SUN SUN VIBES | A Little Universe of Ideas, Science & Life
Có thể quá khứ chưa bao giờ thực sự biến mất theo cách chúng ta vẫn tưởng tượng.
Một ngôi sao đã ngừng tồn tại từ hàng triệu năm trước vẫn có thể đang hiện diện trên bầu trời trong ánh sáng mà nó phát ra khi còn sống. Một sự kiện đã kết thúc từ rất lâu vẫn có thể để lại dấu vết trong không gian. Và những gì chúng ta gọi là “hiện tại” có thể không hoàn toàn giống nhau đối với mọi người trong vũ trụ.
Nhưng liệu những điều ấy có nghĩa quá khứ vẫn đang tồn tại đâu đó, hay chúng ta chỉ đang tiếp cận những dấu vết còn sót lại của nó?
Đây không chỉ là một câu hỏi về thời gian. Nó còn là câu hỏi về ký ức, thông tin và giới hạn của việc biết một điều gì đó đã từng xảy ra.
1. Bầu trời đêm là một cỗ máy nhìn về quá khứ
Hãy nhìn lên một ngôi sao trên bầu trời.
Ánh sáng không truyền đi tức thời. Nó cần thời gian để vượt qua khoảng cách giữa ngôi sao và Trái Đất. Vì vậy, nếu một ngôi sao cách chúng ta 500 năm ánh sáng, ánh sáng đang đến mắt ta hôm nay đã rời khỏi nó khoảng 500 năm trước.
Ta không nhìn thấy ngôi sao đúng như trạng thái của nó trong khoảnh khắc này. Ta nhìn thấy nó như nó từng là.
Điều đáng kinh ngạc là thiên văn học không chỉ cho phép chúng ta quan sát những vật thể xa xôi. Nó còn cho phép chúng ta quan sát lịch sử của vũ trụ.
Những thiên hà ở cách xa hàng tỷ năm ánh sáng hiện lên với ánh sáng đã du hành qua không gian trong hàng tỷ năm. Khi nghiên cứu chúng, các nhà thiên văn đang tìm hiểu những giai đoạn rất sớm trong lịch sử vũ trụ.
Theo một nghĩa nào đó, vũ trụ không cần lưu trữ toàn bộ lịch sử trong một cuốn sách. Một phần lịch sử của nó đang đến với chúng ta dưới dạng ánh sáng.
Nhưng có một điểm cần phân biệt: ánh sáng mang thông tin về trạng thái quá khứ của nguồn phát, chứ không có nghĩa nguồn phát nhất thiết vẫn còn nguyên trạng thái ấy ở hiện tại.
Chúng ta có thể nhìn thấy một điều đã qua mà không thể quay lại thời điểm nó đang diễn ra.
2. Nếu ánh sáng mang quá khứ đến với chúng ta, liệu quá khứ vẫn còn ở đâu đó?
Hãy tưởng tượng một ngôi sao phát ra một tia sáng vào năm 2020. Tia sáng ấy bắt đầu hành trình xuyên qua không gian. Đến năm 2026, nó vẫn đang trên đường đến một nơi nào đó rất xa.
Sự kiện phát sáng đã kết thúc, nhưng tín hiệu của nó vẫn tiếp tục lan truyền.
Điều này dẫn đến một sự phân biệt thú vị giữa một sự kiện và dấu vết của sự kiện đó.
Một hòn đá rơi xuống mặt đất có thể để lại một vết lõm. Một vụ va chạm giữa hai thiên hà có thể để lại những cấu trúc vật chất khổng lồ. Một ngôi sao bùng nổ có thể phát tán các nguyên tố vào không gian, góp phần tạo nên những thế hệ sao và hành tinh về sau.
Sự kiện ban đầu không cần tiếp tục diễn ra để ảnh hưởng của nó còn tồn tại.
Tuy nhiên, dấu vết không phải lúc nào cũng lưu giữ đầy đủ mọi chi tiết. Theo thời gian, thông tin có thể bị phân tán, biến đổi hoặc trở nên cực kỳ khó khôi phục.
Một số dấu vết có thể tồn tại hàng tỷ năm. Một số khác có thể bị xóa nhòa gần như hoàn toàn.
