệ năng lượng – khối lượng suy ra từ công thức E=mc2 của các nhà vật lí nguyên tử đã tính được sức công phá của bom nguyên tử hay bom khinh khí và năng lượng phát ra từ lò phản ứng nguyên tử, công suất của các nhà máy điện nguyên tử. Nó là một hệ thức xuyên qua suốt cả tòa nhà vật lí hiện đại, ngược về tận điểm ban đầu, vụ nổ Big Bang cách ta 20 tỉ năm, hoặc giải thích những quá trình tổng hợp hạt nhân trong các vì sao; và năng lượng mặt trời giúp trái đất có sự sống là năng lượng được sản sinh nhờ quá trình tương tác mạnh. Tóm lại:

–         Thế giới của Newton có bốn chiều : ba chiều để tả không gian, và một chiều là thời gian: Với định luật “vạn vật hấp dẫn” (gravitation universelle), Newton mở ra cho khoa học một kỷ nguyên mới, một hệ thống cơ khí mà trong đó mỗi chuyển động trong không gian đều phải tuân theo định luật một cách chính xác, từ một trái táo tới một ngôi sao. Cơ khí của Newton dựa lên giả thuyết có một không gian độc nhất, cùng tính chất khắp nơi, và một thời gian tuyệt đối, độc nhất..

Thời gian của Einstein tùy thuộc vào hệ quy chiếu được chọn, có tính tương đối:

Einstein không đặt vấn đề thời gian như một điều tiên nghiệm, nhưng lưu ý tới khoảng thời gian đo giữa hai sự kiện, bởi những quan sát viên ở những hệ quy chiếu (référentiels) khác nhau. Ông cho thấy rằng những khoảng thời gian đó khác nhau.

Trong thuyết tương đối hẹp của Einstein, thời gian gắn liền với hệ quy chiếu, nhưng còn thuộc vào hệ thống bốn chiều, cùng với không gian, để miêu tả sự chuyển động.Trong thuyết tương đối tổng quát thì lại khác hẳn. Không gian-thời gian trở thành bản chất của vũ trụ, bị ảnh hưởng bởi luật hấp dẫn. Vũ trụ không phải chỉ ở trong không gian và thời gian, mà chính là không gian và thời gian. Thời gian là một phần tử của vũ trụ, nó thuộc vào cấu trúc của vũ trụ.

JULES LAGNEAU cho rằng không gian và thời gian không thể tách rời nhau được, trừ khi bằng cách trừu tượng hóa. “Không gian và thời gian là sự chuyển động được trừu tượng hóa”. Nhưng nếu không gian và thời gian đều là bằng chứng của sự tùy thuộc của ta vào sự vật, thì cũng có những sự khác biệt giữa hai khái niệm này : “Không gian là dấu hiệu  quyền lực của ta. Thời gian là dấu hiệu sự bất lực của ta”.

Đến đây, chúng ta có thể hiểu thời gian là một phần tử của vũ trụ. Thời gian đi trong không gian để vũ trụ hoạt động.Thời gian được xem như một nguồn lực tạo nên sự tiến hóa của muôn vật trong thế giới bao la này.

III.           THỜI GIAN CÓ VÔ TẬN & VĨNH CỬU

Cho đến nay, người ta chỉ biết Thời gian có một chiều duy nhất: đó là từ quá khứ đến hiện tại và tương lai. Do sự vận động không ngừng của thế giới vật chất từ vi mô đến vĩ mô, và kể cả trong ý thức, nhận thức mà trạng thái và vị trí (xét theo quan điểm động lực học) của các vật không ngừng thay đổi, biến đổi. Chúng không thể trở về với trạng thái hay vị trí trước đó được. Thời gian có vô tận như ta vẫn thường nói không? Nếu không thì điểm đầu và điểm cuối của nó là đâu? Chúng ta sẽ làm gì với những hiểu biết đó? Nói một cách dễ hiểu, thời gian là cái cho ta biết sự A và sự B , cái nào xảy ra trước cái nào. Một cách tổng quát hơn, nó là đại lượng cho biết sự diễn biến của các quá trình, về thứ tự và mức độ của chúng. Thời gian chỉ trôi theo một chiều duy nhất và những gì nối tiếp nhau trong cái chiều đó chúng ta gọi là quan hệ nhân – quả. Vậy thời gian có điểm bắt đầu và kết thúc hay không.

