Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn của Định luật Nhiệt động lực học thứ hai: Tại sao Vũ trụ của chúng ta trôi qua theo thời gian?
Trong vật lý ngày nay, định luật nhiệt động thứ hai là chìa khóa giải thích sự trôi qua của thời gian trong quá trình tiến hóa của vũ trụ nhưng nó cũng hàm chứa những bí ẩn sâu xa hơn của vũ trụ. Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, entropy của một hệ cô lập tăng theo thời gian, cho thấy tính định hướng rõ ràng của thời gian. Điều này có nghĩa là mặc dù các định luật vật lý có vẻ đối xứng ở cấp độ vĩ mô, nhưng chúng lại thể hiện sự bất đối xứng đáng kể về mặt thời gian trong hành vi thực tế.
"Entropy tăng lên giải thích tại sao chúng ta cảm nhận được thời gian trôi qua."
Entropy có thể hiểu là thước đo mức độ mất trật tự của một hệ thống, vì vậy khi thời gian trôi qua, độ mất trật tự của hệ thống đó tăng lên, đó là lý do tại sao chúng ta luôn hướng tới tương lai. Lý thuyết mũi tên thời gian do các học giả đề xuất dựa trên hiện tượng này, dẫn đến câu hỏi cơ bản về sự bất đối xứng của thời gian: Tại sao lúc đầu vũ trụ lại ở trạng thái entropy thấp? Những câu hỏi như thế này khiến nhiều người phải suy nghĩ sâu sắc về bản chất của thời gian.
Ngược lại, ảnh hưởng của sự đảo ngược thời gian lên hoạt động của các hạt vi mô mang tính đối xứng hơn. Theo sự đối xứng ngược thời gian (đối xứng T), ở cấp độ vi mô, quy luật chuyển động của các hạt không thay đổi do hướng thuận hoặc ngược của thời gian. Điều này minh họa tính đối xứng có thể có trong quá trình vi mô và định luật thứ hai của nhiệt động lực học. mâu thuẫn giữa sự bất cân xứng vĩ mô.
"Tính đối xứng của thế giới vi mô cho phép chúng ta suy nghĩ về những nguyên nhân cơ bản của hành vi vĩ mô."
Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ của vật lý lượng tử, các nhà khoa học đã bắt đầu xem xét cách tích hợp khái niệm đảo ngược thời gian vào điện toán lượng tử và nghiên cứu thông tin lượng tử. Do hoạt động của các hệ lượng tử thể hiện những đặc điểm khác nhau trong quá trình quan sát, nên điều này mang lại một góc nhìn mới để khám phá sự bất đối xứng của thời gian. Trong quá trình đo lượng tử, một số hệ thống có thể vi phạm tính đối xứng đảo ngược thời gian khi thực hiện các phép đo không gây nhiễu. Dự đoán này vẫn chưa được xác nhận bằng thực nghiệm.
Ngoài ra, sự tồn tại của lỗ đen còn thách thức sự hiểu biết về thời gian. Chân trời sự kiện của lỗ đen đặt ra trở ngại lớn cho sự hiểu biết của chúng ta về vật lý vì ánh sáng không thể thoát ra một khi nó vượt qua ranh giới này. Trong môi trường như vậy, định nghĩa về thời gian dường như đã mất đi ý nghĩa của nó. Các nhà khoa học đã đưa ra những cuộc thảo luận sôi nổi xung quanh nghịch lý thông tin của lỗ đen, và những cuộc thảo luận này đã thúc đẩy hơn nữa suy nghĩ sâu sắc của chúng ta về thời gian và sự gia tăng entropy.
"Lỗ đen khiến chúng ta phải suy nghĩ lại về mối quan hệ giữa thời gian và không gian."
Trên thực tế, việc mô tả entropy theo định luật thứ hai và khái niệm mũi tên thời gian khiến chúng ta phải xem xét lại sự tiến hóa của vũ trụ. Khi chúng ta xem xét sự tiến hóa của vũ trụ từ Vụ nổ lớn đến hiện tại, giá trị entropy của các điều kiện ban đầu rõ ràng có tác động cơ bản đến sự gia tăng entropy sau đó. Nếu vũ trụ ban đầu không ở trạng thái entropy thấp thì liệu có con đường tiến hóa khác không? Về vấn đề này, dữ liệu quan sát vũ trụ (chẳng hạn như bức xạ nền vi sóng vũ trụ) cho chúng ta thấy tính đồng nhất và đồng nhất ban đầu của vũ trụ là gì.
Nhiều nhà nghiên cứu coi sự tiến hóa của vũ trụ như một điệu nhảy tối cao của sự gia tăng entropy và mọi chuyển động của những người tham gia vô hình trung quyết định tốc độ và nhịp điệu chung của điệu nhảy. Trong “vũ điệu” đặc biệt này, thời gian là vô cùng quan trọng. Các nhà khoa học đang nỗ lực làm sáng tỏ những câu hỏi liên quan đến entropy, thời gian và sự tiến hóa của vũ trụ, nhưng vẫn còn nhiều ẩn số cần giải đáp.
"Vòng xoắn trong điệu nhảy này là ngẫu nhiên hay là tất yếu? Chúng ta có thể thực sự hiểu được tác động của entropy lên thời gian trôi qua không?"
Vì vậy, khi thảo luận về định luật thứ hai của nhiệt động lực học và tác động của nó lên thời gian, chúng ta không thể không tự hỏi, sự thật nào ẩn sau những hiện tượng này? Làm thế nào vũ trụ của chúng ta sẽ tìm thấy những khả năng trong tương lai trong những định luật như vậy?
