THỜI GIAN LÀ GÌ?
Mọi người đều hiểu khái niệm "thời gian", "giờ giấc" khi hỏi: “mấy giờ rồi?" Nhưng thời gian hàm chứa cái gì thì không dễ trả lời. Và vào các thời đại khác nhau người ta trả lời câu hỏi cũng khác nhau. Đối với Platôn thì thời gian là sự vĩnh cửu thần linh được các thiên thể chia ra thành ngày, tháng, năm. Arixtôt thì nhìn thấy ở thời gian trị số, thước đo của chuyển động và sự đứng yên. Còn Anhxtanh lại viết về thời gian như một thực tế vật lý thay đổi nhịp chạy phụ thuộc vào chuyển động của vật thể. Vậy là không phải có một cái thời gian duy nhất, mà là các thời gian!
Trong dạng khái quát nhất có thể nói rằng thời gian là trình tự liên tục kế tiếp nhau của các hiện tượng, trình tự thay đổi thường xuyên các trạng thái của các vật thể, của Vũ Trụ, tức là của sự tồn tại. Thời gian là sự tồn tại kéo dài là thế giới sống.
| Thời gian đã xuất hiện cùng với bầu trời để mà đồng thời sinh ra, chúng cũng đồng thời tách nhau ra, nếu như đã đến lúc chúng phải tách. Khi Thượng Đế thấy rằng Vũ Trụ mà ngài sinh ra đang chuyển động và sống thì Ngài nảy ra ý nghĩ tạo dựng một cái gì đó chuyển động giống như sự vĩnh cửu của thần linh: vậy là sau khi tạo ra bầu trời, cùng với nó Ngài tạo ra thời gian, hình ảnh vĩnh cửu chuyển từ số này sang số khác... Và muốn cho thời gian sinh ra, đã xuất hiện Mặt Trời, Mặt Trăng và năm tinh tú khác được gọi là hành tinh, để xác định và tuân thủ các con số thời gian. Sau khi lần lượt tạo ra các thiên thể, Thượng Đế đã đặt chúng, cả thảy có 7 cái lên 7 vòng tròn mà theo đó chúng quay. Thế là xuất hiện ngày và đêm – chu kỳ tuần hoàn của Trái Đất; còn tháng là khi Mặt Trăng thực hiện một vòng quay quanh Trái Đất và đuổi kịp Mặt Trời, còn năm là khi Mặt Trời hoàn thành vòng quay của nó. Còn về chu kỳ quay của các hành tinh khác thì người ta, chỉ trừ một số ít, không nhận thấy chúng, không đo các mối tương quan bằng số giữa chúng. Có thể nói, người ta đã không đoán ra rằng sự lang thang nhiều vẻ của các hành tinh - đó cũng là thời gian... (Platôn. "Timây" (Triết học tự nhiên). Thế kỷ IV trước Công nguyên) Thời gian là gì? Chừng nào chưa ai hỏi tôi câu hỏi ấy, thì tôi hiểu nó không khó khăn gì, nhưng hễ tôi muốn mau chóng trả lời câu hỏi ấy thì tôi lại lâm vào chỗ bế tắc. Trong khi ấy tôi hoàn toàn nhận thức được rằng, nếu như không có cái gì trôi đi thì không có thời đã qua, nếu như không có cái gì xảy đến thì không có thời sẽ đến và nếu như không có cái gì đang thực sự tồn tại thì cũng không có nốt cả thời hiện tại. Nhưng bản chất của thời đã qua và thời sẽ đến là gì, khi mà thời đã qua không còn nữa, còn thời sẽ đến thì chưa có? Nếu thời hiện tại vẫn là thời gian thực lại với điều kiện rằng thời sẽ đến thông qua nó chuyển thành thời đã qua thì chúng ta làm thế nào có thể gán sự tồn tại thực cho nó mà lại dựa nó trên cái không có?... (Ôguxtin Thánh Nhân (354 - 430). "Xưng tội") Trong thuyết tương đối tổng quát các khái niệm về không gian và thời gian không còn là các khái niệm cơ bản của vật lý học, tức là không phụ thuộc vào cái gì khác. Các đặc điểm hình học của vật thể, trạng thái của chúng và dòng trôi của thời gian phụ thuộc trước hết vào các trường hấp dẫn, mà đến lượt mình các trường hấp dẫn lại do các vật thể tạo ra. (Anbe Anhxtanh. Thuyết tương đối là gì. Năm 1919) |
