Có bằng chứng khoa học nào chứng minh thời gian có thể quay ngược lại?

Thời gian không thể quay ngược lại, nhưng trong mắt các nhà vật lý học, mũi tên thời gian không chỉ có một hướng, dưới một số trường hợp đặc biệt, thời gian sẽ bắt đầu chảy ngược.

Mô hình vũ trụ học hiện đại tin rằng vũ trụ của chúng ta bắt nguồn từ một vụ nổ lớn cách đây 13,82 tỷ năm, trước đó không có thời gian, không gian, vật chất, quy luật vật lý và mọi thứ chri được sinh ra sau vụ nổ lớn đó.

Trong một khoảnh khắc rất ngắn sau vụ nổ lớn, vũ trụ bùng nổ từ một điểm vô hình đến một quy mô đáng kể, tốc độ giãn nở này vượt xa tốc độ ánh sáng, và trong quá trình giãn nở hiện tại của vũ trụ, tốc độ giãn nở của không-thời gian cũng nhanh hơn tốc độ ánh sáng.

Mũi tên thời gian là khái niệm diễn tả trình tự xảy ra của các sự kiện từ quá khứ, qua hiện tại, và đến tương lai - trình tự này không thể đảo ngược được ở thế giới mà chúng ta đã biết. Tuy nhiên hầu hết các định luật vật lý không phân biệt giữa tương lai và quá khứ. Ví dụ, hãy lập một phương trình mô tả sự va chạm và bật lại của hai quả bóng bi-a giống hệt nhau. Nếu cận cảnh sự kiện đó được ghi lại bằng máy ảnh và phát ngược lại, nó vẫn có thể được biểu thị bằng cùng một phương trình.

Đó là lý do tại sao các thiên hà xa xôi cách xa Trái đất nhanh hơn tốc độ ánh sáng và cũng là lý do tại sao tồn tại vũ trụ quan sát được với đường kính 93 tỷ năm ánh sáng.

Dưới sự hướng dẫn của ý tưởng tích hợp không-thời gian của Einstein, nhiều nhà vật lý tin rằng tính một chiều hiện tại của thời gian là do sự giãn nở của vũ trụ gây ra, nghĩa là một khi vũ trụ chuyển từ giãn nở sang co lại, thì hướng của vũ trụ sẽ thay đổi, mũi tên thời gian cũng sẽ bị đảo ngược.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, mặc dù sự giãn nở của vũ trụ đã được tăng tốc trong hàng tỷ năm, lực đẩy của năng lượng tối có thể đang suy yếu.

Vũ trụ được quan sát hiện nay đang trong trạng thái giãn nở gia tốc. Điều này là do năng lượng tối, chiếm 70% tổng khối lượng và năng lượng của vũ trụ, đang hoạt động. Nó cung cấp thêm lực đẩy và giúp vũ trụ đẩy nhanh quá trình mở rộng của nó.

Nếu các nhà vật lý trong tương lai phát hiện ra rằng tỷ lệ năng lượng tối được đánh giá quá cao hoặc năng lượng tối cạn kiệt, thì toàn bộ vũ trụ sẽ chuyển từ giãn nở tăng tốc sang giãn nở giảm tốc, rồi ngừng giãn nở, cuối cùng vũ trụ sẽ chuyển từ trạng thái dừng sang trạng thái suy sụp hay co lại.

Theo mô hình của một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, gia tốc của vũ trụ có thể nhanh chóng kết thúc trong vòng 65 triệu năm tới - sau đó, trong vòng 100 triệu năm, vũ trụ có thể ngừng giãn nở hoàn toàn, và thay vào đó, nó có thể bước vào kỷ nguyên co lại, có thể là sự chết đi hoặc là sự tái sinh, đảo ngược của thời gian và không gian. Tuy nhiên, các bằng chứng thực nghiệm (các quan sát về các siêu tân tinh được lấy làm ngọn nến mốc, hay nền vi sóng vũ trụ) cho thấy sự giãn nở của vũ trụ không bị chậm lại mà còn đang tăng tốc. Đa số các nhà thiên văn đã công nhận kết quả thực nghiệm về vũ trụ nở nhanh dần từ năm 2002.

Nếu một sự sụp đổ lớn xảy ra vào một thời điểm nhất định trong tương lai, nó không chỉ khiến khoảng cách trong không gian bị rút ngắn lại mà còn có sự đảo ngược về thời gian, khi đó, khoảng cách giữa các thiên hà sẽ ngày càng gần hơn. Khi đó, nếu thực sự có một số lượng lớn các nền văn minh thông minh tiên tiến trong vũ trụ, thì nền văn minh nhân loại sẽ sớm phát hiện ra sự tồn tại của họ trong vũ trụ ngày càng thu hẹp lại.

Vụ Co Lớn (the Big Crunch) là một dự đoán tương lai vũ trụ về sự quy tụ của vũ trụ trở lại 1 điểm sau khi nó ngừng nở ra sau Vụ Nổ Lớn. Nếu lực hấp dẫn của tất cả vật chất trong vòng vũ trụ quan sát được đủ lớn, nó có thể làm chậm dần quá trình nở ra của vũ trụ, đến mức ngừng hẳn rồi sau đó bắt đầu co trở lại. Sau khoảng thời gian gần bằng thời gian giãn nở, vũ trụ co trở về 1 điểm kỳ dị, tương tự như 1 hố đen khổng lồ chứa tất cả mọi vật chất. Không thể nói gì được về chuyện gì sẽ xảy ra sau Vụ Co Lớn, vì thời gian ngừng tại điểm kỳ dị này.

Là những người bình thường, chúng ta thực sự có thể coi sự sụp đổ của vũ trụ giống như một bộ phim bị đảo ngược, nhưng vẫn có một điểm khác biệt cơ bản giữa sự sụp đổ của chính vũ trụ và bộ phim bị đảo ngược, đó là entropy.

Trong nhiệt động lực học, entropy đề cập đến mức độ hỗn loạn trong một hệ thống kín, thuộc tính cốt lõi của nó là nó sẽ chỉ tăng chứ không giảm, điều đó có nghĩa là mức độ hỗn loạn trong một hệ thống kín sẽ chỉ tăng lên.

Trong trường hợp vũ trụ của chúng ta là hệ thống khép kín lớn, giá trị entropy của vũ trụ sẽ tiếp tục tăng theo vụ nổ lớn và sự giãn nở của không gian và thời gian, nhưng khi sự sụp đổ của vũ trụ bắt đầu, giá trị entropy sẽ không bị đảo ngược, thay vào đó nó vẫn tiếp tục tăng lên.

Mặc dù đảo ngược thời gian có vẻ khó tin đối với nhiều người, nhưng nó thực sự có thể, mặc dù xác suất rất nhỏ.

• Lý giải về đường hầm bí ẩn giúp "quay ngược thời gian"
• Thời gian thực sự có thể quay ngược hay không?
• Tại sao thời gian không thể quay trở lại?