Vì thế, câu hỏi “quá khứ còn tồn tại không?” có thể cần được tách thành hai câu hỏi nhỏ hơn:
- Những hệ quả vật lý của quá khứ có còn tồn tại không?
- Chúng ta có thể khôi phục chính xác điều đã xảy ra từ những hệ quả ấy không?
Hai câu hỏi này không có cùng một câu trả lời.
3. Vũ trụ không có một chiếc đồng hồ chung cho tất cả
Trong đời sống hằng ngày, chúng ta thường hình dung thời gian giống như một dòng sông duy nhất: mọi người cùng trôi trên một dòng, cùng chia sẻ một hiện tại.
Nhưng thuyết tương đối của Einstein đã thay đổi cách nhìn ấy.
Theo thuyết tương đối hẹp, hai người chuyển động tương đối với nhau có thể không đồng ý về việc hai sự kiện ở xa nhau xảy ra đồng thời hay không. Theo thuyết tương đối rộng, trường hấp dẫn cũng ảnh hưởng đến tốc độ trôi của đồng hồ.
Điều đó không có nghĩa thời gian chỉ là ảo giác, hay mọi thứ đều tùy thuộc vào suy nghĩ của người quan sát. Các đồng hồ thực sự có thể đo được những khoảng thời gian khác nhau khi trải qua những điều kiện chuyển động hoặc hấp dẫn khác nhau.
Vậy nếu hai người không hoàn toàn đồng ý về những sự kiện nào đang xảy ra “cùng lúc”, liệu có một khoảnh khắc hiện tại duy nhất bao trùm toàn bộ vũ trụ?
Trong thuyết tương đối, không tồn tại một khái niệm đồng thời tuyệt đối áp dụng cho mọi sự kiện ở xa nhau.
Đây là nơi câu chuyện trở nên sâu sắc hơn.
Có thể chúng ta đang hình dung quá khứ, hiện tại và tương lai như ba căn phòng riêng biệt trong một tòa nhà. Nhưng cấu trúc không–thời gian trong vật lý không đơn giản như vậy. Những gì được xem là hiện tại phụ thuộc vào hệ quy chiếu, còn quan hệ nhân quả giữa các sự kiện vẫn đặt ra những giới hạn vật lý rõ ràng.
Điều này không chứng minh rằng quá khứ, hiện tại và tương lai đều tồn tại theo cùng một cách. Nó cho thấy trực giác đời thường về một “bây giờ” duy nhất của vũ trụ không thể áp dụng nguyên vẹn vào thế giới vật lý.
4. Một sự kiện có thể đã biến mất, nhưng thông tin về nó thì sao?
Đây là một trong những câu hỏi khó nhất khi ta đi từ vũ trụ học đến vật lý lượng tử.
Trong vật lý cổ điển, ta thường hình dung rằng nếu biết đầy đủ trạng thái của một hệ và các quy luật chi phối nó, ta có thể dự đoán cách hệ phát triển. Nhưng thực tế, việc đo đạc luôn có giới hạn, các hệ phức tạp có thể trở nên hỗn loạn, và thông tin về trạng thái ban đầu có thể rất khó khôi phục.
Trong cơ học lượng tử, vấn đề còn sâu hơn. Sự tiến hóa của một hệ lượng tử cô lập được mô tả bởi phép biến đổi đơn nhất, vốn bảo toàn thông tin lượng tử theo nghĩa kỹ thuật của lý thuyết. Tuy nhiên, khi hệ tương tác với môi trường, thông tin về trạng thái ban đầu có thể bị phân tán vào những tương quan rất phức tạp.
Một ví dụ là hiện tượng mất kết hợp lượng tử, thường được gọi là decoherence. Các tương quan lượng tử giữa hệ và môi trường khiến những hiệu ứng giao thoa trở nên khó quan sát ở cấp độ vĩ mô.
Điều này không đơn giản đồng nghĩa với việc thông tin đã bị hủy diệt. Nhưng nó cũng không có nghĩa con người luôn có thể lấy lại toàn bộ thông tin đã mất khỏi tầm quan sát.