Đặc tính chủ yếu của thời gian là nó trôi đi liên tục không dừng lại bao giờ. Nhà thiên văn nhà vật lý và bất cứ một nhà chuyên môn nào khác (và ngay cả những người không phải là nhà chuyên môn) làm việc với thời gian bằng cách "tóm dấu vết chạy" của nó: chụp ảnh một hiện tượng nào đó, ghi lại phổ một vụ nổ sao hay một cơn mưa các hạt nào đó hoặc một ánh lóe trên màn theo dõi của kính thiên văn vô tuyến. "Khoảnh khắc ơi, hãy dừng lại!" - họ bắt chước lời nói của bác sĩ Phauxtơ (nhân vật phù thủy huyền thoại bán linh hồn cho quỷ dữ, được hình tượng hóa trong một số tác phẩm văn học và âm nhạc thời kỳ Trung đại và Cận đại). Đồng thời họ luôn luôn đánh dấu với sự chính xác hết mức cho phép thời điểm quan sát: thời gian bắt đầu và kết thúc hiện tượng hoặc độ dài thời gian của hiện tượng đó. Không có sự ghi thời gian thì bất cứ kết quả quan sát thiên văn nào (bức ảnh, tranh vẽ, đồ thị của máy tự ghi đều gần như không có giá trị khoa học gì hết. Ngược lại, sự tăng dần mức chính xác trong đo đạc thời gian của vẫn những hiện tượng ấy của tự nhiên đôi khi lại dẫn đến những khám phá mới.
Không thể bắt thời gian dừng lại được. Có thể làm nó chạy chậm lại đối với đoàn phi hành, với các vật bay trên con tàu vũ trụ với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Theo lý thuyết tương đối hẹp của Anhxtanh thì tốc độ càng lớn thời gian càng trôi chậm lại. Nhưng trong chính con tàu đoàn phi hành đang bay không nhận thấy một sự thay đổi nào trên các đồng hồ của họ. Chỉ có khi xuống sân bay quê hương, gặp những ông già râu tóc bạc phơ mà theo giấy tờ là cháu chắt của các nhà du hành vũ trụ thì họ mới biết rằng thời gian trên Trái Đất và trên chuyến bay trôi đi nhanh chậm khác nhau.
Không gian thì có thể ngăn rào ngăn dậu, khóa vào két sắt đút vào túi, còn thời gian thì không thể qua được cất đi để dành được. Có thể trở lại thăm chốn xưa nhưng thời gian thì cứ trôi không trở lại. Quá khứ luôn luôn ngoài tầm với của chúng ta. Còn du hành vào tương lai thì cứ việc: theo nhịp độ bình thường như mọi người hay nhanh hơn họ trên con tàu vũ trụ. Nhưng du lịch vào quá khứ thì đã có biển chặn cấm dứt khoát. Giá như được quay trở lại quá khứ thì con người ta có thể sửa chữa, thay đổi, thậm chí dẫn các sự kiện hiện nay tới chỗ phi lý chẳng hạn giết trong quá khứ một người mà hiện tại đang sống. Thời gian không thể đảo ngược, nghĩa là không thể thay đổi trình tự các quá trình đã làm, không thể đặt hậu quả lên trước nguyên nhân.
Nhưng trong thời gian còn tồn tại những quá trình có vẻ như có tính nghịch đảo: các quá trình tuần hoàn, lặp đi lặp lại: nhịp đập trái tim, con lắc đung đưa, sự co giãn kiểu mạch xung của một ngôi sao, thủy triều lên xuống ở các đại dương sự quay của hành tinh. Và nếu như các vòng quay của Trái Đất theo thời gian giống hệt như nhau nếu như. . . Nếu như xung quanh là chân không hoàn toàn không có điện trường và từ trường của Mặt Trời và Thiên Hà không có bất cứ thiên thể nào khác tác động lực hấp dẫn đến Trái Đất, nếu như nó không co lại nếu như trong lòng nó vật chất không xáo trộn nếu như con người không xây trên Trái Đất các hồ nước và chỉ ngồi im. . . Nói cách khác, nếu như Trái Đất không chịu một tác động bên ngoài nào thì khi ấy hành tinh này sẽ mãi mãi quay và thời gian của Vũ Trụ có thể đảo ngược! Nhưng để có được điều đó thì ngoài quả địa cầu quay kia trong Vũ Trụ không được tồn tại một cái gì khác!
