Với hơn 40 triệu USD, tỷ phú giàu nhất hành tinh Jeff Bezos đang cùng bạn là nhà khoa học máy tính Danny Hillis xây dựng "kỳ quan thời gian" có 1-0-2 trên thế giới: Chiếc đồng hồ chỉ thời gian 10.000 năm, cao 153 mét, ẩn trong lòng núi ở phía tây bang Texas, Mỹ.
Tỷ phú Jeff Bezos nói về ý nghĩa của kỳ quan này rằng: 10.000-Year-Clock sẽ tích tắc một lần mỗi năm và đổ chuông một lần trong một thiên niên kỷ (1.000 năm). Tôi muốn kỳ quan này sẽ giúp thế hệ con cháu suy nghĩ sâu sắc hơn về tương lai xa và những ảnh hưởng của chúng đối với thời gian. Vào năm 4000, con cháu chúng ta sẽ tự hỏi: 'Tại sao tổ tiên lại xây dựng công trình này?' giống như cách chúng ta đang hỏi câu tương tự về kim tự tháp Ai Cập vậy.
THỜI GIAN - Bấy lâu nay, con người vẫn loay hoay với bản chất khó nắm bắt của nó: Thời gian là gì? Làm sao để ghi lại nó? Làm thế nào thời gian có thể điều chỉnh sự sống và liệu nó có tồn tại như một khối xây dựng cơ bản của vũ trụ hay không?
Dù câu trả lời của những vấn đề này chưa thực sự rõ ràng nhưng mặc nhiên, thời gian đã-đang-sẽ đồng hành cùng con người và giúp chúng ta phát triển rực rỡ trong hàng nghìn năm qua. Hãy cùng Quanta Magazine theo dõi sự tiến hóa trong tri thức của nhân loại được đo cùng thời gian (đếm ngược) thông qua lịch sử quan sát trong các lĩnh vực VĂN HÓA, VẬT LÝ, ĐỊA LÝ, THỜI GIAN VÀ SINH HỌC.
1
2018 - SINH HỌC
Vị trí vùng Entorhinal cortex (EC) điều hướng và nhận thức của thời gian về những gì, ở đâu và khi nào. Nguồn: QM
Một nhóm các nhà khoa học Na Uy, dẫn đầu bởi Albert Tsao, đã tìm thấy một mạng lưới các tế bào trong não đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối nhận thức về thời gian trôi qua với sự hình thành ký ức.
Các nghiên cứu được tiến hành trên chuột, cho thấy rằng một số nhóm tế bào trong một vùng não gọi là Entorhinal cortex (EC), nằm ở thùy thái dương trung gian, hoạt động như một trung tâm trong một mạng lưới rộng rãi cho bộ nhớ, điều hướng và nhận thức của thời gian về những gì, ở đâu và khi nào.
2015 - VẬT LÝ
Đồng hồ quang học trong phòng thí nghiệm của Jun Ye sử dụng các nguyên tử strontium lạnh, được thấy ở đây phát huỳnh quang màu xanh ở trung tâm của buồng chân không. Nguồn: Jun Ye; JILA / NIST
Một nhóm nghiên cứu do nhà vật lý người Mỹ gốc Trung Quốc Jun Ye dẫn đầu đã phát triển đồng hồ nguyên tử chính xác nhất được chế tạo cho đến nay. Được biết đến như một đồng hồ mạng tinh thể strontium, nó đo các rung động của các nguyên tử strontium-87.
Nếu một chiếc đồng hồ như vậy đã chạy kể từ thời điểm xảy ra Vụ nổ lớn (Big Bang), nó sẽ tăng hoặc giảm không quá một giây. Đồng hồ mạng tinh thể strontium hiện đang được sử dụng để thăm dò vật lý cơ bản và có thể đóng vai trò là máy dò vật chất tối.
2013 - VẬT LÝ
Nguồn ảnh: QM
Các nhà nghiên cứu điều tra các lý thuyết hấp dẫn lượng tử (QG) bắt đầu nghi ngờ rằng cả không gian và thời gian đều không phải là thành phần cơ bản của vũ trụ. Một ý tưởng quan trọng, được phát triển bởi các nhà vật lý người Argentina Juan Martín Maldacena và người Mỹ Leonard Susskind vào năm 2013, đặt ra một sự tương đương giữa sự rối lượng tử và lỗ sâu (Wormhole, là một vùng không-thời gian giả định là có cấu trúc tô pô đặc biệt tạo nên đường đi tắt trong không thời gian).