Trước hết ta thấy thời gian không hề vô hạn trong quá khứ, nó ra đời vào lúc vũ trụ ra đời (BIGBANG). Thời gian bắt đầu từ Big Bang, nó không vô hạn trong quá khứ mà nó bắt đầu trước khi chúng ta ra đời khoảng 15 – 20tỷ năm…Vậy nó có điểm kết thúc hay không? Phải chăng thời gian sẽ kết thúc cùng với sự chấm hết của không gian, tức là của vũ trụ? Nhưng liệu vũ trụ có chấm hết hay không và nó sẽ kết thúc ra sao?

Vũ trụ bắt đầu bằng một vụ nổ lớn và từ đó kích thước của nó cứ tăng dần và không gian chúng ta biết tới cũng tăng không ngừng… Vậy thì sự dãn nở phụ thuộc vào cái gì?  Đó chính là hằng số Hubble. Nó cho chúng ta biết chính xác về quá trình tăng tốc của sự giãn nở để đưa ra được kết luận chính xác bằng một phép tính ngược đơn giản.

Nếu vũ trụ là đóng, chúng ta sẽ biết đến sự kết thức thời gian tại một thời điểm kết thúc đưa tất cả trở về với ZERO.Còn nếu vũ trụ là mở hay phẳng thì sao? Vũ trụ sẽ giãn nở mãi mãi, vậy thời gian là vô hạn?

Đến nay có thể khẳng định chúng ta đang sống trong một vũ trụ mở (Opened Univers) do những quan sát gần đây nhất đã cho thấy rằng vũ trụ đang giãn nở với gia tốc rất mạnh… Vậy, liệu có một điểm kết thúc của thời gian không?                               ( trích trong “Bàn về vũ trụ học hiện đại”)

Thời gian có thể nào ngừng lại và kết thúc ? Thời gian không thể nào ngừng lại được, vì một lý do giản dị là thời gian không đi, cũng không bao giờ chảy.Trong một cuốn sách mới ra, tựa đề “Ngày mà thời gian ngừng lại”, giáo sư Jean Bernard đưa ra một giả thuyết hoàn toàn tưởng tượng : vào một giờ phút nào đó, thời gian bỗng nhiên ngừng lại, gây nên muôn vàn xáo trộn trong xã hội… Thật ra, đó chỉ có thể là kim đồng hồ ngừng lại, hoặc là thời gian ngừng lại cho một số sinh hoạt thôi, chứ không thể nào tất cả thời gian trong vũ trụ ngừng lại được. Bởi vì nếu thời gian ngừng lại sẽ không còn gì hết, sẽ là tận thế. Hơn nữa, sẽ không còn ai để mà nhận định được đó là tận thế !

“Trước đây người ta đã tin rằng nếu mọi vật biến mất khỏi thế giới thì vẫn còn lại không gian và thời gian; nhưng theo lý thuyết tương đối, không gian và thời gian cũng sẽ biến mất theo cùng mọi vật”.  Khởi đi từ lý thuyết tương đối rộng mà Einstein đưa ra độ năm 1915-1916 , cho tới nay đã được các nhà vật lý hiện đại tin tưởng tuyệt đối ! Để rồi từ đó đã dẫn đến lý thuyết vũ trụ Big Bang, cho tới nay Big Bang được xem như chân lý hình thành vũ trụ …

Giáo sư Stephen W.Hawking phát biểu:Không thành vấn đề Nó được tạo ra cùng Big Bang. Đó là không gian và thời gian được tạo dựng. Trong ý nghĩa đó thời gian có khởi đầu , không gian cũng có khởi đầu.