Hãy hình dung một giọt mực tan vào đại dương.
Các phân tử mực không nhất thiết biến mất. Chúng phân tán trong một thể tích nước khổng lồ, khiến việc tái tạo giọt mực ban đầu trở nên gần như bất khả thi trong thực tế.
Vũ trụ không hoàn toàn giống đại dương trong ví dụ này, nhưng phép so sánh giúp ta hiểu một điều: không thể khôi phục thông tin không đồng nghĩa với việc thông tin chắc chắn đã bị xóa khỏi thực tại.
Đó là một sự khác biệt tinh tế giữa cái đã mất và cái ta không còn khả năng tiếp cận.
5. Nghịch lý hố đen: khi vũ trụ đặt câu hỏi về chính ký ức của mình
Hãy đưa câu chuyện đến một nơi cực đoan hơn: hố đen.
Khi vật chất rơi qua chân trời sự kiện, người quan sát ở bên ngoài không thể nhận tín hiệu thông thường từ những gì diễn ra bên trong chân trời ấy. Nếu hố đen cuối cùng bốc hơi thông qua bức xạ Hawking, một câu hỏi lớn xuất hiện:
Nếu một hố đen hình thành từ vật chất mang thông tin lượng tử, thông tin đó sẽ ra sao khi hố đen biến mất?
Đây là cốt lõi của nghịch lý thông tin hố đen.
Câu hỏi không chỉ liên quan đến một vật thể kỳ lạ trong không gian. Nó chạm đến sự tương thích giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng, hai trụ cột quan trọng của vật lý hiện đại.
Nhiều nghiên cứu lý thuyết ủng hộ quan điểm rằng quá trình bốc hơi hố đen phải bảo toàn thông tin lượng tử trong một mô tả đầy đủ. Tuy nhiên, việc giải thích chi tiết thông tin được mã hóa và khôi phục như thế nào vẫn là một vấn đề sâu sắc của vật lý lý thuyết.
Điều này không có nghĩa mọi ký ức của một người từng rơi vào hố đen đều có thể được tìm lại theo cách thông thường. Thông tin lượng tử ở đây là một khái niệm vật lý chính xác hơn nhiều so với ký ức hay câu chuyện cá nhân.
Nhưng nghịch lý ấy vẫn đặt ra một câu hỏi đáng kinh ngạc:
Nếu ngay cả một hố đen cũng không thể đơn giản xóa sạch thông tin theo cách mà một số mô hình ban đầu gợi ý, liệu khái niệm “biến mất hoàn toàn” có khó khăn hơn chúng ta tưởng?
6. Nhưng nếu quá khứ vẫn để lại dấu vết, tại sao ta không thể quay về đó?
Đây là lúc cần phân biệt ba điều: nhìn thấy quá khứ, tái dựng quá khứ và quay trở lại quá khứ.
Ánh sáng từ một thiên hà xa xôi giúp ta nhìn thấy trạng thái cũ của nó. Những dấu vết địa chất giúp các nhà khoa học tái dựng lịch sử Trái Đất. Các phương trình vật lý cho phép ta nghiên cứu sự tiến hóa của những hệ vật chất theo thời gian.
Nhưng không điều nào trong số đó tự động cung cấp một phương pháp để quay lại một sự kiện đã xảy ra.
Theo hiểu biết vật lý hiện nay, chúng ta chưa có bằng chứng thực nghiệm cho thấy con người có thể du hành về quá khứ. Một số nghiệm toán học đặc biệt của thuyết tương đối gợi ra những cấu trúc có thể liên quan đến đường cong thời gian khép kín, nhưng điều kiện vật lý để chúng tồn tại, cũng như khả năng chúng có thể được hiện thực hóa, vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết.
Nói cách khác, việc quá khứ để lại dấu vết không đồng nghĩa với việc cánh cửa quay về quá khứ vẫn mở.
Ta có thể đọc những gì còn lại của một câu chuyện mà không thể bước vào chính khoảnh khắc câu chuyện ấy đang được viết.
7. Có lẽ điều đáng sợ nhất không phải là quá khứ biến mất
Hãy nghĩ đến một sự kiện xảy ra ở một nơi rất xa. Nó tạo ra ánh sáng, chuyển động của vật chất và những thay đổi trong môi trường xung quanh.