Ý tưởng đôi khi được gọi là ER = EPR, sau hai bài báo được xuất bản bởi Albert Einstein và đồng tác giả vào năm 1935. Nếu đúng, điều này có nghĩa là rối lượng tử có sự liên hệ với không-thời gian.
1989 - SINH HỌC
Nguồn ảnh: QM
Một nhà thiết kế nội thất người Ý tên là Stefania Follini đã tham gia vào một thí nghiệm năm 1989 về nhịp sinh học khi tự nguyện cô lập mình hơn 4 tháng trong một căn phòng dưới lòng đất ở hang động Carlsbad thuộc bang New Mexico, Mỹ nơi cô không có bất kỳ liên hệ nào với thế giới bên ngoài - và không sử dụng đồng hồ.
Ngay sau khi thí nghiệm bắt đầu, chu kỳ đi ngủ-thức dậy của cô đã thay đổi từ 24 đến 25 giờ; đến gần cuối thí nghiệm nó đã lên đến 36 giờ. Sau 130 ngày thực tế, cô nghĩ mình mới chỉ sống trong hang khoảng 60 ngày. Vẫn còn nhiều điều phải tìm hiểu về cách cơ thể chúng ta theo dõi thời gian, nhưng những thí nghiệm như vậy cho thấy đồng hồ sinh học của chúng ta không chỉ đơn giản là tuân theo đồng hồ cơ mà tuân theo sự điều chỉnh của chính nó.
Với khoảng thời gian 130 ngày đó, Stefania Follini đã phá kỷ lục thế giới khi là người phụ nữ sống những cô lập nhiều nhất trong một hang động ngầm.
1988 - VẬT LÝ, VĂN HÓA
Bìa sách: Bantam Press
Nhà vật lý người Anh Stephen Hawking đã xuất bản cuốn "Lược sử thời gian", một cuốn sách nổi tiếng về không gian, thời gian và vũ trụ đã trở thành một cuốn sách bán chạy bất ngờ. Giáo sư Stephen Hawking đã xác định được ba mũi tên khác nhau của thời gian, một mũi tên tâm lý (củng cố ký ức của chúng ta về quá khứ và cách chúng ta tưởng tượng về tương lai), một mũi tên nhiệt động và mũi tên vũ trụ.
1972 - SINH HỌC
Nguồn ảnh: Giải phẫu người của Sobotta
Hai nhóm các nhà khoa học Mỹ, dẫn đầu bởi Robert Moore và Victor Eichler ở Chicago và Friedrich Stephan và Irving Zucker ở Berkeley, đã phát hiện ra vùng não chi phối nhịp sinh học. Các hoạt động thần kinh và nội tiết tố mà nó tạo ra điều chỉnh nhiều chức năng cơ thể khác nhau trong một chu kỳ 24 giờ.
Cấu trúc chính là hạt nhân siêu âm, hay SCN, xử lý thông tin từ võng mạc về ánh sáng và bóng tối. Các nghiên cứu sau đó trên chuột phát hiện ra rằng thiệt hại đối với SCN phá hủy nhịp điệu của động vật - và cấy ghép SCN có thể khôi phục chúng.
1971 - VẬT LÝ
Thuyết tương đối của Albert Einstein đã được đưa vào thử nghiệm khi các máy bay thương mại mang đồng hồ nguyên tử giống hệt nhau được bay vòng quanh thế giới hai lần - đầu tiên về phía đông và sau đó về phía tây - và lấy kết quả đem so sánh với các đồng hồ giống hệt trên mặt đất. Sự khác biệt kết quả, được gọi là sự giãn nở thời gian, rất nhỏ (chưa đến một phần triệu giây) nhưng có thể đo lường được bằng đồng hồ, và kết quả phù hợp với lý thuyết tương đối đặc biệt và chung của Einstein.