 Sau đây là bài viết của giáo sư S.W.Hawking (năm 1996): Trong bài viết này, tôi muốn thảo luận về thời gian, có hay không có một khởi đầu và cũng như vậy với sự kết thúc của thời gian. Tất cả các bằng chứng dường như chỉ ra rằng, vũ trụ không tồn tại mãi mãi mà có một khởi đầu, khoảng 15 tỉ năm trước đây. Đây có thể là khám phá đáng chú ý nhất của vũ trụ học hiện đại. Điều này đã được thừa nhận rộng rãi. Nhưng chúng ta còn chưa biết, liệu vũ trụ sẽ có một kết thúc hay không. Nhưng vũ trụ có đi đến đoạn kết của nó thì cũng không dưới 20 tỉ năm nữa…

Thang thời gian của vũ trụ là rất lớn so với đời người. Do đó, sẽ không mấy ngạc nhiên khi mãi gần đây, vũ trụ vẫn được cho là tĩnh, và không thay đổi theo thời gian. Nói cách khác, điều này phải là hiển nhiên, rằng xã hội đang tiến triển dựa trên văn hóa và công nghệ. Điều này chỉ ra rằng, “pha” hiện tại của lịch sử loài người không thể có trước vài ngàn năm được. Mặc khác, chúng ta sẽ còn được thử thách nhiều nữa. Do đó, rất tự nhiên để tin rằng loài người và cả vũ trụ, có một khởi đầu từ trước đây rất lâu. Rất nhiều người cảm thấy không vui với ý tưởng vũ trụ có một khởi đầu, vì điều này dường như ám chỉ đến sự tồn tại của một thế lực siêu nhiên nào đó đã tạo nên vũ trụ. Họ hài lòng với niềm tin vũ trụ và loài người tồn tại mãi mãi… Tuy nhiên, tình hình sẽ rất khác khi nhận ra rằng vũ trụ thì không tĩnh mà đang dãn nở. Các thiên hà đang chuyển động ra xa nhau rất nhanh.

• Chú thích: Dải Ngân hà của chúng ta chỉ là một trong số nhiều tỉ thiên hà trong vũ trụ.. .

Khi những sự kiện trước Vụ nổ lớn không để lại những hệ quả quan sát, chúng ta có thể cắt bỏ nó ra khỏi lý thuyết, và nói rằng thời gian bắt đầu từ Vụ nổ lớn. Vụ nổ lớn là một sự bắt đầu tất yếu quy định bởi các định luật động lực học đang điều hành vũ trụ. Do đó, nó là bản chất của vũ trụ chứ không phải nhờ vào một tác động nào đó từ bên ngoài

Để thảo luận về các quan sát trong vũ trụ, thật hữu ích nếu vẽ ra một giãn đồ sự kiện trong không gian và thời gian, với thời gian là trục đứng và không gian là mặt ngang (phần không gian vuông góc với trục thời gian. Để miêu tả chính xác giãn đồ này, thật sự cần một khung mẫu bốn chiều. Tuy nhiên, do giới hạn của trang giấy này, chúng ta có thể tạm biểu diễn chúng trong một mặt hai chiều. Do đó, chỉ có thể vẽ ra đây một hướng không gian.

Khi chúng ta nhìn vào vũ trụ, chúng ta đang nhìn ngược trở lại quá khứ, vì ánh sáng phải mất một khoảng thời gian để đi từ các thiên thể đến chúng ta tại thời điểm hiện tại. Điều này có nghĩa, các sự kiện mà chúng ta quan sát thấy nằm trên nón ánh sáng quá khứ của chúng ta.

-Đỉnh nón là vị trí của chúng ta ở thời điểm hiện tại. Khi đi ngược thời gian trên giản đồ, nón ánh sáng càng mở rộng và do đó, diện tích của nó sẽ tăng lên.

