Sự nhất quán của nhân loại về thời gian giúp liên lạc và vận chuyển trôi chảy, đồng thời thúc đẩy nền kinh tế xã hội của nhân loại. Nhưng thời gian còn có một mặt khác, một mặt mà đồng hồ không chỉ ra. Khi công nghệ đếm thời gian ngày càng tinh vi hơn, sự hiểu biết của chúng ta về thời gian có thể cần phải bắt đầu thay đổi.
Giờ chính thức của nước Mỹ được lưu giữ trong phòng thí nghiệm của chính phủ ở Boulder, Colorado, tại Viện Tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia (NIST). Từ đây, NIST phát sóng thời gian đến các địa điểm trên toàn quốc. Thời gian được truyền qua mạng máy tính và tháp điện thoại di động đến các thiết bị cá nhân của chúng ta. Chúng hoạt động đồng bộ một cách hoàn hảo.
Điều gì khiến thời gian ở các nơi khác nhau thì khác nhau?
Chanda Prescod-Weinstein, nhà vật lý lý thuyết tại Đại học New Hampshire, cho biết rất nhiều người chúng ta lớn lên với ý tưởng coi thời gian là tuyệt đối, nhưng thực ra thời gian mà chúng ta đang trải qua là một cấu trúc xã hội. Thời gian thực sự lại là một cái gì đó khác. Ở góc độ vật lý vũ trụ, không gian và thời gian có thể bị kéo dãn và chậm lại —đôi khi thậm chí có thể bị phá vỡ hoàn toàn.
Prescod-Weinstein nói, thời gian thực linh hoạt hơn nhiều so với hầu hết mọi người nhận thấy. Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, không gian và thời gian gắn liền với nhau và không-thời gian có thể uốn cong. Cô nói độ cong đó đang kéo dài thời gian. Và lực có thể kéo dài thời gian được biết tới nhiều nhất chính là lực hấp dẫn. Nếu một người ở nơi có nhiều lực hấp dẫn hơn thì thời gian trôi qua đối với họ càng chậm hơn so với người ở nơi có trường lực hấp dẫn thấp hơn.
Ảnh hưởng của sự khác biệt này là rất nhỏ so với tuổi thọ của con người, nhưng nó có thật và có thể đo lường được. Ví dụ phòng thí nghiệm Boulder ở Colorado nằm ở vị trí cao hơn mực nước biển 1.600 m. Điều đó nghĩa là trường của lực hấp dẫn ở đây yếu hơn một chút, như vậy cũng có nghĩa thời gian ở đây trôi qua nhanh hơn chỗ khác một chút.
Để đối phó với dòng thời gian có sự nhanh chậm khác nhau, công nghệ hiện đại phải thực hiện cái gọi là hiệu chỉnh thời gian. Ví dụ, những người chấm công tại Boulder và những nơi khác có dòng thời gian nhanh hơn một chút, sẽ thực hiện các hiệu chỉnh để đảm bảo các dòng thời gian khác nhau này được thống nhất với nhau.
Điều tương tự cũng xảy ra với các vệ tinh ở xa Trái đất khi mà các vệ tinh này đang tạo nên Hệ thống Định vị Toàn cầu. Hệ thống của các vệ tinh này hoạt động bằng cách điều chỉnh độ chênh lệch thời gian giữa một số vệ tinh trong không gian với thời gian của con người trên mặt đất.
Nếu không hiệu chỉnh chính xác sự khác biệt của thời gian ở trên các vệ tinh GPS, thì hệ thống sẽ không chính xác. Cô nói: “Bất kỳ loại hệ thống nào sử dụng GPS đều cần đến thuyết tương đối rộng. Bạn phải hiểu dòng thời gian của vệ tinh là như thế nào và nó khác với dòng thời gian từ Trái đất như thế nào."
Điều gì xảy đến với thời gian ở những nơi cách xa Trái đất?
