Hầu hết các định luật vật lý không quan tâm thời gian di chuyển theo hướng nào. Tiến, lùi … dù sao thì luật cũng hoạt động như nhau. Vật lý Newton, thuyết tương đối rộng – thời gian không liên quan gì đến toán học: đây được gọi là đối xứng đảo ngược thời gian.
Trong vũ trụ thực, mọi thứ trở nên phức tạp hơn một chút. Và giờ đây, một nhóm các nhà khoa học do nhà thiên văn học Tjard Beckholt từ Đại học Aveiro ở Bồ Đào Nha dẫn đầu đã chứng minh rằng chỉ cần ba vật thể tương tác hấp dẫn để phá vỡ đối xứng đảo ngược thời gian.
“Cho đến nay, mối quan hệ định lượng giữa sự hỗn loạn trong hệ động lực của các ngôi sao và mức độ không thể đảo ngược vẫn chưa chắc chắn”, họ viết trong bài báo của mình.
'Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu các hệ thống hỗn loạn ba vật thể rơi tự do, ban đầu sử dụng một mã n vật thể chính xác và chính xác vượt ra ngoài phép số học chính xác kép tiêu chuẩn. Chúng tôi chứng minh rằng phần của các nghiệm không thể thay đổi giảm xuống theo luật lũy thừa số. '
Vấn đề vật thể n là một vấn đề đã biết trong vật lý thiên văn. Nó xảy ra khi bạn thêm nhiều vật thể vào một hệ thống tương tác hấp dẫn.
Chuyển động của hai vật thể có kích thước tương đương trên quỹ đạo quanh một điểm trung tâm là tương đối đơn giản đối với mô hình toán học, theo định luật chuyển động của Newton và định luật vạn vật hấp dẫn của Newton.
Tuy nhiên, ngay sau khi bạn thêm một cơ thể khác, mọi thứ trở nên phức tạp hơn. Các vật thể bắt đầu làm nhiễu loạn quỹ đạo của nhau, đưa một yếu tố hỗn loạn vào tương tác. Điều này có nghĩa là mặc dù các giải pháp tồn tại cho các trường hợp đặc biệt, nhưng không có công thức nào – trong vật lý Newton hoặc thuyết tương đối rộng – mô tả các tương tác này với độ chính xác.
Sự hỗn loạn trong vũ trụ là một đặc điểm, không phải là một sai lầm.
Khi thực hiện mô phỏng vật thể n, các nhà vật lý đôi khi nhận được kết quả không thể đảo ngược về mặt thời gian – nói cách khác, việc chạy mô phỏng ngược lại không đưa chúng về điểm xuất phát ban đầu.
Cho dù đây là kết quả của sự hỗn loạn của các hệ thống này hay các vấn đề mô phỏng dẫn đến sự không chắc chắn về độ tin cậy của chúng vẫn chưa được biết.
Vì vậy, Beckholt và các đồng nghiệp của ông đã phát triển một thử nghiệm để tìm ra điều này.
“Vì các phương trình chuyển động của Newton có thể đảo ngược theo thời gian, nên tích phân trực tiếp theo sau là tích phân ngược đồng thời sẽ khôi phục lại cách thực hiện ban đầu của hệ thống (mặc dù có sự khác biệt về dấu hiệu của vận tốc)”, họ viết trong bài báo của mình.
'Vì vậy, kết quả kiểm tra khả năng đảo ngược được biết chắc chắn.'
Ba vật thể trong hệ thống là lỗ đen và chúng được thử nghiệm trong hai kịch bản. Trong trường hợp đầu tiên, các lỗ đen bắt đầu di chuyển về phía nhau theo quỹ đạo phức tạp trước khi một trong các lỗ đen rời khỏi hệ thống.
Kịch bản thứ hai bắt đầu khi kịch bản đầu tiên kết thúc và chạy ngược thời gian, cố gắng khôi phục hệ thống về trạng thái ban đầu.
Họ nhận thấy rằng không thể thực hiện mô phỏng 5% thời gian. Tất cả những gì nó cần là một sự can thiệp đối với hệ thống có kích thước bằng chiều dài Planck, 0,000000000000000000000000000000000016 mét là chiều dài ngắn nhất có thể.
Beckholt nói: “Chuyển động của ba lỗ đen có thể hỗn loạn đến mức chuyển động sẽ bị ảnh hưởng bởi thứ gì đó nhỏ hơn chiều dài của Planck. 'Những lo lắng về kích thước của chiều dài Planck có tác động theo cấp số nhân và phá vỡ tính đối xứng của thời gian.'
Năm phần trăm có thể không nhiều, nhưng vì bạn không bao giờ có thể dự đoán được mô phỏng nào của mình sẽ rơi vào năm phần trăm, nên các nhà nghiên cứu kết luận rằng hệ n-cơ 'về cơ bản là không thể đoán trước được'.
Portegis Zwart nói: “Không có khả năng quay ngược thời gian không còn là một đối số thống kê. 'Điều này đã ẩn trong các quy luật cơ bản của tự nhiên. Không một hệ thống ba vật thể chuyển động nào, lớn hay nhỏ, hành tinh hay lỗ đen, có thể thoát khỏi hướng của thời gian. '
Nghiên cứu được công bố trên Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