Một phần dấu vết của sự kiện ấy có thể đến được với chúng ta. Một phần khác có thể bị phân tán. Và một phần thông tin có thể nằm ngoài khả năng quan sát của chúng ta, do những giới hạn vật lý hoặc vì chúng ta không biết cách giải mã nó.
Điều đó gợi ra một khả năng đáng suy ngẫm: lịch sử của vũ trụ có thể phong phú hơn rất nhiều so với lịch sử mà bất kỳ người quan sát nào có thể tái dựng.
Không phải mọi thứ từng xảy ra đều để lại một dấu vết dễ nhận ra. Không phải mọi dấu vết đều có thể được giải mã. Và không phải mọi thông tin đều có thể đến được với chúng ta.
Giới hạn của hiểu biết không nhất thiết là giới hạn của những gì từng tồn tại.
Tuy nhiên, cũng không nên đi quá xa và kết luận rằng mọi khoảnh khắc đều được lưu giữ hoàn hảo ở đâu đó trong vũ trụ. Khoa học hiện nay không cho phép ta khẳng định điều đó theo nghĩa tuyệt đối.
Có lẽ cách diễn đạt chính xác hơn là: quá khứ đã góp phần tạo nên trạng thái hiện tại của thế giới, nhưng khả năng khôi phục những gì đã xảy ra phụ thuộc vào các dấu vết còn lại, quy luật vật lý và giới hạn quan sát.
8. Vậy, quá khứ có thực sự biến mất không?
Có lẽ câu trả lời phụ thuộc vào điều chúng ta muốn nói khi dùng từ “biến mất”.
Nếu một sự kiện đã kết thúc, ta không thể mặc nhiên nói rằng nó vẫn đang diễn ra ở một nơi nào đó. Nếu ánh sáng của một ngôi sao vẫn đang du hành, điều đó không có nghĩa ngôi sao vẫn còn tồn tại như lúc ánh sáng được phát ra.
Nếu dấu vết của một sự kiện còn tồn tại, ta có thể tìm hiểu về nó. Nhưng dấu vết ấy không nhất thiết chứa đủ thông tin để tái tạo mọi chi tiết.
Và nếu một phần thông tin vượt khỏi khả năng quan sát của chúng ta, điều đó cũng không tự động chứng minh rằng thông tin ấy đã bị hủy diệt.
Có một khác biệt rất lớn giữa ba điều:
Một sự kiện đã kết thúc.
Dấu vết của sự kiện vẫn còn.
Chúng ta còn có thể biết được bao nhiêu về sự kiện ấy.
Ba điều đó không giống nhau.
Có lẽ quá khứ không phải một nơi bí mật mà chúng ta chỉ cần tìm đúng cánh cửa để quay lại. Có lẽ nó là một phần của lịch sử vật lý đã định hình thế giới hiện tại, trong khi khả năng đọc lại lịch sử ấy luôn bị giới hạn bởi cách thông tin được truyền đi, biến đổi và lưu giữ.
Và chính tại ranh giới giữa những gì từng xảy ra với những gì ta còn có thể biết, câu hỏi về thời gian trở nên hấp dẫn nhất.
Một câu hỏi dành cho bạn
Nếu một sự kiện không còn ai chứng kiến, không còn dấu vết nào có thể phát hiện, và không một thông tin nào về nó có thể đến được với bất kỳ người quan sát nào…
Liệu ta có nên gọi nó là một quá khứ đã biến mất, hay chỉ là một phần lịch sử mà vũ trụ không còn cách nào kể lại cho chúng ta?
SUN SUN VIBES ☀️ — A Little Universe of Ideas, Science & Life
Ghi chú khoa học: Bài viết kết hợp các kết quả đã được xác lập trong thuyết tương đối và thiên văn học với những câu hỏi còn mở trong vật lý lý thuyết. Những suy ngẫm về ý nghĩa của quá khứ là diễn giải triết học, không phải kết luận thực nghiệm rằng mọi sự kiện đều được lưu giữ vĩnh viễn.