1967 - VẬT LÝ
Louis Essen (phải) và JVL Parry cùng chiếc đồng hồ nguyên tử đầu tiên vào năm 1955. Nguồn: NPL Management
Trong hàng thế kỷ, giây được định nghĩa bằng 1/86.400 của ngày. Nhưng đồng hồ nguyên tử chính xác đến mức chúng tiết lộ sự bất thường trong vòng quay của Trái Đất. Bây giờ rõ ràng độ dài của ngày thay đổi một chút do quá trình khí hậu, địa chất và ma sát thủy triều. Nói cách khác, các nguyên tử được tìm thấy để tạo ra chiếc đồng hồ chinh xác hơn. Và vì thế, giây được Hệ đo lường quốc tế (SI) định nghĩa lại bằng 9.192.631.770 chu kỳ bức xạ của nguyên tử Xêsi.
1964 - VẬT LÝ
Arno Penzias (trái) và Robert Wilson với ăng ten radio vi sóng vào năm 1978. Nguồn ảnh: AP
Hai nhà khoa học Mỹ - nhà vật lý Arno Penzias và nhà thiên văn vô tuyến Robert Wilson - đã phát hiện ra bí ẩn trên bầu trời phát sáng (Skyglow) bằng cách sử dụng ăng-ten radio tại Bell Labs ở Holmdel, New Jersey, Mỹ.
Bức xạ này đã sớm được công nhận là nền vi sóng vũ trụ, đôi khi được mô tả là tiếng vang của Vụ nổ lớn. Liệu Big Bang có nên được xem là khởi đầu của thời gian hay không cho đến nay vẫn tiếp tục được các nhà khoa học tranh luận. Một số nhà vũ trụ học cho rằng vũ trụ trải qua các chu kỳ giãn nở và co lại.
1954 - SINH HỌC
Nguồn ảnh: QM
Nhà động vật học người Đức, Gustav Kramer, đã đưa ra giả thuyết rằng nhiều loài động vật và thực vật có một loại đồng hồ sinh học của riêng chúng có khả năng điều khiển nhịp sinh học.
Ông lập luận rằng điều này có liên quan đến la bàn Mặt trời, mà chim và ong sử dụng để điều hướng. Các thí nghiệm tiếp theo của người đồng hương Klaus Hoffmann đã chỉ ra rằng những nhịp sinh học này, với thời gian khoảng 24 giờ, trên thực tế hỗ trợ khả năng điều hướng cho các loài chim.
1929 - VẬT LÝ
Nguồn ảnh: QM
Sử dụng các quan sát từ kính viễn vọng 100 inch bên ngoài Los Angeles, các nhà thiên văn học Mỹ Edwin Hubble và Milton Humason đã chỉ ra rằng một thiên hà càng ở xa Trái Đất thì nó càng nhanh ra xa chúng ta. Khám phá đã mở đường cho cái mà chúng ta gọi là mô hình vũ trụ học Big Bang - ý tưởng rằng tất cả vật chất và năng lượng chúng ta thấy xung quanh đã từng tập trung trong một không gian nhỏ hơn nhiều.
1916 - VẬT LÝ
Vài tháng sau khi Einstein tìm ra các phương trình cho Thuyết tương đối rộng, nhà vật lý người Đức Karl Schwarzschild đã giải các phương trình cho một trường hợp cụ thể: một khối cầu không quay. Nhưng giải pháp của Schwarzschild có một hàm ý đáng ngạc nhiên: Nếu tất cả khối lượng của một vật thể có thể bị nén trong bán kính tới hạn (gọi là bán kính Schwarzschild), nó sẽ trải qua một sự sụp đổ thảm khốc, không thể ngăn cản, tạo ra một vật thể có trường hấp dẫn mãnh liệt đến mức không có gì - thậm chí không ánh sáng - có thể thoát ra. Ngày nay chúng ta gọi các đối tượng như vậy là lỗ đen.
Trước đó, năm 1915, trong Thuyết tương đối tổng quát của mình, Einstein đã chỉ ra rằng không gian và thời gian có thể bị biến dạng bởi trọng lực (trên thực tế, lý thuyết này mô tả lực hấp dẫn như một sự vênh của không-thời gian). Trong khi Thuyết tương đối đặc biệt chỉ áp dụng cho các vật thể chuyển động với tốc độ không đổi, thì Thuyết tương đối rộng cũng bao trùm các vật đang tăng tốc. Lý thuyết dự đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn và lỗ đen - cả hai đều đã được xác nhận bằng quan sát.
1895 - VĂN HÓA, VẬT LÝ
Nhà văn người Anh H.G Wells đã xuất bản cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng mang tên "Cỗ máy thời gian", đây được xem là câu chuyện du hành thời gian hiện đại đầu tiên trên thế giới.
