Albert Einstein (Nhà vật lý, Thế kỷ 20):
"Sự phân biệt giữa quá khứ, hiện tại và tương lai chỉ là một ảo tưởng bền bỉ và dai dẳng."
(Nguyên văn: "The distinction between the past, present and future is only a stubbornly persistent illusion.")

Câu nói này, được thốt ra từ một trong những trí tuệ vĩ đại nhất của nhân loại, hé lộ rằng cách chúng ta từng nhìn nhận thời gian là một chân lý cố định. Tuy vậy, trước khi đến với các quan điểm phức tạp hơn, hãy trở về với bức tranh truyền thống – nơi thời gian được xem như một dòng chảy đều đặn, giản đơn, vốn đã từng là nền tảng cho tư duy khoa học và đời sống hàng thế kỷ.

Trong cách hiểu quen thuộc, thời gian được ví như một mũi tên bắn đi từ quá khứ, xuyên qua hiện tại và hướng đến tương lai. Chúng ta có cảm giác rõ ràng rằng quá khứ đã qua và không thể quay lại, hiện tại là thực tại đang diễn ra, còn tương lai là miền đất chưa biết, đang chờ đợi chúng ta. Quan niệm này rất "thường ngày": đồng hồ tích tắc, mặt trời mọc rồi lặn, chúng ta lớn lên, trưởng thành, già đi. Mỗi khoảnh khắc trôi qua không bao giờ trở lại.

1. Newton và thời gian tuyệt đối.

Trước thời Einstein, nhà vật lý Isaac Newton (thế kỷ 17) đã đưa ra một khung lý thuyết vững chắc để mô tả chuyển động và lực. Trong vũ trụ của Newton, thời gian là một dòng chảy tuyệt đối, không phụ thuộc vào bất cứ điều gì. Nó giống như một "sân khấu" bao la, đứng yên, trên đó mọi sự kiện trong vũ trụ diễn ra. "1 giây" của tôi sẽ bằng "1 giây" của bạn, bất kể bạn đang đứng yên hay chạy, bất kể bạn ở trên trái đất hay ở sao Hỏa. Nói cách khác, thời gian là nền tảng chung, ổn định và không bị ảnh hưởng bởi vật thể hay hiện tượng nào.

Hãy tưởng tượng bạn đang đứng bên bờ sông và quan sát hai chiếc thuyền đang di chuyển. Theo quan điểm Newton, thời gian trôi đi một cách độc lập và không bị ảnh hưởng bởi chuyển động của bạn hay chiếc thuyền. Bạn có thể cho rằng đồng hồ của mình luôn chạy đúng, không bị ảnh hưởng bởi tốc độ của thuyền. Thời gian là một thứ đo lường phổ biến và ổn định, giống như chiều dài của sông – luôn giữ nguyên, dù bạn nhìn từ đâu.

Một ví dụ khác là thuyết vạn vật hấp dẫn của Newton. Ông cho rằng lực hấp dẫn giữa hai vật thể phụ thuộc vào khối lượng và khoảng cách giữa chúng, và thời gian không có ảnh hưởng đến lực này. Thời gian trôi đi một cách tuyệt đối, không thay đổi dù mọi thứ xung quanh có biến đổi như thế nào.

Cách nhìn này trùng khớp với trực giác đơn giản của con người. Chúng ta cảm nhận thời gian thông qua nhịp tim, chu kỳ ngày đêm, và các giai đoạn cuộc đời. Quan niệm thời gian tuyến tính, liên tục và tách biệt với không gian giúp con người dễ dàng tính toán, đo đạc, sắp xếp lịch và lập kế hoạch. Đây cũng là lý do tại sao, trong một thời gian dài, tư duy "thời gian tuyệt đối" rất ăn khớp với nhu cầu thực tế – từ việc đo lường quãng đường đi đến xác định mùa vụ trong nông nghiệp.

Nhờ quan niệm thời gian tách biệt và ổn định, các công cụ đo thời gian như đồng hồ cơ, sau đó là đồng hồ quả lắc, đồng hồ thạch anh, và cuối cùng là đồng hồ nguyên tử, đã dần cải thiện độ chính xác. Sự tiến bộ này cho phép chuẩn hóa thời gian, định ra hệ thống múi giờ, góp phần xây dựng cơ sở hạ tầng xã hội hiện đại. Thời gian, vì thế, không chỉ là khái niệm trừu tượng mà còn trở thành "xương sống" cho nhịp sống văn minh: giao thông, sản xuất, viễn thông, tất cả đều dựa vào một hệ thống thời gian chuẩn mực.