-Tuy nhiên, nếu có đủ vật chất trong nón ánh sáng quá khứ của chúng ta, nó sẽ bẻ cong các tia sáng hướng vào nhau. Điều này dẫn đến, khi bạn lần ngược trở lại quá khứ, diện tích của nón ánh sáng sẽ tiến đến cực đại, và sau đó bắt đầu giảm dần.

Điểm gặp nhau của nón ánh sáng trong quá khứ là dấu hiệu cho thấy vũ trụ đã từng ở bên trong chân trời của nó, giống như phép nghịch đảo thời gian của lỗ đen. Nếu chúng ta có thể xác định có đủ vật chất trong vũ trụ, để làm hội tụ nón ánh sáng, chúng ta có thể áp dụng định lý kì dị để chỉ ra rằng thời gian phải có bắt đầu.

Mô phỏng 2D của một nón ánh sáng. Trục thẳng đứng là thời gian, hướng đi lên là tương lai, hướng đi xuống là quá khứ. Siêu mặt nằm ngang là không gian. Người quan sát ở đỉnh nón (gốc tọa độ). (Ảnh: Wikipedia.com)

Theo Neils Bohr, “… thời gian và không gian chỉ có ý nghĩa trong sự khảo sát”…Đã đến lúc các nhà vật lý phải nhận chân được rằng không gian và thời gian không phải bất biến mà liên hệ đến tình trạng chuyển động của quan sát viên.

 Nhà khoa học gia Mỹ , David Allan thuộc viện tiêu chuẩn và kỹ thuật quốc gia Hoa Kỳ đã phát biểu : “Đồng hồ là một dụng cụ rất hạn chế. Thực ra , không có quá khứ hay tương lai : Quá khứ chỉ là một ý niệm nhớ lại. Tương lai chỉ là một ý niệm chờ mong. Chiếc đồng hồ chỉ báo cho ta khoảnh khắc hiện tại. Đúng không ? Ta làm gì thấy quá khứ hay tương lai trên mặt đồng hồ.”

 Không có loài người thì liệu không gian và thời gian mà chúng ta cảm thụ … và hiện đang cảm thụ có hiện hữu hay không ?

 Với Phật giáo thì câu trả lời là không. Theo Phật giáo … giả như nếu vì một lý do gì đó loài người biến mất trên trái đất này, cái vũ trụ mà các nhà khoa học đang bàn cãi do tiếng nổ nguyên thủy Big bang cũng không còn hiện hữu.

Triết gia và là giám mục Anh giáo George Berkeley nói rằng : “Mọi đối tượng vật chất và cả không gian lẫn thời gian chỉ là ảo ảnh.”

Bài của Bà Bát-Nương Diêu-Trì-Cung

“ Trong  Càn-Khôn vũ-trụ, ngẫng mặt lên là Trời, cuối mặt xuống là đất, muôn ngàn hình tướng luôn luôn xoay chuyển. Cả thế-giới hữu-vi cho đến mọi hành tàng bí-ẩn, thảy thảy đều xuôi chiều thuận nẽo, thưởng phạt công-bình. Xem như vậy, quyền tạo đoan đã nên chí công chí chánh. Ngược lại, dòng văn sử của cơ tạo hình đặt tướng, cả thời-gian đi lại trong cõi không-gian thử hỏi bóng hình bao nả?

Kể từ hổn độn chưa khai cho đến khi Càn-Khôn hiện thể, khí Hư-Vô phân lọc Lưỡng-Nghi, tỏa ra Tứ-Tượng định hình Bát-Quái, tạo khí Ngũ-Hành mà nên Nhựt-Nguyệt tinh cầu cùng các tầng Thiên, đặng giữ lấy mức điều-hòa âm thinh sắc tướng trong cõi bao la trùng điệp của khí vĩnh-sanh, rồi từ đó nét công-bình phải nên giữ lẽ. Bóng thiều-quang, làn sanh khí, nhựt du dạ hành, chẳng một mảy lông không bẩm thọ âm-dương đào tạo. Công thưởng tội trừng, chuyển chuyển luân luân vận hồi tấn-hóa để tạo nên bầu bác-ái công minh.