Ở những nơi cách xa Trái đất, thời gian thậm chí trở nên thực sự kỳ dị . Những nơi mà lực hấp dẫn rất mạnh, thời gian như chúng ta hiểu, có thể bị phá vỡ hoàn toàn. Prescod-Weinstein cho biết, ở rìa của lỗ đen, lực hấp dẫn cực mạnh làm chậm thời gian một cách đáng kể. Và khi vượt qua điểm không thể quay lại của lỗ đen, được gọi là chân trời sự kiện, cô nói không gian và thời gian ở đó bị đảo lộn.
Katie Mack, nhà vật lý thiên văn tại Viện Vật lý lý thuyết Perimeter ở Canada cho biết ở rìa của vũ trụ quan sát được, có điều gì đó khác đang xảy ra. Vũ trụ đang giãn nở từ Vụ nổ lớn và sự giãn nở đó cũng kéo dài thời gian.
Katie nói: “Khi bạn nhìn thấy mọi thứ trong vũ trụ rất xa, do sự giãn nở của vũ trụ, sẽ mất nhiều thời gian hơn để mọi thứ xảy ra. Hiệu ứng này được gọi là sự giãn nở thời gian vũ trụ và nó mạnh hơn nhiều so với những thay đổi thời gian nhỏ bé được nhìn thấy gần Trái đất".
Katie Mack, người đã viết cuốn sách The End of Everything (Điểm kết thúc của vạn vật), nói rằng nhiều tỷ năm nữa trong tương lai, thời gian vẫn có thể tiếp tục trở nên kỳ lạ hơn. Vũ trụ đang mở rộng, năng lượng và vật chất ngày càng trở nên trải đều hơn.
Ở trạng thái cuối cùng, vũ trụ có thể trở thành một đám mây năng lượng và vật chất trơ, nơi mọi thứ được phân bổ đồng đều. Và cô nói: “Trong sự hư vô xám xịt này, không còn tương lai, không còn mũi tên thời gian nữa. Tại thời điểm đó, thời gian không có ý nghĩa thực sự, nó không có phương hướng."
Tích tắc, tích tắc
Các nhà khoa học tại NIST nhận thức rõ ràng về tất cả các vấn đề với thời gian.
John Kitching, người đứng đầu nhóm thiết bị và thiết bị nguyên tử tại NIST cho biết: “Chúng tôi thực sự tập trung vào việc đo thời gian, nhưng… thật khó để xác định nó một cách thỏa đáng”.
Kitching cho biết nhóm của ông đang phát triển điều kỳ diệu — một chiếc đồng hồ nguyên tử có thể được sản xuất hàng loạt và gắn trên vi mạch.
Ông nói: “Tầm nhìn của chúng ta đối với loại đồng hồ này về cơ bản là cho phép sử dụng thời gian nguyên tử ở mọi nơi. Hãy tưởng tượng - một chiếc đồng hồ nguyên tử trong mọi máy tính và trong mọi điện thoại di động."
Kitching nói, giống như việc con người tiếp tục cải thiện bản đồ của mình, họ phải cải thiện đồng hồ của mình. Đồng hồ tốt hơn có thể làm cho GPS chính xác hơn, mạng máy tính nhanh hơn và kích hoạt các công nghệ mới trong tất cả các lĩnh vực, từ giao dịch chứng khoán đến thiên văn học.
Việc đếm giây, phút, giờ và ngày không ngừng của phòng thí nghiệm NIST đang được sử dụng cho mọi hoạt động của con người, từ điều hướng đến sản xuất. Đối với con người, có một giá trị xã hội to lớn trong việc cố gắng chế ngự thời gian của tự nhiên.
"Chúng ta cần sắp xếp để gặp nhau tại một địa điểm nhất định vào một thời điểm nhất định", ông nói. "Nếu chúng ta không xác định được hai thông tin đó, thì chúng ta sẽ không thể gặp nhau được."
Theo NPR
Lê Na