Tuy nhiên, dẫu tiện lợi và quen thuộc, bức tranh thời gian truyền thống không giải thích được mọi hiện tượng. Nó không giải đáp câu hỏi: Tại sao tốc độ ánh sáng lại là hằng số? Tại sao thời gian có vẻ không liên kết chặt chẽ với không gian trong mô hình này? Và nếu thời gian thực sự tuyệt đối, tại sao có những nghịch lý và hiện tượng khó hiểu nảy sinh khi chúng ta xem xét các chuyển động rất nhanh hoặc các trường hấp dẫn rất mạnh?

Chính những câu hỏi chưa được giải đáp này đã đặt nền tảng cho một cuộc cách mạng trong việc hiểu về không-thời gian, mở đường cho một giai đoạn mới trong khoa học. Và từ đó, một bức tranh tinh vi hơn về thời gian xuất hiện – bức tranh mà Albert Einstein đã có công khai mở, nơi thời gian không còn tách rời khỏi không gian, và sự phân biệt quá khứ, hiện tại, tương lai hóa ra không rõ ràng như ta vẫn tưởng.

2. Không-thời gian: Một cấu trúc thống nhất.

Thuyết tương đối hẹp (1905) của Einstein khởi đầu cho ý tưởng hợp nhất không gian và thời gian. Trong mô hình này, thay vì xét riêng ba chiều không gian và một chiều thời gian, ta xem chúng cùng tạo thành một "mặt phẳng" bốn chiều trừu tượng, gọi là "không-thời gian". Mỗi sự kiện trong vũ trụ – ví dụ như việc bạn đọc những dòng này – không chỉ xác định bởi vị trí không gian (bạn đang ở đâu) mà còn bởi một tọa độ thời gian (lúc nào điều đó xảy ra).

Chính sự gộp chung này đã mang lại kết luận đáng kinh ngạc: thời gian không phải là đại lượng cố định, mà phụ thuộc vào trạng thái chuyển động của người quan sát. Khi bạn di chuyển nhanh hơn, những người đứng yên so với bạn sẽ thấy đồng hồ của bạn chạy chậm lại. Hiện tượng này, gọi là "dãn thời gian", cho thấy thời gian co giãn linh hoạt, không phải dòng chảy "cứng" như trong mô hình Newton.

Ví dụ minh họa: Hãy tưởng tượng bạn đang lái một chiếc xe đua siêu tốc, gần với tốc độ ánh sáng. Theo thuyết tương đối hẹp, đồng hồ trên xe của bạn sẽ chạy chậm hơn so với đồng hồ của người ngồi bên bờ đường. Nếu bạn lái xe nhanh đến mức gần với tốc độ ánh sáng, có thể mất nhiều năm theo đồng hồ bên ngoài, nhưng đối với bạn, chỉ vài tháng mới trôi qua. Đây là minh chứng rõ ràng rằng thời gian không phải là một dòng chảy tuyệt đối, mà nó phụ thuộc vào vận tốc của người quan sát.

Trong cách hiểu này, thời gian được coi như một chiều không gian đặc biệt, nhưng không hoàn toàn giống các chiều không gian quen thuộc. Bạn có thể di chuyển tự do trong không gian, nhưng không thể "đi lại" trong thời gian một cách tùy ý (ít nhất là theo hiểu biết khoa học hiện tại). Tuy nhiên, về mặt cấu trúc toán học, việc mô tả không-thời gian 4D cho phép vật lý học dự đoán chính xác các hiện tượng: từ quỹ đạo hành tinh đến thời gian chạy chậm đi cho các phi hành gia trên tàu vũ trụ nhanh.

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá cách mà thuyết tương đối của Einstein đã thay đổi cách chúng ta hiểu về không-thời gian và thời gian, đưa ra một bức tranh tinh vi hơn về vũ trụ – nơi thời gian không còn là một dòng chảy tuyệt đối, mà là một phần của một cấu trúc không-thời gian phức tạp và linh hoạt hơn rất nhiều