Đó là thời gian chuyển vận trong không gian đó vậy.

Không gian nâng đỡ thời gian, thời gian điều-độ không gian. Không gian nhờ thời gian mà biến thể điều-hòa, thời gian nhờ không gian mà giữ mực công-bình. Cả cơ thể Tạo-Đoan đi trong khuôn viên Bác-ái, lấy điều-hòa giữ lẽ thương yêu, gìn công-chánh đưa đường tấn-hóa. Nơi không trung bao la thiên tượng tại thế gian đầy dãy địa hình, có có không không, đi đi lại lại, mất còn còn mất, thảy thảy uy-linh, nhìn lại quyền năng Tạo-Hóa đã đáng công-phu.

Vậy thì Vũ-trụ Càn-khôn đứng trong điều hòa, giữ lẽ hằng sanh tấn-hóa mãi mãi không ngừng, ấy là Đạo hướng về nẽo vũ-trụ quan mà tạo nên Chơn-Lý. Cả cơ thể hữu-vi biến chuyển không ngừng, tạo thành cơ tấn-hóa, ấy là thế định trong lẽ Nhân-sinh-quan mà đi cùng Chơn-Lý.

Định lại rõ hơn, ĐẠO là điều-hòa, tức không gian nâng đỡ; THẾ là công-bình, tức thời gian chuyển vận. Thời gian nhờ không gian mới an vững, không gian do thời gian tạo bình hòa.

Nói chung, thời gian và không gian là bốn phương, trên, dưới. Không gian vô hình ở dưới, đi tại trong chuyển ra ngoài. Thời gian hữu tướng đứng trên, hiện từ ngoài đến trong. Không gian chuyển từ không ra sắc, thời gian biến từ sắc đến không. Ấy là huyền-vi của Đấng Chí-Tôn đã để đó vậy.

Từ hổn-độn sơ khai, hình bóng chỉ là Chơn-Như chi khí. Sau tiếng nổ, phân tách lưỡng- nghi, Phật-Mẫu tạo nên sắc tướng hữu-vi tức là Càn-Khôn vũ-trụ hữu-hình. Từ ấy, thời gian xuất hiện.

 ” Trong không gian lẫn-lộn bóng thời gian để làm gì?

” Vậy thì cõi vô hình tức là không gian, ấy là Đạo đó vậy. Trong không gian có lẫn-lộn thời gian, tức là Thế nằm trong Đạo chớ có gì đâu. Vậy thì Thế ở trong Đạo để làm gì? Có phải chăng là để cho thời gian trau giồi mà mở cơ tấn hóa đó không?

Bây giờ nói về Đạo pháp thì thời gian nảy sanh từ khí Lưỡng-Nghi phân tánh, tức nhiên là cơ Tạo-Đoan phát điển hành tàng. Vậy thì thời gian lẫn-lộn trong không gian, tức là bóng với hình. Khí ngũ-hành là cơ-thể tạo nên hữu-vi sắc tướng, lấy kim, mộc, thủy, hỏa, thổ mà tạo nên trường công-quả cho không gian.

Bây giờ đến câu hỏi: Lẫn-lộn thế nào?

Trong Thế có Đạo, trong Đạo có Thế, thời gian tỏa bóng ấy không gian; không gian tạo hình là thời gian, tức nhiên là Thế-Đạo cùng Thiên-Đạo đó.

Thiên-Đạo phải do nơi Thế-Đạo làm hạ tầng cơ sở, còn Thế-Đạo phải nhờ Thiên-Đạo làm thượng tầng đoạt vị, đôi đàng phải nương nhau. Vậy thì thời gian do không gian chế ngự, không gian do thời gian mà biến hóa.