Chu kỳ chuyển động càng ngắn thì thông thường là nó càng ít phụ thuộc vào các sự kiện bên ngoài. Trong vòng quay gần đây nhất của hệ Mặt Trời quanh tâm Thiên Hà (chu kỳ là 215 triệu năm chứ có ít đâu!) đã có bao nhiêu đổi thay trên Trái Đất: các lục địa di chuyển các ngọn núi mới mọc lên, khủng long tuyệt chủng xuất hiện những giống loài động thực vật mới và con người. Tất nhiên, trong 215 triệu năm tới đây Trái Đất sẽ lại thay đổi đến mức không nhận ra được như thế. Thế nhưng tác động của Vũ Trụ lên electron trong một vòng quay ngắn ngủi của nó thật là quá nhỏ bé. Các quá trình quay và dao động trong thế giới vi mô ổn định hơn trong thế giới các thiên thể.
Các quá trình tuần hoàn trong tự nhiên là các bước đi của thời gian. Không có chúng thì thật rất khó đo thời gian. Các hiện tượng lặp đi lặp lại xếp sợi chỉ thời gian thành các vòng cuộn. Thời gian trở thành đường xoáy ốc nó có thể tính đếm được.
Vào cái ngày của năm 1589, khi Galilêô Galilê đứng cầu nguyện trong nhà thờ Pida, ông đã nhận biết rằng chùm đèn treo của nhà thờ lắc đều theo thời gian, không phụ thuộc vào sải lắc thì phát minh đồng hồ quả lắc đã được đảm bảo. Cùng với phát minh đó là sự hưng thịnh của cơ học và thiên văn học thời cận đại. Các hiện tượng tuần hoàn theo chu kỳ có giá trị như vậy đấy!
Thế còn trước đó? Con người đã từng đo thời gian bằng cái chớp mắt (0,1- 0,3 giây), nhịp tim đập (0,4 – l giây) và các "đồng hồ" tự nhiên khác. Các đoạn thời gian quan trọng nhất là ngày, tháng và năm.
Mọi sinh vật trên Trái Đất đều phục tùng nhịp ngày đêm trên Trái Đất. Thiên nhiên đã toan cho ta chiếc đồng hồ rất lâu trước khi phát minh ra con lắc. Đồng hồ sinh học ấn định nhịp tim, nhịp thở, giấc ngủ và thời gian thức giấc. Buổi sáng nó đánh thức ta không kém phần chính xác so với đồng hồ báo thức. Thiên nhiên đã cấy cuốn lịch sinh học trong con người và động thực vật, đảm bảo cho nhịp hoạt động tháng và năm, sự tăng trưởng, mang thời rụng lá và thay lông. Ngày tháng và năm "gắn vào" trong con người cùng với "tâm trạng mùa xuân" và chứng "mất ngủ đêm trăng". Nó gắn với sinh hoạt và thời vụ sản xuất của con người hàng bao thế kỷ.
Còn một điều rất quan trọng nữa: kiến thức khoa học được xây dựng trên sự tìm tòi và so sánh các vật và các hiện tượng gần giống nhau để có thể dự đoán trạng thái, tính cách của chúng trong tương lai. Đầu tiên con người quan sát các hiện tượng tuần hoàn đơn giản nhất, dễ thấy nhất của tự nhiên: vòng quay nhật động (ngày đêm) của bầu trời, chuyển động theo tháng của Mặt Trăng và chuyển động theo năm của Mặt Trời so với các chòm sao. Khi con người lần đầu tiên thốt ra: sau đêm nhất định sẽ đến ngày, sau mùa đông là mùa xuân thì con người đã đoán trước tương lai. Không phải là phỏng đoán, nói mò mà chính là tiên đoán nó trước. Sau "thành công khoa học" đầu tiên này, người ta bắt đầu nghiên cứu các hiện tượng lặp đi lặp lại khác: các pha Mặt Trăng, nhật thực và nguyệt thực, cấu hình quỹ đạo chuyển động của các hành tinh - đó chính là sự khởi đầu của thiên văn học. Bầu trời sẵn lòng hé lộ cho chúng ta thấy các "vòng tuần hoàn"; Chúng bộc lộ trên trời thường xuyên hơn và thuần túy hơn so với trên Trái Đất, do đó thiên văn học là môn cổ xưa nhất trong các môn khoa học.