Mặc dù nó đã được xuất bản một thập kỷ trước khi Thuyết tương đối của Einstein ra đời, H.G Wells đã coi thời gian là chiều thứ tư, không phụ thuộc vào ba chiều không gian, tương tự như cách nó được hình thành trong vật lý của Einstein. Nhân vật chính du hành hàng ngàn và thậm chí hàng triệu năm trong tương lai, chỉ du hành ngược thời gian để quay trở lại thời điểm khởi hành ở Anh thời Victoria.
1884 - ĐỊA LÝ
Sir Sandford Fleming (1827-1915). Nguồn ảnh: Internet
Cho đến đầu những năm 1800, người ta đo thời gian dựa vào vị trí của Mặt Trời (đồng hồ Mặt Trời), điều đó có nghĩa là các thành phố khác nhau giữ thời gian địa phương khác nhau.
Sir Sandford Fleming (1827-1915), kỹ sư người Canada gốc Scotland là người đề nghị chia thế giới thành 24 múi giờ bằng nhau, mỗi múi (tương ứng với mỗi kinh tuyến) có độ dài 15 độ. Ban đầu, ý tưởng của ông về các múi giờ tiêu chuẩn trên toàn thế giới bị cho là không tưởng, tuy nhiên, đến năm 1929, tất cả các nước lớn trên thế giới đã chấp nhận múi giờ mà Sir Sandford Fleming đưa ra.
1650s - THỜI GIAN
Galileo Galilei đã thiết kế đồng hồ quả lắc này vào khoảng năm 1641. Nguồn ảnh: Vincenzo Viviani
Trọng tâm của bất kỳ chiếc đồng hồ nào là một cơ chế điều chỉnh - một quá trình vật lý quay vòng theo cách thông thường, có thể dự đoán được. Galileo Galilei có thể là người đầu tiên phát minh con lắc năm 1653.
Ông xác định rằng vòng quay của con lắc không đổi theo thời gian và thiên tài khoa học người Ý thậm chí còn lên kế hoạch cho một chiếc đồng hồ quả lắc. Nhưng người đầu tiên thực sự chế tạo những chiếc đồng hồ quả lắc chính là thợ thủ công người Hà Lan, nhà thiên văn học Christiaan Huygens.
1090 - THỜI GIAN
Nguồn ảnh: QM
Tại Trung Quốc, một học giả người Hán tên là Tô Tụng đã chế tạo một trong những chiếc đồng hồ cơ đầu tiên, một hệ thống vận dụng nguyên lý chảy đều đặn của nước, được biết đến với cái tên Đồng hồ Thiên đường. Chiếc đồng hồ cao chục mét, có năm tầng như ngôi chùa. Hai thế kỷ sau đó, chiếc đồng hồ cơ đầu tiên mới xuất hiện ở châu Âu.
100 TCN - THỜI GIAN
Nguồn ảnh: Dmitry Mayatsky
Người Maya ở Trung Mỹ đã phát triển một lịch phức tạp theo dõi không chỉ các mùa trôi qua; các giai đoạn của mMt trăng, mà còn quan sát sao Kim sẽ xuất hiện trên bầu trời buổi sáng hoặc buổi tối. Họ coi thời gian là hữu cơ và tin rằng nhân loại có liên quan mật thiết đến thời gian trôi qua.
500 TCN - THỜI GIAN
Nguồn ảnh: Ipek Morel Diplikaya
Trong khi văn hóa phương Tây đã chấp nhận một quan niệm tuyến tính về thời gian, nhiều nền văn hóa khác đã tập trung vào các chu kỳ định kỳ của thời gian. Ấn Độ giáo và Phật giáo, chẳng hạn, đã áp dụng một quan điểm tuần hoàn về thời gian. Không có gì là vĩnh viễn, và thậm chí cái chết chỉ là một lối đi để tái sinh và đổi mới.
600 TCN - THỜI GIAN
Nguồn ảnh: "Chronos and His Child" của Giovanni Francesco Romanelli
Một số nền văn minh, bao gồm cả những nền văn minh ở Iran cổ đại cũng như Hy Lạp và La Mã, thể hiện thời gian trong một vị thần, thường được gọi là Chronos. Nhà triết học Pythagoras, vào thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên, đã mô tả vị thần Chronos là linh hồn của vũ trụ.
Bài viết sử dụng nguồn: Quanta Magazine
* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.