Quan sát sự tuần hoàn trên trời cao tác động mạnh đến thế giới quan của con người. Nhưng con người cổ xưa nhìn vòng xoáy thời gian chỉ thấy dạng hình tròn khép kín như cái nhẫn. Thời gian đó là con rắn cắn cái đuôi của mình. "Mặt Trời mọc rồi Mặt Trời lặng nó lật đật trở về nơi nó mọc. . . Điều chi đã có, ấy là điều sẽ có điều chi đã làm, ấy là điều sẽ làm nữa; chẳng có điều gì mới ở dưới Mặt Trời". Đấy là lời của người truyền đạo (Ecclesiastes) trong kinh thánh. Vòng nhẫn thời gian cho phép ta hình dung dễ dàng tính vô giới hạn của thời gian: tính vĩnh cửu.
Nhưng thôi, ta hãy quay về với khoa học. Muốn nghiên cứu đối tượng kỹ hơn, nhà nghiên cứu phải tách nó ra các phần: phân tích. Như vậy ban ngày được chia làm hai nửa, đánh dấu bằng thời điểm Mặt Trời ở vị trí cao nhất trên trời và cái bóng cây cột thẳng đứng ngắn nhất. Khi đó hóa ra là cung đường Mặt Trời đi lên bằng cung đường Mặt Trời đi xuống. Thời điểm nó ở vị trí cao nhất gọi là giữa trưa (chính ngọ). Cây cột thẳng đứng - cột tiêu Mặt Trời - chính là công cụ thiên văn cổ nhất. Cái bóng giữa trưa của nó bao giờ cũng đổ về hướng bắc (ở những vĩ độ lớn han chí tuyến bắc), vì thế cột tiêu Mặt Trời cũng là chiếc la bàn đầu tiên. Và khi người ta vạch hương bắc từ chân cột thì nó trở thành chiếc đồng hồ đầu tiên nhưng mới chỉ mỗi thời khắc là giữa trưa.
Khi con người đặt các đường ngắm xung quanh cọc tiêu để đánh dấu điểm Mặt Trời mọc vào ngày Cỏ Non đầu tiên hoặc ngày Nước lớn chẳng hạn, thì cọc tiêu đã trở thành thứ lịch ngắm cho biết sự trở lại của ngày tháng trong năm. Quả thực, tại mỗi điểm như vậy của đường chân trời Mặt Trời sẽ mọc từ đó hai lần trong một năm.
Ví dụ ngày lùa bò đầu tiên ở nước Nga được chốt vào ngày Êgori (7-5). Mặt Trời sẽ lại mọc ở điểm đó vào ngày 5-8. Sang năm sau cũng lặp lại như vậy. Loại lịch cọc tiêu này ngay từ thời kỳ "chế tạo dụng cụ đồ đá" đã giúp con người xác định được độ dài một năm vào khoảng 360-365 ngày.
Nhiệm vụ tiếp theo là phân chia thành số đối tượng nghiên cứu bởi lẽ có câu nói rất đúng rằng: "Thời gian là con số". Người ta bắt đầu đo đếm ngày, tháng, năm. Một năm có chừng 360 ngày cộng thêm một ít nữa. Con số 360 đã làm các nhà lý luận cổ đại hân hoan:
3 x 4 x 5 x 6 = 360. Thật là ông trời đã ban cho con người con số "thần" chia hết cho tất cả các số từ 2 đến 6! Ông trời đã ban cho Babilon hệ đếm số thập phân: 3 x 4 = 12; 12 x 5 = 60; 60 x 6 = 360! Còn phần lẻ sẽ tính sau. Tiếp đến: 360: 12=30 (tương ứng với tháng).
Quả thật Mặt Trăng có chu kỳ pha là 29,5 ngày. Nhưng do chưa biết phân số nên phải lấy một tháng 29 hoặc 30 ngày. Vòng tròn tượng trưng cho đường đi của Mặt Trời được chia thành 3600. Ngày (ban ngày) theo hệ đếm mới chia thành 12 giờ ban ngày, còn đêm được chia ra 12 giờ ban đêm.
Giá như một năm chẵn 360 ngày và một chu kỳ trăng 30 ngày thì có phải hay bao nhiêu. Sẽ không có vấn đề gì rắc rối trong lịch cả. Nhưng Trái Đất quay quanh Mặt Trời hết 365 ngày 5 giờ 48 phút 45,84 giây. Nếu như năm nay ngày Tết bắt đầu từ lúc nửa đêm thì chả lẽ sang năm lại đón Tết từ 6 giờ sáng! Mặt Trăng nói chung quay xung quanh Trái Đất khá thất thường: từ 29,25 đến 29,85 ngày. Vì thế cho đến tận hôm nay người ta vẫn chưa thu xếp được một thời lịch thuận tiện về mọi khía cạnh.
